德國(guó)rexroth閥*

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壓力控制比例減壓閥，直接操作，帶集成電子元件（OBE）

DBETA

大小6

組件系列6X

大工作壓力500bar

大流量5升/分鐘

特征

用于壓力限制的壓力控制直接驅(qū)動(dòng)比例閥（先導(dǎo)閥）

用于底板安裝：根據(jù)ISO4401的移植模式

集成壓力傳感器

可通過(guò)模擬輸出讀取實(shí)際壓力值

壓力控制器可根據(jù)各種應(yīng)用進(jìn)行調(diào)節(jié)（通過(guò)DIL開(kāi)關(guān)進(jìn)

線性指令值壓力特性曲線

幾乎與流量無(wú)關(guān)的壓力控制

CE符合EMC指令2004/108/EC

產(chǎn)品描述

一般信息

DBETA型比例減壓閥用于系統(tǒng)壓力限制。通過(guò)比例電磁閥實(shí)現(xiàn)操作。壓力由壓力傳感器和閥門電子裝置調(diào)節(jié)。根據(jù)電氣指令值，這些閥門可用于無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力。閥門主要包括殼體（1），閥座（3），閥門提升閥（4），比例電磁閥（2），集成電子元件（7）和壓力傳感器（8）。

基本原則

電源電壓和指令值被施加到連接器（6）。根據(jù)命令值，電子設(shè)備將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流。比例電磁鐵將電流轉(zhuǎn)換成機(jī)械力，該機(jī)械力通過(guò)電樞柱塞（5）作用在閥門提升閥（4）上。閥門提升閥（4）抵消通道P中的液壓力。當(dāng)閥門提升閥（4）上的液壓力等于電磁閥力時(shí)，達(dá)到設(shè)定壓力。通過(guò)將橫截面P增加/減小到T，壓力保持在設(shè)定水平。壓力傳感器（8）捕獲通道P和/或B中的壓力，并且集成電子器件（7）獨(dú)立于流動(dòng)調(diào)節(jié)壓力。連接器（6）將通道P和/或B中的壓力提供為模擬實(shí)際值（0至10V和/或4至20mA）。如果指令值為零，則控制電子裝置僅將小控制電流施加到比例電磁閥（2），并施加小設(shè)定壓力。通過(guò)DIL開(kāi)關(guān)（9），集成的壓力控制器可以根據(jù)不同的應(yīng)用進(jìn)行調(diào)整。

比例減壓閥、比例溢流閥：采用比例電磁鐵實(shí)現(xiàn)閥芯的微小位移，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)油路的連續(xù)壓力控制，二者均屬于比例壓力閥。其特點(diǎn)是穩(wěn)定性高，用于可靠性要求高的場(chǎng)合，而很少討論其動(dòng)態(tài)響應(yīng)指標(biāo)。由于存在控制死區(qū)，因此調(diào)節(jié)精度較比例換向閥低，響應(yīng)速度也稍遜于比例換向閥，一般在系統(tǒng)中應(yīng)用于開(kāi)環(huán)控制。在實(shí)際應(yīng)用中，比例減壓閥多用于多執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)中限制支路出口壓力；比例溢流閥則用于限制油路進(jìn)口壓力。

系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式的選擇

結(jié)合本系統(tǒng)的功能要求，在對(duì)軸承進(jìn)行加載試驗(yàn)中，需實(shí)現(xiàn)反復(fù)加載、加載保壓的試驗(yàn)環(huán)節(jié)，液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)需實(shí)現(xiàn)“小位移、大壓力”的工作方式，屬于高增益系統(tǒng)?？紤]以上三者：

（1）采用比例換向閥時(shí)，對(duì)油路進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)速度（位移）的控制。我們知道，油液7%的體積變化將引起約10MPa的壓力變化，顯然，對(duì)于“小位移、大壓力”的工作要求，把位移作為控制量將導(dǎo)致單位增量過(guò)大，不易實(shí)現(xiàn)壓力的精確控制。而采用壓力傳感器的閉環(huán)控制方式，無(wú)疑加大了系統(tǒng)的復(fù)雜程度和成本。

（2）采用比例減壓閥和比例溢流閥時(shí)，對(duì)油路進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)，穩(wěn)定性與可靠性較高，比較符合加載系統(tǒng)要求。對(duì)比二者，使用比例減壓閥時(shí)，系統(tǒng)需另設(shè)溢流閥，該溢流閥的調(diào)定壓力要高于試驗(yàn)所需的高壓力，多余的流量從高壓溢流閥處溢流，造成能量浪費(fèi)，并導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)熱；使用比例溢流閥時(shí)，系統(tǒng)的溢流壓力是根據(jù)系統(tǒng)的壓力需求而變化的，相對(duì)比例減壓閥來(lái)說(shuō)，較為節(jié)能。此外，當(dāng)比例減壓閥失效時(shí)，系統(tǒng)不減壓，而比例溢流閥失效時(shí)，系統(tǒng)無(wú)法建立工作壓力。

因此，出于加載系統(tǒng)的工作要求、系統(tǒng)復(fù)雜程度、節(jié)能和安全性能的各方面考慮，采用比例溢流閥進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)更適于作為本系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式。

比例閥如何工作的

某個(gè)電氣信號(hào)輸送至放大器，接著控制比例閥線圈。由于大多數(shù)電源信號(hào)比線圈上工作所需的電流信號(hào)低，因此輸入電信號(hào)必須被放大。這個(gè)功能就需要一個(gè)放大器。放大器可裝在閥體上，即OBE（onboardelectronics）,或者遠(yuǎn)程安裝，與閥分離。電氣輸入信號(hào)可來(lái)自不同的源，如由機(jī)器操作者控制的電位計(jì)，操作桿，或者來(lái)自PLC。

放大器用電流信號(hào)驅(qū)動(dòng)線圈。當(dāng)電流流經(jīng)線圈的時(shí)候，產(chǎn)生電磁力，導(dǎo)致線圈中的銜鐵運(yùn)動(dòng)。銜鐵上的力驅(qū)動(dòng)閥芯，因而得到流量控制，壓力調(diào)整，或者方向控制，或者座閥的溢流壓力調(diào)整等?；y閥芯或者錐閥由彈簧偏置。因此，線圈上的力與彈簧力相平衡。

許多比例方向控制閥，如圖1所示，擁有兩個(gè)電磁鐵線圈，分別在閥的兩端。比例方向控制閥提供方向和流量控制。這種特殊的閥包含LVDT?；旧?，雙線圈的比例閥是基于標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)關(guān)電磁換向閥發(fā)展而來(lái)的。在這種直動(dòng)的開(kāi)關(guān)閥和直動(dòng)的比例閥之間的主要區(qū)別在于：

1)比例方向閥的對(duì)中彈簧比普通開(kāi)關(guān)方向閥的要硬一些。

2)比例方向閥的電磁鐵比普通開(kāi)關(guān)方向閥可以產(chǎn)生更大的力。

3)比例方向閥總是使用DC直流電磁鐵。

4)開(kāi)關(guān)閥和比例閥閥體總是一樣的（大多數(shù)制造商都會(huì)這么做），但是閥芯卻有些不一樣的地方。

a)比例閥閥芯設(shè)計(jì)用于流量控制

b)對(duì)于同一規(guī)格比例閥，閥芯設(shè)計(jì)不同以便實(shí)現(xiàn)不同的流量范圍

c)比例閥閥芯擁有節(jié)流口，當(dāng)不同電氣輸入的時(shí)候可以提供不同的流量范圍

5)方向控制的比例閥兩個(gè)工作油口可以提供1:1或者2:1的流量比例，用以控制液壓馬達(dá)和雙出桿油缸，或者有效面積比為2:1的油缸。

一些比例閥只有一個(gè)線圈。這些閥典型的是四位而不是三位閥。圖2是四位四通單電磁鐵比例閥符號(hào)示意圖。需要注意的是，當(dāng)失電時(shí)，閥移至左端，所有油口斷開(kāi)。為了讓閥芯移至“中位”，閥芯必須經(jīng)歷一個(gè)位置，其中壓力油口將會(huì)和一個(gè)工作油口連通，而另外一個(gè)工作油口則連通回油。盡管閥芯經(jīng)過(guò)這個(gè)流量工作區(qū)非?？?，但是其對(duì)系統(tǒng)的影響還是必須要考慮進(jìn)去。由于電磁鐵失電的時(shí)候，其也許是我們控制程序的要求，也可能是供電故障的原因，都有可能造成油缸出現(xiàn)我們不期望的運(yùn)動(dòng)。因此，為了避免執(zhí)行器出現(xiàn)不期望的運(yùn)動(dòng)，有時(shí)候會(huì)在比例閥和執(zhí)行器之間設(shè)計(jì)一個(gè)電磁通斷閥。與雙電磁鐵比例閥相比，這種單電磁鐵的四位閥通常是高性能比例閥。有些制造商也因此把之稱為“伺服比例閥”，以表明其具有的高的動(dòng)態(tài)性能。這種高性能的能力源自其閥芯相對(duì)于“中位”的位移不受對(duì)中彈簧滯環(huán)的影響，而這典型的出現(xiàn)在雙電磁鐵比例閥中。

圖2

那么，比例電磁鐵線圈實(shí)際上又是如何工作的呢？所有用在比例閥的線圈都是直流（DC）線圈。交流（AC）線圈的涌浪電流(InrushCurrent)通常是工作電流的五倍左右。如果交流電磁鐵里的銜鐵不允許*切換到位，其電流消耗就會(huì)很高。線圈將會(huì)過(guò)熱并燒毀；而且交流設(shè)計(jì)也不允許一個(gè)連續(xù)電流處于五倍工作電流的工況。直流電磁鐵不會(huì)出現(xiàn)涌浪電流，因此銜鐵在電流沒(méi)有升高的情況下，其可以基本保持不動(dòng)。由于銜鐵能夠做到微小的移動(dòng)，閥芯或者座閥也會(huì)移動(dòng)非常小，從而閥的輸出變化也會(huì)非常小。

改變比例閥線圈電流簡(jiǎn)單的辦法就是在DC供電和線圈之間安裝可調(diào)電阻器。這種方案的問(wèn)題就是沒(méi)有直接作用到線圈的電流將會(huì)轉(zhuǎn)化成熱量。這就有點(diǎn)像用一個(gè)定量泵給一個(gè)低于泵額定流量的執(zhí)行器供油。正如多余的泵流量經(jīng)過(guò)溢流閥全壓降的排放到油箱而產(chǎn)生熱量，當(dāng)供電以滿電流強(qiáng)度給可變電阻供電的時(shí)候，多余的電流經(jīng)過(guò)可變電阻而產(chǎn)生熱量。因此，就需要一個(gè)更有效的方法來(lái)控制比例電磁線圈。

一個(gè)更有效的微調(diào)銜鐵位移的辦法就是采用脈寬調(diào)制（PWM）電流控制線圈。PWM技術(shù)就是在放大器設(shè)置開(kāi)關(guān)晶體管，通過(guò)快速以開(kāi)和關(guān)的方式改變至線圈的電流。由于切換晶體管關(guān)閉了不需要的電流，因此就不會(huì)產(chǎn)生多余熱量。低頻PWM范圍在100~400Hz之間，而高頻PWM在4000~5000Hz之間。脈沖頻率保持不變，而脈沖的占空比是變化的。比如，30%的占空比，理論上，閥將產(chǎn)生30%的流量或者壓力輸出。通過(guò)改變線圈“開(kāi)”的時(shí)間，閥芯的位移就可以被成比例的控制。

有幾個(gè)因素會(huì)影響線圈電流輸入和閥輸出之間的差異。彈簧的滯環(huán)，閥芯或座閥的摩擦損失以及線圈本身的損失都是其中的影響因素。為了克服摩擦損失和慣性，通常在PWM信號(hào)上疊加低幅高頻正弦信號(hào)，這個(gè)額外的信號(hào)被稱為“顫振”。顫振的作用就是使閥芯或者座閥保持一種持續(xù)的運(yùn)動(dòng)，以便克服由于慣性和摩擦導(dǎo)致的響應(yīng)滯后。理論上，顫振的振動(dòng)不改變閥的輸出。

電磁鐵控制和先導(dǎo)操作的比例方向閥，有時(shí)叫做兩級(jí)比例方向閥，通過(guò)先導(dǎo)級(jí)和主級(jí)來(lái)控制主閥芯的位置。如果閥是一開(kāi)環(huán)控制閥，先導(dǎo)閥通常采用兩個(gè)比例減壓閥；兩個(gè)比例減壓閥在一個(gè)閥體里。通過(guò)減壓閥減壓之后的壓力作用于主閥芯一側(cè)，與另外一側(cè)的對(duì)中彈簧平衡，主閥芯由此被定位。相反，閉環(huán)控制閥，利用開(kāi)環(huán)控制比例方向閥作為先導(dǎo)閥。主閥芯上的LVDT把閥芯位置的信號(hào)反饋至放大器。反饋信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器計(jì)算，分析任何主閥芯的位置誤差；如果主閥芯已經(jīng)被定位至正確的位置并產(chǎn)生期望的輸出，先導(dǎo)閥將被控制調(diào)節(jié)至零位（中位）。

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外形尺寸

尺寸單位為mm

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