CN113803311A - 一种电液比例阀的先导阀及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于流体传动与控制技术领域，具体提供了一种电液比例阀的先导阀及控制方法，该先导阀包括快速阀和主阀阀芯，快速阀包括第一控制单元、第二控制单元、油口P和油口T，油口P分别连接第一控制单元和第二控制单元的入油口，油口T分别连接第一控制单元和第二控制单元的入油口，第一控制单元的出油口连接主阀阀芯的左腔，第二控制单元的出油口连接主阀阀芯的右腔，解决了电液比例阀抗干扰能力差，对油液清洁度要求高，系统效率低，同时加工制造难度大，使用维护要求高问题，具有抗污染能力强，抗干扰能力强，动静态性能好，容易加工制造，价格低，效率高，节能效果好，使用条件、保养和维护要求低。
Description
技术领域
本发明属于流体传动与控制技术领域，具体涉及一种电液比例阀的先导阀及控制方法。
背景技术
电液比例阀是阀内比例电磁铁根据输入的电信号产生相应动作，使阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电信号成比例的压力、流量输出的元件。
电液比例阀与开关阀相比，电液比例阀可简单地对油液压力、流量和方向进行远距离的自动连续控制，响应快、工作平稳，控制精度高，能大大提高液压系统的控制水平。
电液比例阀与伺服阀相比，结构简单，容易制造，价格低，效率高(伺服控制系统的负载压力仅为供油压力的2/3)，系统的节能效果好，使用条件、保养和维护要求低，但是动静态性能稍有逊色。
现有电液比例阀由比例电磁铁根据输入的模拟电信号产生相应动作的特点，使得电液比例阀抗干扰能力差，对油液清洁度要求高，系统效率低，同时加工制造难度大，使用维护要求高。
发明内容
本发明提供的一种电液比例阀的先导阀及控制方法，其目的是克服现有技术中现有电液比例阀由比例电磁铁根据输入的模拟电信号产生相应动作的特点，使得电液比例阀抗干扰能力差，对油液清洁度要求高，系统效率低，同时加工制造难度大，使用维护要求高问题。
为此，本发明提供了一种电液比例阀的先导阀，包括快速阀和主阀阀芯，快速阀包括第一控制单元、第二控制单元、油口P和油口T，油口P分别连接第一控制单元和第二控制单元的入油口，油口T分别连接第一控制单元和第二控制单元的入油口，第一控制单元的出油口连接主阀阀芯的左腔，第二控制单元的出油口连接主阀阀芯的右腔。
优选的，所述第一控制单元包括第一开关阀和第二开关阀，第二控制单元包括第三开关阀和第四开关阀，油口P分别连接第一开关阀的入油口和第三开关阀的入油口，油口T分别连接第二开关阀的入油口和第四开关阀的入油口。
优选的，还包括电磁铁Y1、电磁铁Y2、电磁铁Y3和电磁铁Y4，电磁铁Y1连接第一开关阀，电磁铁Y2连接第二开关阀，电磁铁Y3连接第三开关阀，电磁铁Y4连接第四开关阀。
优选的，所述第一控制单元和第二控制单元均包括节流器，第一开关阀的出油口、第二开关阀的出油口、第三开关阀的出油口和第四开关阀的出油口均连接节流器。
优选的，所述第一控制单元包括第一压力传感器，第二控制单元包括第二压力传感器，第一开关阀的出油口和第二开关阀的出油口汇总后通过第一压力传感器连接主阀阀芯的左腔，第三开关阀的出油口和第四开关阀的出油口汇总后通过第二压力传感器连接主阀阀芯的右腔。
优选的，所述第一开关阀、第二开关阀、第三开关阀和第四开关阀均为高频开关阀。
优选的，所述第一开关阀、第二开关阀和第一压力传感器组成压力闭环，第三开关阀、第四开关阀和第二压力传感器组成压力闭环。
优选的，所述高频开关阀具有失电截止功能和得电油液双向流动功能。
一种电液比例阀的先导阀的控制方法，包括如下步骤：
电磁铁Y1和电磁铁Y4得电，第一控制单元的出油口接压力油，第二控制单元的出油口接回油，使主阀阀芯上形成的压力差驱动主阀阀芯向右端移动，并压缩右端的主阀阀芯对中弹簧，当所述压力差与对中弹簧的反力平衡时，主阀阀芯停止运动，电磁铁Y1和电磁铁Y4失电，主阀阀芯保持位置不动；
电磁铁Y2和电磁铁Y3得电，第二控制单元的出油口接压力油，第一控制单元的出油口接回油，使主阀阀芯上形成的压力差驱动主阀阀芯向左端移动，并压缩左端的主阀阀芯对中弹簧，当所述压力差与主阀阀芯左端的对中弹簧的反力平衡时，主阀阀芯停止运动，电磁铁Y2和电磁铁Y3失电，主阀阀芯保持位置不动。
本发明的有益效果：本发明提供的这种电液比例阀的先导阀及控制方法，由快速阀作为电液比例阀先导阀的液压控制方式，采用高频开关阀作为比例阀的先导阀，高频开关阀具有失电截止功能和得电油液双向流动功能，高频开关阀电磁铁失电处于截止位置时，无油液流动、无内泄，压力油基本无消耗，降低了系统能源损耗，防止液压系统发热；与现有的比例阀相比，本发明抗污染能力强，抗干扰能力强，动静态性能好，容易加工制造，价格低，效率高，节能效果好，使用条件、保养和维护要求低。
附图说明
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1是电液比例阀的先导阀的原理图。
附图标记说明：101、快速阀；102、主阀阀芯；1、第一开关阀；2、第二开关阀；3、第三开关阀；4、第四开关阀；5、第一压力传感器；6、第二压力传感器；7、节流器。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示，一种电液比例阀的先导阀，包括快速阀101和主阀阀芯102，快速阀101包括第一控制单元、第二控制单元、油口P和油口T，油口P分别连接第一控制单元和第二控制单元的入油口，油口T分别连接第一控制单元和第二控制单元的入油口，第一控制单元的出油口连接主阀阀芯102的左腔，第二控制单元的出油口连接主阀阀芯102的右腔。
本发明的电液比例阀的先导阀由快速阀101作为电液比例阀先导阀的液压控制方式，所述主阀阀芯102为现有部件，实际使用时可根据需要进行选择，在此仅对其结构做简单说明：主阀阀芯102套于阀套内，主阀阀芯102的左部开设有左腔，主阀阀芯102的右部开设有右腔，主阀阀芯102的左端和右端均连接有对中弹簧且对中弹簧连于阀套内；第一控制单元用于控制主阀阀芯102左腔A口的压力，第二控制单元用于控制主阀阀芯102右腔B口的压力，通过在主阀阀芯102两端形成压力差，使主阀阀芯102移动，当主阀阀芯102两端的压力差等于主阀阀芯102对中弹簧的推力时，主阀阀芯102停止并保持位置；与现有的比例阀相比，抗污染能力强，抗干扰能力强，动静态性能好，容易加工制造，价格低，效率高，节能效果好，使用条件、保养和维护要求低。
实施例2:
在实施例1的基础上，所述第一控制单元包括第一开关阀1和第二开关阀2，第二控制单元包括第三开关阀3和第四开关阀4，油口P分别连接第一开关阀1的入油口和第三开关阀3的入油口，油口T分别连接第二开关阀2的入油口和第四开关阀4的入油口。
第一开关阀1和第三开关阀3用于控制主阀阀芯102A口的压力，第二开关阀2和第四开关阀4用于控制主阀阀芯102B口的压力，主阀阀芯102的A口和B口的压力均通过2个开关阀进行控制，开关阀工作可靠、抗污染能力强、不受电磁干扰，保证使用时的安全稳定性，提高工作效率，适应性强。
优选的，还包括电磁铁Y1、电磁铁Y2、电磁铁Y3和电磁铁Y4，电磁铁Y1连接第一开关阀1，电磁铁Y2连接第二开关阀2，电磁铁Y3连接第三开关阀3，电磁铁Y4连接第四开关阀4。
由于电磁铁磁性的有、无可以用通、断电流控制，磁性的大小可以用电流的强弱或线圈的匝数来控制，也可改变电阻控制电流大小来控制磁性大小，通过控制电流强弱、线圈匝数数量以及开关阀结构提高开关阀的响应速度来提高主阀芯的压力差精度。具体为通过对电磁铁Y1和电磁铁Y4、电磁铁Y2和电磁铁Y3的得电或失电，打开或者关闭对应的开关阀，接入压力油和回路油，使主阀阀芯102的两端A口和B口形成压力差，进而使主阀阀芯102移动，当主阀阀芯102两端的压力差等于主阀阀芯102对中弹簧的推力时，主阀阀芯102停止并保持位置；电磁铁控制的开关阀具有动作迅速，使用安全方便，能频繁操作的优点。
优选的，所述第一控制单元和第二控制单元均包括节流器7，第一开关阀1的出油口、第二开关阀2的出油口、第三开关阀3的出油口和第四开关阀4的出油口均连接节流器7。
节流器7用于减少开关阀每得电1次进入或者流出压力油的流量，降低其压力波动。
优选的，所述第一控制单元包括第一压力传感器5，第二控制单元包括第二压力传感器6，第一开关阀1的出油口和第二开关阀2的出油口汇总后通过第一压力传感器5连接主阀阀芯102的左腔，第三开关阀3的出油口和第四开关阀4的出油口汇总后通过第二压力传感器6连接主阀阀芯102的右腔。
第一压力传感器5用于检测主阀阀芯102的A口的压力，第二压力传感器6用于检测主阀阀芯102的B口的压力，电液比例阀主阀阀芯102的开度便是其对中弹簧的压缩位移，与弹簧的推力成正比，进而与压力传感器检测到的压力差成线性关系，所以压力传感器检测值可与高频开关阀组成压力闭环，用于提高比例阀的控制精度。
优选的，所述第一开关阀1、第二开关阀2、第三开关阀3和第四开关阀4均为高频开关阀。高频开关阀体积小、重量轻、安全可靠、自动化程度及综合效率高、噪音低。
优选的，所述第一开关阀1、第二开关阀2和第一压力传感器5组成压力闭环，第三开关阀3、第四开关阀4和第二压力传感器6组成压力闭环。可准确控制电液比例阀主阀阀芯102两端的压力，从而控制比例阀主阀阀芯102的位置，进而提高比例阀的控制精度。通过调节高频开关阀与压力传感器组成闭环的电气参数，设置不同的电气控制模型，可以调整比例阀的电－流量、电－压力等曲线，使比例阀以更优异的状态驱动负载按照要求的工艺参数运行。
优选的，所述高频开关阀具有失电截止功能和得电油液双向流动功能。高频开关阀电磁铁失电处于截止位置时，无油液流动、无内泄，压力油基本无消耗，降低了系统能源损耗，防止液压系统发热。
实施例3:
一种电液比例阀的先导阀的控制方法，包括如下步骤：
电磁铁Y1和电磁铁Y4得电，第一控制单元的出油口接压力油，第二控制单元的出油口接回油，使主阀阀芯102上形成的压力差驱动主阀阀芯102向右端移动，并压缩右端的主阀阀芯102对中弹簧，当所述压力差与对中弹簧的反力平衡时，主阀阀芯102停止运动，电磁铁Y1和电磁铁Y4失电，主阀阀芯102保持位置不动；
电磁铁Y2和电磁铁Y3得电，第二控制单元的出油口接压力油，第一控制单元的出油口接回油，使主阀阀芯102上形成的压力差驱动主阀阀芯102向左端移动，并压缩左端的主阀阀芯102对中弹簧，当所述压力差与主阀阀芯102左端的对中弹簧的反力平衡时，主阀阀芯102停止运动，电磁铁Y2和电磁铁Y3失电，主阀阀芯102保持位置不动。
由高频开关阀组成的电液比例阀先导阀抗污染能力强，抗干扰能力强，动静态性能好，容易加工制造，价格低，效率高，节能效果好，使用条件、保养和维护要求低。
本发明的描述中，需要理解的是，若有术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种电液比例阀的先导阀，其特征在于：包括快速阀(101)和主阀阀芯(102)，快速阀(101)包括第一控制单元、第二控制单元、油口P和油口T，油口P分别连接第一控制单元和第二控制单元的入油口，油口T分别连接第一控制单元和第二控制单元的入油口，第一控制单元的出油口连接主阀阀芯(102)的左腔，第二控制单元的出油口连接主阀阀芯(102)的右腔。
2.如权利要求1所述的电液比例阀的先导阀，其特征在于：所述第一控制单元包括第一开关阀(1)和第二开关阀(2)，第二控制单元包括第三开关阀(3)和第四开关阀(4)，油口P分别连接第一开关阀(1)的入油口和第三开关阀(3)的入油口，油口T分别连接第二开关阀(2)的入油口和第四开关阀(4)的入油口。
3.如权利要求2所述的电液比例阀的先导阀，其特征在于：还包括电磁铁Y1、电磁铁Y2、电磁铁Y3和电磁铁Y4，电磁铁Y1连接第一开关阀(1)，电磁铁Y2连接第二开关阀(2)，电磁铁Y3连接第三开关阀(3)，电磁铁Y4连接第四开关阀(4)。
4.如权利要求2所述的电液比例阀的先导阀，其特征在于：所述第一控制单元和第二控制单元均包括节流器(7)，第一开关阀(1)的出油口、第二开关阀(2)的出油口、第三开关阀(3)的出油口和第四开关阀(4)的出油口均连接节流器(7)。
5.如权利要求2所述的电液比例阀的先导阀，其特征在于：所述第一控制单元包括第一压力传感器(5)，第二控制单元包括第二压力传感器(6)，第一开关阀(1)的出油口和第二开关阀(2)的出油口汇总后通过第一压力传感器(5)连接主阀阀芯(102)的左腔，第三开关阀(3)的出油口和第四开关阀(4)的出油口汇总后通过第二压力传感器(6)连接主阀阀芯(102)的右腔。
6.如权利要求2所述的电液比例阀的先导阀，其特征在于：所述第一开关阀(1)、第二开关阀(2)、第三开关阀(3)和第四开关阀(4)均为高频开关阀。
7.如权利要求5所述的电液比例阀的先导阀，其特征在于：所述第一开关阀(1)、第二开关阀(2)和第一压力传感器(5)组成压力闭环，第三开关阀(3)、第四开关阀(4)和第二压力传感器(6)组成压力闭环。
8.如权利要求6所述的电液比例阀的先导阀，其特征在于：所述高频开关阀具有失电截止功能和得电油液双向流动功能。
9.一种电液比例阀的先导阀的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
电磁铁Y1和电磁铁Y4得电，第一控制单元的出油口接压力油，第二控制单元的出油口接回油，使主阀阀芯(102)上形成的压力差驱动主阀阀芯(102)向右端移动，并压缩右端的主阀阀芯(102)对中弹簧，当所述压力差与对中弹簧的反力平衡时，主阀阀芯(102)停止运动，电磁铁Y1和电磁铁Y4失电，主阀阀芯(102)保持位置不动；
电磁铁Y2和电磁铁Y3得电，第二控制单元的出油口接压力油，第一控制单元的出油口接回油，使主阀阀芯(102)上形成的压力差驱动主阀阀芯(102)向左端移动，并压缩左端的主阀阀芯(102)对中弹簧，当所述压力差与主阀阀芯(102)左端的对中弹簧的反力平衡时，主阀阀芯(102)停止运动，电磁铁Y2和电磁铁Y3失电，主阀阀芯(102)保持位置不动。
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