比例阀需要良好的压降来提供控制负载所需的能量

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比例阀需要良好的压降来提供控制负载所需的能量，这些通常是负载压力的 30%。比例阀需要额外的压降 (pd) 来控制流量。伺服阀和比例阀的问题通常是由尺寸过大而不是尺寸过小引起的。这意味着它们没有足够的限制或节流效果来保持良好的控制。如果有足够的压降阀门厂家，不要害怕使用较小的阀门，并在使用前与制造商核对（功率限制问题）。

比例阀蠕动速度应约为全速的 1/6。

高性能伺服阀可能需要 70 bar 的额定压降来控制负载。这些也可以在闭环控制中运行。这是当负载的实际位置反馈到电子控制系统时，它可以与所需的目标位置进行比较。计算两者之间的差值并发送适当的控制信号来控制阀芯。闭环控制系统构建复杂的机器。有人应该使用某种形式的计算机模拟来确定它们的性能并正确确定组件的尺寸。调整反馈回路中的 PID（比例、积分、微分）控制增益只能由经过适当培训的调试工程师执行。

在工业设计中，构建高 pd 是很常见的。适当的压力损失，以确保良好的控制。在移动设备中，任何低效率都会导致额外的燃料消耗，因此通常需要额外的开发工作来找到可接受的控制水平和最小的压力损失。这意味着对于维护来说阀门公司，工业系统可能存在一些松弛，可以调整控制以提供更好的性能或效率。但是，在移动设备上，您可能只有很小的余量来设置阀门，以便确信它们将在完全运行条件下运行。

将阀门和控制系统视为一个单元。现代PLC内置了液压阀控制，液压制造商有自己的控制卡或设备，以相对简单的方式确保良好的控制。

保持液体清洁。控制越精细，单一污染物对其运行的影响就越大。您应该遵循 ISO 标准并提高 1-2 个等级，或者使用具有 beta 200 过滤效率的 5 或 3 微米过滤器。有时很难准确预测过滤系统在设计阶段的性能。我们建议使用在线污染计检查正常运行期间的实际污染水平，如果设计不能保持适当的清洁度，请尝试引入在线/旁通过滤系统，使流体在系统周围循环以提供机会通过过滤器反复清洁流体，而不做任何可能使其变脏的实际工作。

例如，在高性能或严苛应用中，预计阀门的控制节气门侧会出现更多磨损。如节流侧流量大、温度高。可以预见，磨损对高精度阀门的控制节流边缘的影响更大，因为它们的阀芯具有更严格的公差，因此由于污染和高负载而腐蚀得更快。可以预见，高性能阀门的更换频率将高于性能较低的阀门。

小心您的流体，由于较高的阀门压降和较高的局部流体温度，阀门寿命可能会缩短。由于高负载制动力，流体内的额外剪切力会给流体带来额外的应力，这会导致流体特性的变化。

在恶劣条件下，不带内部电子设备的阀门往往比带电子设备的阀门更可靠。例如，在钢厂中，他们通常更喜欢使用机械反馈、挡板式伺服阀，而不是具有相同性能的集成电子设备的阀门。

设计特点和工作特性

该图总结了基本的阀门控制组。曲线 1 显示了方向阀的基本打开/关闭操作。曲线 2 可以是带有比例阀芯和阻尼开度的方向阀伺服比例阀，也可以是简单的比例阀。曲线 3 是典型的自动化工业机器，其中气缸需要具有精确的可重复循环并始终停在同一位置。曲线 4 代表一个闭环伺服阀，它可以跟随大多数高度动态的输入信号。

比例阀还是伺服阀？最初，比例阀和伺服阀的设计和性能存在明显差异。伺服阀总是如 Moog 伺服阀，带有扭矩马达而不是螺线管、机械反馈，并连接到阀门的挡板喷嘴。现代高性能比例阀可能看起来仍然更像方向阀，但其内部闭环电子设备的改进设计确实意味着它们可以实现与伺服阀相似的性能，因此得名。

阀芯孔

圆形槽口提供渐进式开口，但相对于阀芯位移不是线性的。它们主要用于质量较差的阀门或手动阀门，因为它们使用单​​一切割工具生产相对便宜。三角形槽口提供更线性的开口特性，但需要更多的机加工工作来制造它们。第三个示例显示了用于高性能比例阀的倒角节流槽，以提供最线性的性能和更快的打开速度。

阀芯盖定义为阀门在中间状态关闭时阀芯行程的百分比。负面罩将允许中心泄漏。精确加工控制量的阀塞和阀体掩蔽是非常困难的。对于铸造阀体，这可能仅适用于尺寸公差有限的内部铸造通道。加工阀体中的凸台会提高公差，但仍有局限性。高性能阀门具有可加工的插入件（套筒），可控制最严格的公差。

当阀门从压力端口 P 切换到端口 A 或 B 时，保持准确的面罩公差对于避免中间位置跳跃很重要。不同类型的控制将需要不同程度的覆盖，例如，压力控制通常使用负覆盖阀更好. 始终向制造商寻求高性能或闭环控制应用的建议，因为他们可以使用仿真来准确预测其可能的性能。

阀门的固有频率

阀门的动态性能由其固有频率指定。这定义了它从一个位置移动到另一个位置的速度，并由阀门在相位响应曲线中滞后 90 度的频率定义。制造商通常不会在其数据表中提供有关其低性能阀门的数据，因为这通常仅与具有更高动态和闭环应用的装置相关。

最短加速时间

为避免阀门切换时出现任何颤动或刺耳的声音，您必须确保气缸不会加速过快。最小加速时间由系统的固有频率计算得出伺服比例阀，计算如下：

闭环控制

为了实现最快的响应和最准确的位置、流量或压力控制，高性能比例阀和伺服阀通常在闭环控制中驱动。这需要测量负载的实际位置并将该值与它应该在该位置的预期值进行比较。然后，差值或误差信号被数学增益值放大，通常包括比例、积分和微分 (PID) 元素阀门公司，用于将液压阀驱动到新位置。

闭环控制需要全面了解系统固有频率和环路增益，并且只能由具有相关经验的人员尝试。

如何选择比例阀/伺服阀

尽管液压流体通常被认为是不可压缩的美国泰科阀门，但它实际上是可压缩的，这在设计比例控制系统时很重要。该图显示了液压油在受到冲击输入（例如被锤子敲击或瞬间打开液压阀）时如何像弹簧一样发挥作用。

系统刚度由其固有频率定义，您应该始终通过为您自己的整体机械液压系统计算这个来开始您的比例阀规格。

典型值可能是：

小于 3 Hz（带压力补偿器的 4 Hz）：除非您真正了解自适应控制，否则不要尝试控制低于此的任何内容。

3-10Hz：如挖掘机的手动控制或工业厂房的坡道开启和速度控制以防止其晃动等。

10-20Hz：适用于工业开环控制和闭环移动应用。

20-80Hz：工业闭环控制，对于运动控制模拟器和机床具有更高的值。

80Hz 以上：用于优质拉伸测试设备的高达 400Hz 及以上的高性能系统。

选择一个具有三倍系统固有频率的阀门泰科流体控制阀门，以确保阀门在没有相互作用的情况下保持控制。整体设备固有频率基于阀门和系统固有频率的组合。

确保阀门有足够的压力来充分制动和控制负载。一个常见的错误是比例阀尺寸过大，因此您有足够的负载压降但控制不佳。您应该尝试使用较小的阀门，该阀门具有较高的压力损失，因此可以提供更好的控制。

考虑您的负载方向并选择适当的阀芯对称特性。例如，如果您正在升高和降低负载，您可能需要使用 2:1 比例的阀芯。这在气缸的空载侧具有比负载侧更大的开口。这意味着您在降低负载时可以很好地控制负载，但在升高负载时不会在空载侧浪费能量。从而在不影响安全或控制的情况下提高效率。

您可能还想指定一个特定的阀芯盖以适合您将使用的控制系统类型，但这通常只涉及高性能机器，并且您熟悉这一点并了解设备的特性，那么您应该使用您的阀门供应商讨论并进行性能模拟。

设计技巧、技术和潜在问题

除非您的系统非常简单，或者您以前做过很多次，否则运行适当的动态模拟总是值得的，因为比例控制的静态计算效率不高。

确保您的系统具有尽可能高的固有频率。大面积的圆柱体和短而小直径的管道将有助于实现这一目标。如果在压力管路上使用压力补偿器或泵控制，情况会变得更糟。在机械驱动系统中添加润滑脂或其他润滑剂也会显着影响设计。

通过简单地用重物撞击负载然后测量压力振荡的频率来检查您的自然频率。

比例阀压降应约为供应压力的 30%。

伺服阀的压降约为 70 bar。

比例阀全速与爬行速度之比约为 6:1。

典型的最大气缸速度为：

100 mm/sec 无缓冲：方向阀。

200 mm/sec 带缓冲：方向阀。

最大 500 mm/s：用于标准气缸。

1000 毫米/秒：伺服气缸。

江苏泰科流体控制阀门有限公司