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电液比例控制阀-比例电磁铁

时间:2019-11-23 18:48:14  来源:  作者:  浏览量: 16
简介: 电液比例控制阀-比例电磁铁 常用的比例阀大都采用了比例电磁铁,比例电磁铁根据电磁原理设计,能使其产生的机械量(力或力矩和位移)与输入电信号(电流)的大小成比例,再连续控制液压

电液比例控制阀-比例电磁铁

常用的比例阀大都采用了比例电磁铁,比例电磁铁根据电磁原理设计,能使其产生的机械量(力或力矩和位移)与输入电信号(电流)的大小成比例,再连续控制液压阀阀心的位置,进而实现连续控制液压系统的压力、方向和流量。比例电磁铁由线圈、衔铁、推杆等组成,当有信号输入线圈时,线圈内磁场对衔铁产生作用力,衔铁在磁场中按信号电流的大小和方向成比例、连续地运动,再通过固连在一起的销钉带动推杆运动,从而控制滑阀阀心的运动。应用最广泛的比例电磁铁是耐高压直流比例电磁铁。

输入电信号通过比例放大器放大后(通常为24V直流,800mA或更大的额定电流)比例电磁铁将其转换为力或位移,以产生驱动先导级阀运动的位移或转角。

比例电磁铁结构简单、成本低廉、输出推力和位移大、对油质要求不高、维护方便。对比例电磁铁的主要技术要求有:①水平的位移力特性,即在比例电磁铁有效工作行程内,当线圈电流一定时,其输出力保持恒定,与位移无关;②稳态电流力特性,具有良好的线性度,较小的死区及滞回动态特性阶跃响应快,频响高。

比例电磁铁有单向和双向两种,单向比例电磁铁较常用。

1.单向比例电磁铁

耐高压单向比例电磁铁结构原理图典型的耐高压单向比例电磁铁结构原理图如图2所示,它主要由推杆1、衔铁7、导向套10、壳体11、轭铁13等部分组成。导向套10前后两段为导磁材料(工业纯铁),导向套前段有特殊设计的锥形盆口。两段之间用非导磁材料(隔磁环9)焊接成整体。筒状结构的导向套具有足够的耐压强度,可承受35MPa的液压力。壳体11与导向套10之间配置同心螺线管式控制线圈3。衔铁7前端所装的推杆1用以输出力或位移,后端所装的调节螺钉5和弹簧6组成调零机构。衔铁支撑在轴承上,以减小黏滞摩擦力。比例电磁铁通常为湿式直流控制(内腔要充入液压油),使其成为衔铁移动的一个阻尼器,以保证比例组件具有足够的动态稳定性。

工作时,线圈通电后形成的磁路经壳体、导向套、衔铁后分为两路:一路由导向套前端到轭铁而产生斜面吸力,另一路直接由衔铁断面到轭铁而产生表面吸力。二者的合成力即为比例电磁铁的输出力(见图53)。由图3可以看到,比例电磁铁在整个行程区内,可以分为吸合区I、有效行程区Ⅱ和空行程区Ⅲ三个区段。在吸合区I,工作气隙接近于零,输出力急剧上升,由于这一区段不能正常工作,因此结构上用加不导磁限位片(图2中的12)的方法将其排除,使衔铁不能移动到该区段内;在空行程区Ⅲ工作气隙较大,电磁铁输出力明显下降,这一区段虽然也不能正常工作,但有时是需要的,例如用于直接控制式比例方向阀的两个比例电磁铁中,当通电的比例电磁铁工作在工作行程区时,另一端不通电的比例电磁铁则处于空行程区Ⅲ;在有效行程区(工作行程区)Ⅱ,比例电磁铁具有基本水平的位移动特性,工作区的长度与电磁铁的类型等有关。

单向电磁铁的位移-吸力特性_比例电磁间的电流-力特性

比例电磁铁具有与位移无关水平的位移一力特性,一定的控制电流对应一定的输出力,即输出力与输入电流成比例(见图4),改变电流即可成比例改变输出力。

由图4可看到,当电磁铁输入电流往复变化时,相同电流对应的吸力不同,一般将相同电流对应往复输入电流差的最大值与额定电流的百分比称为滞环。引起滞环主要原因有电磁铁中软磁材料的磁化特性及摩擦力等因素。为了提高比例阀等比例组件的稳态性能,比例电磁铁的滞环越小越好,还希望比例电磁铁的零位死区(比例电磁铁输出力为零时的最大输入电流I与额定电流的百分比)小且线性度(直线性)好。

2. 双向比例电磁铁

耐高压双向极化式比例电磁铁结构原理图图5为耐高压双向极化式比例电磁铁的结构原理。这种比例电磁铁采用了左右对称的平头盆口形动铁式结构。左、右线圈中各有一个励磁线圈1和控制线圈2。当励磁线圈1通以恒定的励磁电流I后,在左右两侧产生极化磁场。仅有励磁电流时,由于电磁铁左右结构及线圈的对称性,左右两端吸力相等、方向相反时,衔铁处于平衡状态,输出力为零。当控制线圈通入差动控制电流后,左右两端总磁通分别发生变化,衔铁两端受力不相等而产生与控制电流数值相对应的输出力。

该比例电磁铁把极化原理与合理的平头盆口动铁式结构结合起来,使其具有良好的位移力水平特性以及良好的电流输出力比例特性(见图6)且无零位死区、线性度好、滞环小,动态响应特性好。

双向极化式比例电磁铁的控制特性

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