中左边部分为栅槽式方向阀 ,右边部分为定油缸 ,该设
计实例中 ,动栅体 2 所承受的压力处于平衡状态 ,因此
它与定栅体 3 、两侧壳体 10 之间产生的摩擦力非常
小 ,且转动过程中不克服液压力 ,固可以被步进电机轻
松转动。栅槽式方向的内泄漏将影响系统精度 ,为了
减少内泄漏应尽量提高动栅体 2 与定栅体 3 、

两侧壳

体 10 的配合精度。

1 步进电机　

1 动栅体　

1 定栅体　

1 内管路　

1 绝缘层

1 传感片　

1 定油缸缸体　

1 活塞　

1 导线　

1 两侧壳体

1 动栅槽　

1 定栅槽

图

　设计实例

2 　数字流量阀的显著优点

(1) 由于采用了定油缸结构 ,实现了液压油的定

量脉冲输出 ,通过控制步进电机脉冲信号的频率与数
量就可以控制流量与执行器的位移。因而可以很方便

地组成数控液压系统 ,特别是开环数控液压系统 ;

(2) 栅槽式方向阀在步进电机带动下靠动栅体单

方向转动来切换油路 ,以一个较恒定的高速不断地越
过各个步距角 ,其切换速度将和步进电机的工作步频
相当 ,最高可达 12 000 次/ s 以上 ;

(3) 脉冲式数字流量阀通过改变流量脉冲的频率

来调整流量 ,彻底改变了通过调整节流口开口大小来
改变流量的方式。因此 ,脉冲式数字流量阀所组成的
液压系统没有节流损失和溢流损失 ;

(4) 结构简单、

工艺性好。

3 　脉冲式数字流量阀所组成的数控液压系统

(1) 速度控制　通过控制步进电机信号脉冲的频

率即可控制流量脉冲的频率 ,从而控制流量和执行器
的速度 ,这一点很容易做到 ,且具有足够的开环精度 ,
没有必要设置速度反遗环节。

(2) 位移控制　如图 3 所示是一位移控制系统 ,

虚线框部分为本文所提的脉冲式数字流量阀 1 ,它设
置在液压缸 10 的回油路上 ,在进油路上设置方向阀

5 ,这样活塞 9 被“钳制”

着运动 ,在反向负载力作用和

蓄能器失压的情况下 ,仍能保证活塞 9 的位置与脉冲
计数值一一对应关系。每个流量脉冲注入后 ,活塞 9
的位移量叫位移当量。这样计数流量脉冲的数量 ,就

可计量执行器的位移 ,这一点 ,也很容易做到 ,但考虑
到液压系统的泄漏特别是方向阀的泄漏总是不可避免
的 ,实际应用中可采用行程开关反馈方式 ,或位移传感
器反馈方式。在多数的常规液压系统中 ,在某些关键
位置设置一个或若干个行程开关 7 ,就可达到位置控
制的要求。对于精度要求较高 ,且要求任一位置精度
的场合 ,可安装象感应同步器这样的位移传感器来得
到任意位置的位移反馈。

1 脉冲式数字流量阀　

1 栅槽式方向阀　

1 步进电机

1 驱动装置　

1 方向阀　

1 单向阀　

1 行程开关

1 蓄能器　

1 活塞　

1 液压缸　

1 卸荷阀　

1 定油缸

图

　位移控制系统

(3) 方向控制　如图 3 所示 ,虚线框内的方向阀 2

为前述的栅槽式方向阀 ,它和定油缸 12 组成了脉冲式
数字流量阀 1 。方向阀 5 用来改变液压缸 10 中活塞 9
的运动方向 ,它可以由独立的驱动装置 4 来驱动。也
可以把方向阀 5 做成栅槽式结构 ,它和方向阀 2 由同
一步进电机 3 来驱动 ,中间设置转向辨别机构 ,其作用
是使方向阀 5 靠步进电机 3 的转向来切换油路 ,即步
进电机 3 正转时方向阀 5 为一种通路状态 ,反转时为
另一种通路状态。这样把方向阀 2 、

定油缸 12 、

方向阀

5 、

步进电机 3 和转向辨别机构做成一体式结构 ,共同

构成数字方向流量阀 ,将使液压系统结构更为紧凑、

简

捷。

(4) 压力控制　图 4 是一个压力控制系统 ,液压

缸 10 中的活塞 9 压紧负载 7 。如果负载 7 是一个高刚
度的物体 ,在中间还要设置一个弹性体 8 ,其作用是降
低活塞部分的压紧刚度。这样回油路上的脉冲式数字

流量阀 1 每放回一个流量脉冲 ,活塞 9 移动一个位移
当量 ,压缩弹性体 8 产生一个较小的压力当量Δ

负

。

如果没有弹性体 8 ,负载 7 的刚度又很高 , 使活塞 9 移

液压与气动

2003

年第

期