比例溢流閥的案例
【佳文推薦】張茜 張微：基于AMESim仿真的先導式比例溢流閥穩態性能研究
基于AMESim仿真的先導式比例溢流閥穩態性能研究
張茜 張微
（空軍工程大學防空反導學院 陜西 西安 710000）
摘要：先導式比例溢流閥應用非常廣泛，在回路中起到定壓溢流和穩壓的作用，主要針對主閥阻尼孔的直徑、彈簧剛度及主閥彈簧預緊力三方面的變化，通過AMESim軟件針對其穩態性能進行分析和研究，為溢流閥的使用和設計提供指導。
關鍵詞：比例溢流閥；AMESim；穩態性能
0 引言
比例溢流閥用于高精度、遠程壓力控制。其快速響應和連續的壓力轉換性能，可以減少壓力轉換帶來的影響，并且可以減少系統中組件的數量。憑借強大的抗污染能力、可靠的工作性能以及低廉的價格，比例溢流閥獲得了廣泛應用[1]。穩態性能指的是回路中的元件在穩定工作時展現出的特性，而先導式比例溢流閥在系統中的穩態特性主要是指其控制特性（控制電壓與輸出壓力二者之間的對應關系）、負載特性（壓力、流量之間的對應關系）和一部分典型的穩態指標。本文對溢流閥的穩態特性展開討論，有助于了解溢流閥的調壓范圍、啟閉特性等諸多穩態工況下的性能[2]。先導式比例溢流閥的穩態特性研究，可為系統中溢流閥的選擇、設計和優化提供一定方法和經驗借鑒。
1 先導式比例溢流閥的工作原理
先導式比例溢流閥是由直流比例電磁鐵和先導式溢流閥組成，是一種電液比例壓力閥。當電流（電信號）輸入電磁鐵后，產生與電流成比例的電磁推力，通過推桿、彈簧作用于導閥芯上，頂開導閥芯所需的壓力就是系統所調定的壓力。因此，系統壓力與輸入電流成比例。
展開 038-基于AMESim 的新型元件與液壓系統仿真
針對比例閥比例流量控制信號存在大范圍多變動，使得閥的輸出流量同步變化，導致液壓系統供應流量也是大變
動。如果油源是定流量輸出，那么將會有較多的溢流損失問題。設計了一種溢流閥流量－位移傳感器，與比例溢流閥相
比有原理上的相似處，比例溢流閥的比例信號是輸入控制電信號，而感載溢流閥的比例信號為輸出感應信號，采用新型
溢流閥流量反饋信號控制變量泵，使變量泵改變輸出流量，達到流量跟隨控制節能的目的，并且將位移傳感器所獲信號
控制變頻器進而控制電機轉速，或者調節內燃機的噴油閥門的開度，以達到很好節能效果。通過對該閥及其控制的液壓
系統進行仿真，結果表明該類控制系統具有良好流量跟蹤性能和動力源－負載匹配特征，能達到減少能量損失的作用。
038-基于AMESim 的新型元件與液壓系統仿真.rar
展開 各種液壓插裝閥的孔型詳解（轉自液壓傳動與控制）
插裝式螺紋閥的安裝型式可歸納為三種，分別是埋入式（Insert-type）、滑入式（Slip-in）和旋入式（Screw-in）。
埋入式閥完全進入閥塊內部，沒有暴露在閥塊之外的部分，利用自身螺紋或者其它部件如管接頭、卡環擋圈等來定位。目前僅見于單向閥和二通流量調節閥有這方面的設計，總體應用不多。
HAWE液控單向閥
滑入式閥本身不帶安裝螺紋，也即我們常用的蓋板式插裝閥，或者也稱為二通插裝閥或邏輯閥。該閥需要閥芯與蓋板配合使用，閥芯集成于閥塊內，功能與結構相對來說比較簡單，通過壓力與彈簧力的比較，主要起到一個油路通與斷的切換。此類閥復雜功能的實現，必須通過使用不同的蓋板，比如實現方向控制、壓力控制、流量控制等等。此類閥可從做NG16至NG160，流量最大可達20000L/min。
Rexroth蓋板式插裝閥
除此之外，還有另外一種滑入式插裝閥。閥體（閥芯）集成于閥塊安裝，通過螺釘緊固蓋板（蓋板與閥體為一體）與閥塊的連接。此種安裝方式很簡單，閥塊孔型設計也簡單，閥占用空間小。通常應用于比例插裝閥，且對空間要求嚴格的場合。
Fluidteam比例溢流閥EEPDBD 05
SIZE 05系列比例溢流閥：滑入式與旋入式的對比
旋入式閥即我們常說的螺紋插裝閥，這也是目前市場上小流量場合用量很大的插裝閥類。受制于螺紋強度和緊固扭矩的限制，螺紋插裝閥直徑一般做到48mm，流量一般不到500L/min，而螺紋插裝電磁閥由于受電磁線圈和液動力的影響，流量最大一般在60L/min。
作為主流的螺紋插裝閥，市面上存在不同品牌、不同孔型，它們在安裝上通常無法實現互換。目前常用的孔型主要是三種：ISO7789、SAE和SUN。
展開 聊聊你想知道的插裝閥的孔型（轉自液壓傳動與控制）
插裝式螺紋閥的安裝型式可歸納為三種，分別是埋入式（Insert-type）、滑入式（Slip-in）和旋入式（Screw-in）。
埋入式閥完全進入閥塊內部，沒有暴露在閥塊之外的部分，利用自身螺紋或者其它部件如管接頭、卡環擋圈等來定位。目前僅見于單向閥和二通流量調節閥有這方面的設計，總體應用不多。
HAWE液控單向閥
滑入式閥本身不帶安裝螺紋，也即我們常用的蓋板式插裝閥，或者也稱為二通插裝閥或邏輯閥。該閥需要閥芯與蓋板配合使用，閥芯集成于閥塊內，功能與結構相對來說比較簡單，通過壓力與彈簧力的比較，主要起到一個油路通與斷的切換。此類閥復雜功能的實現，必須通過使用不同的蓋板，比如實現方向控制、壓力控制、流量控制等等。此類閥可從做NG16至NG160，流量最大可達20000L/min。
Rexroth蓋板式插裝閥
除此之外，還有另外一種滑入式插裝閥。閥體（閥芯）集成于閥塊安裝，通過螺釘緊固蓋板（蓋板與閥體為一體）與閥塊的連接。此種安裝方式很簡單，閥塊孔型設計也簡單，閥占用空間小。通常應用于比例插裝閥，且對空間要求嚴格的場合。
Fluidteam比例溢流閥EEPDBD 05
SIZE 05系列比例溢流閥：滑入式與旋入式的對比
旋入式閥即我們常說的螺紋插裝閥，這也是目前市場上小流量場合用量很大的插裝閥類。受制于螺紋強度和緊固扭矩的限制，螺紋插裝閥直徑一般做到48mm，流量一般不到500L/min，而螺紋插裝電磁閥由于受電磁線圈和液動力的影響，流量最大一般在60L/min。
作為主流的螺紋插裝閥，市面上存在不同品牌、不同孔型，它們在安裝上通常無法實現互換。目前常用的孔型主要是三種：ISO7789、SAE和SUN。
展開 
AMESim順序閥（以及順序閥能夠實現溢流閥等功能） ￥3
AMESim順序閥（以及順序閥能夠實現溢流閥等功能）
溢流閥、減壓閥、順序閥相同和不同點，看圖學習！
不同點
減壓閥主要是用來降低液壓系統某一分支油路的壓力，使分支壓力比主油 路壓力低且穩定，在調定壓力的范圍內，減壓閥也像溢流閥那樣是關閉的。
但是隨著系統壓力的升高當達到減壓閥調定的壓力時，減壓閥打開，部分油液會經過他返回油箱（此時有一定壓力的油回油箱，油箱的油溫會上升），這一支路的油壓是不會上升了。
減壓閥起到對本支路的減壓與穩壓作用。溢流閥則不同，它裝在泵的出口處會保證系統的整體壓力穩定且不會超壓。
可以說溢流閥是被動工作，而減壓閥是主動工作。
三種閥在液壓系統中的作用稍有差異：
溢流閥起定壓溢流，穩壓，系統卸荷和安全保護作用。
減壓閥起減壓與穩壓作用。
順序閥的主要作用有：
1）控制多個元件的順序動作；
2）用于保壓回路；
3）防止因自重引起油缸活塞自由下落而做平衡閥用；
4）用外控順序閥做卸荷閥，使泵卸荷；
5）用內控順序閥作背壓閥。
溢流閥、減壓閥、順序閥三者的區別從如下幾個方面概括：
1、控制壓力：減壓閥是出口壓力控制，保證出口壓力為定值；溢流閥是進口壓力控制，保證進口壓力為定值；順序閥可用進口壓力控制，也可用外部壓力控制。
2、不工作時閥口狀態：減壓閥閥口常開；溢流閥閥口常閉；順序閥閥口常閉。
3、工作時閥口狀態：減壓閥閥口關小；溢流閥閥口開啟；順序閥閥口開啟。
4、泄油口：減壓閥有單獨的泄油口；順序閥通常有單獨的泄油口；溢流閥彈簧腔的泄露油經閥體內流道內泄至出口。
展開 【專業知識】溢流閥、減壓閥、順序閥符號很相似，有時傻傻分不清，直觀動圖帶你看清楚
但是隨著系統壓力的升高當達到減壓閥調定的壓力時，減壓閥打開，部分油液會經過他返回油箱（此時有一定壓力的油回油箱，油箱的油溫會上升），這一支路的油壓是不會上升了。
減壓閥起到對本支路的減壓與穩壓作用。溢流閥則不同，它裝在泵的出口處會保證系統的整體壓力穩定且不會超壓。
可以說溢流閥是被動工作，而減壓閥是主動工作。
三種閥在液壓系統中的作用稍有差異：
溢流閥起定壓溢流，穩壓，系統卸荷和安全保護作用。
減壓閥起減壓與穩壓作用。
順序閥的主要作用有：
1）控制多個元件的順序動作；
2）用于保壓回路；
3）防止因自重引起油缸活塞自由下落而做平衡閥用；
4）用外控順序閥做卸荷閥，使泵卸荷；
5）用內控順序閥作背壓閥。
溢流閥、減壓閥、順序閥三者的區別從如下幾個方面概括：
1）控制壓力：減壓閥是出口壓力控制，保證出口壓力為定值；溢流閥是進口壓力控制，保證進口壓力為定值；順序閥可用進口壓力控制，也可用外部壓力控制。
2）不工作時閥口狀態：減壓閥閥口常開；溢流閥閥口常閉；順序閥閥口常閉。
3）工作時閥口狀態：減壓閥閥口關小；溢流閥閥口開啟；順序閥閥口開啟。
展開 如何選擇合適的溢流閥？
溢流閥，通過閥口的溢流，使被控制系統或回路的壓力維持恒定，從而實現穩壓、調壓或者限壓作用。主要根據以下幾個要素來進行選型：
1
確定應用場合
作為安全閥，用于系統限壓保護時，溢流閥閥口常閉，過載時閥口打開溢流，系統正常工作壓力應小于溢流閥的開啟壓力。通常，直動型溢流閥的調整壓力為系統最大工作壓力的1.1-1.15倍，先導型溢流閥的調整壓力為系統最大工作壓力的1.05-1.1倍。
用于穩壓溢流，配合節流閥進行調速，溢流閥閥口常開，系統工作在溢流閥開啟壓力與調整壓力之間。因此無論是直動型還是先導型溢流閥，調整壓力皆為系統工作壓力。
一般情況下，直動型溢流閥適合用作安全閥。因為直動型的彈簧剛度較先導型的大，預壓縮量較小，因而在開口溢流后的同等壓力下，直動型的溢流量大，流量變化時壓力波動也較大。
先導型溢流閥啟閉特性好，適合節流調速時的穩壓溢流工況，也可用作安全閥。關注公眾號“液壓說”，獲取更多液壓知識。
先導式溢流閥
2
確定工作壓力范圍
溢流閥的壓力是非常關鍵的一項指標。如果溢流閥的調整壓力過小，壓力執行原件不能動作或動作遲緩，這樣達不到使用要求；如果壓力調整過大，超過了系統壓力，會損壞壓力元件，從而導致泄壓，發生危險。
因此，需要根據具體的適用范圍來進行壓力的調整。常見調整范圍：0-7MPa、7-14、14-21、21-28、28-35。也有大范圍可調的，但是其精確度比較低。關注公眾號“液壓說”，獲取更多液壓知識。
展開 先導式主溢流閥功能特性的優化改造
作者： 黃華賓
單位： 山東常林機械集團
來源：《金屬加工（冷加工）》雜志
溢流閥是一種液壓壓力控制閥。在液壓設備中主要起定壓溢流作用、穩壓、系統卸荷和安全保護作用，是液壓系統中核心零部件。主要有3種作用：①定壓溢流、穩壓作用。在液壓系統中，泵提供恒定流量，當系統壓力增大時，會使流量需求減小，此時溢流閥開啟，使多余流量溢回油箱，保證溢流閥進口壓力。當溢流閥串聯在回油路上時，溢流閥產生背壓，運動部件平穩性增加。②系統卸荷作用。先導式主溢流閥，在溢流閥的遙控口串接溢小流量的電磁閥，當電磁鐵通電時，溢流閥的遙控口通油箱，此時液壓泵卸荷。溢流閥此時作為卸荷閥使用。③安全保護作用。系統正常工作時，閥門關閉。只有負載超過規定的極限（系統壓力超過調定壓力）時開啟溢流，進行過載保護，使系統壓力不再增加。
1 問題描述
我公司生產的一種先導式主溢流閥，主要應用于30T挖掘機液壓系統中，當作卸荷閥、遠程調壓閥用。
對原有先導式主溢流閥的功能特性進行試驗檢測，曲線如圖1所示（綠色曲線為功能曲線），開啟點為30.4MPa，隨壓力增大逐漸開啟，在36.5MPa壓力點時完全開啟，從開啟點至完全開啟，整個壓力跨域6.1MPa。
展開 液體高壓比例閥與氣體閥有何區別？
高壓比例閥作為關鍵執行元件，廣泛應用于對壓力、流量進行高精度調節的場景，然而許多工程師在選型時常會疑惑：用于液體介質的高壓比例閥與用于氣體介質的閥究竟有何不同？能否通用？今天全球領先的流體控制解決方案提供商——諾冠（IMI Norgren）為您深入解析液體高壓比例閥與氣體高壓比例閥的核心差異，助您精準選型，提升系統性能與安全性。
諾冠官網 IMI Norgren：https://www.norgren.com.cn/
高壓比例閥：https://www.norgren.com.cn/3698.html
從介質特性來看，液體（如液壓油、水等）基本不可壓縮，而氣體（如空氣、氮氣等）具有高度可壓縮性，這一根本差異直接影響了閥門的設計邏輯，液體高壓比例閥需承受更高的靜態壓力，且對密封性要求極為嚴苛，以防止泄漏造成系統失效或環境污染；而氣體比例閥則更關注動態響應速度和流量線性度，因為氣體的壓縮性會導致壓力波動，影響控制精度。
在結構設計上，液體閥通常采用金屬對金屬密封或高性能彈性體密封，閥芯與閥套間隙極小，以確保零泄漏和長期穩定性；而氣體閥則可能采用更輕量化的材料和優化的流道設計，以降低壓損、提升響應效率，此外液體系統中常存在顆粒污染風險，因此液體高壓比例閥普遍集成高精度過濾裝置或具備更強的抗污染能力。
再者，控制特性也大相徑庭，由于液體不可壓縮，液體比例閥的輸出壓力/流量與輸入電信號呈高度線性關系，控制更為穩定；而氣體比例閥需配合壓力傳感器和閉環控制算法，才能有效補償氣體壓縮帶來的非線性問題。
展開 伺服閥/比例閥零位特性與平衡閥對精密運動控制的影響（轉自液壓傳動與控制）
英文作者：Peter Nachtwey, Delta Computer Systems
翻譯校正：騰益登
前言
聰明的選擇和使用你的閥，才能實現精密的控制。本文著重討論了零位特性對精密運動控制的影響，同時對于在伺服系統中如何使用平衡閥或鎖止閥做了詳細分析。
正文
良好的控制性能需要的不僅僅是良好的運動控制器，甚至最好的控制器也無法彌補拙劣的系統原理設計和元件選型。伺服閥、比例閥的特性對于閉環運動控制系統有著巨大的影響。諸如平衡閥之類的元件也會影響伺服閥、比例閥的運行。有時候由于項目緊張的周期導致了整個系統原理設計的缺陷以及不正確的選型，結果就是往往會花大量的精力和時間去處理這樣的系統，奢想達到期望的性能。更好的理解一些通用閥的應用問題可以縮短系統的設置時間，實現更精密的運動控制。
油缸飄移和閥的零位問題
在液壓控制系統中，飄移是一個微妙或者復雜的問題。我們從兩方面來討論，一個是相對比較直接易理解的執行器飄移問題，另外一個是更難琢磨不定的閥的零飄。執行器飄移發生在閥不在零位之處，當沒有控制信號時（比如閥供電被切斷），導致執行器活塞緩慢移動或者飄移。在某些情況，飄移是我們期望的——比如當不調整時，此時活塞桿縮回至安全位，彌補控制信號的丟失。
當飄移的速率太高或者飄移方向錯誤的時候，問題就來了。比如，如果飄移量高達閥控制信號10%的時候，就需要對閥進行補償了。如果10%的控制輸出信號只是用于保持位置，只剩下90%被用于驅動執行器運動，與飄移方向相反。結果就是，執行器也許只能得到該方向全速的90%。因此，對于有快速需求的場合，具有較大零飄的閥無法確保執行器達到期望的最大速度。
零偏的調整很容易，伺服閥通過調整閥體上面的螺釘，或者比例閥通過調整放大器來實現。
展開 
溢流抗氣穴閥原理詳解（轉自液壓那些事）
1.溢流閥工況
溢流閥安裝在高壓口HP和低壓口LP之間，高壓油通過提升閥芯C上的中心孔，由于直徑A和B之間的面積不同，溢流閥閥芯D和單向閥閥芯K僅僅的密封在一起，如圖所示.
壓力作用在高壓口HP，當壓力達到先導閥芯彈簧力的設定值時，先導閥芯E被打開，油液通過先導閥芯流動至低壓區LP。
由于先導閥芯E的打開，提升閥芯C后的壓力降低，使提升閥芯C移動至和先導閥芯E接觸密封，這樣流向溢流閥閥芯D后面的區域的通道被關閉，這樣就在內部形成了低壓區域。
內部壓力與高壓口HP壓力的不平衡，迫使溢流閥閥芯D打開，高壓口HP的油直接釋放到溢流閥低壓口LP。
2.仿吸空閥工況
防吸空閥在發生氣蝕時，向高壓口HP補油。發生氣蝕時，與低壓口LP相比，HP口存在較低的壓力。由于作用在直徑A和G之間的面積不同，指導單向閥閥芯K受力不平衡，單向閥閥芯打開，從而使低壓口LP中的油進入HP口，實現補油。
點“
展開 比例閥和伺服閥的區別，誰說清楚了（ 轉自液壓傳動與控制）
因此，在ISO標準里，比例閥被定義為具有更低壓差的閥。
ISO委員會決定定義伺服閥額定流量時壓差按1000 PSI或7MPa（1015 PSI），而比例閥額定流量采用壓差1MPa或者145 PSI。
標準里有這樣一句話：設定閥的總壓降為1MPa或者7MPa，視情況而定。這個“視情況肯定”有點讓ISO標準委員會置身事外的感覺。誰來定義“視情況而定”？好吧，測試者來定！因此，他們可以按伺服閥或者按比例閥來進行測試。更重要的是，他們可以，隨他所想來定義該閥。這也就是在現實情況下，我們有額定流量按壓差1000PSI來測試的比例閥。我們也有“零遮蓋的比例閥”。這是一場文字游戲之間的戰爭，誰也永遠不會贏！
現實情況
有一個問題會有影響：是否可以用伺服閥代替比例閥來滿足應用需求，反之亦然。很不幸的是，回答該問題僅僅依靠那些定義是不夠的，它需要理解具體應用的需求，并了解閥的特性說明，或者反之。
這通常會涉及到一些計算，而這在常規的液壓課程里面并不會教你的。雖然如此，方法只要是直驅而入的，不冗長乏味，結果總會是好的，可靠的，并且高性能的系統設計。而且，更重要的是，因為計算，就可以量化的回答諸如此類的問題“多少的遮蓋量我是能容忍的”，而不是含糊不清。
展開 圖文解說比例閥和伺服閥的術語和性能特征（ 液壓傳動與控制）
1.直動式閥
主閥閥芯直接由力馬達驅動。這種閥也稱之為單級閥。
2.先導式閥
主級閥閥芯由先導級驅動，通常先導級為電-機械轉換器，液壓放大。這種閥可設計成2級或3級閥。圖示例為2級閥。
3.額定流量Qn
在額定電流為100%，比例閥壓差10bar或者伺服閥壓差為70bar時，閥具有的控制流量。每個具體工作點的流量與其壓差有關。
曲線顯示了MOOG D680系列不同型號的閥在不同壓差情況下，流量的變化曲線。
4.流量曲線和流量增益
流量曲線代表著控制流量與輸入信號之間的關系。通常在正負給定信號變化區間，用連續點來表示。流量曲線可分為三個區間：零位區間Null Region、正常工作區間Normal Region和飽和區間Saturation Region。
流量增益是控制流量與輸入信號比值的關系。圖示顯示了在零位區間控制流量與輸入信號的比值關系，表現為斜坡大小。由于遮蓋的影響，零位流量增益可在0（正遮蓋）和200%（負遮蓋）之間變化。
Moog認為，對于具有Axis cut的伺服閥閥芯，零位流量增益在50%和200%之間。
5.零遮蓋（axis cut）
零遮蓋閥芯的流量特性理論上是線性很好的曲線。
閥芯和閥套或閥體具有很精密的裝配對應關系。
6.正遮蓋
正遮蓋時，零位區間的流量曲線斜坡急速下降，區間大小取決于遮蓋量多少。完整的遮蓋區間也叫作死區。
7.負遮蓋
負遮蓋時，零位區間的流量曲線斜坡快速上升，區間大小取決于負遮蓋量多少。
8.流量曲線的測試方法
流量曲線測試可以采用不同的方法。
a. 在閥口A(C1）和B（C2）測量流量
b.
展開 閑聊：為什么伺服閥和比例閥使用不同的壓降（轉自 液壓傳動與控制）
伺服閥和比例閥越來越多的被用在精密控制的場合如船舶、航空、工業和移動設備等。原因很簡單，他們具有良好的可控性。但是，它也有缺點，因為其包含很多性能方面的說明和描述，必須研究才能知道如何正確使用。
兩個經常弄錯的誤區
伺服閥和比例閥的額定流量都是基于某一額定壓降來討論的。伺服閥的額定基準壓降1000psi（7Mpa），而比例閥的額定基準壓降145psi（1Mpa）。
比例閥壓降曲線示例。在選擇比例閥的時候，我們通常根據曲線1來選擇其流量能達到的能力范圍。
伺服閥壓降曲線示例。一般選擇伺服閥額定流量的時候，是查看壓差為70bar情況。
長期以來，人們在認識上可能會有兩個誤區。一是大家一直以為比例閥額定流量壓降值更低，因此其比伺服閥更高效。第二個誤區是，額定流量是閥能夠工作的最大流量，不管負載如何變化，其值都是不變的。當然，這些認識和理解都是不對的，也是我們在實際應用中應當避免的誤區。
伺服閥的歷史
伺服閥的額定流量基準壓降是怎么來的？
伺服閥最早是應用于航空軍事工業。大多數的航空液壓系統使用壓力補償泵，其壓力調至3000psi，而大多數的執行器均為雙出桿液壓缸，也即活塞腔具有相同的面積。根據計算得知，從泵傳遞至負載的最大的功率效率發生在伺服閥壓降為系統壓力1/3處，而剩下的2/3可用于負載。這種簡單的關系使得計算和思考非常容易。因此對于3000psi的系統，可以簡單設計為2000psi用于負載，1000psi用于閥的壓降，這樣在新項目的設計中，使用閥的時候無需再去做更多的計算。
這就是為什么在現有關于伺服閥的樣本中，額定流量都是基于壓降1000psi的來由。
但這帶來了3個問題。
展開 