电液气控制工程5.ppt

3.11滑阀的设计,1结构型式的选择（工作边数、节流窗口形状选择、预开口型式以及阀芯凸肩数的选择）2主要参数的确定根据负载的要求可以确定供油压力和额定流量即阀的最大空载流量总而言之，要求满足稳态特性、动态特性要求，结构简单、工艺性好、驱动力小和工作可靠等,一、结构型式的选择（一）工作边数（或通路数）的选择考虑执行元件的形式双边滑阀：差动液压缸四边滑阀：双作用缸和马达性能：四边滑阀较好（零位流量增益一样、但压力增益是双边滑阀的二倍）结构工艺：双边滑阀较好用途：双边（机液伺服）、四边(电液伺服),（二）节流窗口形状选择根据系统要求的流量增益来选择矩形窗口：流量增益线性好圆形孔口：加工简单，流量增益非线性，用于要求不高的场合,（三）预开口型式零开口阀（矩形窗口）：流量增益线性好，压力增益高，零位泄漏量小，有广泛应用正开口阀：流量增益非线性，压力增益低，零位泄漏量大，只在特殊情况下使用负开口阀：在零位附近具有死区特性，很少使用（四）阀芯凸肩数的选择与阀的通路数、工作边的布置、供回油密封等有关。二通阀可采用两个凸肩,二、主要参数的确定,根据负载的要求可以确定供油压力和额定流量（即阀的最大空载流量),面积梯度W,在供油压力一定时，面积梯度的大小决定阀的零位流量增益，影响系统的稳定性。在机液伺服系统中，改变W是调节系统开环增益的主要方法，有时还是唯一的方法。在电液伺服系统中，调整电子放大器的增益可以很方便地改变回路增益，所以阀的流量增益或W的确定不是十分重要，而阀芯最大位移xvmax的选择显得更为重要。,(二)阀芯最大位移xvmax,通常希望适当降低W以增加xvmax1提高阀的抗污能力，减少阻塞现象2可以降低阀芯轴向尺寸的公差要求但是：较大的xvmax在电磁操作控制元件中受到输出位移和输出力的限制。在机械伺服系统中输出位移和输出力大，可以有较大的xvmax,阀芯直径d,为了保证阀芯有足够的刚度，应使阀芯颈部直径dr0.5d;为了避免流量饱和现象，阀腔通道内的流速不应过大，应使阀腔通道的面积为控制窗口面积的4倍以上,全周开口的滑阀不产生流量饱和的条件若不满足，不能采用全周开口的阀，加大阀芯直径d。,第四章液压动力元件,液压动力元件是由液压放大元件和液压执行元件组成。放大元件液压控制阀、伺服变量泵执行元件液压缸与液压马达故有：阀控液压缸、阀控液压马达泵控液压缸、泵控液压马达前两种称为阀控（节流控制）系统后两种称为泵控（容积控制）系统,4.1液压动力机构与负载的匹配,液压动力机构是拖动负载的装置，根据负载的要求来选择液压动力机构的参数，称为液压动力机构与负载的匹配。4.1.1负载的类型及特性1.惯性负载2.惯性黏性阻尼负载,3.弹性负载4.摩擦负载5.合成负载,4.1.2等效负载的计算,惯量、黏性阻尼系数、刚度等折算到转数高i倍的另一部分时，只需将它们除以i2即可。惯量、黏性阻尼系数、刚度等折算到转数低i倍的另一部分时，只需将它们乘以i2即可。,4.1.3液压动力元件的输出特性,液压动力元件的输出特性是在稳态情况下，执行元件的输出速度、输出力与阀的位移三者之间的关系,如图44.1）提高供油压力，使整个抛物线右移，输出功率增大2）增大阀的最大开口面积，使抛物线变宽，但顶点不动，输出功率增大3）增大液压缸活塞面积，使抛物线顶点右移，同时使抛物线变窄，但最大输出功率不变。,负载与负载速度之间的关系称为负载特性。以负载力为横坐标，负载速度为纵坐标所画的曲线称之为负载轨迹,4.1.3动力机构与负载匹配根据负载轨迹进行负载匹配时，只要使动力元件的输出特性曲线能够包围负载轨迹，同时使输出特性曲线与负载轨迹之间的区域尽量小，便认为液压动力元件与负载相匹配满足负载需要效率（减小功率损失）最佳匹配,4.2四通阀控制液压缸,液压动力元件的动态特性在很大程度上决定着整个系统的性能。为得到动力元件的传递函数，需要三个基本方程。阀控流量方程液压缸流量连续性方程液压缸和负载的力平衡方程,（444）,（452）,（452）,液压缸内泄漏系数,液压缸外内泄漏系数,有效体积弹性模量,液压缸进油腔容积,活塞及负载折算到活塞上的总质量,活塞及负载的粘性阻尼系数,负载弹性刚度,总流量压力系数KcCtp,消去中间变量QL和pL，求得阀芯输入位移xv和外负载力FL同时作用时液压缸活塞的总输出位移为,（458）,（459）,（自阅）,四、频率响应分析,（464）,传递函数由比例环节、一个积分环节和二阶振荡环节组成。,一般来说液压系统是低阻尼系统，提高系统的阻尼对系统的稳定性有重要的意义。方法有：设置旁路泄漏通道；（降低了系统的刚度，增大了功率损失）采用正开口阀，正开口Kco大，可以增加阻尼；（带来非线性Kq，稳态液动力变化等）增加负载的粘性阻尼Bp。另设阻尼器，复杂,3液压阻尼比,四、对于干扰输入FL的频率响应分析负载