机电液控制基础第二章

第2章液压放大元件,本章摘要圆柱滑阀喷嘴挡板阀结构型式、工作原理、静态特性、设计准则,液压放大元件,液压放大器，是一种以机械运动来控制流体动力的元件。在液压伺服系统中，它将输入的机械信号转换为液压信号输出，并进行功率放大。能量转换元件功率放大元件可以是液压伺服阀或伺服变量泵,一、按进、出阀的通道数划分四通阀(图2-1a、b、c、d)三通阀(图2-1e)二通阀(图2-1f)二、按滑阀的工作边数划分四边滑阀(图2-1a、b、c)双边滑阀(图2-1d、e)单边滑阀(图2-1f)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,2.1圆柱滑阀的结构型式及分类,五、按滑阀的预开口型式划分正开口(负重叠)、零开口(零重叠)和负开口(正重叠),液压控制阀的压力流量方程：阀系数：流量增益压力增益压力流量系数,2.1液压控制阀的一般分析,一、滑阀压力流量方程的一般表达式,2.1滑阀静态特性的一般分析,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：,阀口匹配：g1(xv)=g3(xv)g2(xv)=g4(xv)阀口对称：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、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。,(III)阀的压力-流量特性：指阀芯位移一定时，负载流量与负载压降之间的关系。压力流量特性曲线族(见图28)则全面描述了阀的稳态特性。,三、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。,三个系数都是正值,根据：所以有：负载压力流量线性化方程：,2.5喷嘴挡板阀,2.5喷嘴挡板阀,一、单喷嘴挡板阀静态特性结构原理：,负载流量,压力特性,切断负载时，控制压力随挡板位移的变化特性。,压力灵敏度,零位时的压力灵敏度，确定了设计准则：,压力流量特性,单喷嘴挡板阀零位阀系数,流量增益：流量-压力系数：压力增益：零位泄漏流量：,双喷嘴挡板阀的压力流量特性曲线及阀系数,由两个结构相同的单喷嘴挡板阀组合而成。,设计准则,双喷嘴挡板阀零位阀系数,流量增益：流量-压力系数：压力增益：零位泄漏流量：,射流管阀,2.2零开口四边滑阀的静态特性,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,阀芯左移：阀芯右移：合并得：,归一化处理得：其中：,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：,实际的和理想的零开口滑阀的差别就在于零位泄漏特性。通过实验验证零区特性并经过近似计算的方法求取实际的零位阀系数。,2.3.2、实际零开口四边滑阀的静态特性,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,2、中位泄漏流量曲线,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：,2.3正开口四边滑阀的特性,1、理想正开口四边滑阀的压力流量方程归一化方程：,2.4正开口四边滑阀的特性,正开口四边滑阀的压力流量曲线,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：,正开口四边滑阀的零位阀系数和零开口四边滑阀的零位阀系数对比分析：1.流量增益增加了一倍2