用數(shù)字信號(hào)直接控制的閥，稱電液數(shù)字閥。數(shù)字閥可直接與計(jì)算機(jī)接口，不需要D/A轉(zhuǎn)換器。與伺服閥、比例閥相比，這種閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好，制造成本低，抗污染能力強(qiáng)，重復(fù)性好，工作穩(wěn)定可靠，功耗小。在計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制的電液系統(tǒng)中，可部分取代比例閥或伺服閥。

    用數(shù)字量進(jìn)行控制的方法很多，用得最多的是由脈數(shù)調(diào)制( PNM)演變而來(lái)的增量控制法以及脈寬調(diào)制( PWM)控制法。

    一、數(shù)字閥的結(jié)構(gòu)

    圖6-55所示為由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的數(shù)字流量閥。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)4依計(jì)算機(jī)的指令轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)滾珠絲杠5把轉(zhuǎn)角變?yōu)檩S向位移，帶動(dòng)節(jié)流閥閥心6移動(dòng)將閥口開(kāi)啟，從而控制了流量。這個(gè)閥有兩個(gè)節(jié)流口，它們的面積梯度不同，右節(jié)流口為非全周開(kāi)口，左節(jié)流口為周開(kāi)口。閥心向右移動(dòng)時(shí)首先打開(kāi)右節(jié)流口，由于非全周界通流，故流量較小；繼續(xù)向右移動(dòng)時(shí)打開(kāi)全周界通流的左節(jié)流口，流量增大。在這里，由于液流從軸向流入，且流出時(shí)與軸線垂直，所以閥在開(kāi)啟時(shí)的液動(dòng)力可以將向右作用的液壓力部分抵銷(xiāo)掉。這個(gè)閥從閥心6、閥套1和連接桿2的相對(duì)熱膨脹中獲得溫度補(bǔ)償。

    圖6-55所示閥是開(kāi)環(huán)控制的，但裝有單獨(dú)的零位位移傳感器3。在每個(gè)控制周期終了，閥可由零位位移傳感器控制回到零位。這樣可保證每個(gè)控制周期都在相同位置開(kāi)始，使閥的重復(fù)精度提高。

 

左節(jié)流口    右節(jié)流口

    圖6-55步進(jìn)電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)的數(shù)字流量閥

1-閥套2-連接桿3-零位位移傳感器4-步進(jìn)電動(dòng)機(jī)5-滾珠絲杠6-閥心

    圖6-56所示為用力矩馬達(dá)和球閥組成的高速開(kāi)關(guān)型數(shù)字閥。力矩馬達(dá)某一線圈通電時(shí)如銜鐵順時(shí)針偏轉(zhuǎn)，便推動(dòng)先導(dǎo)級(jí)球閥2向下運(yùn)動(dòng)，關(guān)閉壓力油口P。。L：腔與回油P。接通，球閥4在液壓力作用下上升，PA腔與壓力油P。相通。而左邊的先導(dǎo)級(jí)球閥1壓在上邊位置，Li腔與壓力油通，球閥3向下關(guān)閉，PA腔與回油腔PR斷開(kāi)。反之，當(dāng)另一線圈通電使銜鐵逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)時(shí)，情況剛好相反，PA腔與回油腔PR相通。這種閥的流量小，僅1.2L/min，工作壓力可達(dá)20MPa，最短切換時(shí)間0.8ms。

    圖6-57所示為錐閥型高速開(kāi)關(guān)電磁閥。當(dāng)線圈4通電時(shí)，與閥心1為一體的鐵心2被固定元件3吸引而使閥開(kāi)啟，油液由P口流人T口。為防止開(kāi)啟時(shí)閥因穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力而關(guān)閉和減小控制電磁力，該閥通過(guò)射流對(duì)鐵心的作用來(lái)補(bǔ)償液動(dòng)力。斷電時(shí)則由彈簧復(fù)位。該閥的行程為0. 3mm，動(dòng)作時(shí)間3ms，控制電流0.7A，額定流量12 L/min。

圖6-56球閥型二位三通高速開(kāi)關(guān)閥

圖6-57錐閥型高速開(kāi)關(guān)電磁閥（二位二通，常閉）

  1-閥心2-鐵心3-固定元件4-線圈5-彈簧

    二、數(shù)字閥的使用

    （一）增量式數(shù)字閥

    增量式數(shù)字閥用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作電·機(jī)械轉(zhuǎn)換器。增量控制法是在脈數(shù)調(diào)制( PNM)信號(hào)中，使每個(gè)采樣周期的脈沖數(shù)在前一采樣周期的脈沖數(shù)基礎(chǔ)上，增加或減少一些脈沖數(shù)，從而達(dá)到需要的幅值，因而稱增量法，用這種方法控制的閥稱增量式數(shù)字閥（見(jiàn)圖6-58）。

增量式數(shù)字閥

    圖6-58增量式數(shù)字閥控制的電液系統(tǒng)

    增量式數(shù)字閥控制的電液系統(tǒng)框圖如圖6-58所示。由計(jì)算機(jī)發(fā)出需要的脈沖序列，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電源放大后使步進(jìn)動(dòng)機(jī)按信號(hào)動(dòng)作，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每得到一個(gè)脈沖后便沿控制信號(hào)給定方向轉(zhuǎn)一步距角。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)凸輪、螺紋或齒輪齒條等機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)角AO轉(zhuǎn)換成直線位移Ax，從而帶動(dòng)閥心或擋板等移動(dòng)。按步進(jìn)電動(dòng)機(jī)原有位置和實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)的步數(shù)，得到數(shù)字閥的開(kāi)度，計(jì)算機(jī)可因此控制液壓缸按需要規(guī)律運(yùn)動(dòng)。

    （二）脈寬調(diào)制式數(shù)字閥

    脈寬調(diào)制信號(hào)是具有恒定頻率、不同開(kāi)啟時(shí)間比率的信號(hào)，如圖6-59所示。脈寬時(shí)間f。對(duì)采樣周期丁的比值稱為脈寬占空比。用脈寬信號(hào)對(duì)連續(xù)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，可將圖6-59a中的連續(xù)信號(hào)調(diào)制成圖6-59b中的脈寬信號(hào)。如調(diào)制的量是流量，則每采樣周期的平均流量q=q。f。/T就與連續(xù)信號(hào)處的流量相對(duì)應(yīng)。

    脈寬調(diào)制( PWM)式數(shù)字閥電液控制系統(tǒng)如圖6-60所示。由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的脈寬調(diào)制的脈沖序列經(jīng)功率放大后驅(qū)動(dòng)快速開(kāi)關(guān)數(shù)字閥，控制流量、壓力使執(zhí)行元件克服負(fù)載阻力運(yùn)動(dòng)。在閉環(huán)系統(tǒng)中，由傳感器檢測(cè)的輸出信號(hào)反饋到計(jì)算機(jī)中形成閉環(huán)控制。

    如果信號(hào)是確定的周期信號(hào)或其他給定信號(hào)，可預(yù)先編程由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號(hào)；如果信號(hào)是不確定的，則信號(hào)源需經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換后輸入計(jì)算機(jī)，再將信號(hào)進(jìn)行脈寬調(diào)制后輸出。

    b1

圖6-59信號(hào)的脈寬調(diào)制

a)連續(xù)信號(hào)b）脈寬調(diào)制信號(hào)

    系統(tǒng)也可采用模擬信號(hào)控制。此時(shí)將計(jì)算機(jī)通道切斷，輸入的模擬信號(hào)由脈寬調(diào)制器完成脈寬調(diào)制，經(jīng)功率放大后驅(qū)動(dòng)高速開(kāi)關(guān)閥和執(zhí)行元件。計(jì)算機(jī)控制和模擬信號(hào)控制時(shí)功放部分是相同的。

    目前，電液數(shù)字閥已在機(jī)床、成形機(jī)械、工程機(jī)械、冶金機(jī)械、試驗(yàn)機(jī)、汽車(chē)、飛行器等方面得到了應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)在工業(yè)控制中的普遍應(yīng)用，作為聯(lián)系計(jì)算機(jī)與液壓系統(tǒng)的橋梁的數(shù)字閥，定將不斷發(fā)展并形成液壓技術(shù)的一個(gè)新分支。

本文標(biāo)題：液壓馬達(dá)新零件產(chǎn)品電液數(shù)字閥

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分類：液壓行業(yè)知識(shí)
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