直动式比例溢流阀优化

直动式比例压力阀与传统的开关型压力阀相比，只是用比例电磁铁取代了手动调压手柄，由输入电信号调控阀的输出压力，而且输出压力与输入电信号成正比。其工作原理如图4-3所示。当比例电磁铁1接收电信号以后，产生推力经推杆2和弹簧3作用在锥阀4上。它是依靠阀芯上的液压作用力与弹簧力相平衡的原理而工作的，当阀芯上的液压作用力大于弹簧作用力时，锥阀开启而溢流。若按比例连续地改变输入电流大小，就可按比例连续地调控阀的开启压力，获得所需的压力调定值。直动式比例溢流阀使用方便，重复精度高，滞环小，响应速度快。但由于受到电磁推力的限制，其输出流量不能太大。因此，直动式比例溢流阀主要作先导控制级使用。与开关型压力控制阀的先导阀不同的是，弹簧在整个工作过程中，不是用来调压而是用来传递推力的，故称为传力弹簧。传力弹簧由于没有预压缩量，因此无弹簧力作用在锥阀上，故作用在先导阀阀芯上的力平衡方程式为

式中 F_D——比例电磁铁产生的电磁力，F_D由式（4-3）确定；

F_D=KI（4-3）

K——比例系数；

I——输入励磁线圈电流；

Ff——运动摩擦力，当电磁力FD由小到大时，Ff前取“-”号；FD由大到小时，取“+”号，一般情况下，Ff=0.15G（G为铁心的重力）力；

d——锥阀座直径；

p——先导阀开启压力；

C_d——锥阀流量系数，一般取C_d=0.77；

C_v——锥阀速度系数；(www.xing528.com)

x——锥阀开启高度；

θ——锥阀半锥角。

图4-3 直动式比例溢流阀

a）原理图 b）图形符号 1—比例电磁铁 2—推杆 3—弹簧 4—阀芯

将式（4-3）带入式（4-2）得

从式（4-4）可以看出，当忽略运动摩擦力和稳态液动力时，锥阀的开启压力p与输入电流I成正比，因此连续地按比例控制输入电流I的大小，便可连续地按比例调控先导阀的开启压力p。

由于比例电磁铁有磁滞和摩擦力F_f的存在，除在设计时应尽量减小磁滞和摩擦力外，在使用时，常在电控器中叠加一个频率为100Hz的颤振信号到直流电源。