第6讲-液压放大器.ppt

2020 2 23 yhli 1 6 液压放大器的特性分析与设计计算 液压放大器是指以压力油作为传动介质 通过对输入端的小功率的控制信号的调节实现对输出端大功率液压功率进行控制的功率放大装置 三端口元件 输入端 能源 输出端放大的特征 用小功率的输入信号控制大功率的液压功率输出输出端的功率来自能源 输出端液压功率的大小受输入信号控制放大器的效率等于放大器的输出功率与能源输送给放大器功率的比值 2020 2 23 yhli 2 6 液压放大器的特性分析与设计计算 分类 节流式液压放大元件 阀控式 容积式液压放大元件 排量控制式 阀控式 滑阀式 喷嘴挡板式 射流管式容积式 变量泵 变量马达液压控制阀 在阀控式放大器中 直接对执行元件的力和速度进行控制 在容积式放大元件中 它直接控制着变量机构 通过控制排量的方法间接控制执行元件的力和速度 液压控制阀是最基本 最重要的液压放大器 2020 2 23 yhli 3 液压放大器的特性分析与设计计算 本节主要内容液压控制阀的结构与分类滑阀静特性喷嘴挡板阀静特性三个基本物理量流量 QL 阀芯位移 xv 负载压力 PL 静特性指QL与阀芯位移和负载压力之间的稳态关系 2020 2 23 yhli 4 6 1液压控制阀的结构与分类 分为滑阀 喷嘴挡板阀和射流管阀1滑阀 优点 大功率 放大系数大 但操纵力大 灵敏度低 加工困难 常用于前置级 边 工作节流棱边四边 双边 单边通 滑阀的通道数目四通 三通 2020 2 23 yhli 5 6 1液压控制阀的结构与分类 开口类型 阀在零位时 阀芯凸肩与阀体槽宽的尺寸关系零开口 正开口 负开口图2 38滑阀的不同开口类型伺服阀一般多为零开口或正开口 而电液比例阀一般为负开口 2020 2 23 yhli 6 6 1液压控制阀的结构与分类 喷嘴挡板阀优点 没有摩擦副 灵敏度高 响应速度快 所需控制功率小缺点 耐污染能力差适用于小功率 常用于前置级放大 属于B型液压半桥控制 由固定节流孔加可变节流口组成 分类 单喷嘴挡板阀和双喷嘴挡板阀前者结构简单 但只能与非对称缸配合使用 且特性不对称后者特性对称 主要用于控制对称执行元件 2020 2 23 yhli 7 6 1液压控制阀的结构与分类 图2 39喷嘴挡板阀 2020 2 23 yhli 8 6 1液压控制阀的结构与分类 图2 40射流管阀 射流管式阀由柔性射流管和接收器组成 射流管摆动时 接受器左右两侧接收的动能不同 导致转换的压力能不同 实现对液压功率的控制 操纵射流管的力一般比挡板大 但射流管阀抗污染性好 应用范围不如喷嘴挡板阀广 2020 2 23 yhli 9 6 2滑阀的静态特性分析 以滑阀为例 讨论阀的静特性 但所涉及的原理与导出方法适用于各种结构的液压控制阀 静态性 阀在稳态时 阀的负载流量 负载压力和阀位移三者之间的函数关系 即它反映了阀本身的工作能力和性能 阀的静特性可以用解析法或实验法两种方法获得 一般实验法较准确 但解析法便于预测阀的特性 静特性可以用特性方程 特性曲线和特性系数 阀系数 表示 阀系数可以由特性方程或特性曲线获得 指阀在给定工作点处的增量变化特性 2020 2 23 yhli 10 6 2滑阀的静态特性分析 1滑阀的静态特性方程分析前提 稳态 理想流体 供油压力恒定 四个阀口满足匹配且对称条件 分析对象 四边滑阀 等效液压桥路 2020 2 23 yhli 11 6 2滑阀的静态特性分析 基本方程式 连续性方程 由匹配且对称条件得 定义 静特性方程 2020 2 23 yhli 12 6 2滑阀的静态特性分析 用反证法证明设所以 2020 2 23 yhli 13 6 2滑阀的静态特性分析 滑阀的静态特性曲线流量特性 压力特性 压力 流量特性 正开口阀零位流量增益高 压力增益低 一般用在力控制系统零开口阀一般多用在位置或速度伺服系统 2020 2 23 yhli 14 6 2滑阀的静态特性分析 3阀系数是非线性方程 对它进行线性化 并以增量形式表示为 式中的偏导数就是阀系数 1 流量增益 流量放大系数 2 流量 压力系数 3 压力增益 2020 2 23 yhli 15 6 2滑阀的静态特性分析 定义了阀系数后 阀的静态特性方程可写为 阀系数随工作点而变 最重要的系数是原点处的系数 在此处 流量增益最大 而压力 流量系数最小 表明此点是稳定性的最不利位置 同时也是经常工作的位置 所以 一般常取零位时的阀系数进行特性分析 若工作点在原点 则增量和全量相等 则增量线性化方程中的增量符号可以取消 2020 2 23 yhli 16 6 2滑阀的静态特性分析 零开口四边滑阀的特性分析 1 理想零开口四边滑阀理想滑阀 阀芯与阀套的径向配合间隙为零 控制边为理想锐边 当时 当时 设面积梯度为W 可写成统一式 2020 2 23 yhli 17 6 2滑阀的静态特性分析 1 理想零开口四边滑阀零开口四边滑阀的特性分析 续 无量纲方程式理想零开口四边滑阀的压力 流量无量纲特性曲线理想零开口的零位阀系数为流量增益与实验值十分接近 而压力 流量系数和压力增益受泄漏的影响与实验值差别较大 2020 2 23 yhli 18 6 2滑阀的静态特性分析 2 实际零开口四边滑阀的特性分析实际阀不具有理想形状 必须有径向间隙 一般具有微小的正重叠量 因此零位泄漏特性左右了阀的零区特性 实际零开口阀的阀系数1 从压力特性曲线求 然后由公式求2 用半经验公式3 通过泄漏流量曲线求零位时 可以通过不同供油压力的零位泄漏与供油压力的比值求出压力 流量系数 2020 2 23 yhli 19 6 2滑阀的静态特性分析 5双边滑阀的分析 1 零开口双边滑阀双边阀配非对称缸 零位时控制压力和阀芯位移的初值需要满足非对称缸的力平衡条件 阀的特性是指负载流量与阀芯位移和控制压力之间的函数关系 零位力平衡条件 一般为使两个方向特性对称 应使 这要求 2020 2 23 yhli 20 6 2滑阀的静态特性分析 当时 当时 2 零开口双边滑阀的零位系数实际上 零位压力 流量系数比四边阀大 采用以下三种方法求 1 经验公式法 2 压力特性曲线求 3 零位泄漏曲线求 2020 2 23 yhli 21 6 3喷嘴挡板阀的特性分析 1 单喷嘴挡板阀的压力 流量特性及阀系数由固定节流孔和喷嘴挡板组成 起控制作用的面积是喷嘴与挡板间的间隙所形成的环周面积 切断负载特性 压力特性 2020 2 23 yhli 22 6 3喷嘴挡板阀的特性分析 1 单喷嘴挡板阀的压力 流量特性及阀系数 续1 从压力特性曲线可知 在处 对应 这要求对应面积比为0 5 如果希望灵敏度较高且对称度好 应取 2020 2 23 yhli 23 6 3喷嘴挡板阀的特性分析 1 单喷嘴挡板阀的压力 流量特性及阀系数 续2 特性曲线间隙变小方向的特性比间隙变大方向的特性阀系数 2020 2 23 yhli 24 6 3双喷嘴挡板阀的特性与阀系数 2 双单喷嘴挡板阀的特性通过一对单喷嘴挡板阀差动连接组成 压力灵敏度高 两个方向特性对称 但零位泄漏流量增加一倍 2020 2 23 yhli 25 6 3双喷嘴挡板阀的特性与阀系数 1 双单