液压放大元件0101课件

第2章液压放大元件

也称为液压放大器，是一种以机械运动来控制流体动力的的元件。在液压伺服系统中，它将输入的机械信号（位移、转角）转换为液压信号（流量、压力）输出，并进行功率放大。因此，它既是一种能量转换元件，也是一种功率放大元件。包括滑阀、喷嘴挡板阀和射流管阀。结构型式、工作原理、静态特性、设计准则第2章液压放大元件也称为液压放大器，是一种一、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p.13一、按进、出阀的通道数划分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(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

圆柱滑阀的结构型式及分类

一、按进、出阀的通道数划分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)五、按滑阀的预开口型式划分

一、滑阀压力—流量方程的一般表达式(求解时假定：)2.2滑阀静态持性的一般分析(p.16)

一、滑阀压力—流量方程的一般表达式(求解时假定：)2.2

根据桥路的压力平衡可得：

p1+p4=ps

p2+p3=ps

p1-p2=pL

p3-p4=pL

根据桥路的流量平衡可得：

q1+q2=qs

q3+q4=qs

q4-q1=qL

q2-q3=qL

根据桥路的压力平衡可得：

p1+p4=ps

p2各桥臂的流量方程：

式中节流口液导：

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=q3

q2=q4

p1=p3

p2=p4

联立解得：阀口配磨匹配条件：

g1(x由以上公式推得负载流量为：供油流量为：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pL＝0时的流量特性称为空载流量特性。二、滑阀的静态特性曲线(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qL＝0时的压力特性。(II)阀的压力特性：(III)阀的压力-流量特性：（p.22）

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2—8)则全面描述了阀的静态特性。(III)阀的压力-流量特性：（p.22）三、阀的线性化分析和阀的系数(p.19)（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：三、阀的线性化分析和阀的系数(p.19)（2）滑阀的特性系数(p.21)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qL＝0时阀单位输入位移所引起的负载压力变化的大小。（2）滑阀的特性系数(p.21)根据：所以有：负载压力流量线性化方程：根据：2.3零开口四边滑阀的静态特性(p.20)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2.3零开口四边滑阀的静态特性(p.20)一、理想零开口阀芯左移：

阀芯右移：

合并得：阀芯左移：

阀芯右移：

合并得：归一化处理得：

其中：

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：2、理想零开口四边滑阀的阀系数

流量增益：

流量-压力系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：理想零开口四边滑阀的零位阀系数

流量增益：

流量-压力系一、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2、中位泄漏流量曲线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：实际零开口四边滑阀的零位阀系数

流量-压力系数：

压力2.4正开口四边滑阀的特性(p.24)

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(p.24)1、理想正开口四边2.4正开口四边滑阀的特性

(p.25,与另开口阀的静态曲线比较，线性度要好，但是以降低压力增益和效益为代价的。)正开口四边滑阀的压力流量曲线2.4正开口四边滑阀的特性(p.25,与另开口阀的静态曲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：2、理想正开口四边滑阀的零位阀系数

流量增益：

流量-2.5双边滑阀的静态特性（p.25）带差动液压缸的双边滑阀

2.5双边滑阀的静态特性（p.25）带差动液压缸的双边滑2.5双边滑阀的静态特性

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：

2.5双边滑阀的静态特性一、零开口双边滑阀的静态特性

无因次方程：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、零开口双边滑阀的零位阀系数

流量增益：

流量-压力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：2、正开口双边滑阀的零位阀系数

流量增益：

流量-压力2.6滑阀的受力分析

一、作用在滑阀阀芯上的液动力

1、稳态液动力

2.6滑阀的受力分析一、作用在滑阀阀芯上的液动力

1、2.6滑阀的受力分析(p.28)2.6滑阀的受力分析(p.28)2、零开口四边滑阀稳态液动力3、正开口四边滑阀稳态液动力

2、零开口四边滑阀稳态液动力4、瞬态液动力

4、瞬态液动力5、零开口四边滑阀瞬态液动力6、正开口四边滑阀瞬态液动力

5、零开口四边滑阀瞬态液动力

二、滑阀驱动力

二、滑阀驱动力

2.7滑阀的输出功率和效率一、零开口四边滑阀输出功率

2.7滑阀的输出功率和效率一、零开口四边滑阀输出功率

2.7滑阀的输出功率和效率2.7滑阀的输出功率和效率二、零开口四边滑阀输出效率（p.39）

二、零开口四边滑阀输出效率（p.39）

2.9喷嘴挡板阀(p.43)

一、喷嘴挡板阀静态特性

结构原理：

2.9喷嘴挡板阀(p.43)一、喷嘴挡板阀静态特性

结论是：喷嘴挡板阀结构简单灵敏度髙比滑阀抗污染能力强缺点是零位流量大，效率低。常常用于小功率的液压系统或两级阀的前置放大级。结论是：喷嘴挡板阀结构简单灵敏度髙比滑阀抗污染能力强缺思考题1、为什么把液压控制阀称为液压放大元件？2、什么是理想滑阀?什么是实际滑阀？3、什么是三通阀、四通阀?什么是双边滑阀、四边滑阀?它们之间有什么关系?4、什么叫阀的工作点？零位工作点的条件是什么?5、在计算系统稳定性、响应特性和稳态误差时应如何选定阀的系数？为什么？6、比较零开口阀与正开口阀、三通阀与四通阀的三个系数有什么异同，为什么?7、径向间隙对零开口滑阀的静态特性有什么影响，为什么要研究实际实际零开口滑阀的泄漏特性?8、为什么说零开口四边滑阀的性能最好，但最难加工？9、什么是稳态液动力，什么是瞬态液动力？10、滑阀流量饱和的含义是什么?它对阀的特性有什么影响？在设计时如何避免？思考题1、为什么把液压控制阀称为液压放大元件？思考题11、求出零开口双边滑阀的最大功率点和最大功率？12、如何表示阀的规格？零开口四边滑阀的负载压阵为什么要限制到？13、喷嘴挡板阀的零位压力为什么取左右，和对其性能有什么影响？14、射流管阀有哪些特点？射流管阀的工作原理和滑阀、喷嘴挡板阀是是否一样?思考题11、求出零开口双边滑阀的最大功率点和最大功率？第2章液压放大元件

也称为液压放大器，是一种以机械运动来控制流体动力的的元件。在液压伺服系统中，它将输入的机械信号（位移、转角）转换为液压信号（流量、压力）输出，并进行功率放大。因此，它既是一种能量转换元件，也是一种功率放大元件。包括滑阀、喷嘴挡板阀和射流管阀。结构型式、工作原理、静态特性、设计准则第2章液压放大元件也称为液压放大器，是一种一、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p.13一、按进、出阀的通道数划分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(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

圆柱滑阀的结构型式及分类

一、按进、出阀的通道数划分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)五、按滑阀的预开口型式划分

一、滑阀压力—流量方程的一般表达式(求解时假定：)2.2滑阀静态持性的一般分析(p.16)

一、滑阀压力—流量方程的一般表达式(求解时假定：)2.2

根据桥路的压力平衡可得：

p1+p4=ps

p2+p3=ps

p1-p2=pL

p3-p4=pL

根据桥路的流量平衡可得：

q1+q2=qs

q3+q4=qs

q4-q1=qL

q2-q3=qL

根据桥路的压力平衡可得：

p1+p4=ps

p2各桥臂的流量方程：

式中节流口液导：

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=q3

q2=q4

p1=p3

p2=p4

联立解得：阀口配磨匹配条件：

g1(x由以上公式推得负载流量为：供油流量为：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pL＝0时的流量特性称为空载流量特性。二、滑阀的静态特性曲线(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qL＝0时的压力特性。(II)阀的压力特性：(III)阀的压力-流量特性：（p.22）

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2—8)则全面描述了阀的静态特性。(III)阀的压力-流量特性：（p.22）三、阀的线性化分析和阀的系数(p.19)（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：三、阀的线性化分析和阀的系数(p.19)（2）滑阀的特性系数(p.21)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qL＝0时阀单位输入位移所引起的负载压力变化的大小。（2）滑阀的特性系数(p.21)根据：所以有：负载压力流量线性化方程：根据：2.3零开口四边滑阀的静态特性(p.20)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2.3零开口四边滑阀的静态特性(p.20)一、理想零开口阀芯左移：

阀芯右移：

合并得：阀芯左移：

阀芯右移：

合并得：归一化处理得：

其中：

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：2、理想零开口四边滑阀的阀系数

流量增益：

流量-压力系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：理想零开口四边滑阀的零位阀系数

流量增益：

流量-压力系一、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2、中位泄漏流量曲线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：实际零开口四边滑阀的零位阀系数

流量-压力系数：

压力2.4正开口四边滑阀的特性(p.24)

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(p.24)1、理想正开口四边2.4正开口四边滑阀的特性

(p.25,与另开口阀的静态曲线比较，线性度要好，但是以降低压力增益和效益为代价的。)正开口四边滑阀的压力流量曲线2.4正开口四边滑阀的特性(p.25,与另开口阀的静态曲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：2、理想正开口四边滑阀的零位阀系数

流量增益：

流量-2.5双边滑阀的静态特性（p.25）带差动液压缸的双边滑阀

2.5双边滑阀的静态特性（p.25）带差动液压缸的双边滑2.5双边滑阀的静态特性

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：

2.5双边滑阀的静态特性一、零开口双边滑阀的静态特性

无因次方程：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、零开口双边滑阀的零位阀系数

流量增益：

流量-压力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：2、正开口双边滑阀的零位阀系数

流量增益：

流量-压力2.6滑阀的受力分析

一、作用在滑阀阀芯上的液动力

1、稳态液动力

2.6滑阀的受力分析一、作用在滑阀阀芯上的液动力

1、2.6滑阀的受力分析(p.28)2.6滑阀的受力分析(p.28)2、零开口四边滑阀稳态液动力3、正开口四边滑阀稳态液动力

2、零开口四边滑阀稳态液动力4、瞬态液动力

4、瞬态液动力5、零开口四边滑阀瞬态液动力