比例/伺服技术—液压阀实例应用选型浅析

液压系统拥有三大参数: 位置、压力和流量。为了选择合适的比例/伺服阀，需要首先明确控制对象及方式。通俗点讲，只有目标明确了，才能开始制定设计方案

看起来还挺容易的，对吧？不过，现实工作中液压系统的设计必须工艺条件、机械结构紧密配合，在某些情况下，由于对工艺理解不深、机械结构设计有误，可能在位置控制或速度控制、压力限制或压力控制等相关概念上混淆，容易从一开始就制定了错误的控制策略。

如果不太好理解？打个比方，客户采用的p/Q控制方式类似于让驾驶着的汽车停车，但不使用刹车，仅控制油门，通过慢慢减小油门来减小速度，最后通过摩擦力完成车辆的停止。系统自然只能通过降低速度来保证定位精度。

总结上述两个案例，理解工艺要求、制定合适的控制策略是关键。接下来的论述中，我们会从位置控制、压力控制、流量控制这三大块渐次展开——逐步分析在不同的控制策略下，面对各种性能要求，选择比例/伺服阀的一般性原则和相关案例。

在上述分析中，通过两个案例的具体分析，分享了在选择合适的比例/伺服阀之前，需要首先明确选择哪种控制方式：

• 位置控制

• 流量控制

• 压力控制

位置控制（位置闭环控制）是其中应用最广泛、最能体现典型/标准选型规范的。因此本节中，将分享控制策略确定为位置控制以后，选择合适的比例/伺服阀的第一步：确定液压阀通径大小及对应的规格。

博世力士乐公司提供了市场上最为丰富的比例伺服阀产品线，最大流量范围覆盖4L/min ~ 50,000 L/min。

同开关阀不同，由于比例/伺服阀芯节流边的设计，对于在同一输入信号时，同一规格、同一型号的液压阀在相同压差时有不同的流量选项。从另一方面讲，在同一输入信号下，不同规格的、不同型号的液压阀在相同压差下也会有相同的流量。

这对流量选型带来困难。一般而言，流量选型有几个原则供参考:

液压阀两侧压差不是人为决定的，而是由通过阀的流量大小和阀的通流能力共同决定。

由

得出

∆P1= (P_P *A1- ∆F)/ (A1+A2/ φ²) = (210*20-3600)/ (20+10/φ²) =27 bar，如果选择2:1面积比阀芯的话，∆P2=27 bar。则加在液压阀上的总压差为54 bar。再结合液压阀压差流量特性，可见NG16规格太小。

NG16通径中的180流量的压差流量特性

NG25通径中的220流量和325流量阀芯适合这个工况。选用220流量阀芯时，阀芯开口为92%，选择325流量阀芯时，阀芯开口78%。

NG25通径中的220流量和325流量的压差流量特性

如果两种不同公称流量的阀芯都能满足，通常选择流量小一些的阀芯。如上面两种阀芯220 L/min和350 L/min, 第一种阀芯开口92%可以满足设计要求，剩余8%阀芯位移无用。第二种阀芯阀芯开度78%，剩余22%阀芯位移无用。220 L/min阀芯对输入信号的分辨率更高。

流量大的阀芯在同样流量下压力损失小，能量损失低，液压系统的工作效率更高。

同一类型液压阀，小通径液压阀响应比大通径要快，在很多应用中，使用两个小通径液压阀代替大通径。比如在冶金 AGC 应用中，使用两个 NG16 伺服阀来代替 NG25 液压阀。下图中也是使用两个 NG6 液压阀做先导阀来代替 NG10 先导阀，以提高动态特性。

综上，液压阀规格和流量的选择需要根据实际情况计算确定。

不好理解？举个例子，装修砸墙时，大面积砸墙肯定用大锤。一砸一大片，能提高效率。但是到最后扣缝呢？自然是需要小锤，再上大锤容易把墙面破坏。这最后定位过程中，就如同是砸墙的扣缝，流量过大就容易出现过冲，导致油缸来回振荡 。