液压阀的级间耦合方式有哪些

此一不二

  除了应用于小流量情况下的液压阀有时采用结构简单的单级阀以外，大多数液压阀都采用具有不同功能的分级组合形式，以便达到预期的性能。多级阀的每一级都有其特定的功能，如先导控制、功率放大流量调节、压力检测及补偿、流量检测及反馈、逻辑判断等。级与级之间的物理量（流量、压力、位移速度、力等）采用某种耦合方式进行联系，以构成一个完整的控制器件。  

  各级阀的物理量中，某些量由于存在固有的联系而使级与级之间有耦合作用，级间耦合方式对于液压阀的控制性能有重要影响。  

  一、液压力耦合  

  对于液压控制阀，直接利用液压力进行级间耦合最为简便，因此这种耦合方式经常应用于各种阀中。图8-14a所示的先导式溢流阀中，当入口压力超过先导阀弹簧的调定压力时，锥阀开启而产生流动固定节流孔R，两端的压差使主阀上腔的压力减小，随之主阀开启而溢流。这种先导式溢流阀实质上是由固定节流孔R和先导阀口可变液阻R。所构成的串联支路与主阀阀口的可变液阻组成为并联支路（图8-14b）两级间靠控制压力p，进行联系。这种耦合作用最简单，压力控制阀一般都采用这种耦合方式。  

  这种耦合方式能在主阀端部产生相当大的调节压力来克服干扰影响。不过主阀的输出压力只能被间接反馈到先导阀上，所以，阀的整体控制性能的提高受到一定限制。  

  图8-15所示为具有压力补偿功能的流量阀，其中节流阀与定差减压阀之间所采用的液压力耦合方式具有反馈作用。节流阀进口压力p，或出口压力p变化时都将对定差减压阀的阀口开度起调节作用，以保证节流阀的进出口压差为定值。但是由于没有对输出流量q直接引出反馈耦合，因此，这种阀只能形成局部闭环，其流量控制精度不高。  


     




  

  二、位置耦合  

  最简单的位置耦合是将前一级与后一级直接相连。例如，在图13-20所示的直接位置反馈型比例节流阀中，主级阀的位移被反馈到先导级，当先导阀移动时，主阀一直跟踪先导阀位移，直到主阀与先导阀间的单控制边阀口保持在一个微小开度的稳定位置时为止，此时主阀芯上的液压力与弹簧力平衡。  

  由于用一个不大的力来控制先导阀的运动即可获得很大的液压输出功率来控制主阀的运动，所以，这种耦合配置方式实际上起到了功率放大作用。  

  三、位移一力耦合  

  在电液控制阀中，电/机械转换器的输入信号是电流（电压），输出量是力或力矩。为了使先导级获得相应的位移，就要将先导阀与电/机械转换器采用位移—力耦合方式。这只要增加某种弹性构件（弹簧、弹性杆）作为力一位移的转换器，即可将电/机械转换器的输出力或力矩转换为位移量。  

  四、电信号耦合  

  在电液控制阀中，将输出物理量（流量、压力、位移等）由传感器进行检测并转换成电信号后，直接馈送到放大器输入端以构成全程闭环系统，可为显著提高液压阀的静态、动态性能创造有利条件，并且有可能灵活地采用各种电量校正和控制方法。但采用这种反馈耦合方式时需要性能优良、工作可靠的传感器，因此价格较贵。此方式主要用于某些电液伺服阀和电液比例阀中。  

  五、复合耦合  

  当液压阀的级间耦合采用单一的耦合方式不能达到要求时，可采用几种方式相复合的方法。具有代表性的示例是新型电液比例流量阀所采用的流量一位移一力反馈耦合（参见图13-23）。  

  流量阀的最终输出是流量。为能完美地实现输出流量与输入电信号之间的线性比例关系，有效地克服负载压力变化及其他扰动的影响，最好将输出流量信息直接反馈耦合到比例电磁铁上去，以构成闭环控制。这种流量一位移——力反馈型电液比例流量阀不是仅采用传统的流量控制阀中对节流器前后的压差进行补偿的局部反馈形式，而是采用特殊设计的阀作为流量传感器，将输出流量转换为与之成比例的阀芯位移量，并随即借助于流量传感器上的弹簧将位移转换为力信号，通过先导阀芯馈送到比例电磁铁上去，从而使这种比例流量阀获得了优异的性能。  

  综上所述，液压阀的级间耦合方式很多，在设计选择时，除了要分析其控制性能的完善程度外，还要考虑具体的设计性能要求、结构的复杂程度、造价、可靠性等因素。