1 引言
電液比例閥是閥內比例電磁鐵根據輸入的電壓信號產(chǎn)生相應動(dòng)作，使工作閥閥芯產(chǎn)生位移，閥口尺寸發(fā)生改變并以此完成與輸入電壓成比例的壓力、流量輸出的元件。閥芯位移也可以以機械、液壓或電的形式進(jìn)行反饋。由于電液比例閥具有形式種類(lèi)多樣、容易組成使用電氣及計算機控制的各種電液系統、控制精度高、安裝使用靈活以及抗污染能力強等多方面優(yōu)點(diǎn)，因此應用領(lǐng)域日益拓寬。近年研發(fā)生產(chǎn)的插裝式比例閥和比例多路閥充分考慮到工程機械的使用特點(diǎn)，具有先導控制、負載傳感和壓力補償等功能。它的出現對移動(dòng)式液壓機械整體技術(shù)水平的提升具有重要意義。特別是在電控先導操作、無(wú)線(xiàn)遙控和有線(xiàn)遙控操作等方面展現了其良好的應用前景。
2 工程機械電液比例閥的種類(lèi)和形式
電液比例閥包括比例流量閥、比例壓力閥、比例換向閥。根據工程機械液壓操作的特點(diǎn)，以結構形式劃分電液比例閥主要有兩類(lèi)：一類(lèi)是螺旋插裝式比例閥，另一類(lèi)是滑閥式比例閥。
螺旋插裝式比例閥是通過(guò)螺紋將電磁比例插裝件固定在油路集成塊上的元件，螺旋插裝閥具有應用靈活、節省管路和成本低廉等特點(diǎn)，近年來(lái)在工程機械上的應用越來(lái)越廣泛。常用的螺旋插裝式比例閥有二通、三通、四通和多通等形式，二通式比例閥主要是比例節流閥，它常與其它元件一起構成復合閥，對流量、壓力進(jìn)行控制；三通式比例閥主要是比例減壓閥，也是移動(dòng)式機械液壓系統中應用較多的比例閥，它主要是對液動(dòng)操作多路閥的先導油路進(jìn)行操作。利用三通式比例減壓閥可以代替傳統的手動(dòng)減壓式先導閥，它比手動(dòng)的先導閥具有更多的靈活性和更高的控制精度�？梢灾瞥扇鐖D1所示的比例伺服控制手動(dòng)多路閥，根據不同的輸入信號，減壓閥使輸出活塞具有不同的壓力或流量進(jìn)而實(shí)現對多路閥閥芯的位移進(jìn)行比例控制。四通或多通的螺旋插裝式比例閥可以對工作裝置實(shí)現單獨的控制。
滑閥式比例閥又稱(chēng)分配閥，是移動(dòng)式機械液壓系統較基本的元件之一，是能實(shí)現方向與流量調節的復合閥。電液滑閥式比例多路閥是比較理想的電液轉換控制元件，它不僅保留了手動(dòng)多路閥的基本功能，還增加了位置電反饋的比例伺服操作和負載傳感等先進(jìn)的控制手段。所以它是工程機械分配閥的更新?lián)Q代產(chǎn)品。出于制造成本的考慮和工程機械控制精度要求不高的特點(diǎn)，一般比例多路閥內不配置位移感應傳感器，也不具有電子檢測和糾錯功能。所以，閥芯位移量容易受負載變化引起的壓力波動(dòng)的影響，操作過(guò)程中要靠視覺(jué)觀(guān)察來(lái)保證作業(yè)的完成。在電控、遙控操作時(shí)更應注意外界干涉的影響。近來(lái)，由于電子技術(shù)的發(fā)展，人們越來(lái)越多地采用內裝的差動(dòng)變壓器等位移傳感器構成閥芯位置移動(dòng)的檢測，實(shí)現閥芯位移閉環(huán)控制。這種由電磁比例閥、位置反饋傳感器、驅動(dòng)放大器和其它電子電路組成的高度集成的比例閥，具有一定的校正功能，可以有效地克服一般比例閥的缺點(diǎn)，使控制精度得到較大提高。
3 電液比例多路閥的負載傳感與壓力補償技術(shù)
為了節約能量、降低油溫和提高控制精度，同時(shí)也使同步動(dòng)作的幾個(gè)執行元件在運動(dòng)時(shí)互不干擾，現在較先進(jìn)的工程機械都采用了負載傳感與壓力補償技術(shù)。負載傳感與壓力補償是一個(gè)很相似的概念，都是利用負載變化引起的壓力變化去調節泵或閥的壓力與流量以適應系統的工作需求。負載傳感對定量泵系統來(lái)講是將負載壓力通過(guò)負載感應油路引至遠程調壓的溢流閥上，當負載較小時(shí)，溢流閥調定壓力也較��；負載較大，調定壓力也較大，但也始終存在一定的溢流損失。對于變量泵系統是將負載傳感油路引入到泵的變量機構，使泵的輸出壓力隨負載壓力的升高而升高（始終為較小的固定壓差），使泵的輸出流量與系統的實(shí)際需要流量相等，無(wú)溢流損失，實(shí)現了節能。壓力補償是為了提高閥的控制性能而采取的一種保證措施。將閥口后的負載壓力引入壓力補償閥，壓力補償閥對閥口前的壓力進(jìn)行調整使閥口前后的壓差為常值，這樣根據節流口的流量調節特性流經(jīng)閥口的流量大小就只與該閥口的開(kāi)度有關(guān)，而不受負載壓力的影響。
4 工程機械電液比例閥的先導控制與遙控
電液比例閥和其它專(zhuān)用器件的技術(shù)進(jìn)步使工程車(chē)輛擋位、轉向、制動(dòng)和工作裝置等各種系統的電氣控制成為現實(shí)。對于一般需要位移輸出的機構可采用類(lèi)似于圖2 的比例伺服控制手動(dòng)多路閥驅動(dòng)器完成。電氣操作具有響應快、布線(xiàn)靈活、可實(shí)現集成控制和與計算機接口容易等優(yōu)點(diǎn)，所以現代工程機械液壓閥已越來(lái)越多地采用電控先導控制的電液比例閥（或電液開(kāi)關(guān)閥）代替手動(dòng)直接操作或液壓先導控制的多路閥。采用電液比例閥（或電液開(kāi)關(guān)閥）的另一個(gè)顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)是在工程車(chē)輛上可以大大減少操作手柄的個(gè)數，這不但使駕駛室布置簡(jiǎn)潔，而且能夠有效降低操作復雜性，對提高作業(yè)質(zhì)量和效率都具有重要的實(shí)際意義。圖2是利用一個(gè)搖桿就可以對多片電液比例閥和開(kāi)關(guān)閥進(jìn)行有效控制。該搖桿在x軸和y軸方向都可以實(shí)現比例控制或開(kāi)關(guān)控制，應用十分方便。
隨著(zhù)數字式無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)的迅速發(fā)展，出現了性能穩定、工作可靠、適用于工程機械的無(wú)線(xiàn)遙控系統，布置在移動(dòng)機械上的遙控接收裝置可以將接收到的無(wú)線(xiàn)電信號轉換為控制電液比例閥的比例信號和控制電液開(kāi)關(guān)閥的開(kāi)關(guān)信號，以及控制其它裝置的相應信號，使得原來(lái)手動(dòng)操作的各個(gè)元件都能接受遙控電信號的指令并進(jìn)行相應動(dòng)作，此時(shí)的工程機械實(shí)際上已成為遙控型的工程機械。無(wú)線(xiàn)遙控發(fā)射與接收系統已成功地應用于多種工程機械的遙控改造。從安全角度考慮，它發(fā)射的每條數字數據指令都具有一組特別的系統地址碼，這種地址碼廠(chǎng)家只使用一次。每個(gè)接收機只對有相同地址碼的發(fā)射信號有反應，其它無(wú)線(xiàn)信號即使是同頻率信號也不會(huì )對接收裝置產(chǎn)生影響。加上其它安全措施的采用使系統的可靠性得到了充分的保障。在裝載機、鑿巖機、混凝土泵車(chē)、高空作業(yè)車(chē)和橋梁檢修車(chē)等多種移動(dòng)式機械的遙控改造中獲得成功。工業(yè)遙控裝置與電液比例閥相得益彰，電液比例閥為工程機械的遙控化提供了可行的接口，遙控裝置又使電液比例閥得以發(fā)揮更大的作用。
5 電液比例閥在工程機械上應用實(shí)例
下圖所示為某型汽車(chē)起重機的液壓系統簡(jiǎn)圖，圖中僅畫(huà)出了與電液比例閥有關(guān)的部分。該機采用了3片比例多路閥，負載傳感油路中的3個(gè)梭閥將3個(gè)工作負載中的較大壓力選出來(lái)送至遠程調壓溢流閥的遠控口，調整溢流閥的溢流壓力，使液壓泵的輸出壓力恰好符合系統負載的需要即可，從而達到一定的節能目的。壓力補償油路使得通過(guò)每一片閥的流量?jì)H與該閥的開(kāi)度有關(guān)，而與其所承受的負載無(wú)關(guān)，與其它閥片所承受的負載也沒(méi)有關(guān)系，從而達到在任一負載下均可隨意控制負載速度的目的。
下圖, 是某推土機推土鏟手動(dòng)與電液比例先導控制實(shí)例。當二位三通電磁閥不通電時(shí)，先導壓力與手動(dòng)減壓式先導閥相通，梭閥選擇來(lái)自手動(dòng)先導閥的壓力對液動(dòng)換向閥進(jìn)行控制；當二位三通電磁閥通電時(shí)，先導控制壓力油通向三通比例減壓式先導閥，通過(guò)梭閥對液動(dòng)換向閥進(jìn)行控制。
6 小結
以上簡(jiǎn)要介紹了電液比例閥的工作原理和結構形式、工作特點(diǎn)，對比例閥的負載感應和壓力補償原理進(jìn)行了分析研究。對電液比例閥的不同應用，特別是在工程機械的先導控制和遙控方面的應用進(jìn)行了論述。電液比例閥對簡(jiǎn)化工程機械操作、提高效率和作業(yè)精度以及實(shí)現智能化作業(yè)都有著(zhù)極其重要的意義，其性能的進(jìn)一步提高和應用范圍的日益拓寬必將使工程機械產(chǎn)品的技術(shù)水平得到較大程度的提高。 |
