機(jī)電液控制基礎(chǔ)第二章

1、本章摘要 圓柱滑閥圓柱滑閥 噴嘴擋板閥噴嘴擋板閥結(jié)構(gòu)型式、工作原理、靜態(tài)特性、設(shè)計準(zhǔn)則結(jié)構(gòu)型式、工作原理、靜態(tài)特性、設(shè)計準(zhǔn)則液壓放大元件液壓放大元件n液壓放大器，是一種以機(jī)械運動來控制流體動液壓放大器，是一種以機(jī)械運動來控制流體動力的元件。在液壓伺服系統(tǒng)中，它將輸入的機(jī)力的元件。在液壓伺服系統(tǒng)中，它將輸入的機(jī)械信號轉(zhuǎn)換為液壓信號輸出，并進(jìn)行功率放大。械信號轉(zhuǎn)換為液壓信號輸出，并進(jìn)行功率放大。n能量轉(zhuǎn)換元件能量轉(zhuǎn)換元件n功率放大元件功率放大元件n可以是液壓伺服閥或伺服變量泵可以是液壓伺服閥或伺服變量泵一、按進(jìn)、出閥的通道數(shù)劃分一、按進(jìn)、出閥的通道數(shù)劃分四通閥四通閥(圖圖2-1a、b、c、d)三通

2、閥三通閥(圖圖2-1e)二通閥二通閥(圖圖2-1f)二、按滑閥的工作邊數(shù)劃分二、按滑閥的工作邊數(shù)劃分四邊滑閥四邊滑閥(圖圖2-1a、b、c)雙邊滑閥雙邊滑閥(圖圖2-1d、e)單邊滑閥單邊滑閥(圖圖2-1f)三、按閥套窗口的形狀劃分三、按閥套窗口的形狀劃分矩形、圓形、三角形等多種矩形、圓形、三角形等多種四、按閥芯的凸肩數(shù)目劃分四、按閥芯的凸肩數(shù)目劃分二凸肩、三凸肩、四凸肩二凸肩、三凸肩、四凸肩2.1 圓柱滑閥的結(jié)構(gòu)型式及分類圓柱滑閥的結(jié)構(gòu)型式及分類 五、按滑閥的預(yù)五、按滑閥的預(yù)開口型式劃分開口型式劃分正開口正開口(負(fù)重疊負(fù)重疊)、零開口零開口(零重疊零重疊)和和負(fù)開口負(fù)開口(正重疊正重疊)n液

3、壓控制閥的壓力流量方程：液壓控制閥的壓力流量方程：n閥系數(shù)：閥系數(shù)：流量增益流量增益壓力增益壓力增益壓力流量系數(shù)壓力流量系數(shù)2.1 液壓控制閥的一般分析液壓控制閥的一般分析 ),(LvLpxfQ 一、滑閥壓力一、滑閥壓力流量方程的一般表達(dá)式流量方程的一般表達(dá)式2.1 2.1 滑閥靜態(tài)特性的一般分析滑閥靜態(tài)特性的一般分析 根據(jù)橋路的壓力平衡可得：根據(jù)橋路的壓力平衡可得：p1 + p4 = psp2 + p3 = ps p1 - p2 = pLp3 - p4 = pL根據(jù)橋路的流量平衡可得：根據(jù)橋路的流量平衡可得： Q1 + Q2 = Qs Q3 + Q4 = Qs Q4 - Q1 = QLQ2

4、- Q3 = QL 各橋臂的流量方程：各橋臂的流量方程：111pgQ 222pgQ 333pgQ 444pgQ 2idiACg 式中節(jié)流口液導(dǎo)：式中節(jié)流口液導(dǎo)：閥口匹配：閥口匹配： g1( xv ) = g3( xv ) g2( xv ) = g4( xv )閥口對稱：閥口對稱： g2( xv ) = g1( -xv ) g4( xv ) = g3( -xv )則有：則有： Q1 = Q3 Q2 = Q4 p1 = p3 p2 = p4 聯(lián)立解得：聯(lián)立解得：12sLppp22sLppp由以上公式推得負(fù)載流量為：由以上公式推得負(fù)載流量為：供油流量為：供油流量為：2122sLsLLppppqgg)

5、 , (LvLp x f Q 2111()()LdsLdsLqC AppC App) , (LvLp x f Q 2122sLsLsppppqgg) , (Lvsp x f Q 2111()()sdsLdsLqC AppC App) , (Lvsp x f Q 二、滑閥的靜態(tài)特性曲線二、滑閥的靜態(tài)特性曲線(I) 閥的流量特性：閥的流量特性：負(fù)載壓降等于常數(shù)時，負(fù)載壓降等于常數(shù)時，負(fù)載流量與閥芯位移負(fù)載流量與閥芯位移之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。負(fù)載壓降負(fù)載壓降pL0時的時的流量特性稱為空載流流量特性稱為空載流量特性。量特性。(II) 閥的壓力特性：閥的壓力特性：指負(fù)載流量等于常數(shù)指負(fù)載流量等于常數(shù)時

6、，負(fù)載壓降與閥芯時，負(fù)載壓降與閥芯位移之間的關(guān)系。位移之間的關(guān)系。通常所指的壓力特性通常所指的壓力特性是指負(fù)載流量是指負(fù)載流量QL0 時的壓力特性。時的壓力特性。(III) 閥的壓力閥的壓力-流量特性：流量特性：指閥芯位移一定時，負(fù)指閥芯位移一定時，負(fù)載流量與負(fù)載壓降之間載流量與負(fù)載壓降之間的關(guān)系。的關(guān)系。壓力壓力流量特性曲線族流量特性曲線族(見圖見圖28)則全面描述則全面描述了閥的穩(wěn)態(tài)特性。了閥的穩(wěn)態(tài)特性。三、閥的線性化分析和閥的系數(shù)三、閥的線性化分析和閥的系數(shù)（1）閥的線性化分析）閥的線性化分析閥的壓力閥的壓力-流量特性是非線性的。利用線件化理論對系流量特性是非線性的。利用線件化理論對系統(tǒng)

7、進(jìn)行動態(tài)分析時，必須將這個方程線性化。統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)分析時，必須將這個方程線性化。利用負(fù)載壓力流量方程將其在某一特定工作點附近展成利用負(fù)載壓力流量方程將其在某一特定工作點附近展成臺勞級數(shù)可得：臺勞級數(shù)可得：LLLLAvLvLAAQQQQxpxpLLLLALvLvLAAQQQQQxpxp （2）滑閥的特性系數(shù)）滑閥的特性系數(shù)流量增益：流量增益：指負(fù)載壓降一定時，閥單位輸入指負(fù)載壓降一定時，閥單位輸入位移所引起的負(fù)載流量變化的大小。位移所引起的負(fù)載流量變化的大小。流量流量-壓力系數(shù)：壓力系數(shù)：指閥開度一定時，負(fù)載壓降變化所指閥開度一定時，負(fù)載壓降變化所引起的負(fù)載流量變化大小。引起的負(fù)載流量變化大小。壓

8、力增益：壓力增益：指指QL0時閥單位輸入位移所引起的時閥單位輸入位移所引起的負(fù)載壓力變化的大小。負(fù)載壓力變化的大小。vLqxQkLLcpQkvLpxpk三個系數(shù)都是正值三個系數(shù)都是正值根據(jù)：根據(jù)：所以有：所以有：負(fù)載壓力流量線性化方程：負(fù)載壓力流量線性化方程：LLvLvLpQxQxQcqpkkk LcvqLpkxkQLALLvAvLLLALppQxxQQQQ2.5 2.5 噴嘴擋板閥噴嘴擋板閥2.5 2.5 噴嘴擋板閥噴嘴擋板閥 一、單一、單噴嘴擋板閥靜態(tài)特性噴嘴擋板閥靜態(tài)特性 結(jié)構(gòu)原理：結(jié)構(gòu)原理：n負(fù)載流量負(fù)載流量12LQQQ0022()LdscdffcQCAppC Ap壓力特性壓力特性n切

9、斷負(fù)載時，控制壓力隨擋板位移的變化特性。切斷負(fù)載時，控制壓力隨擋板位移的變化特性。12001dffcsdC APPC An壓力靈敏度壓力靈敏度2222(1)cccfdPdPPadxdxxa n零位時的壓力靈敏度，確定了設(shè)計準(zhǔn)則：零位時的壓力靈敏度，確定了設(shè)計準(zhǔn)則：012cspp壓力流量特性壓力流量特性0001(1)2fccLsfssdxppQpxppCA單噴嘴擋板閥零位閥系數(shù)單噴嘴擋板閥零位閥系數(shù)10,2fLcsxQpp流量增益：流量增益：流量流量-壓力系數(shù)：壓力系數(shù)：壓力增益：壓力增益：零位泄漏流量：零位泄漏流量： 0qdfNskCDp002dNfcsCD xkps002pfpkx0scdf

10、NfpQCD x雙噴嘴擋板閥的壓力流量特性曲線及閥系數(shù)雙噴嘴擋板閥的壓力流量特性曲線及閥系數(shù)n由兩個結(jié)構(gòu)相同的單噴嘴擋板閥組合而成。由兩個結(jié)構(gòu)相同的單噴嘴擋板閥組合而成。n設(shè)計準(zhǔn)則設(shè)計準(zhǔn)則012cspp1ff00022(1)(1)LLssdsQpxppxpCApf22f0002(1)2(1)LssdsQxppxppCAp12Lppp雙噴嘴擋板閥零位閥系數(shù)雙噴嘴擋板閥零位閥系數(shù)1210,2fLLsxQpppp流量增益：流量增益：流量流量-壓力系數(shù)：壓力系數(shù)：壓力增益：壓力增益：零位泄漏流量：零位泄漏流量： 0qdfNskCDp00dNfcsCD xkps00pfpkx02scdfNfpQCD x

11、射流管閥射流管閥2.2 2.2 零開口四邊滑閥的靜態(tài)特性零開口四邊滑閥的靜態(tài)特性 一、理想零開口四邊滑閥的靜態(tài)特性一、理想零開口四邊滑閥的靜態(tài)特性 1、理想零開口四邊滑閥的壓力、理想零開口四邊滑閥的壓力流量方程流量方程 閥芯左移：閥芯左移： 閥芯右移：閥芯右移：合并得：合并得：221()2sLLdsLppQgC App) , (LvLp x f Q 1()vLdvsLvxqC Wxppx) , (LvLp x f Q 21()vvLdsLvvxxqC Appxx) , (LvLp x f Q 111()2sLLdslppQgC App) , (LvLp x f Q 歸一化處理得：歸一化處理得：

12、其中：其中：vvvmxxxLLsppp1vvLLvxqxpx) , (LvLp x f Q 01mdvmsqC WxpQmLLQQQ02、理想零開口四邊滑閥的閥系數(shù)、理想零開口四邊滑閥的閥系數(shù)流量增益：流量增益：流量流量-壓力系數(shù)：壓力系數(shù)：壓力增益：壓力增益：1()LqdsLvQkC Wppx1()2()dvsLLcLsLC WxppQkppp 2()sLLpvvpppkxx理想零開口四邊滑閥的零位閥系數(shù)理想零開口四邊滑閥的零位閥系數(shù)流量增益：流量增益：流量流量-壓力系數(shù)：壓力系數(shù)：壓力增益：壓力增益：0qdskC Wp00ck0pk 實際的和理想的零開口滑閥的差別就在于零位泄實際的和理想的

13、零開口滑閥的差別就在于零位泄漏特性。漏特性。 通過實驗驗證零區(qū)特性并經(jīng)過近似計算的方法求通過實驗驗證零區(qū)特性并經(jīng)過近似計算的方法求取實際的零位閥系數(shù)。取實際的零位閥系數(shù)。2.3.2、實際零開口四邊滑閥的靜態(tài)特性、實際零開口四邊滑閥的靜態(tài)特性 一、實際零開口四邊滑閥的靜態(tài)特性一、實際零開口四邊滑閥的靜態(tài)特性 1、壓力特性曲線和泄漏流量曲線、壓力特性曲線和泄漏流量曲線2、中位泄漏流量曲線、中位泄漏流量曲線實際零開口四邊滑閥的零位閥系數(shù)實際零開口四邊滑閥的零位閥系數(shù)流量流量-壓力系數(shù)：壓力系數(shù)：壓力增益：壓力增益：002032qdspcckCpkkr2032cccsQr Wkp2.3 2.3 正開口

14、四邊滑閥的特性正開口四邊滑閥的特性 1、理想正開口四邊滑閥的壓力、理想正開口四邊滑閥的壓力流量方程流量方程歸一化方程：歸一化方程：vv11()()()()LdsLdsLQC W UxppC W Uxppvv(1) (1)(1) (1+)LLLssdsxxQppUpUpC WUp(1) 1(1) 1vvLLLQxpxp2.4 2.4 正開口四邊滑閥的特性正開口四邊滑閥的特性 正正開開口口四四邊邊滑滑閥閥的的壓壓力力流流量量曲曲線線2、理想正開口四邊滑閥的零位閥系數(shù)、理想正開口四邊滑閥的零位閥系數(shù)流量增益：流量增益：流量流量-壓力系數(shù)：壓力系數(shù)：壓力增益：壓力增益：02qdskC Wp0dscsC WUpkps02ppkUn正開口四邊滑閥的零位閥系數(shù)和零開口四邊滑正開口四邊滑閥的零位閥系數(shù)和零開口四邊滑閥的零位閥系數(shù)對比分析：閥的零位閥系數(shù)對比分析：n1.流量增益增加了一倍流量增益增加了一倍n2.壓力流量系數(shù)較大，增加了系統(tǒng)的阻尼壓力流量系數(shù)較大，增加了系統(tǒng)的阻尼n3.壓力增益要小，零位附近剛度較差壓力增益要小，零位附近剛度較差2.4 2.4 滑閥的輸出功率和效率滑閥的輸出功率和效率 一、零開口四邊滑閥輸出功率一、零開口四邊滑閥輸