液壓伺服系統(tǒng)課程課件2

圓柱滑閥的結(jié)構(gòu)型式及分類滑閥靜態(tài)特性的一般分析零開口四邊滑閥的靜態(tài)特性正開口四邊滑閥的靜態(tài)特性雙邊滑閥的靜態(tài)特性滑閥受力分析滑閥的輸出功率及效率滑閥的設(shè)計(jì)噴嘴擋板閥射流管閥本章主要內(nèi)容為：第二章液壓放大元件1

液壓放大元件能將輸入位移(機(jī)械量)轉(zhuǎn)換并放大為具有一定壓力（液壓量）的液體流量。

概述

流量與壓力的乘積即功率，因此也可以說液壓放大元件所輸出的就是具有一定功率的液壓信號(hào)。

液壓放大元件也是控制液體流量大小及方向的控制元件，通常稱為(液壓)閥，如：滑閥、擋板閥等。機(jī)械功率FV液壓功率pQ小大22.1圓柱滑閥的結(jié)構(gòu)型式及分類閥芯閥體（閥套）凸肩沉割槽棱邊閥芯孔閥芯與閥體land棱邊沉割槽通油槽滑閥典型結(jié)構(gòu)原理圖3ABpST（A）兩凸肩四通滑閥滑閥典型結(jié)構(gòu)原理圖(A)為兩凸肩四通滑閥，它有一個(gè)進(jìn)油口P，兩個(gè)通向液壓執(zhí)行元件的控制口A及B，另外還有兩個(gè)回油口。因?yàn)閮蓚€(gè)回油口合并成一個(gè)O口流出滑閥，故整個(gè)滑閥共有P、T、A、B四個(gè)通油口，稱四通閥。

這種結(jié)構(gòu)中回油壓力作用于凸肩，因油壓力不會(huì)為零，當(dāng)閥芯不在零位時(shí)，總有一個(gè)使閥芯繼續(xù)打開的力作用于閥芯。4pSTABXv（A）兩凸肩四通滑閥滑閥典型結(jié)構(gòu)原理圖5pSTABXv（A）兩凸肩四通滑閥滑閥典型結(jié)構(gòu)原理圖6(B)兩凸肩三通滑閥兩個(gè)凸肩里側(cè)的兩個(gè)棱邊是工作棱邊，只有一個(gè)通向液壓執(zhí)行元件的控制口c，所以稱三通閥。如果閥芯向右微動(dòng)，P口的油液經(jīng)過右凸肩棱邊的節(jié)流作用后通向C口，如果閥芯向左移動(dòng)，則C口的油液經(jīng)左凸肩棱邊節(jié)流后由T口流出滑閥。由于只有一個(gè)控制口C，通向液壓缸的無桿腔，液壓缸的有桿腔是不可控的。為使液壓缸能雙向運(yùn)動(dòng)，必須采取其它辦法讓液壓缸活塞回程，圖示結(jié)構(gòu)pc（B）兩凸肩三通滑閥

cPTpsps7pc（B）兩凸肩三通滑閥

滑閥典型結(jié)構(gòu)原理圖cPTpsps8pcXv（B）兩凸肩三通滑閥

滑閥典型結(jié)構(gòu)原理圖cPTpsps9pcXv（B）兩凸肩三通滑閥

滑閥典型結(jié)構(gòu)原理圖cPTpsps10（C）四凸肩零開口四通滑閥BPTAps(C)四凸凸肩肩零零開開口口四四通通滑滑閥閥圖中中兩兩個(gè)個(gè)通通油油槽槽處處有有四四個(gè)個(gè)工工作作棱棱邊邊。。由由于于凸凸肩肩的的寬寬度度和和不不同同凸凸肩11（C）四凸肩零開口四通滑閥滑閥閥典典型型結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)原原理理圖圖BPTAps12（C）四凸肩零開口四通滑閥Xv滑閥閥典典型型結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)原原理理圖圖BPTAps13（C）四凸肩零開口四通滑閥Xv滑閥閥典典型型結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)原原理理圖圖BPTAps14(D)三凸凸肩肩零零開開口口四四通通滑滑閥閥圖中中三三個(gè)個(gè)通通油油槽槽處處有有四四個(gè)個(gè)工工作作棱棱邊邊。。由由于于凸凸肩肩的的寬寬度度和和不不同同凸凸肩肩間間的的距距離離，，與與相相對對應(yīng)應(yīng)的的油油槽槽尺尺寸寸是是配配制制得得完完全全一一致致的的，，所所以以當(dāng)當(dāng)閥閥芯芯處處于于中中位位時(shí)時(shí)，，凸凸肩肩的的棱棱邊邊與與油油糟糟的的棱棱邊邊，，一一一一對對齊齊，，從從而而把把油油槽槽完完全全封封住住。。這這種種完pSTAB（D）三凸肩零開口四通滑閥15pSTAB（D）三凸肩零開口四通滑閥滑閥典型型結(jié)構(gòu)原原理圖16pSTABXv（D）三凸肩零開口四通滑閥滑閥典型型結(jié)構(gòu)原原理圖17pSTABXv（D）三凸肩零開口四通滑閥滑閥典型型結(jié)構(gòu)原原理圖18pSTABUUUU（E）三凸肩正開口四通滑閥(E)三凸肩正正開口四四通閥閥芯處于于中位時(shí)時(shí)，四個(gè)個(gè)節(jié)流工工作棱邊邊處都有有相同的的預(yù)開口口量U，即在零位位時(shí)有預(yù)開口量量，這種閥閥稱正開開口閥或或負(fù)重疊疊閥。19pSTABUUUU（E）三凸肩正正開口四四通滑閥閥滑閥典型型結(jié)構(gòu)原原理圖20pSTABUUUUXv（E）三凸肩正開口四通滑閥滑閥典型型結(jié)構(gòu)原原理圖21pSTABOLOLOLOL（F）三凸肩負(fù)開口四通滑閥(F)三凸肩負(fù)負(fù)開口四四通滑閥閥零位時(shí)每每個(gè)凸肩肩都遮蓋蓋了相應(yīng)應(yīng)的油槽槽而有重疊量，只有閥閥芯位移移超過了了棱邊處處的重疊疊量后閥閥口才打打開。這這種閥稱稱正重疊疊閥或負(fù)負(fù)開口閥閥。22pSTABOLOLOLOL（F）三凸肩負(fù)開口四通滑閥滑閥典型型結(jié)構(gòu)原原理圖23pSTABOLOLOLOLXv（F）三凸肩負(fù)開口四通滑閥滑閥典型型結(jié)構(gòu)原原理圖24pSTABOLOLOLOLXv（F）三凸肩負(fù)開口四通滑閥滑閥典型型結(jié)構(gòu)原原理圖25二、按滑滑閥的工工作邊數(shù)數(shù)分四邊滑閥閥：控制制性能最最好，需保證3個(gè)軸向配配合尺寸寸雙邊滑閥閥：需保保證1個(gè)軸向配配合尺寸寸單邊滑閥閥：控制制性能最最差，無需保證軸向向配合尺尺寸26三、按滑滑閥的預(yù)預(yù)開口型型式劃分分正開口（（負(fù)重疊疊）：流流量增益益變化大大，壓力力靈敏度度低，零位泄漏漏量大零開口（（零重疊疊）：線線性流量量增益，，應(yīng)用廣廣，加工工困難負(fù)開口（（正重疊疊）：流流量增益有死死區(qū)，有有穩(wěn)態(tài)誤誤差，很少采用用零開口正開口負(fù)開口ZEROLIPUNDERLIPOVERLIP零重疊負(fù)重疊正重疊27四、按閥閥套窗口口的形狀狀劃分矩形：開開口面積積與閥芯芯位移成成比例，，線性流流量增益益（零開口閥））圓形：工工藝好，，但流量量增益非非線性。。用于要要求不高高處28展開圖圖dvxvxvxv29五、按按閥芯芯的凸凸肩數(shù)數(shù)目劃劃分二凸肩肩：二二通閥閥，（（二凸凸肩的的四通通閥導(dǎo)導(dǎo)向性性不好好，不不能全全周開口口，閥閥芯所所受液液壓力力不平平衡））三凸肩：：三通通閥或或四通通閥四凸肩如果在在閥芯芯上閥芯節(jié)流邊平衡活塞302.2滑閥靜靜態(tài)特特性的的一般般分析析1)滑閥的的靜態(tài)態(tài)特性性即壓壓力-流量特特性，，是指指穩(wěn)態(tài)態(tài)情況況下，，閥的的負(fù)載流流量、、負(fù)載載壓力力和滑滑閥位位移之間的的關(guān)系系。2)滑閥的的靜態(tài)態(tài)特性性表示滑滑閥的的工作能能力和和性能能，對液液壓伺伺服系系統(tǒng)的的靜、、動(dòng)態(tài)態(tài)特性性計(jì)算算具有有重要要意義義。3)閥的靜靜態(tài)特特性可可用方程、、曲線線或特特性參參數(shù)（閥的的系數(shù)數(shù)）表表示。。4)靜態(tài)特特性曲曲線和和閥的的系數(shù)數(shù)可從從實(shí)際的閥得得出，，許多多結(jié)構(gòu)構(gòu)的閥閥也可可用解析法法推導(dǎo)出出壓力力流量量方程程31為了分分析簡簡便，，對滑滑閥作作如下下假設(shè)設(shè)：1)液壓能能源是是理想想的恒恒壓源源。供油壓壓力為為常數(shù)數(shù)，回回油壓壓力為為零，，或?qū)⒐┯陀蛪毫α闯沙墒嵌咧?)忽略管管道和和閥腔腔內(nèi)的的壓力力損失失。與閥口口處的的節(jié)流流損失失相比比很小小，可可忽略略不計(jì)計(jì)3)液體是是不可可壓縮縮的。。穩(wěn)態(tài)情情況時(shí)時(shí)，液液體密密度變變化很很小，，可忽忽略不不計(jì)。。4)各節(jié)流流口流流量系系數(shù)相相等。。5)閥是匹匹配對對稱的的。3142pSQLQ1Q3Tp2p132節(jié)流口口1、3處的流流量pL一負(fù)載載壓力力由假設(shè)設(shè)知，，在理理想狀狀態(tài)下下，由由于匹匹配，，流過過節(jié)流流口1及3的流量量必然然相等等。取取QL為流入入及流流出負(fù)負(fù)載的的負(fù)載載流量量，則則QL=Q1=Q3。由式(2-2)及(2-3)可見33由式(2-4)及(2-5)可得這就是是滑閥閥壓力力-流量方方程的的一般般表達(dá)達(dá)式1）對對于匹匹配對對稱閥閥，空空載時(shí)時(shí)，與與負(fù)載載相連連的兩個(gè)管管道中中的壓壓力均均為2）當(dāng)加加上負(fù)負(fù)載后后，一一個(gè)管管道中中的壓壓力升升高恰恰等于于另一一個(gè)管管道中中的壓壓力降降低3142pSQLQ1Q3Tp2p134二、滑閥的的靜態(tài)特性性曲線滑閥的靜態(tài)態(tài)特性曲線線通常由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)得到，對某某些理想滑閥也可由由解析法得到。靜態(tài)態(tài)特性曲線線的定義：：1)流量特性曲曲線指負(fù)載壓降降等于常數(shù)數(shù)時(shí)，負(fù)載載流量與閥閥芯位移之之間的關(guān)系系。負(fù)載壓降為零時(shí)時(shí)的流量特性性為空載流量特性2)壓力特性曲曲線指負(fù)載流量量等于常數(shù)數(shù)時(shí)，負(fù)載載壓降與閥閥芯位移之之間的關(guān)系系。通常所指的壓力力特性是負(fù)載流量為為零時(shí)的壓力特性性353)壓力-流量特性曲曲線指閥芯位移移一定時(shí)，，負(fù)載流量量與負(fù)載壓壓降之間的的關(guān)系。壓力-流量特性曲曲線全面描述了閥的穩(wěn)態(tài)特性。最大位移移下的壓力力-流量特性曲曲線表示閥閥的工作能力和和規(guī)格。當(dāng)負(fù)載所所需要的壓壓力和流量量能被閥在在最大位移移時(shí)的壓力力-流量曲線包圍時(shí)，閥就能能滿足負(fù)載載的要求。。36定義閥的三三個(gè)系數(shù)：：1)流量增益流量特性曲曲線在某一一點(diǎn)的切線線斜率。直直接影響系系統(tǒng)的開環(huán)增益表示負(fù)載壓壓降一定時(shí)時(shí)，閥單位位輸入位移移所引起的的負(fù)載流量量變化的大大小。其值越大，閥對負(fù)載載流量的控控制就越靈敏。2)流量-壓力系數(shù)壓力-流量曲線的的切線斜率率冠以負(fù)號(hào)號(hào)。影響系系統(tǒng)阻尼比和速速度剛度表示閥開度度一定時(shí)，，負(fù)載壓降降變化所引引起的負(fù)載載流量變化化的大小。。其值小，閥閥的剛度大大。是系統(tǒng)統(tǒng)中的一種種阻尼373)壓力增益（（壓力靈敏敏度）壓力特性曲曲線的切線線斜率。表表示起動(dòng)大慣量量和大摩擦擦力負(fù)載的能力通常是指負(fù)負(fù)載流量為為零時(shí)，閥閥單位輸入入位移所引引起的負(fù)載載壓力變化化的大小。。其值大，閥對負(fù)載載壓力的控控制靈敏度高38定義了閥的的系數(shù)以后后，壓力-流量特性方方程的線性性化表達(dá)式可寫寫成：1)閥的系數(shù)值值隨閥的工工作點(diǎn)而變變2)反饋系統(tǒng)經(jīng)經(jīng)常工作在在原點(diǎn)附近近此時(shí)，流量量增益最大大，流量-壓力系數(shù)最最小，阻尼尼比最低因此，原點(diǎn)點(diǎn)處是設(shè)計(jì)計(jì)的最危險(xiǎn)險(xiǎn)點(diǎn)。3)原點(diǎn)處的閥閥系數(shù)稱為為零位閥系系數(shù)392.3零開口四邊邊滑閥的靜靜態(tài)特性一、理想零零開口四邊邊滑閥的靜靜態(tài)特性理想滑閥是是指：徑向向間隙為零零、工作邊邊銳利的滑滑閥。理想滑閥的的開口面積積和閥芯位位移的關(guān)系系易確定，，其壓力-流量方程可可用解析法法得到。401、理想零開開口四邊滑滑閥的壓力力-流量特性3142pSQLQ1Q3Tp2p1(b)液壓橋pSTABXv124p13p2QLQL(a)結(jié)構(gòu)原理圖41QL/QLmax0.81.0=xv/xvmax0.81.2-1.2-0.8-0.8-0.4-0.40.40.40.2-0.2000pL/ps-0.80.8-0.40.40.6-0.6-1.0ⅣⅡⅢⅠ理想零開口口四邊滑閥閥壓力-流量曲線曲線是非線線性的!422、理想零開開口四邊滑滑閥的閥系系數(shù)根據(jù)定義可可得：根據(jù)公式得得到的Kq0與實(shí)際測得的比較較一致，但算出的的Kp0和Kc0與試驗(yàn)值有有很大出入。原因完全全是由于假假設(shè)了閥是是理想的、、沒有徑向間隙而引起來的的。43二、實(shí)際零零開口四邊邊滑閥的靜靜態(tài)特性實(shí)際的閥總總有徑向間間隙，否則則閥芯就不不能運(yùn)動(dòng)。。1.當(dāng)閥不在零零位時(shí)，通通過閥的徑徑向間隙的的泄漏量甚甚小而可忽忽略不計(jì)。。2.當(dāng)閥在零零位（0.025mm范圍內(nèi)））時(shí)，閥閥口關(guān)死死，間3.有很小的正的或負(fù)的重疊量4.閥口工作邊存在小圓角44pSTABXv124p13p2QL將兩個(gè)控制制口堵死死并各接一一壓力表表，可分分別測出出壓力p1及p2。然后再再實(shí)測出出xv與p1、p2的值，確確定其相相互關(guān)系系，由此此即可得得到pL=f(xv)曲線。在在曲線原點(diǎn)求曲線斜斜率，即即零位壓力力增益Kp0。1壓力特性452泄漏流量量曲線在供油壓壓力一定定時(shí)，改變變閥芯位位移，測測出泄露露流量，，可得泄泄漏流量量曲線。。1）閥芯在在中位時(shí)的泄漏流量最大。因?yàn)榇舜藭r(shí)閥的的密封長度最短2）可用來來度量閥芯在中中位時(shí)的的液壓功率損失失大小pSTABXv124p13p2QL463中位泄漏漏流量曲曲線使閥芯處于閥套套的中間間位置不動(dòng)，改變供供油壓力力，測量量出相應(yīng)應(yīng)的泄漏漏流量，，可得中中位泄漏漏流量曲曲線2）確定閥的零位流量-壓力系數(shù)pSTABXv124p13p2QL474給出實(shí)際際零開口口四邊滑滑閥的Kp0和Kc0近似計(jì)算算公式當(dāng)閥芯在在零位時(shí)時(shí)，即xv式中Δp——節(jié)流口兩兩側(cè)的壓壓力差，，μ——?jiǎng)恿φ扯榷认禂?shù)，，N·s/m2。48根據(jù)壓力力流量系系數(shù)的定定義由于零位位閥系數(shù)數(shù)是把工工作點(diǎn)取取在零位位的，因因此(2-11)式中的增增量ΔQL、Δxv及ΔpL也就直接接等于QL、xv及pL了，所以以(2-11)式可寫成成這就是非非常有用用的液壓壓放大元元件的線線性化流流量方程程。實(shí)際零開開口閥的的零位壓壓力增益益主要取取決于閥閥的徑向間隙隙值，而與與閥的面面積梯度度無關(guān)。。零位壓壓力增益益是個(gè)很很大的值值，很容容易達(dá)到49正開口四通滑滑閥3142pSQLQ1Q3Tp2p1pSTABXv=0p1p2QLQLL1L2UUUU12432.4正開口四通滑滑閥的靜特性性50仍沿用前面的的假設(shè)，即閥是理想的，油液是理想的，能源壓力是理想的。當(dāng)閥芯在零位位，即xv=0時(shí)，四個(gè)節(jié)流流口處都有相同的預(yù)開口量U。正開口閥的正正常工作范圍圍是：|xv|≤U，也就是四個(gè)節(jié)節(jié)流口均處于打開狀態(tài)態(tài)而都有流量量通過，如果果閥芯位移xv>U，即有二個(gè)節(jié)流流口閉死，就就相當(dāng)于零開開口型四通滑滑閥了，其靜靜特性與零開口型四通滑閥完全相同。當(dāng)閥芯在零位，且負(fù)載壓力力pL也為零時(shí)，四四個(gè)節(jié)流口的的節(jié)流作用相同同，則Q1=Q2=Q3=Q4，QL=0。51當(dāng)閥芯偏離零零位，如圖示示方向閥芯向右移動(dòng)xv，則，U+xvpSTABXvp1p2QLQLL1L2U+xvU-xvU-xv12433142pSQLQ1Q3Tp2p152根據(jù)上式及零零位條件xv=QL=pL=0，可得53正開口閥的流流量增益為零零開口閥的兩倍，這是因?yàn)镼L由兩個(gè)節(jié)流口口一起控制調(diào)調(diào)節(jié)的緣故，，它們是差動(dòng)變化的。壓力力流量方程的的右邊有兩項(xiàng)就說明這一點(diǎn)點(diǎn)。所以線性度好。正開口閥的流流量壓力系數(shù)數(shù)較零開口閥閥的大一倍，即正開口閥閥的剛度約小小一倍。Kc0取決于面積梯度，而Kp0與面積梯度無關(guān)。54正開口閥的閥閥口常開，總總有流量通過過，徑向間隙的泄漏量總是是遠(yuǎn)小于閥口口流量，可以以略去，故理論推導(dǎo)導(dǎo)的三個(gè)零位閥系系數(shù)都是正確確可用的。5.正開口閥的零位閥系數(shù)Kq0，Kc0與非零位的閥系數(shù)Kq和Kc非常近似（線性度好）。6.在零位附近，實(shí)際零開口閥很類似似于正開口閥。55正開口閥的零零位泄漏量應(yīng)應(yīng)是窗口3、4泄漏量之和，，即：零位泄漏量比較較大，不不適適合合于于大大功功率率控控制制的的場場合合。。Kq0，Kc0也可可以以用用零零位位泄泄漏漏量量表表示示實(shí)際際應(yīng)應(yīng)用用中中，，可可采采用用部部分分正開開口口閥閥，以以增加加阻阻尼尼作作用用。但但會(huì)會(huì)壓力力增增益益降降低低，零位位泄泄漏漏流量量增增大，且且流量量增增益益非非線線性性。pSTABXv=0p1p2QLQLL1L2UUUU1243562.5雙邊邊滑滑閥閥的的靜靜態(tài)態(tài)特特性性閥芯芯離離開開中中間間位位置置時(shí)時(shí)，，只只有有一一個(gè)個(gè)節(jié)節(jié)流流窗窗口口工工作作，，另另一一個(gè)個(gè)則則關(guān)關(guān)閉閉。。一、、零零開開口口雙雙邊邊滑滑閥閥的的靜靜態(tài)態(tài)特特性性pcXvpspsp0≈0AA’pcXvpspsp0≈0AA’57寫成成無無因因次次形形式式：：(2-33)無因因次次壓壓力力-流量量曲曲線線與與零零開開口口四四邊邊滑滑閥閥的的一一樣樣，，只只是是坐坐標(biāo)標(biāo)要要加加以以改改變變。。QL/QLmax0.81.0=xv/xvmax0.81.2-1.2-0.8-0.8-0.4-0.40.40.40.2-0.2000pc/ps-0.80.8-0.40.40.6-0.6-1.0ⅣⅡⅢⅠQL/Qmax0.81.0=xv/xvmax0.81.2-1.2-0.8-0.8-0.4-0.40.40.40.2-0.2000.5pc/ps0.10.90.30.70.6-0.6-1.0ⅣⅡⅢⅠ58零位位工工作作點(diǎn)點(diǎn)：：在該該點(diǎn)點(diǎn)工工作作時(shí)時(shí)，，閥閥控控液液壓壓缸缸在在兩個(gè)個(gè)方方向向的控制制性性能能一一樣樣，可可得得到到相同同的的加加速速和和減減速速能能力力及相相同同的的運(yùn)動(dòng)動(dòng)速速度度。為為了了使使閥閥在在這這一一點(diǎn)點(diǎn)工工作作，，在無無外外負(fù)負(fù)載載力力作作用用時(shí)時(shí)，，有有桿桿腔腔面面積積和和無無桿桿腔腔面面積積須須滿滿足足：：在有有外外負(fù)負(fù)載載力力作作用用時(shí)時(shí)，，有有桿桿腔腔面面積積和和無無桿桿腔腔面面積積須須滿滿足足59在零零位位工工作作點(diǎn)點(diǎn)求求偏偏導(dǎo)導(dǎo)，，可可得得到到零零開開口口雙雙邊邊滑滑閥閥的的零零位位系系數(shù)數(shù)為為：：與零零開開口口四四邊邊滑滑閥閥比比有有以以下下特特點(diǎn)點(diǎn)：：流量量增增益益一樣樣，壓壓力力增增益益為為四四邊邊閥閥的的一半半常值值負(fù)負(fù)載載力和摩摩擦擦負(fù)負(fù)載載力力在在系系統(tǒng)統(tǒng)中中引引起起的的穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)誤差差是四四邊邊閥閥的的兩倍倍。適用用于于機(jī)液液伺服服系系統(tǒng)統(tǒng)（（負(fù)負(fù)載載力力小小，，允允許許誤誤差差大大））Kp0和Kc0應(yīng)根據(jù)據(jù)其其零零位位漏漏損損量量推算算。60QL/QLmax1.0=xv/xvmax0.8-2.0-1.00.2000.5pL/ps0.10.90.30.70.62.01.0ⅣⅢⅡⅠ-0.8-0.4-0.2-0.6-1.00.461正開開口口雙雙邊邊閥閥的的三三個(gè)個(gè)零零位位閥閥系系數(shù)數(shù)為為：：與正正開開口口四四邊邊閥閥相相比比：：零位位流流量量增增益益一樣樣，壓壓力力增增益益是是四四邊邊閥閥的的一半半。四邊邊閥閥有有兩個(gè)個(gè)控制制通通道道，，且且差動(dòng)動(dòng)工工作，，而而雙雙邊邊閥閥僅僅有有一個(gè)個(gè)控控制制通通道道。零位位泄泄漏漏流流量量為為：：62三、、三三通通閥閥、、四四邊邊閥閥靜靜特特性性比比較較1、流流量量增增益益Kq零開開口口閥閥是是正正開開口口閥閥的的一一半半；；開口口型型式式相相同同，，流流量量增增益益相相同同2、流流量量壓壓力力系系數(shù)數(shù)Kc三通通閥閥是是四四通通閥閥的的2倍；；正開開口口是是零零開開口口的的2倍4、零開開口口的的壓力力流流量量系系數(shù)數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小小于于正開開口口閥閥（（0）零開開口口的的壓力力增增益益遠(yuǎn)遠(yuǎn)大大于于正開開口口閥閥。。（（inf）零開開口口的的因““內(nèi)內(nèi)泄泄漏漏””引引起起的的誤誤差差將將遠(yuǎn)遠(yuǎn)小小于于正開開口口閥閥。。3、壓壓力力增增益益Kp三通通閥閥是是四四通通閥閥的的一一半半；；通道數(shù)數(shù)相同同，壓壓力增增益相相同632.6滑閥受受力分分析滑閥是是液壓壓控制制系統(tǒng)統(tǒng)中的的一個(gè)個(gè)環(huán)節(jié)節(jié)。它它由前一一級(jí)的力矩矩馬達(dá)達(dá)等電電磁元元件或或其它它放大大元件件驅(qū)動(dòng)。要驅(qū)動(dòng)動(dòng)閥芯芯軸向向運(yùn)動(dòng)動(dòng)，須須克服軸軸向阻阻力。阻力力小，，前一一級(jí)元元件的的輸出出功率率就小小。閥閥芯運(yùn)運(yùn)動(dòng)時(shí)時(shí)的阻力是設(shè)計(jì)計(jì)滑閥閥前一級(jí)級(jí)元件的的主要要依據(jù)。操縱滑滑閥閥閥芯運(yùn)運(yùn)動(dòng)需需要克克服各各種阻阻力，，包括括：1）閥芯芯質(zhì)量量的慣性力力2）閥芯芯與閥閥套間間的摩擦力力（干摩摩擦力力（定定值，，與運(yùn)運(yùn)動(dòng)方方向反反）、、靜摩摩擦力力（起起動(dòng)時(shí)時(shí)有））、粘粘性性摩摩擦力力（與與速度度成正正比）））3）閥芯芯所受受液動(dòng)力力（由于于液體體流過過滑閥閥而引引起））4）彈性性力和和任意意外負(fù)載載力本節(jié)主主要側(cè)側(cè)重討討論液液動(dòng)力力64（一））、穩(wěn)穩(wěn)態(tài)液液動(dòng)力力1.穩(wěn)態(tài)液液動(dòng)力力計(jì)算算公式式穩(wěn)態(tài)液液動(dòng)力力是在在閥口口開度度一定定的穩(wěn)定流流動(dòng)（流量量一定定，壓壓降一一定））情況況下，，液流流對閥閥芯的的反作用用力。根據(jù)動(dòng)動(dòng)量定定理可可求得得穩(wěn)態(tài)態(tài)軸向向液動(dòng)動(dòng)力的的大小小為：：又Cv——流速系系數(shù)，，一般般取0.95~0.98，W——閥口面面積梯梯度Cq——流量系系數(shù)，，x——閥口開開度p——閥口壓壓差，p=p1-p2由柏努利利方程程可求得得閥口口射流流最小斷斷面處的流速為：y軸向穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力xV1F1V2控制體p1p2651）由于于射流流角總總是小小于90度，所所以穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)液動(dòng)動(dòng)力的的方向向總是是指向向使閥口關(guān)關(guān)閉的方向向。2）作用用與閥閥的對對中彈彈簧的的作用用相似似，是是由液液體流流動(dòng)所所引起起的一一種彈性力力。3）實(shí)際際滑閥閥（徑向向間隙隙和工工作圓圓角））射流流角減減小，，液動(dòng)動(dòng)力增大（特別別在小開口口時(shí)），，液動(dòng)動(dòng)力與與閥開口口之間呈呈現(xiàn)非線性性。則穩(wěn)態(tài)態(tài)液動(dòng)動(dòng)力F1為y軸向穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力xV1F1V2對于理理想滑滑閥，，射流流角θ=69。取Cv=0.98，Cd=0.61，則661）空載載時(shí)液動(dòng)力力最大2）負(fù)載載壓力力一定定時(shí)，穩(wěn)穩(wěn)態(tài)液液動(dòng)力力與閥閥開口口成比例例關(guān)系，，否則則，呈呈非線線性。。3）穩(wěn)態(tài)液動(dòng)動(dòng)力很大。（d=12mm，ps=14MPa，Kf=22.7kg/mm，xv=0.5mm，F(xiàn)s0=11.4kg）4）由于受力力矩馬達(dá)輸輸出力矩的的限制，穩(wěn)態(tài)液動(dòng)動(dòng)力限制了了單級(jí)伺服服閥的輸出出功率，故故使用兩級(jí)伺服閥閥。第一級(jí)產(chǎn)產(chǎn)生足夠大大的力去驅(qū)驅(qū)動(dòng)第二級(jí)級(jí)5）難題：補(bǔ)償和消除除穩(wěn)態(tài)液動(dòng)動(dòng)力（在所所有流量和和壓降下完完全補(bǔ)償，，且不出現(xiàn)現(xiàn)非線性））2.零開口四邊邊滑閥的穩(wěn)穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力力pSTABXv124p13p2QLQL零開口四邊邊滑閥工作作時(shí)，兩個(gè)個(gè)串聯(lián)的閥口口同時(shí)起作用用，每個(gè)閥閥口的壓降降為：總的液動(dòng)力力為：67其空載穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力力是零開口口四邊滑閥閥的兩倍3.正開口四邊邊滑閥的穩(wěn)穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力力正開口四邊邊滑閥有四四個(gè)節(jié)流窗窗口同時(shí)工工作總的液動(dòng)力力為：pSTABXv=0p1p2QLQLL1L2UUUU12433142pSQLQ1Q3Tp2p168根據(jù)閥口流流量公式對其求導(dǎo)，，并忽略壓力變變化率的微小影響響，可得瞬瞬態(tài)液動(dòng)力力為：1）瞬態(tài)液動(dòng)動(dòng)力與閥芯芯的移動(dòng)速度成正比，起起粘性阻尼尼力的作用用。2）阻尼系數(shù)數(shù)Bf與阻尼長度L有關(guān)。3）瞬態(tài)液動(dòng)動(dòng)力的方向向始終與閥閥腔內(nèi)液體體的加速度方向向相反。4）若瞬態(tài)液液動(dòng)力方向向與閥芯移動(dòng)動(dòng)方向相反反，則起正阻尼力的作用，反反之，則起起負(fù)阻尼力的作用。691）當(dāng)L2>L1時(shí)，Bf>0，是正阻尼，反之，是是負(fù)阻尼。。2）負(fù)阻尼對閥工作的的穩(wěn)定性不利。應(yīng)保證L2>L1。3）瞬態(tài)液動(dòng)動(dòng)力的數(shù)值值一般很小，不能用它它做阻尼源源。2.零開口四邊邊滑閥的瞬瞬態(tài)液動(dòng)力力L2是正阻尼長長，L1是負(fù)阻尼長長，閥口壓壓差：總的液動(dòng)力力為：pSTABXv124p13p2QLQL

L2

L1

L1

L2

70其空載瞬態(tài)液動(dòng)力力是零開口口四邊滑閥閥的兩倍3.正開口四邊邊滑閥的瞬瞬態(tài)液動(dòng)力力pSTABXv=0p1p2QLQLL2L1UUUU1243L2是正阻尼長長，L1是負(fù)阻尼，，分別求出出四個(gè)節(jié)流流閥口的瞬瞬態(tài)液動(dòng)力力，將它們們相加得總總的瞬態(tài)液液動(dòng)力為：：71根據(jù)閥芯運(yùn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的力力平衡方程程，可得閥閥芯運(yùn)動(dòng)時(shí)時(shí)的總驅(qū)動(dòng)動(dòng)力為：在實(shí)際計(jì)算算中，還必必須考慮：：閥的驅(qū)動(dòng)裝置（如力矩馬馬達(dá)）運(yùn)動(dòng)動(dòng)部分的質(zhì)質(zhì)量、阻尼尼和彈簧剛剛度，并作作相應(yīng)折算。驅(qū)動(dòng)裝置必必須有足夠大的驅(qū)驅(qū)動(dòng)力儲(chǔ)備。（理理論計(jì)算的的偏差（實(shí)際際與理想）），切除滯留留在節(jié)流窗窗口處的贓物顆粒）二、滑閥的的驅(qū)動(dòng)力72對于液壓伺伺服系統(tǒng)，，效率是隨負(fù)負(fù)載變化而而變化的，而負(fù)載載并非恒定，因此效率率很難保持持在最高值值。在伺服系統(tǒng)統(tǒng)中，效率率相對來說說是比較次次要的，尤尤其是中小小功率系統(tǒng)統(tǒng)，而系統(tǒng)統(tǒng)的穩(wěn)定性、響響應(yīng)速度和和精度等更更重要。2.7滑閥的輸出出功率及效效率以恒壓源零開開口四邊滑滑閥為例，它所所能輸出的的功率為：：對該式求導(dǎo)導(dǎo)，并令dNL/dpL=0，可得功率P達(dá)最大值時(shí)時(shí)的條件為為73當(dāng)pL=2ps/3時(shí)的線性尚尚可。QL/QLmax0.81.0=xv/xvmax0.81.2-1.2-0.8-0.8-0.4-0.40.40.40.2-0.2000pL/ps-0.80.8-0.40.40.6-0.6-1.0ⅣⅡⅢⅠ74所以放大元元件的最大輸出功功率為液壓伺服系系統(tǒng)的效率率與液壓能能源的型式式及管路損損失有關(guān)。。下面忽略略管路的損損失，且采采用變量泵，即Qs=QL，則閥在最最大輸出功功率時(shí)的最高效率為：當(dāng)采用定量泵加溢溢流閥作液壓能源源時(shí)，閥在最大輸輸出功率時(shí)時(shí)的最高效率為：75結(jié)構(gòu)型式的選擇和基本參數(shù)的確定負(fù)載和執(zhí)行行元件對滑滑閥的穩(wěn)態(tài)特性要求伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的要求盡量結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、驅(qū)動(dòng)力小、工工作可靠一、結(jié)構(gòu)構(gòu)型式的的選擇（一）滑滑閥工作作邊數(shù)的的選擇2.8滑閥的設(shè)設(shè)計(jì)（二）節(jié)節(jié)流窗口口形狀的的選擇（三）預(yù)預(yù)開口型型式的選選擇（四）閥閥芯凸肩肩數(shù)的選選擇76（三）閥閥芯直徑徑d為了保證證剛度，閥芯頸頸部直徑徑dr不小于d/2。為了保證證節(jié)流口可可控，避免流量飽和和，閥腔通通道內(nèi)的的流速不不能過大大，需要要閥腔通通道的面面積為控控制窗口口面積的的4倍以上。因?yàn)?，所以：對于全周開口的閥，所以這是全周開開口的滑滑閥不產(chǎn)產(chǎn)生流量量飽和的的條件，，若不滿足足，則需加大閥芯芯直徑，采用非全周開開口的滑閥結(jié)結(jié)構(gòu)。77滑閥其它它一些尺尺寸，如如閥芯長度度L、凸肩寬度度b、阻尼長度度L1+L2等與閥芯芯直徑d之間有一一定的經(jīng)驗(yàn)比例關(guān)系系。1.L=(4~7)d2.L1+L2=2d3.兩端密封封凸肩寬寬度約為為0.7d4.中間凸肩肩寬度可可小于0.7d，因?yàn)椴徊黄鹈芊夥庾饔?。。TABXv124p13p2QLQLL2

L1

L1

L2

782.9噴嘴擋板板閥一、單噴噴嘴擋板板閥的靜靜態(tài)特性性DnD0Q2xf0-xfxfpcpSQLpcQ121pSQLQ1Q2Tpc參考?jí)毫榱藴p小小油溫的的影響，，固定節(jié)節(jié)流孔通通常是短管形的，噴嘴嘴端部近近于銳邊。單噴嘴擋擋板閥是是三通閥閥，只能能控制差差動(dòng)液壓壓缸79(一)壓力特性性壓力特性性是指切切斷負(fù)載載即QL=0時(shí)，控制壓力力pc隨擋板位位移xf的變化特特性。2.40.750pc/ps0.80.42.81.20.81.60.4零位壓力力靈敏度度為：零位控制制壓力為為：差動(dòng)液壓壓缸活塞塞兩邊的的面積比比為2：180(二)壓力-流量特性性QL/QLmax1.0=x