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電液比例減壓閥
摘要：電液比例閥是閥內(nèi)比例電磁鐵根據(jù)輸入的電壓信號產(chǎn)生相應動作，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、液壓或電的形式進行反饋。由于電液比例閥具有形式種類多樣、容易組成使用電氣及計算機控制的各種電液系統(tǒng)、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，因此，電液比例減壓閥應用領域日益拓寬。今年來研發(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，具有先到控制、負載傳感和壓力補償?shù)裙δ?。它的出現(xiàn)對移動式液壓機械整體技術水平的提升具有重要意義。特別是在電控先到操作、無線遙控和有線遙控操作等方面展現(xiàn)了其良好的應用前景。
關鍵字：電液比例閥 負載感應 壓力補償 先導控制
Electro-hydraulic proportional valve
Summary：Electro-hydraulic proportional valve industry is proportional solenoid valve generates a corresponding action according to the voltage signal input, the working valve spool displacement, and valve port size is changed in order to complete the input voltage is proportional to the pressure, the flow rate output element. Spool displacement can also be mechanical, hydraulic or electrical feedback form . Due to the form of electro-hydraulic proportional valve has a wide variety, easy to use a variety of electro-hydraulic system consisting of electrical and computer-controlled, high control accuracy, flexible installation, and strong anti-pollution and many other advantages.Therefore, electro-hydraulic proportional valve applications increasingly broadened.This year's R & D proportional cartridge valves and proportional multi-way valve fully take into account the characteristics of construction machinery use,Has a first control, load sensing and pressure compensation function.It is important for the emergence of mobile hydraulic machinery to enhance the overall level of technology. Sectors, especially the first operation in the electric control, wireless remote control and a wired remote operation demonstrated its good prospect.
Keyword：Electro-hydraulic proportional valve Load sensing Pressure Compensation Pilot control
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目錄
摘要·······················································1
目錄·······················································2
前言·······················································4
正文·······················································5
1.緒論······················································5
1.1液壓元件的結(jié)構(gòu)分析及實體測繪·······················5
1.2液壓技術及應用·····································5
1.3減壓閥·············································5
1.4減壓閥的分類·······································6
1.5減壓閥的工作原理···································6
1.6電液比例減壓閥·····································6
1.7閥控制壓力的一般原理·······························7
2.比例減壓閥的結(jié)構(gòu)·······································7
3.主閥設計················································7
3.1插裝式主閥·········································7
3.2主閥閥套的設計·····································8
3.3主閥閥芯的設計·····································9
3.4插裝式主閥面積比的確定·····························9
3.5主閥閥芯的受力分析·································11
3.6先導閥溢流部分的設計·······························12
3.7先導閥調(diào)定壓力的增量表達式·························13
3.8先導閥的連接方式···································14
3.9公差與配合的確定···································14
3.10比例放大器········································14
4.減壓閥的銜鐵結(jié)構(gòu)·······································15
4.1銜鐵的類型·········································15
4.2銜鐵的受力計算·····································16
5.靜態(tài)特性分析············································16
5.1進口壓力靜態(tài)特性分析·······························16
5.2靜態(tài)壓力流量特性分析·······························17
5.3靜態(tài)特性仿真曲線···································17
2
6.電液比例控制系統(tǒng)·······································19
6.1反饋的概念··········································20
6.2閉環(huán)與開環(huán)控制······································20
6.3電液比例控制系統(tǒng)的組成······························21
6.4電液比例控制系統(tǒng)的特點······························22
結(jié)束語·····················································23
致謝························································24
參考文獻···················································25
附錄························································26
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前言
從1795年世界上第一臺水壓機誕生，到現(xiàn)在液壓技術已有200多年的歷史。至上世紀50~70年代，隨著工藝水平的極大提高，液壓技術也得到迅速發(fā)展，成為實現(xiàn)現(xiàn)代傳動和控制的關鍵技術，其發(fā)展速度僅次于電子技術。特別是近年來流體技術與微電子、計算機技術相結(jié)合，是液壓與氣動技術進入了一個新的發(fā)展階段。據(jù)有關資料記載，國外生產(chǎn)的90%的工程機械、90%的數(shù)控加工中心、95%的自動生產(chǎn)線，均采用了液壓與氣動技術。在國民緊急很多領域均需應用液壓與氣動技術，其水平的高低已成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標志之一。因此液壓技術在機械類及近機類高等教育的課程中，已成為一門重要的專業(yè)基礎課，而且也是一門能直接用于工程實際技術的學科。通過本課程的學習，可以開發(fā)學生的智力，培養(yǎng)學生敏銳的觀察能力、豐富的想象能力、科學的思維能力以及解決生產(chǎn)實際問題的能力。
本課題旨在服務于液壓實踐教學。本課題是通過對液壓元件的結(jié)構(gòu)分析，繪制相關元件圖形，應用軟件建其模型庫。直觀地展示了液壓元件的結(jié)構(gòu)和工作原理。
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正文
緒論
1.1液壓元件結(jié)構(gòu)分析及實體測繪
液壓元件的工作原理是利用有壓流體（液壓油）為介質(zhì)來實現(xiàn)自動控制的各種機械的傳動，它在工業(yè)生產(chǎn)的各個領域均有廣泛應用，在機械類及近機類高等教育的課程中已成為研究發(fā)展的重要方向，而且而是能直接用于工程實際的重要技術，它在油壓系統(tǒng)的應用中比較廣泛。
1.2液壓技術及應用
液壓由于其傳動力量大，易于傳遞及配置，在工業(yè)、民用行業(yè)應用廣泛。在各部件制造中，對密封性、耐久性有很高的技術要求，目前在液壓部件制造中已廣泛采用——滾壓工藝，很好的解決了圓度、粗糙度的問題。特別是液壓缸制造中廣泛采用。液壓工具可以解決液壓制造各種問題。
由于液壓技術有很多突出的優(yōu)點，從民用到國防、由一般傳動到精確度很高的控制系統(tǒng)，都得到了廣泛地應用。
在國防工業(yè)中，陸、海、空三軍的很多武器裝備都采用了液壓傳動與控制，如飛機、坦克、艦艇、雷達、火炮、導彈和火箭等。
在機床工業(yè)中，目前機床傳動系統(tǒng)有85%采用液壓傳動與控制，如磨床、銑床刨床、拉床、壓力機、剪床和組合機床等。
在冶金工業(yè)中，電爐控制系統(tǒng)、軋鋼機的控制系統(tǒng)、平爐裝料、轉(zhuǎn)爐控制、高爐控制、帶材跑偏和恒張力裝置都采用了液壓技術。
在工程機械中，普遍采用了液壓傳動，如挖掘機、輪胎裝載機、汽車起重機、履帶推土機、輪胎起重機、自行式鏟運機、平地機和振動式壓路機等。
1.3減壓閥
減壓閥是通過調(diào)節(jié)，將進口壓力減至某一需要的出口壓力，并依靠介質(zhì)本身的能量，是出口壓力自動保持穩(wěn)定的閥門。從流體力學的觀點來看，減壓閥是一個局部阻力可以變化的節(jié)流元件，即通過改變節(jié)流面積，是流速及流體的動能改變，造成不同的壓力損失，從而達到減壓的目的。然后依靠控制與調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，使閥后壓力的波動于彈簧力相平衡，使閥后壓力在一定的誤差范圍內(nèi)保持恒定。
減壓閥廣泛用于高層建筑、城市給水管網(wǎng)水壓過高的區(qū)域、礦井及其他場合，以保證給水系統(tǒng)中各用水點獲得適當?shù)姆账畨汉土髁俊ｈb于水的漏失率和浪費程度幾乎同給水系統(tǒng)的水壓大小成正比，因此減壓閥具有改善系統(tǒng)運行工況和潛在節(jié)水作用。
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1.4減壓閥的分類
減壓閥是使出口壓力低于進口壓力的壓力控制閥。減壓閥可分為定壓輸出減壓閥、定差減壓閥和定比減壓閥三種。定壓輸出閥有輸出減壓閥有直動型和先導型兩種結(jié)構(gòu)形式。在先導型中又有“出口壓力控制式”和“進口壓力控制式”兩種控制方式。
1.5減壓閥的工作原理
減壓閥的工作原理簡單的說是通過啟閉件的節(jié)流，將進口壓力降至某一需要的出口壓力，并能在進口壓力及流量變化時，利用本身介質(zhì)能量保持出口壓力基本不變。這是減壓閥的基本功能也是它的基本原理。
一般減壓閥都為定壓式，減壓閥的孔縫隙隨著進口壓力的變化而自行調(diào)節(jié)，因此，能自動保證閥的出口壓力恒定。減壓閥也可以作為工作壓力調(diào)節(jié)裝置，使氣壓不受氣源壓力的變化及其他閥門工作的時候壓力波動的影響。此減壓閥順時針調(diào)節(jié)壓力手柄壓力升高，逆時針調(diào)節(jié)壓力手柄壓力降低。減壓閥的超調(diào)現(xiàn)象嚴重，一次壓力和二次壓力相差越大超調(diào)也將越大。
1.6電液比例減壓閥
電液比例閥是以傳統(tǒng)的工業(yè)用液壓控制閥為基礎，采用模擬式電氣-機械轉(zhuǎn)換裝置將電信號轉(zhuǎn)換為位移信號，連續(xù)地控制液壓系統(tǒng)中工作介質(zhì)的壓力、方向或流量的一種液壓元件。此種閥工作時，閥內(nèi)電氣-機械轉(zhuǎn)換裝置根據(jù)輸入的電信號產(chǎn)生相應的動作，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。閥芯位移可以以機械、液壓或電的形式進行反饋。
比例控制元件的種類繁多、性能各異，有多種不同的分類方法：
（1） 按控制功能來分類可分為比例壓力控制閥，比例流量控制閥，比例方向閥和比例復合閥。
（2） 按液壓放大級的級數(shù)來分，可分為直動式和先導式。直動式是由電-機械轉(zhuǎn)換元件直接推動液壓功率級。先導控制式比例閥由直動式比例閥與能輸出較大功率的主閥級構(gòu)成。根據(jù)功率輸出的需要，它可以是二級或三級的比例閥。二級比例閥可以控制的流量通常在500L/min一下。比例插裝閥可以控制的流量達1600L/min。
（3） 按比例閥主閥芯的型式來分，可分為滑閥式和插裝式。插裝式是在二通貨三通插裝元件的基礎上，配以適當?shù)谋壤葘Э刂萍壓图夐g反饋聯(lián)系組合而成。
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1.7壓力閥控制壓力的一般原理
電磁閥里有密閉的腔，在不同的位置開有通孔，每個孔都通向不同的油管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動來擋住或露出不同的排油的孔，而進油孔是常開的，液壓油就會進入不同的排油管，然后通過油的壓力來推動油缸的活塞，活塞又帶動活塞桿，活塞桿帶動機械裝置運動。這樣通過控制電磁鐵的電流就控制了機械運動。
2.比例減壓閥的結(jié)構(gòu)
由于本設計中電液比例減壓閥的設計參數(shù)要滿足的要求為：進口壓力=4Mpa，出口壓力=0~2.5Mpa可調(diào)，流量20L/min。本設計中減壓閥的主閥采用插裝式結(jié)構(gòu)，而不采用傳統(tǒng)的滑閥式結(jié)構(gòu)。如圖2-1
圖 2-1 電液比例減壓閥結(jié)構(gòu)圖
3.主閥設計
3.1插裝式主閥
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一般由插裝主閥、控制蓋板、通道快三部分組成。
插裝主閥由閥套、彈簧、閥芯及相關密封件組成，可以看成是兩級閥的主級，有多重面積比和彈簧剛度，主要功能是控制主油路中油流方向。壓力和流量；
控制蓋板上根據(jù)插裝閥的不同控制功能，安裝有相應的先導級控制元件；
通道塊既是插入元件及安裝控制蓋板的基礎閥體，又是主油路和控制油路的連通體。
插裝式主閥由主閥閥套、閥芯、主閥彈簧及相關密封件組成。
3.2主閥閥套的設計
該閥套頭部裝入蓋板中，下部裝入通道塊中。
由于插裝閥的一些尺寸已經(jīng)標準化，因而主閥閥套的外部尺寸必須符合標準。在我國，插裝閥必須符合GB2877-81二通插裝閥安裝尺寸。如下圖3-1
圖3-1主閥閥套的尺寸示意圖
取本次設計的通徑為32mm，最大流量20L/min，主閥芯帶位移－電反饋型先導控制，故尺寸為32mm。
查文獻機械設計手冊第二章“二通插裝閥的安裝連接尺寸”得
=45，t1=12.5，t2=85，=60
由于主閥套頭部插裝入控制蓋板中，下部裝入通道塊中，因此如何防止油液的內(nèi)、外泄漏，減小在閥上的能量損失，提高閥的效率，對液壓閥來說是很重要的問題。因此
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密封件的選用是很重要的。
一般對密封件的主要要求是：
①在一定的壓力、溫度范圍內(nèi)具有良好的密封性能；
②有相對運動時，因密封件所引起的摩擦力應盡量小，摩擦系數(shù)應盡量穩(wěn)定；
③耐腐蝕、耐磨性好，不易老化，工作壽命長，磨損后能在一定程度上自動補償；
④結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，成本低廉。
由上所述要求，選用o形橡膠密封圈做為閥體中的密封件。o形橡膠密封圈具有結(jié)構(gòu)簡單，密封性能好、壽命長、摩擦阻力較小、成本低，既可以作靜密封，也可以作為動密封使用。在一般情況下，靜密封可靠使用壓力可達35Mpa，動密封可靠使用可達10Mpa，當合理采用密封擋圈或其他組合形式，可靠壓力降成倍提高。因此在本設計中閥套與控制蓋板、閥套與通道塊之間的密封都采用o形橡膠密封圈。
3.3主閥閥芯的設計
因為在設計時應該使比例電磁鐵斷電即輸出力為0時，主閥閥芯是關閉的，以避免意外情況的發(fā)生。為達到此目的，本設計中在減壓閥閥芯的下方夾了一個復位彈簧，并使此復位彈簧的力足夠大，當比例電磁鐵斷電時，使控制腔的壓力大到可以使主閥關閉。相應的結(jié)構(gòu)圖如下圖3-2：
圖3-2先導閥示意圖
控制腔油液對先導閥閥芯的壓力方向與比例電磁鐵剛好相反，這樣原來由比例電磁鐵單獨來控制先導閥閥芯的情形現(xiàn)在變?yōu)橛杀壤姶盆F和先導閥復位彈簧共同控制
3.4插裝式主閥面積比的確定
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如圖，插裝閥中三個面積會影響閥芯在閥套中的開啟及關閉，即、、。其中、分別為閥芯主油口A口和B口處的面積，為控制腔C腔的面積，有：
=＋
面積比是指閥芯處于關閉狀態(tài)時，、分別與的比值/、/，它們表示了三個面積之間數(shù)值上的關系，通常定義為面積比α=/。
錐閥中，面積比大體分為A（1:1.2）、B（1:1.5）、C（1：1.0）、D（1:1.07）、E（1:2.0）等類型。
在本設計閥中的面積比選用類型A（1:1.2），由于本設計中的通徑為32mm。此處即面積的直徑為32mm，因此A口的半徑為16mm。如圖3-3
圖3-3插裝閥面積比示意圖
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令控制腔的半徑為,面積比的公式
得≈17.5mm
所以=∏*=803.84
=0.2*=0.2*803.84=160.768
=∏*=964.608
3.5主閥閥芯的受力分析
下圖3-4為先導閥閥芯受力示意圖：
圖3-4先導閥閥芯受力示意圖
先導閥閥芯受力分析
如插裝式閥一樣，建立先導閥閥芯的受力平衡方程如下：
=+－－+
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式中：
——控制腔油液壓力；
——閥芯上端面積，為控制腔油液對閥芯的壓力；
——先導閥閥芯在移動過程中受到的穩(wěn)態(tài)液動力；
——先導閥閥芯在移動過程中受到的摩擦力；
——先導閥閥芯所受比例電磁鐵向下的推力；
——閥芯自重。
忽略閥芯自重及閥芯移動過程中的摩擦力，將閥芯移動過程中穩(wěn)態(tài)液動力也忽略，受力方程式變?yōu)椋?
=－
轉(zhuǎn)化為
上式即控制腔壓力的決定因素。
式中的計算公式為：
=+
其中，為處于中位時先導閥彈簧的預緊力，為先導閥彈簧剛度，為先導閥閥芯相對于中位時的位移。
由于先導閥閥芯相對于中位時的位移相對于先導閥彈簧的預壓縮量較小，因此在不做精確計算是可將其忽略，故上式又課可化為：
上式即為控制腔壓力與比例電磁鐵輸出力的關系式。
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3.6先導閥溢流部分的設計
減壓閥能夠保持器出口壓力不會低于比例磁鐵的設定值，但是如果減壓閥由于某種原因?qū)е驴刂魄坏膲毫ν蝗辉龈呋蛘呤潜壤姶烹姶盆F調(diào)定力突然下降都將導致閥芯迅速下移，控制腔的油液還未來得及泄出就被封閉起來，這樣的后果是控制腔壓力在一段時間內(nèi)高于先導閥的調(diào)定值，而由前所述，主閥閥芯開度是由控制腔壓力決定的，因此也將導致主閥閥芯開度偏離調(diào)定值，而造成電液比例閥失調(diào)。
為解決這個問題，再在減壓閥之上復合一個溢流閥，而且使該閥的開啟壓力剛好等于前面減壓閥的調(diào)定壓力，這樣當出現(xiàn)控制腔的壓力突然高于比例電磁鐵的情況出現(xiàn)時，溢流閥開啟讓油液泄出，以使控制腔的壓力回復到調(diào)定值上，其結(jié)構(gòu)圖如下圖3-5：
圖3-5先導閥結(jié)構(gòu)示意圖
同樣將閥芯自重及閥芯移動過程中的摩擦力及穩(wěn)態(tài)液動力忽略，建立閥芯運動方程，得：
=－
由上式可知，先導閥的溢流部分的開啟壓力為（－）/，可見溢流部分的開啟壓力正好將等于減壓部分的調(diào)定壓力，這樣就滿足了前面提到的控制要求，是控制腔的壓力能恒定先導閥的調(diào)定值上，且這個值將與成線性關系。
3.7先導閥調(diào)定壓力的增量表達式
由控制腔壓力與比例電磁鐵輸出力的關系式得：
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3.8先導閥的連接方式
當主閥為正向（即節(jié)流閥的總進油口接A口，總出油口接B口，油液從A口流向B口）時，X口接A口，Y口接油箱，此連接在通道塊中實現(xiàn)；
當主閥為反向通流時，X口接B口，Y口接油箱。
3.9公差與配合的確定
本設計的課題為液壓閥，而液壓閥屬精密機器設備，故對公差與配合的要求較高，查文獻可知，公差IT5（孔到IT6）級用于高精度和重要的配合處，IT7~IT8級則用于一般精度要求的配合。所以在本設計的配合中孔用公差等級擬定為IT6級，軸用公差等級擬定為IT5級。
由于要達到相同的精度級，孔比軸加工難，故在設計中無論主閥閥芯與閥套之間還是先導閥閥芯與閥套之間的配合均采用基孔制；又因為主閥閥芯與閥套之間的運動形式為軸向滑動，故為降低摩擦力，采用間隙配合，而為防止泄露，以降低在閥上面的能量損失，此間隙應該盡量的小，查文獻，采用基本偏差系列中間隙最小的ｇ。
故最終擬定主閥閥芯和閥套及先導閥閥芯與閥套之間的配合均為(H6/ｇ5)其中主閥閥芯和閥套的配合采用35(H6/ｇ5)，而先導閥閥芯與閥套的配合采用16(H6/ｇ5)和8(H6/ｇ5)。
3.10比例放大器
比例放大器是電液比例閥的控制盒驅(qū)動裝置，比例閥的基本電控單元，能夠根據(jù)
比例閥和比例泵的控制需要對控制電信號進行處理、運算和功率放大。閉環(huán)控制閥和控
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制泵使用的放大器可完成對整個比例元件的控制。
電液比例控制系統(tǒng)既有液壓元件傳遞功率大，響應快的優(yōu)勢，元件處理和運算信號方便，易于實現(xiàn)信號遠距離傳輸?shù)膬?yōu)勢。發(fā)揮二者的技術優(yōu)勢在很大程度上依賴于比例放大器又有電器。
比例放大器要具有斷電保護功能，以便控制壓力變化、速度或位移部件的加速度，有效防止慣性沖擊；要有函數(shù)發(fā)生器，以補償死區(qū)特性。
4.減壓閥的銜鐵結(jié)構(gòu)
在電磁機構(gòu)中，被固定的電磁鐵的吸引，而運動后和電磁機構(gòu)組成閉合磁路，這個運動的鐵磁體被稱為“銜鐵”，如常見的交流接觸器的上部分帶動接點的部分。
銜鐵一般是由軟磁性材料制造的，如鐵、鑄鐵、硅鋼及坡莫合金等。
在先導閥或反沖型電磁閥中，銜鐵與主閥組件組成電磁閥產(chǎn)品，因此銜鐵引導主閥開關工作，所以也稱導閥。
4.1銜鐵的類型
根據(jù)控制方式和介質(zhì)流向可各分為二類。
1、 常關式
斷電時關閉，通電時開啟的電磁閥。
①上進下出流向 這是通用結(jié)構(gòu)。
②下進上出流向 這是特定的結(jié)構(gòu)的電磁閥，它的主閥流 向是下進上出結(jié)構(gòu)。為了流路暢通，平衡孔設在活塞底部直通進口，導閥口設在閥蓋腔室內(nèi)直通活塞上方，活塞采用組合式滑環(huán)密封，泄露甚微。
1、 常開式
斷電時開啟，通電時關閉的電磁閥。
①上進下出流向 這是采用較多的結(jié)構(gòu)；
②下進上出流向 為了利用常開式產(chǎn)品的通用件，僅在導閥組件上加了一個閥口朝下的部件即把常關式產(chǎn)品轉(zhuǎn)換為常開式產(chǎn)品。
銜鐵的受力分析
分析的目的是求取復位彈簧力和電磁力，并結(jié)合動作原理與結(jié)構(gòu)等進行電磁計算，并在該基礎上求得電磁組件的設計。
作用于銜鐵上的力有：
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①自重W動鐵芯或工作部件的重量；
②密封力該力和密封結(jié)構(gòu)的形式與材料有關，也受介質(zhì)壓力的影響。當密封結(jié)構(gòu)的形式與材料選定后，在最高工作壓力是，所需密封力最大，在介質(zhì)壓力為零時最??；
③介質(zhì)力隨介質(zhì)在壓力和閥口平均直徑大小而變化，在介質(zhì)壓力為零時該力為零；
④復位彈簧力彈簧一經(jīng)選定，該力就補課變動。但在工作過程中，給定彈簧的彈簧力在壓緊時最大，在預緊時最??；
⑤電磁力結(jié)構(gòu)一經(jīng)選定，該力不可變動。但在工作過程中，通電啟動瞬間力最小，通電吸合力最大。吸合斷電瞬間仍存在一定的力稱為剩磁，剩磁力標注為，斷電復位后該力應為零。
電磁組件的工作狀態(tài)有四步，即斷電、通電瞬間（啟動）、通電與斷電瞬間（復位）。
4.2銜鐵的受力的計算
采用常開式上進下出流向結(jié)構(gòu)
①求取最小工作壓差下的密封力及最大工作壓差下的密封力。
②根據(jù)及取其大值，由此求得關閥彈簧力。
③求取壓緊時的開閥彈簧力+，由此確定開閥彈簧的參數(shù)。
④求取吸合是的電磁力并根據(jù)進行校核，確定電磁力。其中為開i閥彈簧在預緊下的彈簧力，為開閥彈簧在壓縮下的彈簧力，為通電吸合后的電磁力。
5.靜態(tài)特性分析
5.1進口壓力靜態(tài)特性分析
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當進口壓力小于預設開啟壓力是，主閥芯和先導閥芯均沒有運動，出口壓力可以根據(jù)計算式
簡單計算得到，且泄露流量為0.所以，主要考慮當進口壓力大于預設開啟壓力的情況。
靜態(tài)特性分析 假設減壓閥正常工作，則出口要力基本維持不變，先導閥口壓力也基本保持不變。可設主閥閥芯和先導閥芯的工作點為、，對上式進行線性處理有：
對計算式：
線性處理得：
5.2靜態(tài)壓力流量特性分析
出口壓力與先導閥出口壓力也基本保持不變，對閥口流量方程進行線性化處理，可以獲得減壓閥的靜態(tài)壓力流量特性曲線。隨著流量的增大，廚樓壓力略有下降，其下降幅度比進口壓力變化產(chǎn)生的影響稍大。其他如外泄漏量等分析方法。
5.3靜態(tài)特性仿真曲線
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圖5-1出口壓力隨進口壓力變化影響曲線
圖5-2主閥位移對比曲線
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圖5-3先導閥口壓力對比曲線
圖5-4減壓閥靜態(tài)壓力流量特性曲線
6.電液比例控制系統(tǒng)
在比例閥的結(jié)構(gòu)設計完成后，而因為比例減壓閥將最終應用與比例控制系統(tǒng)中，故在本說明書中對比例控制系統(tǒng)做一個簡單的介紹。
現(xiàn)代微電子技術的發(fā)展，特別是計算機技術的普及與發(fā)展，為實現(xiàn)各類工藝過程的最佳控制提供了技術基礎。因此，工程控制理論的應用已逐步從航天、航空和軍事工
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程領域普及到民用工業(yè)部門。電液比例控制技術作為連接現(xiàn)代微電子技術的大功率工程
控制設備之間的橋梁，已經(jīng)成為現(xiàn)代控制工程的基本技術構(gòu)成之一，在近20中得到了迅速發(fā)展。它與傳統(tǒng)的電液伺服技術相比，具有可靠、節(jié)能和廉價等明顯特點，已應用于相當廣泛的領域，形成了頗具特色的技術分支。
6.1反饋的概念
反饋就是通過適當?shù)臋z測裝置將信號或一部分返回輸入量與輸入量進行比較，比較的結(jié)果叫偏差。因此，基于反饋基礎上的“檢測偏差用以糾正偏差”的原理又稱為反饋控制原理。同樣，采用反饋控制原理的控制系統(tǒng)為反饋控制系統(tǒng)。
6.2閉環(huán)控制與開環(huán)控制
開環(huán)控制
不包含外反饋的控制系統(tǒng)稱為開環(huán)系統(tǒng)。比如比例閥控制液壓缸或馬達系統(tǒng)可以實現(xiàn)速度、位移、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩等的控制。開環(huán)系統(tǒng)的系統(tǒng)方框圖如圖所示：
圖6-1開環(huán)控制系統(tǒng)示意圖
由于開環(huán)控制系統(tǒng)的精度比較低，無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)輸入量就可以無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)輸出量——力、速度以及加減速度等。這種控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成簡單，系統(tǒng)的輸出端和輸入端不存在反饋回路，系統(tǒng)輸出量對系統(tǒng)輸入控制作用沒有影響，沒有自動糾正偏差的能力，其控制精度主要取決于關鍵元器件的特性和系統(tǒng)調(diào)整精度，所以只能應用在精度要求不高并且不存在內(nèi)外干的場合。
閉環(huán)控制:
包含外反饋回路的控制洗頭膏稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)，如果在比例閥本身的內(nèi)反饋，也可以構(gòu)成實際的局部小閉環(huán)控制。一般稱為閉環(huán)系統(tǒng)。
圖6-2閉環(huán)控制系統(tǒng)示意圖
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閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)點是對內(nèi)部和外部干擾不敏感，系統(tǒng)工作原理是反饋控制原理或按偏差調(diào)整原理。這種控制系統(tǒng)有通過負反饋控制自動糾正偏差的能力。下圖為反饋控制系統(tǒng)框圖。
圖6-3反饋控制系統(tǒng)框圖
反饋也帶來了系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題。這類系統(tǒng)是檢測偏差用以糾正偏差或者說是考偏差進行控制，而在工作過程中系統(tǒng)總會存在偏差，由于元件的慣性，很容易引起振蕩，是系統(tǒng)不穩(wěn)定。因此，精度和穩(wěn)定性是閉環(huán)控制系統(tǒng)存在的一對矛盾。而開環(huán)控制喜用一般不存在所謂穩(wěn)定性問題。
6.3電液比例控制系統(tǒng)的組成
電液比例控制系統(tǒng)，盡管其結(jié)構(gòu)各異，功能也不盡相同，但都可歸納為用功能相同的基本元件組成的系統(tǒng)，組成電液比例控制的基本組件有：
①指令組件 它是給定控制信號的產(chǎn)生與輸入的組件，可以是信號發(fā)生裝置或過程控制器。在有反饋信號的情況下，它給出與反饋信號有相同形式和量級的控制信號。
②比較組件 它的作用是把給定信號與反饋信號進行比較，得出偏差信號作為電控器的輸入。進行比較的信號必須是同類型的，比例控制器的輸入量也應當轉(zhuǎn)換為同類型的電學量。
③電控器 電控器通常被稱為比例放大器。由于含在比例閥內(nèi)的電磁鐵需要的控制電流較大（0~8mA）而偏差控制電流較小，不足以推動電磁工作，且偏差信號的類型或形狀都不一定能滿足高性能控制的要求，所以要使用電控器對控制信號進行功率放大和對輸入的信號進行加工、整形，使其達到電-機械裝換裝置的控制要求。
④比例閥 比例閥內(nèi)部又分為兩大部分，即電-機械裝換器及液壓放大組件，還可能帶有閥內(nèi)的檢測反饋組件。電-機械裝換器是電液的接口組件。它把經(jīng)過放大后的電信號裝換成與其電學量呈正比的力或位移。這個輸出量改變了液壓放大級的控制液阻，經(jīng)過液壓放大作用，把不大的電氣控制信號放大成足以驅(qū)動系統(tǒng)負載壓能，這是整個系統(tǒng)的功率放大部分。
⑤液壓執(zhí)行器 通常指液壓缸或液壓馬達，它是系統(tǒng)的輸出裝置，用于驅(qū)動負載。
⑥檢測反饋組件 對于閉環(huán)控制需要加入檢測反饋組件。它檢測被控量或中間變
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量的實際值，得出系統(tǒng)的反饋信號。檢測組件有位移傳感器、測速發(fā)電機等。檢測組件
往往又是信號轉(zhuǎn)換器，用于滿足比較的要求。檢測組件有內(nèi)、外環(huán)之分。內(nèi)環(huán)檢測組件通常包含在比例閥內(nèi)，用于改善閥的洞、靜特性。外環(huán)檢測組件直接檢測輸出量，用于提高整個系統(tǒng)的性能和控制精度。
6.4電液比例控制系統(tǒng)的特點
①可明顯地簡化液壓系統(tǒng)，實現(xiàn)復雜程序控制，降低費用，提高了可靠性，課在電控器中預設斜坡函數(shù)，實現(xiàn)精確而無沖擊的加速或減速，不但改善了控制過程品質(zhì)，還縮短工作循環(huán)時間；
②利用電信號便于實現(xiàn)遠距離控制或遙控。將閥布置在最合適的位置，提高主機的設計柔性；
③利用反饋提高控制精度或?qū)崿F(xiàn)特定的控制目標；
④能按比例控制液流的流量、壓力，從而對執(zhí)行器件實現(xiàn)方向、速度和力的連續(xù)控制，并易實現(xiàn)自動無級調(diào)速。
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結(jié)束語
踉踉蹌蹌地忙碌了兩個月，我的畢業(yè)設計課題也終于將告一段落。電液比例減壓閥基本達到預期效果。但由于能力和時間的關系，總是覺得有很多不盡人意的地方，譬如外觀、質(zhì)量、壽命、性能等數(shù)不勝數(shù)?？墒?，做一件事情，不必過于在乎最終的結(jié)果，可貴的是過程中的收獲，雖然有點事用語言來安撫我尚未平復的心。
畢業(yè)設計，也許是我大學生涯交上的最后一個作業(yè)了。想借此感謝四年來給我?guī)椭乃欣蠋煛Ｍ瑢W，你們的友誼是我人生寶貴的財富，是我生命中不可或缺的一部分。我的畢業(yè)指導老師劉金剛老師，雖然我們接觸的很少，但卻能給與我不厭其煩的指導。本設計在劉老師的悉心指導和嚴格要求下成功完成，在此，特地向劉老師道聲謝謝。
不積跬步何以至千里，本設計能順利的完成，也歸功于各位任課老師的認真負責，使我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設計中得以體現(xiàn)。正是有了他們的悉心教導和支持，才使我的畢業(yè)設計工作能順利完成，在此向湘潭大學機械系的全體老師表示由衷的謝意。感謝你們四年來的辛勤栽培。
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致謝
首先，在此我特別對我的指導老師劉金剛老師表示衷心的感謝在整個設計的過程中，劉老師給予了我太多的幫助，是我能夠順利的進行畢業(yè)設計。
在畢業(yè)設計的過程中，絕大部分的文獻都要從學校圖書館中借閱和查找，圖書館是一個知識的海洋，機械類的書籍文本給予了我很大的幫助，使我的設計不那么沒頭沒腦。有些資料在圖書館沒有，在劉老師的幫助下，讓我及時的找到我所需要的數(shù)據(jù)和文獻。
畢業(yè)了，在設計中，我的兩位室友陳星博文和周億同學和我是同組，但我們的設計內(nèi)容毫不相干，雖然如此，可我們還是互幫互助，在我不懂的地方，他們還是悉心的給我講解。正是有了這樣的好搭檔，才使我的畢業(yè)設計步伐正常前進，我感謝他們。這或許是我們大學最美好的時光。
在兩個月的畢業(yè)設計中，還有不少人給予了我?guī)椭?，簡而言之，我要對他們說句“謝謝”。
本次的畢業(yè)設計算是完成了，但是，里面還有不少錯誤，希望得到老師的批評指導，先行致謝！
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參考文獻
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附錄
英文翻譯資料
Electro-hydraulic control system
Electric control system can be divided into power correction telegraph system utilization ratio servo control system. According to the electro-hydraulic control valve may be used, the use of electro-hydraulic servo valves for hydraulic servo system, the use of electro-hydraulic proportional valve for electro-hydraulic proportional control system. In the vast majority of the test machine using hydraulic servo system.
The main function of the amplifier control is integrated electrical input system options, comparing the correction and amplification. For ease of use, often also includes a controller power supply required, the amount of pull signal generator. Park with electric servo valve matching, control amplifier called servo controller.
Electro-hydraulic control valve to control the amplifier input is the current number of elements is converted to hydraulic energy, which greatly affect the performance of the entire system. Electro-hydraulic control system is a key component. Electro-hydraulic servo valve control valve has two hydraulic proportional valve and electricity. In the testing machine in the wider application of electro-hydraulic servo valves, electro-hydraulic proportional valve has started doing static performance test discretion hydraulic universal testing machine has been applied.
Receiving cylinder servo valve output pressure oil, the piston reciprocates according to the requirements. Specimen is mounted on the piston rod is generally the end of the school's high-pressure hydraulic cylinder exerts a force on the specimen Shantou.
Detecting and measuring device comprising a sensor amplifier denier. Controlled by the detection elements are small in size. According charged regardless of the star sensor may have displacement sensors, force sensors, pressure sensors, acceleration sensors.
Electro-hydraulic control system tester input signal u1, u1 is the output voltage signal of a waveform on the amount of time coordinate according to test requirements, this waveform is Founder strings, triangle, etc. are to be random. Control amplifier for amplifying the voltage signals and converted into electric current input from the hydraulic control valve, the electric control valve is △ Q output of the corresponding flow or pressure △ P, driven by hydraulic cylinder piston movement of the specimen by the input signal, its movement when the load amount charged, such as displacement, force, deformation, acceleration, detected by the detector element and converted into electricity u2, which is used to display power on the one hand, recording or data processing, on the other hand fed to the input of the amplifier terminal and the input signals are compared, if the deviation continues to be adjusted until the control inputs u1 and u2 most equal. Since the input signals are signals to power. So easy to link Lee computers make the testing process more flexible and convenient.
Tester is the most common application of electro-hydraulic servo system, using more of a materials testing machine - the principle of