307数字压力阀性能优势和结构研究

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1、数字压力阀性能优势和结构研究焦云月(上海航海设备有限责任公司，上海200136)摘要:为使更多的工程设计人员对新型液压阀一数字阀的设计和应用有一个较全而的认识和提高，详细介绍了数字阀的性能优势及机械结构原理、控制方式及应用场合.关键词:数字压力阀;结构;控制中图分类号:TH137.521文献标识码:A文章编号:1PerformanceAdvantageandStructuralResearchofDigitalPressureValveJIAOYun-yuc(ShanghaiNavigationGearCo./Ltd,Shanghai20

2、0136,China)Abstract:Asanewkindofhydraulicpressurevalve,thispaperhasresearchedtheadvantageperformance,thetheoryofmachinestruc・ture,controlmethodandapplicationoccasionofdigitalpressurecontrolvalve.ltwillmakeengineersacompre-hensivecognitionandimprovementtothedesignandapplic

3、ationofthedigitalpressurecontrolvalve.KeyW()rds：digitalpressurecontrolvalve;structure;control0引言冃前在国内液压行业中，对系统压力动态控制，通常采用模拟量控制的电液伺服阀和比例阀•数字阀是国外公司从20世纪90年代发展起来的釆用数字控制的液压阀.数字阀的控制信号只有“开”和“关”两种状态，因而控制起来比较方便，与电液伺服阀或比例阀相比，数字阀具有结构简单、工艺性好、价格低廉，控制方便、灵活、抗电磁干扰及抗油液污染能力强、工作稳定可靠、重复性好以及

4、放大器功耗小等优点，已经越來越受到相关行业工程设计人员的重视.1数字压力阀结构数字圧力阀结构见图1,机能符号见图2.2工作原理压力汕从P口进入锥阀朋(2)屮，通过锥阀(3)与调压弹簧(4)形成力的平衡.程序控制器输出脉冲，经驱动器放大，作用于步进电机(11).步进电机每得到一个脉冲信号，便沿着控制信号给定的方向旋转一个固定的角度.步进电机转角步数与输入的脉冲数成正比，带动滑块(10),推动调压头(9)从而调节调压弹簧的弹力.检测开关(8)用丁•步进电机的找零・P口油压力与弹簧的弹力Z间的关系如下：PT'口截止条件Pp*S

5、口导通条件Pp*S2Pf(2)式中,Pp为P口的油压力;Pf为弹簧力;S为锥阀座与锥阀接触的圆形面积.从式(1)和式(2)可知，只要调整弹簧力的人小，就能控制阀口的通断条件，从而调节P口的压力.S为常数，则Pp与Pf成正比关系.由此得到步进电机接收到的单位时间脉冲数•液压系统压力的对应关系(见图3).40.56?1171701.块体;2•锥阀座;3.锥阀;4•调压弹簧;5•弹簧座6密封圈；7.轴套;&检测开关;9.调压头；10.滑块;11.步进电机;12.端盖；13.销；14.连接螺钉；15.密封圈图1数字压力阀结构图2机能符号图3单位吋

6、间脉冲数打液压系统压力的对应关系从图3中可看出，脉冲数决定压力大小，时间决定加压快慢.由于步进电机的步距角(输入1个脉冲,电机转过的角度)经细分,可以做到很小：al=a/K⑶a1为细分示的步距角(°),K为细分值(常数：常用细分冇64、128、256、512),a为两相混合式步进电机步距角为1.8。.则细分后的步距角为：(K取256)a1=1.8°/256=0.007°步距角与弹簧的压缩量的关系式为：L=al/360*h(4)L为弹簧的压缩量(mm),h为螺距(滑块中螺纹转360°,h二0.8mm).则1个步距角转换成弹簧的压缩量为：L=

7、al/360*h二0.007/360*0.8=1.6*10—5(mm)弹簧力公式:Pf二P‘*L(5)Pf为弹簧力(N),P'为弹簧刚度(N/mm,数字阀中的弹赞刚度一般収10〜15N/mm.本例取15N/mm).则细分后1个步距角引起弹簧力的变化为:Pf=P'*215*1.6*10—5=0.00024(N)由于Pf很小，所以可以把图3的曲线看成是一条平滑的压力曲线，见图4.—般数字压力阀流量较小，通常用于压力先导级控制.数字阀的汕口安装面采川IS04401-AB-03-4-A、DIN24340及GB2514,实际应用'11可与二通插装阀

8、Y型盖板配合使用，可以控制通经最大为50mm＞系统压力最大为31.5MPa的油路系统.根据川户系统工况需要，实现多级实时调压•见图5・(占一f)壬乘出集控制原理见图6.图6控制原理图阀芯所受的