电液气控制工程 滑阀设计ppt课件

1、3.11 3.11 滑阀的设计滑阀的设计1 1 构外型式的选择构外型式的选择 任务边数、节流窗口外形选择、预开口型式任务边数、节流窗口外形选择、预开口型式以及阀芯凸肩数的选择以及阀芯凸肩数的选择2 2 主要参数确实定主要参数确实定 根据负载的要求可以确定供油压力和额定流量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，总而言之，要求满足稳态特性、动态特性要求，构造简单、工艺性好、驱动力小和任务可靠等构造简单、工艺性好、驱动力小和任务可靠等一、一、 构外型式的选择构外型式的选择一任务边数或通路数的选择一任务边数或通路数的选择

2、思索执行元件的方式思索执行元件的方式双边滑阀：差动液压缸双边滑阀：差动液压缸 四边滑阀：双作用缸和马达四边滑阀：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增益是双边滑阀的二倍构造工艺：双边滑阀较好构造工艺：双边滑阀较好用途：双边机液伺服、四边用途：双边机液伺服、四边( (电液伺服电液伺服) )二节流窗口外形选择二节流窗口外形选择根据系统要求的流量增益来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，圆形孔口：加工简单，流量增益非线性，用于要求不高的场所

3、用于要求不高的场所三预开口型式三预开口型式零开口阀矩形窗口：零开口阀矩形窗口： 流量增益线性好，压力增益高，流量增益线性好，压力增益高， 零位走漏量小，有广泛运用零位走漏量小，有广泛运用正开口阀：正开口阀： 流量增益非线性，压力增益低，流量增益非线性，压力增益低， 零位走漏量大，只在特殊情况下运用零位走漏量大，只在特殊情况下运用负开口阀：在零位附近具有死区特性，很少运用负开口阀：在零位附近具有死区特性，很少运用四阀芯凸肩数的选择四阀芯凸肩数的选择与阀的通路数、任务边的布置、供回油密封与阀的通路数、任务边的布置、供回油密封等有关。二通阀可采用两个凸肩等有关。二通阀可采用两个凸肩二、主要参数确实定

4、二、主要参数确实定 根据负载的要求可以确定供油压力和额定流量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即阀的最大空载流量) )00maxmaxmaxmaxmmvvsedvvdspqqC AWqAWxxCp面积梯度阀芯最大位移可以不同组合面积梯度面积梯度WW在供油压力一定时，面积梯度的大小决议阀的零位流量增益，影响系统的稳定性。在机液伺服系统中，改动W是调理系统开环增益的主要方法，有时还是独一的方法。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动回路增益，所以阀的流量增益或W确实定不是非常重要，而阀芯最大位移xvmax的选择显得更为重要。( (二二) ) 阀芯最大位移阀芯

5、最大位移xvmaxxvmax通常希望适当降低通常希望适当降低W W以添加以添加xvmax xvmax 1 1 提高阀的抗污才干，减少阻塞景象提高阀的抗污才干，减少阻塞景象2 2 可以降低阀芯轴向尺寸的公差要求可以降低阀芯轴向尺寸的公差要求但是：较大的但是：较大的xvmaxxvmax在电磁操作控制元件中遭到输出在电磁操作控制元件中遭到输出位移和输出力的限制。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，可以在机械伺服系统中输出位移和输出力大，可以有较大的有较大的xvmaxxvmax阀芯直径阀芯直径d d为了保证阀芯有足够的刚度，应使阀芯颈部为了保证阀芯有足够的刚度，应使阀芯颈部直径直

6、径dr0.5d;dr0.5d;为了防止流量饱和景象，阀腔通道内的流速为了防止流量饱和景象，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不应过大，应使阀腔通道的面积为控制窗口面积的面积的4 4倍以上倍以上22maxmax()441267vrrvddW xddWdWx，代 入， 得全周开口的滑阀不产生流量饱和的条件假设不满足，不能采用全周开口的阀，加大阀芯直径d。第四章第四章 液压动力元件液压动力元件液压动力元件是由液压放大元件和液压执液压动力元件是由液压放大元件和液压执行元件组成。行元件组成。放大元件放大元件液压控制阀、伺服变量泵液压控制阀、伺服变量泵执行元件执行元件液压缸与液压马达液

7、压缸与液压马达故有：阀控液压缸、阀控液压马达故有：阀控液压缸、阀控液压马达泵控液压缸、泵控液压马达泵控液压缸、泵控液压马达前两种称为阀控节流控制系统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后两种称为泵控容积控制系统4.14.1液压动力机构与负载的匹配液压动力机构与负载的匹配 液压动力机构是拖动负载的安装，根据负液压动力机构是拖动负载的安装，根据负载的要求来选择液压动力机构的参数，称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。为液压动力机构与负载的匹配。4.1.1 负载的类型及特性负载的类型及特性1.惯性负载惯性负载2.惯性黏性阻尼负载惯性黏性阻尼负载dvF =

8、mdtdvF = m+ Bvdtn3.3.弹性负载弹性负载n4.4.摩擦负载摩擦负载n5.5.合成负载合成负载F = Kx4.1.24.1.2等效负载的计算等效负载的计算n惯量、黏性阻尼系数、刚度等折算到转数高惯量、黏性阻尼系数、刚度等折算到转数高i i倍的另一部分时，只需将它们除以倍的另一部分时，只需将它们除以i2i2即可。即可。n惯量、黏性阻尼系数、刚度等折算到转数低惯量、黏性阻尼系数、刚度等折算到转数低i i倍的另一部分时，只需将它们乘以倍的另一部分时，只需将它们乘以i2i2即可。即可。4.1.34.1.3液压动力元件的输出特性液压动力元件的输出特性n液压动力元件的输出特性是在稳态情况下

9、，执行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元件的输出速度、输出力与阀的位移三者之间的关系关系, ,如图如图4 44.4.n1 1提高供油压力，使整个抛物线右移，输出功提高供油压力，使整个抛物线右移，输出功率增大率增大n2 2增大阀的最大开口面积，使抛物线变宽，但增大阀的最大开口面积，使抛物线变宽，但顶点不动，输出功率增大顶点不动，输出功率增大n3 3增大液压缸活塞面积，使抛物线顶点右移，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。同时使抛物线变窄，但最大输出功率不变。01mdvmssvmpqC WxPPWxA，可以

10、调整 、三个参数，使之与负载匹配负载与负载速度之间的关系称为负载特性。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所画的曲线称之为负载轨迹4.1.3 4.1.3 动力机构与负载匹配动力机构与负载匹配根据负载轨迹进展负载匹配时，只需使动力根据负载轨迹进展负载匹配时，只需使动力元元件的输出特性曲线可以包围负载轨迹，同时件的输出特性曲线可以包围负载轨迹，同时使使输出特性曲线与负载轨迹之间的区域尽量小，输出特性曲线与负载轨迹之间的区域尽量小，便以为液压动力元件与负载相匹配便以为液压动力元件与负载相匹配满足负载需求效率

11、减小功率损失满足负载需求效率减小功率损失最正确匹配最正确匹配4.2 4.2 四通阀控制液压缸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。为得到动力元件的定着整个系统的性能。为得到动力元件的传送函数，需求三个根本方程。传送函数，需求三个根本方程。阀控流量方程阀控流量方程液压缸流量延续性方程液压缸流量延续性方程液压缸和负载的力平衡方程液压缸和负载的力平衡方程 ()LVLLVLqcqcqKxKpqK xK p一 、滑阀的流量方程假定：阀是零开口四边滑阀，四个节流口是匹配和对称的。阀的线性化流量方程为：(4-43)通常写成：位置伺服系统动

12、态分析是在零位工作条件下进行的，此时增量和变量等同444()二 、液压缸流量连续性方程45245242LLLptptpeeptpipdxVdpqAC pdtdtCCC其中：液压缸总泄漏系数。公式中：第一项是推动液压缸活塞运动所需的流量第二项是总泄漏流量第三项是总压缩流量液压缸内走漏系数液压缸内走漏系数液压缸外内走漏系数液压缸外内走漏系数有效体积弹性模量有效体积弹性模量液压缸进油腔容积液压缸进油腔容积()三 、液压缸和负载的力平衡方程22LLppptppd xdxA pmBKxFdtdt第一项是惯性力第二项是粘性阻尼力第三项是弹性力第四项是任意外负载力活塞及负载折算到活塞活塞及负载折算到活塞上的

13、总质量上的总质量活塞及负载的粘性活塞及负载的粘性阻尼系数阻尼系数负载弹性刚度负载弹性刚度24LVLLLLLLqctpptpeptppppQK XK PVQA sXC PsPA Pms XB sXKXF（44二、方块图与传递3）、（452）、（453）经拉氏换后函得数变到：LLLLLLVLFKXsXBXsmPAsPVPCsXAQPKXKQpppptpettpppcq24LLLLLLVLFKXsXBXsmPAsPVPCsXAQPKXKQpppptpettpppcq24LLLLLLVLFKXsXBXsmPAsPVPCsXAQPKXKQpppptpettpppcq24塞速度。速度、弹性力引起的活弹性力

14、变化引起的活塞性力引起的活塞速度、活塞运动的速度、粘活塞速度速度、粘性力变化引起的泄漏流量产生的活塞引起起的活塞速度、惯性力分母：是惯性力变化引低速度、负载引起速度降分子：液压缸活塞空载222222322)41 ()4(4)41 (pcepetpceppetppcetpettceetpceqpAKKsAKVAKBsAVBAKmsAVmFsKVAKXAKXLVP总流量压力系数总流量压力系数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4584592222220 ,12(1)(1)42(1)VVLLceppqpphhhcetecepphhhK

15、 BKAKXAXsXssKVsAKXFsFss没有弹性负载的情况（） 且时对指令输入的传递函数为对干扰输入 的传递函数为24(0,ephtttceephptqVpAVmmKBAVKKA其中：液压固有频率液压阻尼比很小时的简化）速度放大系数自阅自阅四、频率呼应分析四、频率呼应分析464传送函数由比例环节、一个积分环节和二阶振荡环节组成。传送函数由比例环节、一个积分环节和二阶振荡环节组成。 VX普通来说液压系统是低阻尼系统，提高系统的阻尼普通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：对系统的稳定性有重要的意义。方法有： 设置旁路走漏通道；降低了系统的刚度，增设置旁

16、路走漏通道；降低了系统的刚度，增大了功率损失大了功率损失 采用正开口阀，正开口采用正开口阀，正开口KcoKco大，可以添加大，可以添加 阻尼；带来非线性阻尼；带来非线性KqKq，稳态液动力变化等，稳态液动力变化等 添加负载的粘性阻尼添加负载的粘性阻尼BpBp。另设阻尼器，复杂。另设阻尼器，复杂3 3 液压阻尼比液压阻尼比四、对于干扰输入四、对于干扰输入FLFL的频率呼应分析的频率呼应分析负载干扰力对液压缸的输出位移负载干扰力对液压缸的输出位移XpXp和输出和输出速度速度 有影响，这种影响可以用刚度来表有影响，这种影响可以用刚度来表达，分别为位置刚度和动态速度刚度。达，分别为位置刚度和动态速度刚度。 14) 12(222sKVsssKAX