液压伺服控制系统第4章液压控制元

,第4章液压控制元件,液压伺服系统,OUTLINE圆柱滑阀结构型式、工作原理、静态特性喷嘴挡板阀结构型式、工作原理、静态特性射流管阀结构型式、工作原理、静态特性,2.1圆柱滑阀的结构型式及分类,一、按进、出阀的通道数划分四通阀三通阀二通阀二、按滑阀的工作边数划分四边滑阀双边滑阀单边滑阀三、按阀套窗口的形状划分矩形、圆形、三角形等多种四、按阀芯的凸肩数目划分二凸肩、三凸肩、四凸肩五、滑阀的预开口型式分类六、滑阀的预开口型式分类,2.1圆柱滑阀的结构型式及分类,一、按进、出阀的通道数划分,四通阀,三通阀,三通阀,三通阀,四通阀,四通阀,二、按滑阀的工作边数划分,四边滑阀,四边滑阀,四边滑阀,双边滑阀,双边滑阀,双边滑阀,四、依据轴肩数目分类,双肩滑阀,双肩滑阀,三肩滑阀,四肩滑阀,三肩滑阀,双肩滑阀,五、滑阀的预开口型式分类,流量曲线,零开口(零重叠),正开口（负重叠）,负开口（正重叠）,4）圆周开口与非圆周开口,圆周开口阀口,非圆周开口阀口,阀芯位移时，圆周开口阀的开口面积为非圆周开口阀的开口面积为,2.2圆柱滑阀的静态特性分析,滑阀压力流量方程的一般表达式,2.2滑阀静态持性的一般分析,基本假设：（1）液压能源是理想的恒压源，回油压力为零；（2）忽略管道和阀腔内的压力损失，因为管道和阀腔内的压力损失与阀口处的节流损失相比很小，所以可以忽略不计；（3）工作液是不可压缩的；（4）各节流阀口流量系数相等；（5）各阀口的油路窗口是矩形的，滑阀结构上阀口是匹配与对称的。,根据桥路的压力平衡可得：p1+p4=psp2+p3=psp1-p2=pLp3-p4=pL根据桥路的流量平衡可得：q1+q2=qsq3+q4=qsq4-q1=qLq2-q3=qL,各桥臂的流量方程：,式中节流口液导：,阀口配磨匹配条件：g1(xv)=g3(xv)g2(xv)=g4(xv)g2(xv)=g1(-xv)g4(xv)=g3(-xv)则有：q1=q3q2=q4p1=p3p2=p4联立解得：,由以上公式推得负载流量为：,供油流量为：,二、阀的线性化分析和阀的系数（1）阀的线性化分析阀的压力-流量特性是非线性的。利用线件化理论对系统进行动态分析时，必须将这个方程线性化。利用负载压力流量方程将其在某一特定工作点附近展成台劳级数可得：,（2）滑阀的特性系数流量增益：指负载压降一定时，阀单位输入位移所引起的负载流量变化的大小。流量-压力系数：指阀开度一定时，负载压降变化所引起的负载流量变化大小。压力增益：指qL0时阀单位输入位移所引起的负载压力变化的大小。,根据：所以有：负载压力流量线性化方程：,阀的三个系数流量增益：直接影响开环增益，因而对系统的稳定性、响应特性、稳态误差有直接影响。流量-压力系数：直接影响阀控执行元件的速度比和速度刚度。压力增益：表示阀控执行元件组合启动大惯量和大摩擦力负载的能力。,零位阀系数阀的系数值随着工作点的变化而变化。最重要的阀系数是零位阀系数零位阀系数：液压伺服系统阀经常工作在零位附近。零位流量增益最大，因而系统开环增益也最大。零位流量-压力系数最小，因而系统阻尼比最小。零位系统稳定，则在其它工作点系统一定稳定。因此零位阀系数经常最为系统分析时阀的性能参数,4.3零开口圆柱滑阀的静态特性分析,一、理想零开口四边滑阀的静态特性1、理想零开口四边滑阀的压力流量方程,U=0,阀芯左移：阀芯右移：合并得：,归一化处理得：其中：,理想零开口滑阀的静态特性曲线(I)阀的流量特性：负载压降等于常数时，负载流量与阀芯位移之间的关系。负载压降pL0时的流量特性称为空载流量特性。,(II)阀的压力特性：指负载流量等于常数时，负载压降与阀芯位移之间的关系。通常所指的压力特性是指负载流量qL0时的压力特性。,2、理想零开口四边滑阀的阀系数流量增益：流量-压力系数：压力增益：,理想零开口四边滑阀的零位阀系数流量增益：流量-压力系数：压力增益：,一、实际零开口四边滑阀的静态特性1、压力特性曲线和泄漏流量曲线,实际零开口四通滑阀流量特性基本理想零开口阀一样,压力特性,泄漏特性,实际零开口四边滑阀的零位阀系数流量-压力系数：压力增益：,4.4正开口圆柱滑阀的静态特性分析,1、理想正开口四边滑阀的压力流量方程归一化方程：,压力流量曲线,全程正开口四通滑阀的压力流量曲线,小正开口四通滑阀的压力流量曲线,小正开口四通滑阀的压力流量曲线局部,2、理想正开口四边滑阀的零位阀系数流量增益：流量-压力系数：压力增益：,4.5双边滑阀的静态特性分析,一、零开口双边滑阀的静态特性1、零开口双边滑阀的压力流量方程阀芯左移：阀芯右移：,带差动液压缸的双边滑阀,无因次方程：,2、零开口双边滑阀的零位阀系数流量增益：流量-压力系数：压力增益：,2、正开口双边滑阀的零位阀系数流量增益：流量-压力系数：压力增益：,4.6滑阀的受力分析,相比较而言，作用滑阀阀芯上的驱动力会很大，远远超过阀芯上作用的各种阻力之和。,4.7滑阀输出功率及效率,一、零开口四边滑阀输出功率,恒压定量液压源,恒压变量液压源,二、零开口四边滑阀输出效率,2.8滑阀设计,（暂略）,2.9喷嘴挡板阀,一、喷嘴挡板阀静态特性结构原理：,喷嘴挡板阀,如图所示为喷嘴挡板阀的工作原理图。,优点：结构简单、加工要求低、运动部件惯性小、位移小、反应快、灵敏度和精度高。缺点：无功损耗大、抗污染能力较差、输出功率小。,特性曲线,压力流量曲线,压力特性曲线,2.10射流管阀,射流管阀,如图所示为射流管阀工作原理图。,优点：结构简单、加工精度较低、工作可靠、抗污染能力强、能在恶劣条件下工作。缺