随着可编程电子控制器在许多液压系统中日益普及,现在是时候探讨一种替代比例方向控制阀的方案了,这种方案的实现得益于电子闭环控制的出现。
(配图:海德福斯比例压力控制阀)
基本上,这类控制方案通过调节液压执行器两端的压差,来控制其功能的速度、方向(乃至位置)。既然大多数执行器上的负载在任何特定速度下都很少是恒定的,那么仅用压力如何实现充分的控制呢?答案就是:通过应用电子闭环控制。
具体来说,这需要在每个执行器上增加位置或速度传感器的反馈。这些反馈信息由一个可编程电子控制单元(ECU)处理,该单元再向阀的线圈施加相应的电流,以实现期望的输出速度、方向或位置。所使用的阀件通常是比例减压/溢流阀,但有时也可以使用比例溢流阀(例如在完全依赖重力的功能中)。
使用压力作为比例控制方向功能的一种手段,具有一些引人注പ്പെട്ട的优势,其中包括:
- 在大多数应用中,大幅减少阀件数量。
- 卓越的运动控制。
- 更优的能量管理——减少发热,降低油耗和电池放电率。
- 压力控制阀比方向控制阀具有更好的频率响应。
减少阀件数量:
- 无需增加溢流保护。
- 无需压力补偿。
- 不再需要平衡阀来控制越行负载(尽管静态负载保持可能需要一些额外的阀件)。
- 负载敏感泵可以通过电子方式控制,无需负载传感管路网络。
- 在大多数情况下,无需防气穴/补油阀。
以下是一个传统的三位四通比例方向阀回路示例:

(配图:传统方向控制阀回路)
而这里是使用压力控制作为方向控制来替代它的回路:

(配-图:使用压力控制作为方向控制的回路)
正如您所见,完成同样的工作所需的阀件数量大幅减少了。
运动控制:
通过利用来自执行器上传感器的反馈,ECU可以独立且精确地控制每个执行器两端的压力。这种控制能力使得对每个功能都能实现极高水平的运动控制,使这个简单的回路能够完全控制速度、方向、位置、加速度和减速度。它还能让所有这些参数根据机器的需求进行实时变化。
例如,当动臂的举升缸越过中心点时,您可以控制其回油侧的减压/溢流阀,以防止其失控下落。这就不再需要平衡阀了。另一个例子是控制加工设备中油缸的定位。通过适当地调节油缸两侧的压力,可以使其伸出或缩回到任何位置并保持在那里。
此外,由于比例压力控制阀提供的压力信号与指令输入成比例,这使得无需压力传感器即可实现电子负载传感。因此,虽然压力控制系统确实需要位置或速度传感,但它并不需要额外的压力传感来实现电子负载传感。
能量管理:
因为您对压力有完全的控制,并且ECU知道每个执行器的位置、速度或两者兼有,传统控制中的许多折衷设计都可以被摒弃。例如,平衡阀通常仅在操作中需要控制越行负载的部分才起作用,而在其余时间里则会浪费能量。使用压力控制,可以编程让越行负载控制功能仅在需要时才激活。