電液氣控制工程

電液氣控制工程第1頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第2章液壓放大元件也稱為液壓放大器，是一種以機(jī)械運(yùn)動(dòng)來(lái)控制流體動(dòng)力的的元件。在液壓伺服系統(tǒng)中，它將輸入的機(jī)械信號(hào)（位移、轉(zhuǎn)角）轉(zhuǎn)換為液壓信號(hào)（流量、壓力）輸出，并進(jìn)行功率放大。因此，它既是一種能量轉(zhuǎn)換元件，也是一種功率放大元件。液壓放大器包括滑閥、噴嘴擋板閥和射流管閥。主要內(nèi)容：結(jié)構(gòu)型式、工作原理、靜態(tài)特性、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第2頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.1圓柱滑閥的結(jié)構(gòu)型式及分類閥是液壓伺服系統(tǒng)中的一種主要控制元件，它的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性對(duì)液壓伺服系統(tǒng)有很大的影響。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、單位體積輸出功率大、工作可靠、動(dòng)態(tài)特性好是其優(yōu)點(diǎn)。第3頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.1圓柱滑閥的結(jié)構(gòu)型式及分類(續(xù))1按進(jìn)出閥的通道數(shù)劃分四通閥、三通閥、二通閥四通閥有兩個(gè)控制口，可用來(lái)控制雙作用液壓缸或液壓馬達(dá)三通閥只有一個(gè)控制口，只能用來(lái)控制差動(dòng)液壓缸。二通閥只有一個(gè)可變流口，必須和一個(gè)固定節(jié)流孔配合使用第4頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第5頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2按滑閥的工作邊數(shù)劃分四邊滑閥、雙邊滑閥及單邊滑閥四邊滑閥有4個(gè)可控的節(jié)流口，控制性能最好雙邊滑閥有兩個(gè)可控的節(jié)流閥，控制性能居中單邊滑閥只有一個(gè)可控的節(jié)流口，控制性能最差四邊滑閥需要保證3個(gè)軸向配合尺寸，結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜、成本高。第6頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3按滑閥的預(yù)開口形式劃分正開口（負(fù)重疊）、零開口（零重疊）負(fù)開口（正重疊）預(yù)開口形式對(duì)滑閥性能，特別是零位性能特性有很大的影響。零開口：具有線性流量增益，性能比較好，應(yīng)用最廣泛，但是加工困難負(fù)開口：具有死區(qū)，將引起穩(wěn)態(tài)誤差，很少采用。正開口：開口區(qū)內(nèi)流量增益變化大，零位泄漏大。第7頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第8頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第9頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4按閥套窗口形狀劃分（矩形、圓形、三角形）矩形窗口又分全周開口和非全周開口。其開口面積與閥芯位移成正比，可以獲得線性的流量增益，用得最多。5按閥芯的凸肩數(shù)目劃分（二、三、四凸肩滑閥）三凸肩、四凸肩的四通閥，導(dǎo)向性和密封性好，常用第10頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第11頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2閥芯液壓力3.2.1液體的壓縮性1液體的壓縮性習(xí)慣上用壓縮性系數(shù)β反映密封容腔中液體體積與所受外力變化的關(guān)系（3－1）第12頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2液體壓力的形成（3－3）第13頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3－7）（3－7）表明，壓力區(qū)中的壓力變化快慢取決于有效流量的大小。若則沒(méi)有液體進(jìn)出壓力區(qū)，壓力區(qū)中的壓力也就不會(huì)變化。第14頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2.2滑閥受力分析閥芯運(yùn)動(dòng)需要克服各種阻力：閥芯質(zhì)量的慣性力、閥芯與閥套間的摩擦力，閥芯所受的液動(dòng)力、彈簧力和任意外負(fù)載力等3.2.2.1作用在滑閥閥芯上的液動(dòng)力液流流經(jīng)滑閥時(shí)滑閥受到的反作用力，分為穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力與瞬態(tài)液動(dòng)力。穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力與滑閥開口量成正比，瞬態(tài)液動(dòng)力與滑閥開口量變化率成正比。第15頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月液流經(jīng)過(guò)閥口時(shí)。由于流動(dòng)方向和流速的改變，閥芯上會(huì)受到附加的作用力。在閥口開度一定的穩(wěn)定流動(dòng)情況下，液動(dòng)力為穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力。當(dāng)閥口開度發(fā)生變化時(shí)，還有瞬態(tài)液動(dòng)力作用。穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力可分為軸向分力和徑向分力。由于一般將閥體的油腔對(duì)稱的設(shè)置在閥芯的周圍，因此沿閥芯的徑向分力互相抵消了，只剩下沿閥芯軸線方向的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力。第16頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第17頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第18頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第19頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第20頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月由于射流角θ<90度，所以穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力的方向總是指向使閥口關(guān)閉的方向。△p一定時(shí)，穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力與閥的開口量成正比——彈性力實(shí)際的閥受徑向間隙和工作圓邊的影響，使過(guò)流面積增大，射流角減小，從而使穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力增大。第21頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月空載液動(dòng)力剛度第22頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力一般都很大，是滑閥的主要阻力。例：全周開口，直徑1.2x10-2m的閥芯，供油壓力14MPa，空載液動(dòng)力剛度:如果閥芯的最大位移5×10-4m時(shí)，空載的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力第23頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第24頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、瞬態(tài)液動(dòng)力第25頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)閥口流量公式求導(dǎo)并代入上式，可得：Bf為阻力系數(shù)，與長(zhǎng)度L有關(guān)瞬態(tài)液動(dòng)力的方向與閥芯的移動(dòng)方向相反，則起正阻尼作用瞬態(tài)液動(dòng)力的方向與閥芯的移動(dòng)方向相同，則起負(fù)阻尼作用，負(fù)阻尼對(duì)閥的工作穩(wěn)定性不利。瞬態(tài)液動(dòng)力與閥芯的移動(dòng)速度成正比，起粘性阻尼作用。方向始終與腔內(nèi)液體的加速度方向相反。第26頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1)零開口四邊滑閥的瞬態(tài)液動(dòng)力第27頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2)正開口四邊滑閥的瞬態(tài)液動(dòng)力第28頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2.2.2、滑閥的驅(qū)動(dòng)力第29頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.3液壓橋路在控制原理的數(shù)學(xué)模型中，液與電有著極為類似的數(shù)學(xué)特性。以液壓力p代表電壓U，以流量qv代替電流I，把閥的液阻代替電橋中的電阻，則可對(duì)閥進(jìn)行橋路分析第30頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月若閥在零位時(shí)閥口兩側(cè)的預(yù)開口度均為U第31頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第32頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3