電液控制課件01

1、電液控制電液控制技術(shù)技術(shù) 參考書(shū)目參考書(shū)目n王春行主編王春行主編液壓控制系統(tǒng)液壓控制系統(tǒng)北京：北京：機(jī)械工業(yè)出版社，機(jī)械工業(yè)出版社，2002 2002 n關(guān)景泰關(guān)景泰機(jī)電液控制技術(shù)機(jī)電液控制技術(shù)上海：上海：同同濟(jì)大學(xué)出版社濟(jì)大學(xué)出版社 20032003年年 nHEHE梅里特著梅里特著陳燕慶譯陳燕慶譯液壓控制液壓控制系統(tǒng)系統(tǒng)北京：科學(xué)出版社，北京：科學(xué)出版社，1976 1976 n李洪仁著李洪仁著液壓控制系統(tǒng)液壓控制系統(tǒng)北京：國(guó)北京：國(guó)防工業(yè)出版社，防工業(yè)出版社，1981 1981 主要內(nèi)容n 液壓放大元件液壓放大元件（ 噴嘴擋板閥特性分析；零開(kāi)口四邊滑閥特性分析； 正開(kāi)口四邊滑閥特性分析等）n

2、 液壓動(dòng)力執(zhí)行元件液壓動(dòng)力執(zhí)行元件（ 四通閥控對(duì)稱(chēng)液壓缸； 三通閥控差動(dòng)液壓缸；閥控液壓馬達(dá)； 泵控液壓馬達(dá)；液壓動(dòng)力執(zhí)行元件與負(fù)載的匹配等）n 機(jī)液伺服系統(tǒng)機(jī)液伺服系統(tǒng)（ 機(jī)液位置伺服系統(tǒng)； 機(jī)液速度伺服系統(tǒng)；機(jī)液力伺服系統(tǒng)；機(jī)液伺服系統(tǒng)的校正等）n 電電機(jī)械轉(zhuǎn)換元件機(jī)械轉(zhuǎn)換元件（ 動(dòng)圈式力馬達(dá)； 動(dòng)鐵式力矩馬達(dá)； 直流比例電磁鐵；控制用電機(jī)等）n電液伺服閥及伺服系統(tǒng)電液伺服閥及伺服系統(tǒng)（ 電液伺服閥的結(jié)構(gòu)形式及其特點(diǎn)；力反饋二級(jí)電液伺服閥； 電液伺服閥主要性能、實(shí)驗(yàn)特性及選擇應(yīng)用； 電液位置伺服系統(tǒng)； 電液速度伺服系統(tǒng)； 電液力伺服系統(tǒng)； 電液伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)等）n電液比例閥及比例控制系統(tǒng)電液

3、比例閥及比例控制系統(tǒng)（電液比例控制閥；電液比例閥主要性能及其選擇； 電液比例控制系統(tǒng)等）n機(jī)電液伺服系統(tǒng)性能改善的相關(guān)技術(shù)機(jī)電液伺服系統(tǒng)性能改善的相關(guān)技術(shù)（ 結(jié)構(gòu)諧振與液壓一機(jī)械綜合諧振； 蓄能器及其應(yīng)用； 典型非線性環(huán)節(jié)及其對(duì)策等）第一章第一章 緒論緒論1.1 1.1 伺服控制系統(tǒng)的工作原理及組成伺服控制系統(tǒng)的工作原理及組成 液壓伺服控制系統(tǒng)是以液壓動(dòng)力元件作驅(qū)動(dòng)裝置液壓伺服控制系統(tǒng)是以液壓動(dòng)力元件作驅(qū)動(dòng)裝置所組成的反饋控制系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，所組成的反饋控制系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，輸出量輸出量（位移、速度、力等）能夠自動(dòng)地、快速而準(zhǔn)確（位移、速度、力等）能夠自動(dòng)地、快速而準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)地復(fù)現(xiàn)輸入量

4、輸入量的變化規(guī)律，與此同時(shí)，還對(duì)輸入的變化規(guī)律，與此同時(shí)，還對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行信號(hào)進(jìn)行功率放大功率放大，因此也是一個(gè)功率放大裝置。，因此也是一個(gè)功率放大裝置。 圖圖 液壓回油節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)液壓回油節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) Dsp0p1CT2CT電磁換向閥調(diào)速閥工作臺(tái)F先閱讀液壓速度傳動(dòng)系統(tǒng)的基本工作原理先閱讀液壓速度傳動(dòng)系統(tǒng)的基本工作原理液壓速度傳動(dòng)系統(tǒng)工作性質(zhì)液壓速度傳動(dòng)系統(tǒng)工作性質(zhì)l傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方向是根據(jù)電磁換向閥的電磁鐵CT1、CT2的通電、斷電控制換向閥，改變傳動(dòng)缸的運(yùn)動(dòng)方向。l系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)速度：向右快速運(yùn)動(dòng)，由泵流量決定。向左慢速運(yùn)動(dòng)，由調(diào)速閥決定。l傳動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)：調(diào)速閥對(duì)溫度壓力油補(bǔ)償作用，可不受溫度、

5、負(fù)載變化的影響，但對(duì)元器件的泄漏無(wú)法補(bǔ)償。再閱讀（采用位置比較）電液位置控制系統(tǒng)再閱讀（采用位置比較）電液位置控制系統(tǒng)圖 電液位置控制系統(tǒng)向左。向左，對(duì)應(yīng)負(fù)載位移也向右，向右，對(duì)應(yīng)缸（負(fù)載）運(yùn)動(dòng)是一個(gè)跟隨系統(tǒng)，液壓缸停止運(yùn)動(dòng)。，為時(shí)，對(duì)應(yīng)閥的輸出流量當(dāng)ii00 xxxxxxvpiv輸出位移能夠自動(dòng)地、快速而準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)輸出位移能夠自動(dòng)地、快速而準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)輸入的位移變化。輸入的位移變化。原因：原因：閥體與液壓缸缸體剛性的連接在一起，構(gòu)閥體與液壓缸缸體剛性的連接在一起，構(gòu)成了負(fù)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)。液壓缸的輸出位移能成了負(fù)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)。液壓缸的輸出位移能夠連續(xù)不斷的反饋到閥體上，與滑閥閥芯的輸入夠連

6、續(xù)不斷的反饋到閥體上，與滑閥閥芯的輸入位移相比較，得出兩者之間的偏差，這個(gè)偏差就位移相比較，得出兩者之間的偏差，這個(gè)偏差就是開(kāi)口量。有開(kāi)口量就有壓力油輸入到液壓缸，是開(kāi)口量。有開(kāi)口量就有壓力油輸入到液壓缸，驅(qū)動(dòng)液壓缸運(yùn)動(dòng)（減小偏差），直到輸入位移與驅(qū)動(dòng)液壓缸運(yùn)動(dòng)（減小偏差），直到輸入位移與輸出位移相一致為止。輸出位移相一致為止。系統(tǒng)靠偏差來(lái)工作的。系統(tǒng)靠偏差來(lái)工作的。另一方面，該系統(tǒng)移動(dòng)閥芯所需的信號(hào)功另一方面，該系統(tǒng)移動(dòng)閥芯所需的信號(hào)功率很小，而系統(tǒng)的輸出功率可以很大，故率很小，而系統(tǒng)的輸出功率可以很大，故也是一個(gè)也是一個(gè)功率放大裝置功率放大裝置。液壓能的控制是。液壓能的控制是靠偏差的大小控

7、制的，因此伺服系統(tǒng)也是靠偏差的大小控制的，因此伺服系統(tǒng)也是一個(gè)一個(gè)控制液壓能源輸出控制液壓能源輸出的裝置的裝置再閱讀：采用電壓比較的雙電位器電液位置控制系統(tǒng)再閱讀：采用電壓比較的雙電位器電液位置控制系統(tǒng)ipieiepirexxxKuxuxUKxxKuuuf跟隨移動(dòng)，導(dǎo)致電液伺服閥控制工作臺(tái)放大電流輸?shù)綄?duì)應(yīng)指令電位器有工作臺(tái)不動(dòng)。位，電液伺服閥處于放大器輸出電流為為電位器增益,00, 0.),(0雙電位器電液位置控制系統(tǒng)工作原理雙電位器電液位置控制系統(tǒng)工作原理方框圖方框圖又一例：又一例： 泵控電液速度控制系統(tǒng)原理圖泵控電液速度控制系統(tǒng)原理圖度伺服控制系統(tǒng)泵控式電液速。因素、負(fù)載變化而變化馬達(dá)轉(zhuǎn)速

8、不會(huì)因外界目的：給定速度，液壓反之亦然。馬達(dá)減速。泵輸出流量減小，液壓缸位移減小，時(shí)，的轉(zhuǎn)速保持,0000000eereuuuuuuufff 泵控電液速度控制系統(tǒng)工作原理框圖泵控電液速度控制系統(tǒng)工作原理框圖閱讀四個(gè)系統(tǒng)后的小結(jié)閱讀四個(gè)系統(tǒng)后的小結(jié)l液壓控制系統(tǒng)與液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的主要區(qū)別為：液壓控制系統(tǒng)具有負(fù)反饋回路，它是一個(gè)負(fù)反饋控制系統(tǒng)。l液壓控制系統(tǒng)的主要構(gòu)成:包含有控制元件（例如伺服閥、滑閥等），執(zhí)行元件（例如液壓缸）l液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu):液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)由液壓控制元件、執(zhí)行元件、負(fù)載三者構(gòu)成，稱(chēng)為液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)。l液壓控制概念: 包含有液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)的反饋控制系統(tǒng)，稱(chēng)為液壓控制系統(tǒng)。1.1 1.1 伺

9、服控制系統(tǒng)的工作原理及組成伺服控制系統(tǒng)的工作原理及組成( (續(xù)續(xù)) )1 1 輸入元件輸入元件電位器、計(jì)算機(jī)等電位器、計(jì)算機(jī)等2 2 反饋測(cè)量元件反饋測(cè)量元件各種傳感器各種傳感器3 3 比較元件比較元件 給出偏差信號(hào)給出偏差信號(hào)4 4 放大轉(zhuǎn)換元件放大轉(zhuǎn)換元件（機(jī)）電液伺服閥（機(jī)）電液伺服閥5 5 執(zhí)行元件執(zhí)行元件液壓缸、液壓馬達(dá)液壓缸、液壓馬達(dá)6 6 控制對(duì)象控制對(duì)象負(fù)載負(fù)載反饋測(cè)量元件反饋測(cè)量元件放大轉(zhuǎn)換元件放大轉(zhuǎn)換元件執(zhí)行元件執(zhí)行元件1.2 1.2 液壓伺服控制的分類(lèi)液壓伺服控制的分類(lèi) 1 1 按系統(tǒng)輸入信號(hào)的變化規(guī)律分按系統(tǒng)輸入信號(hào)的變化規(guī)律分 定值控制系統(tǒng)定值控制系統(tǒng)輸入信號(hào)為定值輸

10、入信號(hào)為定值 程序控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)輸入信號(hào)按給定的規(guī)律變化輸入信號(hào)按給定的規(guī)律變化 伺服控制系統(tǒng)伺服控制系統(tǒng)輸出量能夠準(zhǔn)確、快速地復(fù)現(xiàn)輸入量的變輸出量能夠準(zhǔn)確、快速地復(fù)現(xiàn)輸入量的變化規(guī)律化規(guī)律。2 2 按被控物理量的名稱(chēng)不同分按被控物理量的名稱(chēng)不同分 位置伺服控制系統(tǒng)位置伺服控制系統(tǒng) 速度伺服控制系統(tǒng)速度伺服控制系統(tǒng) 力控制系統(tǒng)力控制系統(tǒng) 其它物理量的控制系統(tǒng)其它物理量的控制系統(tǒng)3 3 按液壓動(dòng)力元件的控制方式或元件的形式分按液壓動(dòng)力元件的控制方式或元件的形式分 系統(tǒng)伺服變量泵或變量馬達(dá)容積式控制系統(tǒng)閥控缸或閥控液壓馬達(dá)節(jié)流式控制（閥控式）液壓伺服系統(tǒng)閥控：響應(yīng)速度快、控制精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

11、，但效率低閥控：響應(yīng)速度快、控制精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但效率低泵控：效率高，響應(yīng)速度較慢，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作變量機(jī)構(gòu)需泵控：效率高，響應(yīng)速度較慢，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作變量機(jī)構(gòu)需力較大，需專(zhuān)門(mén)的操作機(jī)構(gòu)力較大，需專(zhuān)門(mén)的操作機(jī)構(gòu)。4 按信號(hào)傳遞介質(zhì)的形式分類(lèi)按信號(hào)傳遞介質(zhì)的形式分類(lèi)機(jī)械液壓伺服系統(tǒng)機(jī)械液壓伺服系統(tǒng)輸入信號(hào)、反饋信號(hào)、比較均用機(jī)械輸入信號(hào)、反饋信號(hào)、比較均用機(jī)械部件實(shí)現(xiàn)部件實(shí)現(xiàn)。電氣液壓伺服系統(tǒng)電氣液壓伺服系統(tǒng)比較均用電子元件實(shí)現(xiàn)比較均用電子元件實(shí)現(xiàn)。氣動(dòng)液壓伺服系統(tǒng)氣動(dòng)液壓伺服系統(tǒng)比較均用氣動(dòng)元件實(shí)現(xiàn)比較均用氣動(dòng)元件實(shí)現(xiàn)。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)a. a. 液壓元件的功率重量比和力矩慣量比（或力質(zhì)量比）液壓元件

12、的功率重量比和力矩慣量比（或力質(zhì)量比）大大體積小，重量輕，加速度性好體積小，重量輕，加速度性好。b. b. 液壓動(dòng)力元件快速性好，系統(tǒng)響應(yīng)快液壓動(dòng)力元件快速性好，系統(tǒng)響應(yīng)快。c. c. 液壓伺服系統(tǒng)抗負(fù)載的剛度大液壓伺服系統(tǒng)抗負(fù)載的剛度大。 其他，潤(rùn)滑性好，散熱性好，調(diào)速范圍寬，低速性能好。其他，潤(rùn)滑性好，散熱性好，調(diào)速范圍寬，低速性能好。2 2 缺點(diǎn)缺點(diǎn)a. a. 抗污染能力差，對(duì)工作油液的清潔度抗污染能力差，對(duì)工作油液的清潔度要求要求高高。b. b. 油液的體積彈性模量隨油溫和混入的空氣含量而變化油液的體積彈性模量隨油溫和混入的空氣含量而變化。c. c. 密封不當(dāng)，容易引起外漏，造成環(huán)境污

13、染密封不當(dāng)，容易引起外漏，造成環(huán)境污染。d. d. 精度要求高，成本高精度要求高，成本高。e. e. 液壓能源獲得與遠(yuǎn)距離傳輸不如電氣系統(tǒng)液壓能源獲得與遠(yuǎn)距離傳輸不如電氣系統(tǒng)。 1.4 1.4 液壓伺服控制的發(fā)展和應(yīng)用液壓伺服控制的發(fā)展和應(yīng)用 液壓伺服控制是液壓技術(shù)的一個(gè)重要分支是控制領(lǐng)域中的液壓伺服控制是液壓技術(shù)的一個(gè)重要分支是控制領(lǐng)域中的重要組成部分。重要組成部分。 在第一次與第二次世界大戰(zhàn)期間及以后，由于軍事工業(yè)的刺在第一次與第二次世界大戰(zhàn)期間及以后，由于軍事工業(yè)的刺激，液壓伺服控制因響應(yīng)快、精度高、功率激，液壓伺服控制因響應(yīng)快、精度高、功率重量比大等特點(diǎn)重量比大等特點(diǎn)而受到特別的重視，

14、特別是近幾十年，隨著整個(gè)工業(yè)技術(shù)的發(fā)而受到特別的重視，特別是近幾十年，隨著整個(gè)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，促使液壓伺服與比例控制得到迅速發(fā)展，使這門(mén)技術(shù)無(wú)論展，促使液壓伺服與比例控制得到迅速發(fā)展，使這門(mén)技術(shù)無(wú)論在元件與系統(tǒng)分面，還是在理論與應(yīng)用方面都日趨完善與成熟，在元件與系統(tǒng)分面，還是在理論與應(yīng)用方面都日趨完善與成熟，形成一門(mén)新興的科學(xué)技術(shù)。形成一門(mén)新興的科學(xué)技術(shù)。 目前，液壓伺服系統(tǒng)特別是電液伺服系統(tǒng)已成為武器自動(dòng)化目前，液壓伺服系統(tǒng)特別是電液伺服系統(tǒng)已成為武器自動(dòng)化與工業(yè)自動(dòng)化的一個(gè)重要方面。在國(guó)防工業(yè)與一般工業(yè)領(lǐng)與工業(yè)自動(dòng)化的一個(gè)重要方面。在國(guó)防工業(yè)與一般工業(yè)領(lǐng) 域域都得到了廣泛應(yīng)用。都得到了廣泛

15、應(yīng)用。液壓伺服與比例控制技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)：液壓伺服與比例控制技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)：n1.高壓大功率。減輕裝備重量，解決大慣量、重負(fù)載拖動(dòng)問(wèn)題，尤其在航空航天領(lǐng)域及高精度重型機(jī)械設(shè)備方面應(yīng)用廣泛。n2.高的可靠性?？朔欧到y(tǒng)對(duì)油液污染及溫度變化敏感的缺陷，尤其在現(xiàn)代飛行器研究方面，除對(duì)機(jī)器本身的研究 與改良以及增加檢測(cè)與診斷技術(shù)外，還在采用余度技術(shù)與 重構(gòu)技術(shù)，采用了三或四通道的余度構(gòu)成系統(tǒng)。n3.理論解析與特性補(bǔ)償。利用計(jì)算機(jī)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)(多變數(shù)液壓系統(tǒng))、復(fù)雜因素(非線性及時(shí)變等)進(jìn)行仿真分析。補(bǔ)償主 要針對(duì)大慣量、變參數(shù)、非線性及外干擾系統(tǒng)，采用控制 策略進(jìn)行補(bǔ)償。n4.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)合n5.更加注

16、重其環(huán)保性能。解決泄漏問(wèn)題，加大非石油基液壓油的使用力度，先進(jìn)的污染控制和過(guò)濾技術(shù)，水壓技術(shù)的 推廣。n6.集成化、模塊化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。內(nèi)置式標(biāo)準(zhǔn)化傳感器和計(jì)算機(jī)的智能化液壓元件，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，加工、裝配 和調(diào)試等過(guò)程的全球化虛擬制造。n7.新材料的發(fā)展及使用。耐磨、抗氣蝕及化學(xué)穩(wěn)定性好的陶瓷材料，納米材料、納米工藝提高液壓元件的加工精度及 表面質(zhì)量。第二章第二章 液壓放大元件液壓放大元件也稱(chēng)為液壓放大器，是一種以機(jī)械運(yùn)動(dòng)來(lái)控制流也稱(chēng)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

17、號(hào)（流的機(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。是一種能量轉(zhuǎn)換元件，也是一種功率放大元件。包括包括滑閥、噴嘴擋板閥和射流管閥?；y、噴嘴擋板閥和射流管閥。結(jié)構(gòu)型式、工作原理、靜態(tài)特性、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則結(jié)構(gòu)型式、工作原理、靜態(tài)特性、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則2.1 2.1 圓柱滑閥的結(jié)構(gòu)型式及分類(lèi)圓柱滑閥的結(jié)構(gòu)型式及分類(lèi)閥是液壓伺服系統(tǒng)中的一種主要控制元閥是液壓伺服系統(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)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、單位體積輸出有很

18、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)功率大、工作可靠、動(dòng)態(tài)特性好是其優(yōu)點(diǎn)。點(diǎn)。2.1 2.1 圓柱滑閥圓柱滑閥的結(jié)構(gòu)型式及分類(lèi)的結(jié)構(gòu)型式及分類(lèi)( (續(xù)續(xù)) )1 1 按進(jìn)出閥的通道數(shù)劃分按進(jìn)出閥的通道數(shù)劃分 四通閥、三通閥、二通閥四通閥、三通閥、二通閥2 2 按滑閥的工作邊數(shù)劃分按滑閥的工作邊數(shù)劃分 四邊滑閥、雙邊滑閥及單邊滑閥四邊滑閥、雙邊滑閥及單邊滑閥3 3 按滑閥的預(yù)開(kāi)口形式劃分按滑閥的預(yù)開(kāi)口形式劃分 正開(kāi)口（負(fù)重疊）、零開(kāi)口（零重疊）正開(kāi)口（負(fù)重疊）、零開(kāi)口（零重疊） 負(fù)開(kāi)口（正重疊）負(fù)開(kāi)口（正重疊）4 4 按閥套窗口形狀劃分（矩形、圓形、三角形）按閥套窗

19、口形狀劃分（矩形、圓形、三角形）5 5 按閥芯的凸肩數(shù)目劃分（二、三、四凸肩滑閥）按閥芯的凸肩數(shù)目劃分（二、三、四凸肩滑閥）2.2 2.2 滑閥靜態(tài)特性的一般分析滑閥靜態(tài)特性的一般分析有重要意義的靜、動(dòng)態(tài)特性計(jì)算具統(tǒng)和性能，對(duì)液壓伺服系它表示滑閥的工作能力三者之間的關(guān)系：芯位移和滑閥、負(fù)載壓力情況下，閥的負(fù)載流量流量特性，是指穩(wěn)態(tài)滑閥的靜態(tài)特性即壓力),(VLLLLxpfqxpqv2.2 2.2 滑閥靜態(tài)特性的一般分析滑閥靜態(tài)特性的一般分析( (續(xù)續(xù)) )通過(guò)每一閥肩的流量為為負(fù)載流量，為供油流量，為通過(guò)每一閥肩的壓降為負(fù)載壓降，為供油壓力為油液流量，其中為油液壓力，下圖中)4 , 3 , 2

20、 , 1 ()4 , 3, 2 , 1 (, 0,0isisqqqppppqpLL2.2 2.2 滑閥靜態(tài)特性的一般分析滑閥靜態(tài)特性的一般分析( (續(xù)續(xù)) )iiivididpgqgxCACggi為節(jié)流口液導(dǎo)；。假定閥是匹配與對(duì)稱(chēng)的的函數(shù)閥芯位移為節(jié)流口開(kāi)口面積，是為液體密度，為閥節(jié)流口流量系數(shù)，其中稱(chēng)為節(jié)流口的液導(dǎo)這里有以下公式：,2一、壓力流量方程一般表達(dá)式一、壓力流量方程一般表達(dá)式LLLLLppACppACqppACppACqsdsdssdsd1)(11)(11212供油流量為：負(fù)載流量為：二、滑閥的靜態(tài)特性曲線二、滑閥的靜態(tài)特性曲線滑閥的靜態(tài)特性可以用靜態(tài)特性曲線表達(dá)滑閥的靜態(tài)特性可以

21、用靜態(tài)特性曲線表達(dá)0),(0),(0),(xxpfqCqxfpCpxfqVLLLVLLVL即壓力流量特性曲線，壓力特性曲線，即流量特性曲線，即三、閥的線性化分析三、閥的線性化分析LLLVVLLALLLLVVLLALLAVALALVLppqxxqqqppqxxqqqpxfqpxfqAAAA以忽略附近，則高階無(wú)窮小可如果把工作點(diǎn)定在附近展開(kāi)成臺(tái)勞級(jí)數(shù)在某一特定的工作點(diǎn)A),(),(三、閥的線性化分析（續(xù)）三、閥的線性化分析（續(xù)）),LLVLVLVLLLVLpqxqxpKKKxpKKpqKxqKcqppccq（因?yàn)閴毫υ鲆尕?fù)載變化的能力大越小，剛度越大，抵抗切線冠以負(fù)號(hào)，是流量壓力特性曲線流量壓力系

22、數(shù)度負(fù)載流量控制的靈敏切線的斜率，的是流量特性曲線某一點(diǎn)流量增益定義為數(shù)：在此，定義閥的三個(gè)系三、閥的線性化分析（續(xù)）三、閥的線性化分析（續(xù)）。數(shù)為閥的性能參數(shù)是以原點(diǎn)為靜態(tài)放大系析時(shí)的能力。通常在系統(tǒng)分執(zhí)行元件組合起動(dòng)負(fù)載表示閥控速度剛度；壓力增益控執(zhí)行元件的阻尼比與直接影響閥流量壓力系數(shù)態(tài)誤差有直接的影響；性、穩(wěn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、響應(yīng)特系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益，因而對(duì)直接影響常重要。流量增益應(yīng)特性和穩(wěn)態(tài)誤差時(shí)非定性、響三系數(shù)在確定系統(tǒng)的穩(wěn)000,pcqpcqcqKKKKKKpKxKqLVL2.3 零開(kāi)口四邊滑閥的靜態(tài)特性零開(kāi)口四邊滑閥的靜態(tài)特性2.3 2.3 零開(kāi)口四邊滑閥的靜態(tài)特性零開(kāi)口四邊滑閥的靜態(tài)特

23、性000;0;00)(2)0()(2)(1)()(pcsdqspssdcsdqKKpWCKqpxxppxpKppppWxCpqKWppWCxqKLLVVLVLLLVLLLVL時(shí)，三系數(shù)為：位時(shí)，即所以在零開(kāi)口認(rèn)為后項(xiàng)為是面積梯度其中邊滑閥的靜態(tài)特性一、對(duì)于理想零開(kāi)口四二、實(shí)際零開(kāi)口四邊滑閥的靜態(tài)特性二、實(shí)際零開(kāi)口四邊滑閥的靜態(tài)特性2000220032;3232;00csdcqpcsscsccdqrpCKKKWrppWrpqKpWCKqpxsLLV時(shí)，三系數(shù)為：位時(shí)，即在閥芯與閥套間的徑閥芯與閥套間的徑向間隙向間隙油液的動(dòng)力粘度油液的動(dòng)力粘度2.4 2.4 正開(kāi)口四邊滑閥的靜態(tài)特性正開(kāi)口四邊滑閥

24、的靜態(tài)特性UpKKKppWUCKpWCKqpxscqpssdcsdqLLV2)U()2(20000000為正開(kāi)口量其中倍是理想零開(kāi)口的時(shí)，三系數(shù)為：位時(shí)，即在正開(kāi)口量正開(kāi)口量2.5 雙邊滑閥的靜態(tài)特性雙邊滑閥的靜態(tài)特性,2idACggi稱(chēng)為節(jié)流口的液導(dǎo)系要求面積滿足一定的關(guān)圖中分析和分,2100sciiippxxpgqVV2.5 雙邊滑閥的靜態(tài)特性雙邊滑閥的靜態(tài)特性2.5 2.5 雙邊滑閥的靜態(tài)特性雙邊滑閥的靜態(tài)特性00000000:,21)(20,VVVVVLVLxscpxssdccsdqsccsdxpxpKppWxCpqKpWCKppppWxCq所以開(kāi)口：對(duì)于分分為零開(kāi)口與正開(kāi)口之2.5

25、2.5 雙邊滑閥的靜態(tài)特性（續(xù)）雙邊滑閥的靜態(tài)特性（續(xù)）UpxpKppWxCpqKpWCxqKUscpssdccsdqVVLVL0000022：口量為對(duì)于正開(kāi)口，設(shè)定正開(kāi)2.6 2.6 滑閥受力分析滑閥受力分析主要考慮滑閥受到主要考慮滑閥受到的液動(dòng)力，分為的液動(dòng)力，分為穩(wěn)穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力態(tài)液動(dòng)力與與瞬態(tài)液瞬態(tài)液動(dòng)力。動(dòng)力。穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力與滑閥開(kāi)口量成正與滑閥開(kāi)口量成正比，瞬態(tài)液動(dòng)力與比，瞬態(tài)液動(dòng)力與滑閥開(kāi)口量變化率滑閥開(kāi)口量變化率成正比。成正比。2.6 2.6 滑閥受力分析（續(xù)）滑閥受力分析（續(xù)）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(kāi)度一定的穩(wěn)定流動(dòng)情況下

26、，液動(dòng)力為穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力。當(dāng)閥口開(kāi)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(chēng)的設(shè)置在閥芯的周?chē)?，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。2.6 2.6 滑閥受力分析（續(xù)）滑閥受力分析（續(xù)）)(43. 0,43. 0,61. 0,98. 0,69cos2,22cos)(1穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力剛度得對(duì)于理想情況，所以、穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力一pWKxKpxWFCCxKpWxCCFpWxCqpCvqvFFfVfVVVfVVVVsdodsds2.6 2.6 滑閥受力分析（續(xù)）滑閥受力分析（續(xù)）n由于射流角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

27、的方向。p一定時(shí)，穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力與閥的開(kāi)口量成正比彈性力n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。2.6 2.6 滑閥受力分析（續(xù)）滑閥受力分析（續(xù)）VLLVLLVxWpFppxppWFppppxWFssssss43. 0, 0,)(43. 0,2,43. 0)(0在空載時(shí)變化而變化的，載壓力所以穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力是隨負(fù)所以其中每個(gè)閥口的壓降為態(tài)液動(dòng)力、零開(kāi)口四邊滑閥的穩(wěn)二2.6 2.6 滑閥受力分析（續(xù)）滑閥受力分析（續(xù)）)2(86. 0, 0,)(86. 0)(0倍關(guān)系與零開(kāi)口是在空載時(shí)態(tài)液動(dòng)力、正開(kāi)口四邊滑閥的穩(wěn)二VLLVxWpFpUpxpWFssss2

28、.6 2.6 滑閥受力分析（續(xù)）滑閥受力分析（續(xù)）穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力一般都很大，是滑閥的主要阻力。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(kāi)口，直徑例：全周開(kāi)口，直徑0.012m0.012m的閥芯，的閥芯，p ps 5P Pa a, ,空載時(shí)的動(dòng)力剛度空載時(shí)的動(dòng)力剛度K Kf0f02.272.2710105 5N/m,N/m,如果閥芯的最大位移如果閥芯的最大位移5 510104 4mm時(shí)，空載的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力時(shí)，空載的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力F Fs0s0114N114N 考慮采用二級(jí)滑閥?？紤]采用二級(jí)滑閥。三、瞬態(tài)液動(dòng)力流速閥腔中的液體質(zhì)量閥腔中的液體的實(shí)際流程長(zhǎng)度液流在閥腔內(nèi)閥腔

29、過(guò)流斷面面積其中：力。反作用力就是瞬態(tài)液動(dòng)生的，其動(dòng)量變化對(duì)閥芯產(chǎn)閥腔內(nèi)流速隨時(shí)間變化引起閥口的流量發(fā)生變化，閥開(kāi)口量的變化使通過(guò)vmLAdtdqLdtdvLAdtdvmdtmvdFVVt)(三、瞬態(tài)液動(dòng)力(續(xù))dtdxBdtdxpWLCdtdqLFpACpgqgxCACgvfvidtiidiiiividid22,2為節(jié)流口液導(dǎo)；的函數(shù)閥芯位移為節(jié)流口開(kāi)口面積，是為液體密度，為閥節(jié)流口流量系數(shù)，其中三、瞬態(tài)液動(dòng)力(續(xù))n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。n阻尼系數(shù)Bf與長(zhǎng)度L有關(guān)，稱(chēng)L為阻尼長(zhǎng)度四、滑閥的驅(qū)動(dòng)力任意負(fù)載力穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力剛度瞬態(tài)液動(dòng)

30、力阻尼系數(shù)擦系數(shù)閥芯與閥套間的粘性摩閥芯及閥腔油液質(zhì)量總驅(qū)動(dòng)力LffffFKBBmFFxKdtdxBBdtxdmFvviLvvvvvi)(222.7 2.7 滑閥輸出功率及效率滑閥輸出功率及效率)(1,LVLLLLLLppWxCpqpNqpsd率）為閥的輸出功率（負(fù)載功，則負(fù)載流量為負(fù)載壓力為行分析只對(duì)零開(kāi)口四邊滑閥進(jìn)3(max)133232sdspWxCNxxppVmLVmVL時(shí)在最大開(kāi)度時(shí)，得知：在2.7 2.7 滑閥輸出功率及效率（續(xù)）滑閥輸出功率及效率（續(xù)）)(385. 0)32(132max)()(667. 03232maxmax損失率，包括溢流閥的溢出整個(gè)液壓伺服系統(tǒng)的效作液壓能源

31、時(shí)，當(dāng)采用定量泵加溢流閥時(shí)供油流量當(dāng)采用變量泵可自調(diào)節(jié)閥本身達(dá)到的最高效率關(guān)于效率：sdsssdsssssssssssspWxCpppWxCpqpqpqqqqqqpqpqpqpVmVmLLLLLL2.7 2.7 滑閥輸出功率及效率（續(xù)）滑閥輸出功率及效率（續(xù)）上述分析表明，在上述分析表明，在P PL L2/3 P2/3 Ps s時(shí)，整個(gè)液壓時(shí)，整個(gè)液壓伺服系統(tǒng)的效率最高，同時(shí)閥的輸出功率最伺服系統(tǒng)的效率最高，同時(shí)閥的輸出功率最大。大。 取取P PL L2 P2 Ps s/3/3作為閥的設(shè)計(jì)負(fù)載壓力，作為閥的設(shè)計(jì)負(fù)載壓力，同時(shí)，在同時(shí)，在P PL L=2/3 P0.5d;0.5d;為了避免為了避

32、免流量飽和流量飽和現(xiàn)象，閥腔通道內(nèi)的流速不現(xiàn)象，閥腔通道內(nèi)的流速不應(yīng)過(guò)大，應(yīng)使閥腔通道的面積為控制窗口面積應(yīng)過(guò)大，應(yīng)使閥腔通道的面積為控制窗口面積的的4 4倍以上倍以上674)(4maxmax22vvrxWWxdd全周開(kāi)口的滑閥不產(chǎn)生流量飽和的條件！流量飽和現(xiàn)象流量飽和現(xiàn)象2.9 2.9 噴嘴擋板閥噴嘴擋板閥與滑閥相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，運(yùn)動(dòng)與滑閥相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量小，對(duì)油液污染不太敏感。部件質(zhì)量小，對(duì)油液污染不太敏感。但零位泄漏流量大，故只適合于小功率系但零位泄漏流量大，故只適合于小功率系統(tǒng)。在兩級(jí)液壓放大器中，多采用噴嘴擋統(tǒng)。在兩級(jí)液壓放大器中，多采用噴嘴擋板閥作為第

33、一級(jí)。板閥作為第一級(jí)。2.9 2.9 噴嘴擋板閥（續(xù)）噴嘴擋板閥（續(xù)）噴嘴擋板閥噴嘴擋板閥固定節(jié)流孔固定節(jié)流孔噴嘴噴嘴擋板擋板可變節(jié)流孔可變節(jié)流孔Pc屬于三通閥，只能屬于三通閥，只能控制差動(dòng)油缸控制差動(dòng)油缸是是4 4通閥，可以控通閥，可以控制雙作用液壓缸制雙作用液壓缸2.10 射流管閥射流管閥射流管閥射流管射流管接收器接收器接液壓缸接液壓缸2端端可轉(zhuǎn)動(dòng)可轉(zhuǎn)動(dòng)屬于屬于4通閥，能控通閥，能控制雙作用液壓油缸制雙作用液壓油缸2.10 射流管閥射流管閥(續(xù)續(xù))優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1) 1)抗污能力強(qiáng)，對(duì)油液的清潔度要求不高抗污能力強(qiáng)，對(duì)油液的清潔度要求不高2)2)壓力恢復(fù)系數(shù)壓力恢復(fù)系數(shù)和和流量恢復(fù)系數(shù)流量恢復(fù)系數(shù)高，效率高，效率較高，可以作為前置放大元件。較高，可以作為前置放大元件。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1) 1)由于射流力的作用，容易產(chǎn)生振動(dòng)由于射流力的作用，容易產(chǎn)生振動(dòng)2)2)射流管慣量較大，動(dòng)態(tài)特性不如噴嘴擋板閥射流管慣量較大，動(dòng)態(tài)特性不如噴嘴擋板閥3)3)零位泄漏量大零位泄漏量大4)4)粘性特性影響較大粘性特性影響較大第三章第三章 液壓動(dòng)力元件液壓動(dòng)力元件液壓動(dòng)力元件是由液壓動(dòng)力元件是由液壓放大元件液壓放大元件和和液壓執(zhí)液壓執(zhí)行元件行元件組成。組成。放大元件放大元件液壓控制閥、伺服變量泵液壓控制閥、伺服變量泵執(zhí)行元件執(zhí)行元件液壓缸與液壓馬達(dá)液壓缸與液壓馬達(dá)