液壓伺服控制系統(tǒng)第4章液壓控制元

第4章液壓控制元件液壓伺服系統(tǒng)第一頁，共五十七頁。OUTLINE

圓柱滑閥結(jié)構(gòu)型式、工作原理、靜態(tài)特性噴嘴擋板閥結(jié)構(gòu)型式、工作原理、靜態(tài)特性射流管閥結(jié)構(gòu)型式、工作原理、靜態(tài)特性第二頁，共五十七頁。2.1圓柱滑閥的結(jié)構(gòu)型式及分類第三頁，共五十七頁。第四頁，共五十七頁。一、按進、出閥的通道數(shù)劃分

四通閥三通閥二通閥二、按滑閥的工作邊數(shù)劃分

四邊滑閥雙邊滑閥單邊滑閥三、按閥套窗口的形狀劃分

矩形、圓形、三角形等多種四、按閥芯的凸肩數(shù)目劃分

二凸肩、三凸肩、四凸肩五、

滑閥的預(yù)開口型式分類六、

滑閥的預(yù)開口型式分類2.1圓柱滑閥的結(jié)構(gòu)型式及分類第五頁，共五十七頁。一、按進、出閥的通道數(shù)劃分四通閥三通閥三通閥三通閥四通閥四通閥第六頁，共五十七頁。二、按滑閥的工作邊數(shù)劃分四邊滑閥四邊滑閥四邊滑閥雙邊滑閥雙邊滑閥雙邊滑閥第七頁，共五十七頁。四、依據(jù)軸肩數(shù)目分類雙肩滑閥雙肩滑閥三肩滑閥四肩滑閥三肩滑閥雙肩滑閥第八頁，共五十七頁。五、

滑閥的預(yù)開口型式分類流量曲線零開口(零重疊)正開口（負重疊

）

負開口（正重疊）

第九頁，共五十七頁。4）圓周開口與非圓周開口

圓周開口閥口非圓周開口閥口閥芯位移時，圓周開口閥的開口面積為非圓周開口閥的開口面積為第十頁，共五十七頁。2.2圓柱滑閥的靜態(tài)特性分析第十一頁，共五十七頁。

滑閥壓力—流量方程的一般表達式2.2滑閥靜態(tài)持性的一般分析第十二頁，共五十七頁?；炯僭O(shè)：（1）液壓能源是理想的恒壓源，回油壓力為零；（2）忽略管道和閥腔內(nèi)的壓力損失，因為管道和閥腔內(nèi)的壓力損失與閥口處的節(jié)流損失相比很小，所以可以忽略不計；（3）工作液是不可壓縮的；（4）各節(jié)流閥口流量系數(shù)相等；（5）各閥口的油路窗口是矩形的，滑閥結(jié)構(gòu)上閥口是匹配與對稱的。

第十三頁，共五十七頁。

根據(jù)橋路的壓力平衡可得：

p1+p4=ps

p2+p3=ps

p1-p2=pL

p3-p4=pL

根據(jù)橋路的流量平衡可得：

q1+q2=qs

q3+q4=qs

q4-q1=qL

q2-q3=qL

第十四頁，共五十七頁。各橋臂的流量方程：

式中節(jié)流口液導：

第十五頁，共五十七頁。閥口配磨匹配條件：

g1(xv)=g3(xv)

g2(xv)=g4(xv)

g2(xv)=g1(-xv)

g4(xv)=g3(-xv)

則有：

q1=q3

q2=q4

p1=p3

p2=p4

聯(lián)立解得：第十六頁，共五十七頁。由以上公式推得負載流量為：供油流量為：第十七頁，共五十七頁。二、閥的線性化分析和閥的系數(shù)（1）閥的線性化分析閥的壓力-流量特性是非線性的。利用線件化理論對系統(tǒng)進行動態(tài)分析時，必須將這個方程線性化。利用負載壓力流量方程將其在某一特定工作點附近展成臺勞級數(shù)可得：第十八頁，共五十七頁。（2）滑閥的特性系數(shù)流量增益：指負載壓降一定時，閥單位輸入位移所引起的負載流量變化的大小。流量-壓力系數(shù)：指閥開度一定時，負載壓降變化所引起的負載流量變化大小。壓力增益：指qL＝0時閥單位輸入位移所引起的負載壓力變化的大小。第十九頁，共五十七頁。根據(jù)：所以有：負載壓力流量線性化方程：第二十頁，共五十七頁。閥的三個系數(shù)流量增益：直接影響開環(huán)增益，因而對系統(tǒng)的穩(wěn)定性、響應(yīng)特性、穩(wěn)態(tài)誤差有直接影響。流量-壓力系數(shù)：直接影響閥控執(zhí)行元件的速度比和速度剛度。壓力增益：表示閥控執(zhí)行元件組合啟動大慣量和大摩擦力負載的能力。第二十一頁，共五十七頁。零位閥系數(shù)閥的系數(shù)值隨著工作點的變化而變化。最重要的閥系數(shù)是零位閥系數(shù)零位閥系數(shù)：液壓伺服系統(tǒng)閥經(jīng)常工作在零位附近。零位流量增益最大，因而系統(tǒng)開環(huán)增益也最大。零位流量-壓力系數(shù)最小，因而系統(tǒng)阻尼比最小。零位系統(tǒng)穩(wěn)定，則在其它工作點系統(tǒng)一定穩(wěn)定。因此零位閥系數(shù)經(jīng)常最為系統(tǒng)分析時閥的性能參數(shù)第二十二頁，共五十七頁。4.3零開口圓柱滑閥的靜態(tài)特性分析第二十三頁，共五十七頁。一、理想零開口四邊滑閥的靜態(tài)特性

1、理想零開口四邊滑閥的壓力—流量方程U=0第二十四頁，共五十七頁。閥芯左移：

閥芯右移：

合并得：第二十五頁，共五十七頁。歸一化處理得：

其中：

第二十六頁，共五十七頁。理想零開口滑閥的靜態(tài)特性曲線(I)閥的流量特性：負載壓降等于常數(shù)時，負載流量與閥芯位移之間的關(guān)系。負載壓降pL＝0時的流量特性稱為空載流量特性。第二十七頁，共五十七頁。(II)閥的壓力特性：指負載流量等于常數(shù)時，負載壓降與閥芯位移之間的關(guān)系。通常所指的壓力特性是指負載流量qL＝0時的壓力特性。第二十八頁，共五十七頁。2、理想零開口四邊滑閥的閥系數(shù)

流量增益：

流量-壓力系數(shù)：

壓力增益：第二十九頁，共五十七頁。理想零開口四邊滑閥的零位閥系數(shù)

流量增益：

流量-壓力系數(shù)：

壓力增益：第三十頁，共五十七頁。一、實際零開口四邊滑閥的靜態(tài)特性

1、壓力特性曲線和泄漏流量曲線實際零開口四通滑閥流量特性基本理想零開口閥一樣壓力特性泄漏特性第三十一頁，共五十七頁。實際零開口四邊滑閥的零位閥系數(shù)

流量-壓力系數(shù)：

壓力增益：第三十二頁，共五十七頁。4.4正開口圓柱滑閥的靜態(tài)特性分析第三十三頁，共五十七頁。1、理想正開口四邊滑閥的壓力—流量方程

歸一化方程：第三十四頁，共五十七頁。壓力—流量曲線全程正開口四通滑閥的壓力—流量曲線小正開口四通滑閥的壓力—流量曲線小正開口四通滑閥的壓力—流量曲線局部

第三十五頁，共五十七頁。2、理想正開口四邊滑閥的零位閥系數(shù)

流量增益：

流量-壓力系數(shù)：

壓力增益：第三十六頁，共五十七頁。4.5雙邊滑閥的靜態(tài)特性分析第三十七頁，共五十七頁。

一、零開口雙邊滑閥的靜態(tài)特性

1、零開口雙邊滑閥的壓力—流量方程

閥芯左移：

閥芯右移：

第三十八頁，共五十七頁。帶差動液壓缸的雙邊滑閥

第三十九頁，共五十七頁。無因次方程：第四十頁，共五十七頁。2、零開口雙邊滑閥的零位閥系數(shù)

流量增益：

流量-壓力系數(shù)：

壓力增益：第四十一頁，共五十七頁。2、正開口雙邊滑閥的零位閥系數(shù)

流量增益：

流量-壓力系數(shù)：

壓力增益：第四十二頁，共五十七頁。4.6滑閥的受力分析相比較而言，作用滑閥閥芯上的驅(qū)動力會很大，遠遠超過閥芯上作用的各種阻力之和。第四十三頁，共五十七頁。4.7滑閥輸出功率及效率第四十四頁，共五十七頁。一、零開口四邊滑閥輸出功率

第四十五頁，共五十七頁。恒壓定量液壓源恒壓變量液壓源第四十六頁，共五十七頁。二、零開口四邊滑閥輸出效率

第四十七頁，共五十七頁。2.8滑閥設(shè)計（暫略）第四十八頁，共五十七頁。2.9噴嘴擋板閥第四十九頁，共五十七頁。

一、噴嘴擋板閥靜態(tài)特性

結(jié)構(gòu)原理：

第五十頁，共五十七頁。噴嘴擋板閥如圖所示為噴嘴擋板閥的工作原理圖。

優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、加工要求低、運動部件慣性小、位移小、反應(yīng)快、靈敏度和精度高。缺點：無功損耗大、抗污染能力較差、輸出功率小。

第五十一頁，共五十七頁。特性曲線壓力—流量曲線壓力特性曲線第五十二頁，共五十七頁。2.10射流管閥第五十三頁，共五十七頁。射流管閥如圖所示為射流管閥工作原理圖。

優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、加工精度較低、工作可靠、抗污染能力強、能在惡劣條件下工作。缺點：供油壓高、易產(chǎn)生干擾振動、運動部件的慣量較大、響應(yīng)速度低、無功損耗大、效率較低。第五十四頁，共五十七頁。射流管閥流量特性壓力特性1—接收口12—接收口23—射流管4—負載液壓缸第五十五頁，共五十七頁。Theend液壓控制系統(tǒng)清華大學出版社ISBN：978-7-302-37899-0第五十六頁，共五十七頁。內(nèi)容梗概第4章液壓控制元件。圓柱滑閥結(jié)構(gòu)型式、工作原理、靜態(tài)特性。噴嘴擋板閥結(jié)構(gòu)型式、工作原理、靜態(tài)特性。射流管閥結(jié)構(gòu)型式、工作原理、靜態(tài)特性。一、按進、出閥的通道數(shù)劃分。矩形、圓形、三角形等多種。二凸肩、三凸肩、四凸肩。2.1圓柱滑閥的結(jié)構(gòu)型式及分類。零開口(零重疊)。4）圓周開口與非圓周開口。圓周開口閥的開口面積為。非圓周開口閥的開口面積為。（2）忽略管道和閥腔內(nèi)的壓力損失，因為管道和閥腔內(nèi)的壓力損失與閥口處的節(jié)流損失相比很小，所以可以忽略不計。（5）各閥口的油路窗口是矩形的，滑閥結(jié)構(gòu)上閥口是匹配與對稱的。二、閥的線性化分析和閥的系數(shù)。閥的壓力-流量特性是非線性的。位移所引起的負載流量變化的大小。直接影響開環(huán)增益，因而對系統(tǒng)的穩(wěn)定性、響應(yīng)特性、穩(wěn)態(tài)誤差有直接影響。表示閥控執(zhí)行元件組合啟動大慣量和大