液压控制液压放大元件下.pptx

液压伺服与比例控制系统第第2章章 液压放大元件液压放大元件本章摘要 圆柱滑阀结构型式、工作原理、圆柱滑阀结构型式、工作原理、静态特性静态特性 喷嘴挡板阀结构型式、工作原理、喷嘴挡板阀结构型式、工作原理、静态特性静态特性 射流管阀结构型式、工作原理、射流管阀结构型式、工作原理、静态特性静态特性一、按进、出阀的通道数划分一、按进、出阀的通道数划分四通阀四通阀(图图2-1a、b、c、d)三通阀三通阀(图图2-1e)二通阀二通阀(图图2-1f)二、按滑阀的工作边数划分二、按滑阀的工作边数划分四边滑阀四边滑阀(图图2-1a、b、c)双边滑阀双边滑阀(图图2-1d、e)单边滑阀单边滑阀(图图2-1f)三、按阀套窗口的形状划分三、按阀套窗口的形状划分矩形、圆形、三角形等多种矩形、圆形、三角形等多种四、按阀芯的凸肩数目划分四、按阀芯的凸肩数目划分二凸肩、三凸肩、四凸肩二凸肩、三凸肩、四凸肩2.1 圆柱滑阀的结构型式及分类圆柱滑阀的结构型式及分类 五、按滑阀的预五、按滑阀的预开口型式划分开口型式划分正开口正开口(负重叠负重叠)、零开口、零开口(零重叠零重叠)和负开口和负开口(正重叠正重叠)2.2 滑阀分析滑阀分析 滑阀有正开口、零开口、负开口三种。滑阀有正开口、零开口、负开口三种。滑阀的开口型式滑阀的开口型式滑阀的开口型式滑阀的开口型式 正开口正开口 零开口零开口 负开口负开口 正开口、零开口、负开口正开口、零开口、负开口 滑阀的面积梯度及部分开口，可全周开口、滑阀的面积梯度及部分开口，可全周开口、开方孔开方孔、开园孔、开园孔开园孔开园孔 展开图展开图开方孔开方孔 全周开口全周开口2.2.1 零开口四边特性分析 桥路压力平衡方程桥路压力平衡方程 一、流量一、流量压力特性压力特性 桥路流量平衡方程桥路流量平衡方程通过节流窗口的流量：通过节流窗口的流量：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：由以上公式推得负载流量为：供油流量为：阀芯左移：阀芯右移：合并得：流量压力归一化方程流量压力归一化方程 其中：其中：二、阀的线性化分析和阀的系数（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：将流量方程在某一工作点(QL1、xv1、pL1)附近全微分，可得在此工作点处的流量方程:(2-11)Kq流量增益，或流量放大系数，表示负载压力pL不变时，当阀芯位移xv，有微小增量时所引起的流量增量；Kc压力流量系数，表示阀芯位移不变时负载压力增量与 负载流量增量之间的关系，也称阀刚度。（2）滑阀的特性系数流量增益：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qL0时阀单位输入位移所引起的负载压力变化的大小。（3）、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：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：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：流量增益：三、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1 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pL0时的流量特性称为空载流量特性。2 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qL0 时的压力特性。3、中位泄漏流量曲线2.4 正开口四边滑阀的特性 理想正开口四边滑阀结构1、正开口四边阀的压力、正开口四边阀的压力-流量特性方程流量特性方程正开口四边阀的压力正开口四边阀的压力-流量特性方程流量特性方程可分解可分解成成2 2个流个流量的叠加量的叠加正开口四边滑阀的压力流量方程归一化方程：二、正开口四边阀的阀系数二、正开口四边阀的阀系数KqKc动态数学模型三、正开口四边滑阀的流量压力特性曲线 四、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：n实际系统往往不是对称的，但给予对称性的假设后，可以得到一个完整的解析表达式，于是就对该系统的静态特性进行深入的分析。其结论，对于非对称系统，在定义意义下也是正确的。阀芯左移：阀芯右移：液压放大元件能将输入位移(机械量)转换并放大为具有一定压力的液体流量。上一次课小结上一次课小结 流量与压力的乘积即功率，因此也可以说液压放大元件所输出的就是具有一定功率的液压信号。液压放大元件也是控制液体流量的大小及方向的控制元件，通常称为(液压)阀，如：滑阀、挡板阀等。机械功率机械功率机械功率机械功率FV FV 液压功率液压功率液压功率液压功率pQpQ小大 图为正开口三通阀，两个节流口同时工作以控制一个控制口，其控制压力为pc，负载流量为QL，设阀芯按图示方向移动，由图可知正开口三通滑阀正开口三通滑阀正开口三通滑阀正开口三通滑阀 p pc cX Xv vp ps sp ps sp p0 000A AAAU+xU+xv vU U-x xv v1 1 2 2 如果引入负载压力pL，得：正开口三通阀曲线特性方程：回顾正开口四通阀曲线特性方程：正开口四通阀流量方程中的pL改换成2pL，就变成正开口三通阀的流量方程了。因为正开口四通阀流量方程中的pL改换成2pL，就得到了正开口三通阀的流量方程。所以，当把图中正开口四通阀压力流量曲线的pL/ps坐标1改为1/2后，就是正开口三通阀的压力流量曲线了。图图 正开口四通滑阀压力正开口四通滑阀压力-流量曲线流量曲线 Q QL L/Q QLmaxLmax1.0=1.0=x xv v/x xvmaxvmax0.8-2.0-1.00.20 000p pL L/p ps s-0.80.8-0.40.40.62.01.0 -0.8-0.4-0.2-0.6-1.00.4正开口三通阀的三个零位阀系数为(2-41)(2-42)(2-43)三通阀的流量增益与四通阀的流量增益相同，而三通阀的压力增益Kp较四通阀的小一半，这是因为三通间只控制一个控制腔压力pc，而另一腔的压力不可控所致。2.2.3 2.2.3 三通阀的静特性三通阀的静特性三通阀的静特性三通阀的静特性 如果阀芯按图示方向移动，棱边1处的节流口打开，控制腔压力pc增高，其最大值pcmax=ps时使活塞向右运动的力 F1=p1ApsA。A 无杆端活塞面积，A 有杆端活塞面积。图图图图2.9 2.9 零开口三通滑阀零开口三通滑阀零开口三通滑阀零开口三通滑阀 p pc cX Xv vp ps sp ps sp p0 000A AAA1 1 2 2 2.3 喷嘴喷嘴-挡板阀分析挡板阀分析喷嘴喷嘴-挡板阀阀有挡板阀阀有单喷嘴单喷嘴-挡板阀挡板阀和和双喷嘴双喷嘴-挡板阀挡板阀两种。两种。单喷嘴单喷嘴-挡板阀相当于带挡板阀相当于带1个个固定节流孔的正开口三通阀固定节流孔的正开口三通阀双喷嘴双喷嘴-挡板阀挡板阀相当于带相当于带2个个固定节流孔的正开口四通阀固定节流孔的正开口四通阀2.3.1 2.3.1 单喷嘴单喷嘴单喷嘴单喷嘴-挡板阀（略）挡板阀（略）挡板阀（略）挡板阀（略）2.3.2 2.3.2 双喷嘴双喷嘴双喷嘴双喷嘴-挡板阀挡板阀挡板阀挡板阀 一、双喷嘴一、双喷嘴-挡板阀的压力挡板阀的压力-流量特性流量特性Q1Q2Q3Q4 二、双喷嘴二、双喷嘴-挡板阀的压力特性挡板阀的压力特性阀阀？Q LKp1/Kc 三、双喷嘴三、双喷嘴-挡板阀零位的阀系数挡板阀零位的阀系数2.3.3 2.3.3 双喷嘴双喷嘴双喷嘴双喷嘴-挡板阀的液流力挡板阀的液流力挡板阀的液流力挡板阀的液流力2.3.4 2.3.4 双喷嘴双喷嘴双喷嘴双喷嘴-挡板阀的设计挡板阀的设计挡板阀的设计挡板阀的设计1、为防止流量饱和，、为防止流量饱和，x0=dn/16;2、x0约为约为0.1,d00.5。2.4 射流管式液压放大元件射流管式液压放大元件射流管阀一般用先导级射流管阀一般用先导级作为压力放大器用作为压力放大器用阀系数由实验确定阀系数由实验确定1、射流管阀只有一个喷、射流管阀只有一个喷孔堵塞后孔堵塞后“事故归零事故归零”；2、射流管喷孔较大。、射流管喷孔较大。