第講液壓放大器

6.液壓放大器的特性分析與設(shè)計(jì)計(jì)算液壓放大器是指以壓力油作為傳動介質(zhì)，通過對輸入端的小功率的控制信號的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)對輸出端大功率液壓功率進(jìn)行控制的功率放大裝置。三端口元件：輸入端，能源，輸出端放大的特征：用小功率的輸入信號控制大功率的液壓功率輸出輸出端的功率來自能源，輸出端液壓功率的大小受輸入信號控制放大器的效率等于放大器的輸出功率與能源輸送給放大器功率的比值。5/10/202416.液壓放大器的特性分析與設(shè)計(jì)計(jì)算分類：節(jié)流式液壓放大元件（閥控式）容積式液壓放大元件（排量控制式）閥控式：滑閥式，噴嘴擋板式，射流管式容積式：變量泵，變量馬達(dá)液壓控制閥，在閥控式放大器中，直接對執(zhí)行元件的力和速度進(jìn)行控制；在容積式放大元件中，它直接控制著變量機(jī)構(gòu)，通過控制排量的方法間接控制執(zhí)行元件的力和速度。液壓控制閥是最基本、最重要的液壓放大器。5/10/20242液壓放大器的特性分析與設(shè)計(jì)計(jì)算本節(jié)主要內(nèi)容液壓控制閥的結(jié)構(gòu)與分類滑閥靜特性噴嘴擋板閥靜特性三個基本物理量流量（QL），閥芯位移（xv），負(fù)載壓力（PL）靜特性指QL與閥芯位移和負(fù)載壓力之間的穩(wěn)態(tài)關(guān)系。5/10/202436.1液壓控制閥的結(jié)構(gòu)與分類分為滑閥，噴嘴擋板閥和射流管閥1滑閥優(yōu)點(diǎn)：大功率，放大系數(shù)大，但操縱力大，靈敏度低，加工困難。常用于前置級。邊：工作節(jié)流棱邊

四邊，雙邊，單邊通：滑閥的通道數(shù)目

四通，三通5/10/202446.1液壓控制閥的結(jié)構(gòu)與分類開口類型：閥在零位時，閥芯凸肩與閥體槽寬的尺寸關(guān)系零開口，正開口，負(fù)開口

圖2-38滑閥的不同開口類型伺服閥一般多為零開口或正開口，而電液比例閥一般為負(fù)開口。5/10/202456.1液壓控制閥的結(jié)構(gòu)與分類噴嘴擋板閥優(yōu)點(diǎn)：沒有摩擦副，靈敏度高，響應(yīng)速度快，所需控制功率小缺點(diǎn)：耐污染能力差適用于小功率，常用于前置級放大。屬于B型液壓半橋控制，由固定節(jié)流孔加可變節(jié)流口組成。分類：單噴嘴擋板閥和雙噴嘴擋板閥前者結(jié)構(gòu)簡單，但只能與非對稱缸配合使用，且特性不對稱后者特性對稱，主要用于控制對稱執(zhí)行元件5/10/202466.1液壓控制閥的結(jié)構(gòu)與分類圖2-39噴嘴擋板閥5/10/202476.1液壓控制閥的結(jié)構(gòu)與分類

圖2-40射流管閥射流管式閥

由柔性射流管和接收器組成。射流管擺動時，接受器左右兩側(cè)接收的動能不同，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換的壓力能不同，實(shí)現(xiàn)對液壓功率的控制。操縱射流管的力一般比擋板大，但射流管閥抗污染性好。應(yīng)用范圍不如噴嘴擋板閥廣。5/10/202486.2滑閥的靜態(tài)特性分析以滑閥為例，討論閥的靜特性，但所涉及的原理與導(dǎo)出方法適用于各種結(jié)構(gòu)的液壓控制閥。靜態(tài)性：閥在穩(wěn)態(tài)時，閥的負(fù)載流量、負(fù)載壓力和閥位移三者之間的函數(shù)關(guān)系，即它反映了閥本身的工作能力和性能。閥的靜特性可以用解析法或?qū)嶒?yàn)法兩種方法獲得。一般實(shí)驗(yàn)法較準(zhǔn)確，但解析法便于預(yù)測閥的特性。靜特性可以用特性方程、特性曲線和特性系數(shù)（閥系數(shù)）表示。閥系數(shù)可以由特性方程或特性曲線獲得，指閥在給定工作點(diǎn)處的增量變化特性。5/10/202496.2滑閥的靜態(tài)特性分析1滑閥的靜態(tài)特性方程分析前提：穩(wěn)態(tài)，理想流體，供油壓力恒定，四個閥口滿足匹配且對稱條件。分析對象：四邊滑閥，等效液壓橋路5/10/2024106.2滑閥的靜態(tài)特性分析基本方程式：連續(xù)性方程：由匹配且對稱條件得：定義：靜特性方程：5/10/2024116.2滑閥的靜態(tài)特性分析用反證法證明設(shè)所以：5/10/2024126.2滑閥的靜態(tài)特性分析滑閥的靜態(tài)特性曲線流量特性：壓力特性：壓力-流量特性：正開口閥零位流量增益高，壓力增益低，一般用在力控制系統(tǒng)零開口閥一般多用在位置或速度伺服系統(tǒng)5/10/2024136.2滑閥的靜態(tài)特性分析3閥系數(shù)是非線性方程。對它進(jìn)行線性化，并以增量形式表示為：式中的偏導(dǎo)數(shù)就是閥系數(shù)。（1）流量增益（流量放大系數(shù)）（2）流量-壓力系數(shù)（3）壓力增益5/10/2024146.2滑閥的靜態(tài)特性分析定義了閥系數(shù)后，閥的靜態(tài)特性方程可寫為：閥系數(shù)隨工作點(diǎn)而變。最重要的系數(shù)是原點(diǎn)處的系數(shù)。在此處，流量增益最大，而壓力-流量系數(shù)最小，表明此點(diǎn)是穩(wěn)定性的最不利位置，同時也是經(jīng)常工作的位置。所以，一般常取零位時的閥系數(shù)進(jìn)行特性分析。若工作點(diǎn)在原點(diǎn)，則增量和全量相等，則增量線性化方程中的增量符號可以取消。5/10/2024156.2滑閥的靜態(tài)特性分析零開口四邊滑閥的特性分析（1）理想零開口四邊滑閥

理想滑閥：閥芯與閥套的徑向配合間隙為零，控制邊為理想銳邊。當(dāng)時，當(dāng)時，設(shè)面積梯度為W，可寫成統(tǒng)一式5/10/2024166.2滑閥的靜態(tài)特性分析（1）理想零開口四邊滑閥零開口四邊滑閥的特性分析（續(xù)）無量綱方程式理想零開口四邊滑閥的壓力-流量無量綱特性曲線理想零開口的零位閥系數(shù)為流量增益與實(shí)驗(yàn)值十分接近。而壓力-流量系數(shù)和壓力增益受泄漏的影響與實(shí)驗(yàn)值差別較大。5/10/2024176.2滑閥的靜態(tài)特性分析（2）實(shí)際零開口四邊滑閥的特性分析實(shí)際閥不具有理想形狀，必須有徑向間隙，一般具有微小的正重疊量，因此零位泄漏特性左右了閥的零區(qū)特性。實(shí)際零開口閥的閥系數(shù)1）從壓力特性曲線求，然后由公式求2）用半經(jīng)驗(yàn)公式3）通過泄漏流量曲線求零位時，

可以通過不同供油壓力的零位泄漏與供油壓力的比值求出壓力-流量系數(shù)5/10/2024186.2滑閥的靜態(tài)特性分析5雙邊滑閥的分析（1）零開口雙邊滑閥雙邊閥配非對稱缸，零位時控制壓力和閥芯位移的初值需要滿足非對稱缸的力平衡條件。閥的特性是指負(fù)載流量與閥芯位移和控制壓力之間的函數(shù)關(guān)系。零位力平衡條件，一般為使兩個方向特性對稱，應(yīng)使，這要求5/10/2024196.2滑閥的靜態(tài)特性分析當(dāng)時，當(dāng)時，（2）零開口雙邊滑閥的零位系數(shù)實(shí)際上，零位壓力-流量系數(shù)比四邊閥大，采用以下三種方法求：（1）經(jīng)驗(yàn)公式法

（2）壓力特性曲線求

（3）零位泄漏曲線求5/10/2024206.3噴嘴擋板閥的特性分析1.單噴嘴擋板閥的壓力-流量特性及閥系數(shù)由固定節(jié)流孔和噴嘴擋板組成，起控制作用的面積是噴嘴與擋板間的間隙所形成的環(huán)周面積。切斷負(fù)載特性（壓力特性）5/10/2024216.3噴嘴擋板閥的特性分析1.單噴嘴擋板閥的壓力-流量特性及閥系數(shù)(續(xù)1)從壓力特性曲線可知，在處，對應(yīng)，這要求對應(yīng)面積比為0.5。如果希望靈敏度較高且對稱度好，應(yīng)取5/10/2024226.3噴嘴擋板閥的特性分析1.單噴嘴擋板閥的壓力-流量特性及閥系數(shù)(續(xù)2)特性曲線間隙變小方向的特性比間隙變大方向的特性閥系數(shù)5/10/2024236.3雙噴嘴擋板閥的特性與閥系數(shù)2.雙單噴嘴擋板閥的特性通過一對單噴嘴擋板閥差動連接組成，壓力靈敏度高，兩個方向特性對稱，但零位泄漏流量增加一倍。5/10/2024246.3雙噴嘴擋板閥的特性與閥系數(shù)1）雙單噴嘴擋板閥的特性特性方程由