泰勒姆斯液压马达

    用数字信号直接控制的阀，称电液数字阀。数字阀可直接与计算机接口，不需要D/A转换器。与伺服阀、比例阀相比，这种阀结构简单，工艺性好，制造成本低，抗污染能力强，重复性好，工作稳定可靠，功耗小。在计算机实时控制的电液系统中，可部分取代比例阀或伺服阀。

    用数字量进行控制的方法很多，用得最多的是由脉数调制( PNM)演变而来的增量控制法以及脉宽调制( PWM)控制法。

    一、数字阀的结构

    图6-55所示为由步进电动机直接驱动的数字流量阀。步进电动机4依计算机的指令转动，通过滚珠丝杠5把转角变为轴向位移，带动节流阀阀心6移动将阀口开启，从而控制了流量。这个阀有两个节流口，它们的面积梯度不同，右节流口为非全周开口，左节流口为周开口。阀心向右移动时首先打开右节流口，由于非全周界通流，故流量较小；继续向右移动时打开全周界通流的左节流口，流量增大。在这里，由于液流从轴向流入，且流出时与轴线垂直，所以阀在开启时的液动力可以将向右作用的液压力部分抵销掉。这个阀从阀心6、阀套1和连接杆2的相对热膨胀中获得温度补偿。

    图6-55所示阀是开环控制的，但装有单独的零位位移传感器3。在每个控制周期终了，阀可由零位位移传感器控制回到零位。这样可保证每个控制周期都在相同位置开始，使阀的重复精度提高。

 

左节流口    右节流口

    图6-55步进电动机直接带动的数字流量阀

1-阀套2-连接杆3-零位位移传感器4-步进电动机5-滚珠丝杠6-阀心

    图6-56所示为用力矩马达和球阀组成的高速开关型数字阀。力矩马达某一线圈通电时如衔铁顺时针偏转，便推动先导级球阀2向下运动，关闭压力油口P。。L：腔与回油P。接通，球阀4在液压力作用下上升，PA腔与压力油P。相通。而左边的先导级球阀1压在上边位置，Li腔与压力油通，球阀3向下关闭，PA腔与回油腔PR断开。反之，当另一线圈通电使衔铁逆时针偏转时，情况刚好相反，PA腔与回油腔PR相通。这种阀的流量小，仅1.2L/min，工作压力可达20MPa，最短切换时间0.8ms。

    图6-57所示为锥阀型高速开关电磁阀。当线圈4通电时，与阀心1为一体的铁心2被固定元件3吸引而使阀开启，油液由P口流人T口。为防止开启时阀因稳态液动力而关闭和减小控制电磁力，该阀通过射流对铁心的作用来补偿液动力。断电时则由弹簧复位。该阀的行程为0. 3mm，动作时间3ms，控制电流0.7A，额定流量12 L/min。

图6-56球阀型二位三通高速开关阀

图6-57锥阀型高速开关电磁阀（二位二通，常闭）

  1-阀心2-铁心3-固定元件4-线圈5-弹簧

    二、数字阀的使用

    （一）增量式数字阀

    增量式数字阀用步进电动机作电·机械转换器。增量控制法是在脉数调制( PNM)信号中，使每个采样周期的脉冲数在前一采样周期的脉冲数基础上，增加或减少一些脉冲数，从而达到需要的幅值，因而称增量法，用这种方法控制的阀称增量式数字阀（见图6-58）。

增量式数字阀

    图6-58增量式数字阀控制的电液系统

    增量式数字阀控制的电液系统框图如图6-58所示。由计算机发出需要的脉冲序列，经驱动电源放大后使步进动机按信号动作，步进电动机每得到一个脉冲后便沿控制信号给定方向转一步距角。步进电动机转动时，带动凸轮、螺纹或齿轮齿条等机构将转角AO转换成直线位移Ax，从而带动阀心或挡板等移动。按步进电动机原有位置和实际转动的步数，得到数字阀的开度，计算机可因此控制液压缸按需要规律运动。

    （二）脉宽调制式数字阀

    脉宽调制信号是具有恒定频率、不同开启时间比率的信号，如图6-59所示。脉宽时间f。对采样周期丁的比值称为脉宽占空比。用脉宽信号对连续信号进行调制，可将图6-59a中的连续信号调制成图6-59b中的脉宽信号。如调制的量是流量，则每采样周期的平均流量q=q。f。/T就与连续信号处的流量相对应。

    脉宽调制( PWM)式数字阀电液控制系统如图6-60所示。由计算机产生的脉宽调制的脉冲序列经功率放大后驱动快速开关数字阀，控制流量、压力使执行元件克服负载阻力运动。在闭环系统中，由传感器检测的输出信号反馈到计算机中形成闭环控制。

    如果信号是确定的周期信号或其他给定信号，可预先编程由计算机产生脉宽调制信号；如果信号是不确定的，则信号源需经模数转换器A/D转换后输入计算机，再将信号进行脉宽调制后输出。

    b1

图6-59信号的脉宽调制

a)连续信号b）脉宽调制信号

    系统也可采用模拟信号控制。此时将计算机通道切断，输入的模拟信号由脉宽调制器完成脉宽调制，经功率放大后驱动高速开关阀和执行元件。计算机控制和模拟信号控制时功放部分是相同的。

    目前，电液数字阀已在机床、成形机械、工程机械、冶金机械、试验机、汽车、飞行器等方面得到了应用。随着计算机在工业控制中的普遍应用，作为联系计算机与液压系统的桥梁的数字阀，定将不断发展并形成液压技术的一个新分支。

本文标题：液压马达新零件产品电液数字阀

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分类：液压行业知识
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