ATOS比例閥放大器E-ME-AC-05F 21/3

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液壓放大器是指以壓力油作為傳動介質，通過對輸入端的小功率的控制信號的調節實現對輸出端大功率液壓功率進行控制的功率放大裝置。

三端口元件:輸入端，能源，輸出端
放大的特征:
用小功率的輸入信號控制大功率的液壓功率輸出
輸出端的功率來自能源，輸出端液壓功率的大小受輸入信號控制
放大器的效率等于放大器的輸出功率與能源輸送給放大器功率的比值。
分類:節流式液壓放大元件(閥控式)
容積式液壓放大元件(排量控制式)
閥控式:滑閥式，噴嘴擋板式，射流管式
容積式:變量泵，變量馬達
液壓控制閥，在閥控式放大器中，直接對執行元件的力和速度進行控制;在容積式放大元件中，它直接控制著變量機構，通過控制排量的方法間接控制執行元件的力和速度。
液壓控制閥是基本、重要的液壓放大器。

液壓控制閥的結構與分類
分為滑閥，噴嘴擋板閥和射流管閥
1滑閥
優點:大功率，放大系數大，但操縱力大，靈敏度低，加工困難。
常用于前置級。
邊:工作節流棱邊四邊，雙邊，單邊
通:滑閥的通道數目四通，三通
開口類型:閥在零位時，閥芯凸肩與閥體槽寬的尺寸關系
伺服閥一般多為零開口或正開口，而電液比例閥一般為負開口。
2.噴嘴擋板閥
優點:沒有摩擦副，靈敏度高，響應速度快，所需控制功率小
缺點:耐污染能力差
適用于小功率，常用于前置級放大。
屬于B型液壓半橋控制，由固定節流孔加可變節流口組成。
分類:單噴嘴擋板閥和雙噴嘴擋板閥
前者結構簡單，但只能與非對稱缸配合使用，且特性不對稱
后者特性對稱，主要用于控制對稱執行元件
3.射流管式閥
由柔性射流管和接收器組成。射流管擺動時，接受器左右兩側接收的動能不同，導致轉換的壓力能不同，實現對液壓功率的控制。
操縱射流管的力一般比擋板大，但射流管閥抗污染性好。應用范圍不如噴嘴擋板閥廣。

以滑閥為例，閥的靜特性，所涉及的原理與導出方法適用于各種結構的液壓控制閥。
靜態性:
閥在穩態時，閥的負載流量2r、負載壓力PL和閥位移XV三者之間的函數關系，即2 = f(xv,PL)
它反映了閥本身的工作能力和性能。
閥的靜特性可以用解析法或實驗法兩種方法獲得。一般實驗法較準確，
但解析法便于預測閥的特性。
靜特性可以用特性方程、特性曲線和特性系數(閥系數)表示。
閥系數可以由特性方程或特性曲線獲得，指閥在給定工作點處的增量變化特性。

功率放大器：
逐漸增大輸入信號，使閥芯開始移動，但由于閥口遮蓋量過大，閥出口并無流量輸出，只有當閥口開度約為大開度的25%時，閥出口才有流量輸出。
當輸入信號達到或超過大輸入信號的25%時，閥出口才有流量輸出，其大小取決于閥的開度。
當無控制信號時，過大的閥口遮蓋量會使泄漏減少，但從控制角度來說，并不希望有太大的死區。
死區補償
不過，通過調整功率放大器上的死區補償電位計，可以減小死區。
首先將輸入信號的1% ( 0.1V )定為死區，并保持之。
不過，當輸入信號超過這個閥值時功率放大器輸出就會跳過該閥值，以將閥芯移動至死區邊緣。此時將產生與輸入信號0.1-0.2 V相對應的流量，然后，閥口將隨著輸入信號的增加而逐漸開啟。然而，當輸入信號約為7.5V時，閥口開度將大。實際上，從閥芯開始移動至停止，死區也在移動。
增益調整
通過調整增益電位計，以降低功率放大器增益，可以校正這種情況。增益減小意味著需要較高的輸入信號，才能產生一定輸出?？梢赃@樣設定增益，即當輸入信號達到大時，閥口開度也應大。
如果將死區補償設定太低，那么，在閥芯開始移動時就會有較大的死區區間。
但是，如果將死區補償設定太高，那么，當輸入信號達到0.1V - 0.2V的國值時，閥芯移動就將跨過死區，這表明比例閥很難控制小流量。
如果將增益設定太低，當輸入信號大時，比例閥開度并不是大(注意:在有些情況下，為限制比例閥的大流量，可將增益設定低一-些)
如果增益設定太高，那么，在輸入信號達到大值之前，比例閥開口就已經達到大了。
第三個調整功能用于確定當輸入信號變化時，功率放大器輸出的變化快慢程度。這也稱之為斜坡調整。當未選擇斜坡功能時，關閉或導
通輸入信號將產生輸入信號或相應的輸出信號突然變化。如果系統中慣性負載突然啟停，這就會引起系統振蕩。然而，當選擇斜坡功能時，功率放大器輸出就以. 定速度變化(增加及降低)。
一般來說，為了使比例閥開口達到大，可將大斜坡時間設定為5s。
功率放大器前面板上的監測點簡化了設定過程。，一個監測點用于指示輸入到功率放大器的輸入信號，即由死區、增益和斜坡調整約束的輸入信號。第二個監測點用于指示閥芯位移(帶反饋的比例
閥)或對無反饋比例閥用來指示輸出電流(轉換為定電壓)。

ATOS比例閥放大器E-ME-AC-05F 21/3

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E-BM-AC-011F 
E-BM-AC-01F 11 /2  
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E-BM-AC-01F/RR 11 /A1 
E-BM-AC-05F 11 /3 
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E-ME-AC-01F 20  
E-ME-AC-01F 20 /1  
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E-ME-AC-01F 20 /3  
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E-ME-K-PID 
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E-RP-AC-05F 10 /4 
BM-AC-011F/I 
BM-AC-01F /RR 

液壓放大器利用節流原理，用輸入位移(轉角)信號對通往執行元件的液體流量或壓力進行控制，是一個機械-液壓轉換裝置。由于控制閥輸入功率小而輸出功率大，因此也是-種功率放大元件。它加上轉換器及反饋機構組成同服閥，是伺服系統的核心元件。
在液壓伺服系統中，通常液壓放大器以其輸出的較大功率液流驅動執行機構工作，執行機構則將液壓能轉換為機械能去推動負載。
液壓放大器可以由單個或多個(通常為兩個)液壓放大器組成，分別稱之為單級或多級液壓放大器。
基本的液壓放大元件主要有滑閥、噴嘴擋板閥和射流管閥三種，其中滑閥和射流管閥可以作為單級液壓放大器使用，尤以前者居多;噴嘴擋板閥一般作為多級放大器的前置級。
滑閥和噴嘴擋板閥都是節流式放大器，即以改變液流回路上節流孔的阻抗來進行流體動力的控制，但兩者有不同形式的節流孔。射流管閥是一種分流式元件。
液壓放大器可以是液壓伺服閥，也可以是伺服變量泵(輸入為角位移，輸出為流量)，本章主要介紹液壓伺服閥。

1、滑閥結構
按結構可分為圓柱滑閥、旋轉滑閥和平板滑閥，其中圓柱滑閥具有優良的控制特性，在伺服系統中應用:。
圓柱滑閥是借助閥芯和閥套之間的相對運動改變節流孔的面積以達到對液流進行控制的。按液流進入和離開滑閥的通道數目分為二通、三通和四通滑閥按滑閥工作邊數目(即有效節流孔數目)可分為單邊、雙邊和四邊滑閥;按滑閥在中位時的開口或重迭形式可分為零開口(零重迭)、負開口、正開口、滑閥等。
三通(雙邊)滑閥廣泛應用于機械一液壓位置伺服系統中，用來控制差動缸。
與四通滑閥相比，流量增益與零開口四通滑閥相同，壓力增益為其一半，因此對三通滑閥來說，在相同的負載力和摩擦負載力的條件下將使系統引起兩倍的靜態誤差。
這種閥的液壓固有頻率低，響應慢，這些缺點在很大程度上抵消了其制造簡單的優點，因此三通滑閥適用于機液伺服系統，因為這種系統只有很小的負載或者根本沒有負載，或者是允許有較大誤差。
溢流閥上的功率損失雖然不發生在滑閥處，但它是由于滑閥工作所造成的，因此也應算在滑閥的效率里。

射流管閥是液體能量轉換式放大器，屬于非節流式放大器，其工作原理與滑閥和噴嘴擋板閥有根本區別，它們都是節流式放大器，其靜特性的導出主要基于實驗與推理。
滑閥和噴嘴擋板閥都是根據節流原理工作的，而射流管閥是根據壓力能與動能轉換原理工作的。它們都是根據要求，由輸入量控制，將液壓源的流量、壓力通過控制閥送入液壓執行元件中帶動負載進行位置、速度、加速度、力和壓力控制。
通常噴嘴擋板閥和射流管閥作前置級液壓放大器，如兩級伺服閥中的前置級，滑閥是三種液壓控制閥中經常用的--種，如液壓控制系統中的液壓放大器、伺服閥、機液伺服機構和液壓動力機構等都離不開滑閥。
通過對各種滑閥的穩態性能分析和比較得知:四通閥有兩個節流口(控制口)同時工作控制對稱液壓缸，三通閥只有一個控制口工作控制差動缸。
因此，四通閥的壓力增益比三通閥大- -倍，兩者的流量增益相同，故四通閥的流量--壓力系數比三通閥小--倍，四通閥比三通閥性能好。
同理，雙噴嘴擋板閥性能比單噴嘴擋板閥好，零開口閥效率高，線性差，流量增益小，正開口閥效率低，線性好，流量增益大。噴嘴擋板閥屬于正開口閥，所以正開口滑閥和噴嘴擋板閥適于作前置放大，零開口滑閥作前置放大和功率放大均可。
由于噴嘴擋板閥無摩擦，慣性力極小，其動態性能和靈敏度遠優于滑閥。射流管閥由于結構因素，抗污染能力強，工作可靠，壽命長，這些又是滑閥和噴嘴擋板閥不可比擬的。

放大器是一種適合于開環比例閥的電子控制單元，導軌安裝式，該控制器輸出電流與參考信號成比例，而與溫度變化及負載阻抗無關。比例電磁鐵采用PWM電源，可以減小閥的磁性滯環，提高控制精度。前面板上，裝有用于參數設定的調整電位計，用于改善系統性能。該放大器有三種型號，分別用于單電磁鐵比例閥、雙電磁鐵比例閥和有雙通道控制的單電磁鐵比例閥。每種型號的電子控制單元的大電流和開關頻率（PWM）互不相同，可根據使用閥的型號進行選擇（PWM）。

電源需經過整流和濾波，大允許峰值電壓不得超過30V?？刂齐娐匪韫β逝c電源電壓和電路大輸出電流（由控制單元型號確定）有關。通常所需功率為電壓值與電流值的乘積。

借助供電設備的 +9 V 調節電壓，可直接或通過外部控制值電位計將控制值電壓施加到控制值輸入 1。對于該輸入，以下內容有效：+9 V ? +100 % 1）控制值輸入 2 是差動輸入（0 至 +10 V）。借助 DIL 開關 2），可將其配置為電流輸入（4 至 20 mA 或 0 至 +20 mA）。如果控制值是由具有不同參考電位的外部電子元件（例如，通過 PLC）進行前饋，則必須使用此輸入。施加或取消控制值電壓時，必須注意將兩個信號電纜與輸入斷開或與之連接。
傳遞控制值前，將對兩個控制值累加，然后供給可通過前面板訪問的電位計，該電位計用作衰減器并限制大的控制值。
下游斜坡函數發生器根據階躍式輸入信號產生斜坡狀輸出信號。借助兩個電位計，可分別針對"上"斜坡和"下"斜坡調整該信號的時間常量。的斜坡時間指的是 100 % 的控制值階躍變化，視 DIL 開關 2）的設置而定，該時間可能是約 1 s或 5 s。如果將小于 100 % 的控制值階躍變化提供給斜坡函數發生器的輸入或衰減器  有效時，斜坡時間將相應縮短。
以下內容對于 VT-VSPA1-1 類型有效：借助外部觸點"斜坡上/下關閉"，可將上斜坡時間和下斜坡時間分別設置為各自的小值（約 30 ms）。
以下內容對于 VT-VSPA1K-1 類型有效：借助外部觸點"斜坡關閉"，可將上斜坡時間和下斜坡時間共同設置為各自的小值（約 30 ms）。

電液比例閥是比例控制系統中的主要功率放大元件,按輸入電信號指令連續地成比例地控制液壓系統的壓辦流量等參數。與伺服控制系統中的伺服閥相比,在某些方面還有一定的性能差距(主要性能比較如表1所示),但它顯著的優點是抗污染能力強,大大地減少了由污染而造成的工作故障,提高了液壓系統的工作穩定性和可靠性。另一方面比例閥的成本比伺服閥低，結構也簡單,已在許多場合獲得廣泛應用。

比例閥按功能分為三大類
(1)比例壓力閥。有溢流閥減壓閥,分別有直動和先導兩種結構;可連續地或按比例地遠程控制其輸出油液壓力;
(2)比例換向閥。有直動和先導兩種結構,直動閥有帶位移傳感器和不帶位移傳感器兩類。由于使用了比例電磁鐵閥芯不僅可以換位，而且換位的行程可以連續地或按比例地變化。因而連通油口間的通流面積也可以連續或按比例地變化。所以比例換向閥不僅能夠控制執行元件的方向而且能夠控制其速度。因為這個原因比例閥中的比例換向閥應用也普遍;
(3)比例流量閥。有比例調速閥和比例溢流流量控制閥,可連續地或按比例地遠程控制其輸出流量。
比例閥的輸入單元是電-機械轉換器,它將輸入的電信號轉換成機械量轉換器有伺服電機和步進電機力馬達和力矩馬達比例電磁鐵等形式。但常用的比例閥大都采用了比例電磁鐵，比例電磁鐵根據電磁原理設計,能使其產生的機械量(力或力矩和位移)與輸入電信號(電流)的大小成比例,再連續地控制液壓閥閥芯的位置，進而實現連續地控制液壓系統的壓力方向和流量。比例電磁鐵的結構，它由線圈、銜鐵推桿等組成,當有信號輸入線圈時,線圈內磁場對銜鐵產生作用力,銜鐵在磁場中按信號電流的大小和方向成比例連續地運動,再通過固連在一起的銷釘帶動推桿運動,從而控制滑閥閥芯的運動。應用的比例電磁鐵是耐高壓直流比例電磁鐵。

比例電磁鐵的類型按照工作原理主要分為
如下幾類:
(1)力控制型
這類電磁鐵的行程短，只有1 5mm,輸出力與輸入電流成正比,常用在比例閥的先導控制級
上:
(2)行程控制型
由力控制型加負載彈簧共同組成，電磁鐵輸出的力通過彈簧轉換成輸出位移,輸出位移與輸入電流成正比，工作行程達3mm,線性好，可以用在直控式比例閥上;
(3)位置調節型
銜鐵的位置由傳感器檢測后,發出一個閥內反饋信號,在閥內進行比較后重新調節銜鐵的位置。閥內形成閉環控制,精度高,銜鐵的位置與力
無關，精度高的比例閥如德國的博世意大利的阿托斯等都采用這種結構。
比例閥與放大器配套使用放大器采用電流負反饋,設置斜坡信號發生器階躍函數發生器、PD調節器反向器等,控制升壓降壓時間或運動加速度及減速度。斷電時, 能使閥芯處于安全位置。
比例電磁鐵和液壓閥組成電液比例閥。由于比例電磁鐵可以在不同的電流下得到不同的力(或行程),因此可以無級改變壓力、流量。故比例電磁鐵是比例閥的關鍵元件。

(1)比例環節
比例環節也稱為無慣性環節,對液壓缸或馬達，忽略液壓油的可壓縮性和泄漏,液壓缸的流量Q= VA。其中V為活塞速度;A為活塞面積。其傳遞函數為: g(s)= V (s)/Q(s)= 1/A =式中K為比例環節放大系數或增益,表示輸入量經過放大K倍后輸出。
(2)比例控制系統
比例控制系統根據有無反饋分為開環控制和閉環控制。如比例閥控制液壓缸或馬達系統可以實現速度位移轉速和轉矩等的控制。
由于開環控制系統的精度比較低,無級調節系統輸入量就可以無級調節系統輸出量力速度以及加減速度等。這種控制系統的結構組成簡單,系統的輸出端和輸入端不存在反饋回路,系統輸出量對系統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調整精度，所以只能應用在精度要求不高并且不存在內外干擾的場合。開環控制系統一.般不存在所謂穩定性問題。
閉環控制系統(即反饋控制系統)的優點是對內部和外部干擾不敏感，系統工作原理是反饋控制原理或按偏差調整原理。這種控制系統有通
過負反饋控制自動糾正偏差的能力。但反饋帶來了系統的穩定性問題，只要系統穩定，閉環控制系統可以保持較高的精度。因此, 目前普遍采用閉環控制系統。