液压放大元件课件

液压放大元件液压放大元件1第2章液压放大元件内容摘要圆柱滑阀结构、工作原理、静态特性喷嘴挡板阀结构、工作原理、静态特性射流管阀结构、工作原理、静态特性第2章液压放大元件内容摘要2第2章液压放大元件概述

液压放大元件:机械运动控制流体动力的元件，输入（机械信号）→输出（液压信号），功率放大，驱动执行元件单级、多级液压放大器液压放大元件：滑阀、喷嘴挡板阀、射流管阀滑阀和喷嘴挡板阀：节流式；射流管阀：分流式优点：动态性能好、工作可靠、结构简单、输出功率大发展方向：特性研究、最佳参数设计、最佳工作状态研究、新颖工作原理、新型放大元件的研制与开发。第2章液压放大元件概述32.1圆柱滑阀的分类、结构型式及工作原理一、圆柱滑阀的分类1、按进、出阀的通道数划分四通阀：两个控制油口，双作用液压缸或马达三通阀：一个控制油口，差动液压缸，需有反向运动的固定偏压二通阀：单边阀，一个可变节流口，需和固定节流口配合，差动液压缸2、按滑阀的工作边数（有效节流口数）划分四边滑阀(a,b,c)：四个可控节流口，控制性能最好，三个轴向尺寸双边滑阀(d,e)：两个可控节流口，控制性能居中，一个轴向尺寸单边滑阀(f)：一个可控节流口，控制性能最差，没有轴向尺寸

3、按阀套窗口的形状划分(环形和断续节流窗口)矩形、圆形、三角形等多种；矩形：全周、非全周开口，面积与位移成比例，线性流量增益，多使用圆形：工艺性好，增益非线性，使用性能要求不高的场合2.1圆柱滑阀的分类、结构型式及工作原理一、圆柱滑阀的分42.1圆柱滑阀的分类、结构型式及工作原理2.1圆柱滑阀的分类、结构型式及工作原理54、按阀芯的凸肩数目划分二凸肩、三凸肩、四凸肩二通阀：一般两凸肩；三通、四通阀：两个或以上凸肩。二凸肩四通阀：结构简单，长度短，导向性差；凸肩易被卡，不能做成全周开口；阀芯两端回油流道流动阻力不同，两端面受液压力不等，处于静不平衡状态；阀芯采用液压或气动操纵有困难。三凸肩、四凸肩四通阀：导向性和密封性好，最常用结构型式。2.1圆柱滑阀的分类、结构型式及工作原理4、按阀芯的凸肩数目划分2.1圆柱滑阀的分类、结构型式及65、按滑阀的预开口型式划分径向间隙为零，节流边锐利的理想滑阀，凸肩与阀套槽宽尺寸关系：正开口(负重叠)、零开口(零重叠)和负开口(正重叠)径向间隙和工作边圆角，由流量增益曲线确定阀的预开口型式更合理。零开口：线性流量增益，性能好，加工困难负开口：流量增益具有死区，引起稳态误差，使用少正开口：流量增益变化大，压力灵敏度低，零位泄露量大2.1圆柱滑阀的分类、结构型式及工作原理5、按滑阀的预开口型式划分2.1圆柱滑阀的分类、结构型式及7

二、常用圆柱滑阀的典型结构环形节流窗口阀套和四凸肩阀芯的四边滑阀(a)圆形断续节流窗口阀套和双凸肩阀芯的四边滑阀(b)非圆断续节流窗口阀套和三凸肩阀芯的四边滑阀(c,d)2.1圆柱滑阀的分类、结构型式及工作原理

二、常用圆柱滑阀的典型结构2.1圆柱滑阀的分类、结构型8三、圆柱滑阀的工作原理单边滑阀的工作原理（a）：P1F1=PSF2双边滑阀的工作原理（b）：P1=PS/2，F1=2F2，P1F1=PSF2四边滑阀的工作原理（c）:2.1圆柱滑阀的分类、结构型式及工作原理三、圆柱滑阀的工作原理2.1圆柱滑阀的分类、结构型式及工9

静态特性：稳态、恒压源时的特性，包括：

（1）流量特性：负载压力pL恒定，qL与xV关系

（2）压力特性：负载流量qL=0，pL与xV关系

（2）压力-流量特性：pL、qL、xV关系

表示了阀的工作能力和性能，即输入与输出量之间的稳态对应关系，可用方程、曲线、阀系数表示。

阀系数：流量放大系数，压力放大系数，流量-压力放大系数

静参数：

xVmax，qLmax，ps，Kq，Kp，Kc

2.2滑阀静态特性一般分析静态特性：稳态、恒压源时的特性，包括：

（1）流量特102.2滑阀静态特性一般分析一、滑阀压力—流量方程的一般表达式

每一桥臂流量qi

、每一桥臂压降pi

、qL、pL、ps、qs

假设条件：（1）

ps=C，

p0=0；（2）忽略压力损失；

（3）不可压缩；（4）

Cd1=Cd2=Cd3=Cd4=Cd2.2滑阀静态特性一般分析一、滑阀压力—流量方程的一般表112.2滑阀静态特性一般分析根据桥路的压力平衡可得：

p1+p4=ps

p2+p3=ps

p1-p2=pL

p3-p4=pL根据桥路的流量平衡可得：

q1+q2=qs

q3+q4=qs

q4-q1=qL

q2-q3=qL2.2滑阀静态特性一般分析根据桥路的压力平衡可得：

p112各桥臂的流量方程：式中节流口液导：2.2滑阀静态特性一般分析消去中间变量pi、qi，得负载流量qL、负载压力pL和阀芯位移xV之间的关系：各桥臂的流量方程：式中节流口液导：2.2滑阀静态特性一般132.2滑阀静态特性一般分析阀口对称、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：2.2滑阀静态特性一般分析阀口对称、匹配条件：

14多作为电液伺服阀前置液压放大级。棱边均严格保持锐边，lj/dj≤3,属于短孔兼有长孔的成分,进入孔口渐缩、脱离孔壁后在孔内渐扩，贴附孔壁。用于小功率系统和两级放大器的第一级（前级）其他参数设计，一般通过经验公式和设计手册，结合工程实际确定。结构简单、加工容易、运动部件质量小、对油液污染不敏感结构组成：固定节流孔、喷嘴前腔、喷嘴、挡板。Kc0最小，阻尼系数最小，不易稳定10、滑阀流量饱和的含义是什么?它对阀的特性有什么影响？如何避免？2、无因次压力-流量特性曲线液动力方向与阀腔内液体的加速度方向相反。射流管阀相频宽可超过100Hz，高的达200Hz。实际零开口四边滑阀的压力增益：L1-L2=L称阻尼长度,其值为正时，使瞬态液动力起阻尼力作用。一、零开口四边滑阀输出功率而变，而且随而变。2.2滑阀静态特性一般分析由以上公式推得负载流量为：供油流量为：多作为电液伺服阀前置液压放大级。2.2滑阀静态特性一般分15

二、滑阀的静态特性曲线

（I）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pL＝0时的流量特性称为空载流量特性。2.2滑阀静态特性一般分析二、滑阀的静态特性曲线2.2滑阀静态特性一般分析16(II)

阀的压力特性：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qL＝0时的压力特性。2.2滑阀静态特性一般分析(II)阀的压力特性：2.2滑阀静态特性一般分析172.2滑阀静态特性一般分析(III)阀的压力-流量特性：阀芯位移一定时，负载流量与负载压降之间的关系。压力-流量特性曲线族则全面描述了阀的稳态特性。当负载所需的压力和流量能够被阀的最大位移时的压力-流量曲线包围时，阀能满足负载要求。2.2滑阀静态特性一般分析(III)阀的压力-流量特性182.2滑阀静态特性一般分析三、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，必须将方程线性化。将负载压力-流量方程在某一特定工作点附近展成台劳级数，得：2.2滑阀静态特性一般分析三、阀的线性化分析和阀的系数192.2滑阀静态特性一般分析（2）滑阀的特性系数

①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。②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。③压力增益：指qL＝0时阀单位输入位移所引起的负载压力变化的大小。2.2滑阀静态特性一般分析（2）滑阀的特性系数202.2滑阀静态特性一般分析根据：所以有：负载压力流量线性化方程：结论:（1）阀系数是描述和确定系统稳定性响应特性和稳态误差的重要参数。（2）流量增益影响系统的开环增益，流量-压力系数影响阻尼比和速度刚度。压力增益表示启动大惯量或大摩擦力负载能力。随工作点而变。（3）最重要工作点：原点，流量增益最大，开环增益最高；流量-压力系数最小，阻尼比最低。该点稳定，其它点均能稳定。2.2滑阀静态特性一般分析结论:212.3零开口四边滑阀的静态特性一、理想零开口四边滑阀的静态特性

径向间隙为零、工作边锐利。假设（1）不可压缩；（2）供油ps恒定；（3）窗口理想对称、匹配，无泄漏；（4）Cd为常数；（5）仅在窗口处产生压力损失。

2.3零开口四边滑阀的静态特性一、理想零开口四边滑阀的静222.3零开口四边滑阀的静态特性1、理想零开口四边滑阀的压力-流量方程

阀芯处于中位时，四个控制节流口均关闭。（1）阀芯左移（xv＞0)：A1=A3=0，g1=g3=0

（2）阀芯右移（xv＜0)：A2=A4=0，g2=g4=0

负号表示负载流量反向。

2.3零开口四边滑阀的静态特性1、理想零开口四边滑阀的压232.3零开口四边滑阀的静态特性（3）合并：匹配且对称

A2(xv)=A1(-xv),在两方向上合并若为矩形口:A2=AXV

xv＞0，Signxv=1；xv=0，Signxv=0；xv＜

0，Signxv=-1引入符号函数:Signum

2.3零开口四边滑阀的静态特性（3）合并：匹配且对称A24根据桥路的压力平衡可得：

p1+p4=ps

p2+p3=ps

p1-p2=pL

p3-p4=pL当a=1时，零位泄漏流量为其作用与阀的对中弹簧作用相似，是由液流引起的一种弹簧力。阀在最大输出功率时的系统最高效率为阀的压力-流量特性是非线性的。即实验表明，对于D/DN>1.7滑阀的输出功率和效率3零开口四边滑阀的静态特性压力增益压力-流量曲线的原点是阀最重要的工作点。由此，双喷嘴档板阀的零位流量增益（放大系数）为2滑阀静态特性一般分析二通阀：单边阀，一个可变节流口，需和固定节流口配合，差动液压缸Kf-稳态液动力刚度2.3零开口四边滑阀的静态特性（4）归一化处理（无量纲化）令：

其中，

理想零开口四边滑阀的压力-流量特性方程的无因次形式：根据桥路的压力平衡可得：

p1+p4=ps

p2+252.3零开口四边滑阀的静态特性（5）无因次压力-流量曲线窗口匹配对称，曲线对称与原点，Ⅰ、Ⅲ马达工况区，Ⅱ、Ⅵ泵工况区。压力-流量特性是阀的稳态性能的完全描述。由压力-流量特性曲线可以获得阀的全部静态性能参数压力-流量特性又称综合静态特性。2.3零开口四边滑阀的静态特性（5）无因次压力-流量曲线262.3零开口四边滑阀的静态特性2、理想零开口四边滑阀的阀系数

（1）流量增益（流量放大系数）（2）流量-压力放大系数（3）压力增益（压力放大系数）2.3零开口四边滑阀的静态特性2、理想零开口四边滑阀的阀272.3零开口四边滑阀的静态特性（零位阀系数）零位流量放大系数零位流量-压力放大系数零位压力放大系数阀静态放大系数Kq、Kc、KP随阀工作点而变。压力-流量曲线的原点是阀最重要的工作点。Kq0最大，系统开环放大系数最高。Kc0最小，阻尼系数最小，不易稳定原点处的静态放大系数称零位静态放大系数（零位阀系数）。Kq0直接影响系统的稳定性。Kq0取决于Ps和W。Ps一定时，唯一取决于W，W是阀最重要的参数。2.3零开口四边滑阀的静态特性（零位阀系数）零位流量放大282.3零开口四边滑阀的静态特性二、实际零开口四边滑阀的静态特性

径向间隙、正负重叠量、工作边存在小圆角、钝角，中位存在泄漏。具有匹配对称控制窗口的实际零开口滑阀和液压桥路。当阀芯有一位移xv时，各窗口处油液流动方向2.3零开口四边滑阀的静态特性二、实际零开口四边滑阀的静292.3零开口四边滑阀的静态特性1、实际零开口四边滑阀的压力-流量方程

（1）两个阀腔的连续性方程其中：

由匹配对称：A1=A3，A2=A4，又Q1=Q3，Q2=Q4

因此，有

2.3零开口四边滑阀的静态特性1、实际零开口四边滑阀的压302.3零开口四边滑阀的静态特性（2）实际零开口滑阀的压力-流量特性方程油源对滑阀的总供油量：实际零开口滑阀的供油量方程：对比：

2.3零开口四边滑阀的静态特性（2）实际零开口滑阀的压力312.3零开口四边滑阀的静态特性可得：可见：

上述结果对任何一个匹配和对称的滑阀都成立2.3零开口四边滑阀的静态特性可得：可见：322.3零开口四边滑阀的静态特性2、实际零开口四边滑阀的静态特性

实际滑阀中位特性可由实验确定，假设：窗口匹配对称，关闭负载通道(qL=0),负载通道和供油口接压力表，回油接流量计。（1）压力特性曲线在供油压力ps一定时，改变阀芯位移xv，测出负载压力pL。作出压力特性曲线。原点处的斜率就是零位压力增益。微小的阀芯位移xv，负载压力pL很快增加到供油压力。阀的零压力增益很高。2.3零开口四边滑阀的静态特性2、实际零开口四边滑阀的静332.3零开口四边滑阀的静态特性（2）泄漏流量曲线在供油压力ps一定时，改变阀芯位移xv，测出泄漏流量ql。作出泄漏流量曲线。阀芯中位时泄漏量qc最大。密封长度最短随阀芯位移xv增加，回油密封长度增大，泄漏流量急剧减小。泄漏流量曲线可用来度量阀芯中位时的液压功率损失。（3）中位泄漏流量曲线阀芯调整到中位，满足xV=qL=pL=0，改变供油压力ps，测中位泄漏流量qc。由qL=0，qc即为油源对阀的供油量qs，由此得中位泄露流量曲线。2.3零开口四边滑阀的静态特性（2）泄漏流量曲线在供油压347滑阀的输出功率和效率L1-L2=L称阻尼长度,其值为正时，使瞬态液动力起阻尼力作用。是四通阀，可控制双作用液压缸阀芯操纵力一般大大超过阀芯总轴向力，以切除可能滞留在控制窗口处的脏物颗粒。由此，作用在挡板上的液流作用力为单边滑阀(f)：一个可控节流口，控制性能最差，没有轴向尺寸由压力-流量特性曲线可以获得阀的全部静态性能参数2滑阀静态特性一般分析四个节流窗口同时起作用零位压力放大系数（1）两个阀腔的连续性方程当即取a=1,作出单喷嘴挡板阀的压力特性曲线。喷嘴孔断面上的流速为2.3零开口四边滑阀的静态特性（3）中位泄漏流量曲线可用来判断阀的加工配合质量确定阀的零位流量-压力系数由

可知：

特定供油压力下的中位泄漏流量曲线的斜率即位阀在该供油压力下的零位流量-压力系数。对新阀：中位泄漏流量小，线性规律，流动层流型。磨损阀：中位泄漏流量大，呈抛物线规律，阀口被冲蚀，流动紊流型。但曲线斜率增加不大，流量-压力系数变化不大，仍可按新阀来计算。7滑阀的输出功率和效率2.3零开口四边滑阀的静态特性352.3零开口四边滑阀的静态特性3、实际零开口四边滑阀的零位阀系数

层流状态下液体流经锐边小缝隙的流量：

层流状态下零位泄漏流量：

实际零开口四边滑阀的零位流量-压力系数：

实际零开口四边滑阀的压力增益：

2.3零开口四边滑阀的静态特性3、实际零开口四边滑阀的零362.4正开口四边滑阀的静态特性1、理想正开口四边滑阀的压力-流量方程

中位时，四个窗口均有相同的正开口量U，且规定|xV|≤U。

匹配对称，且阀芯按图示方向有一位移xV，则有A1=A3=W(U-xV)，A2=A4=W(U+xV)

2.4正开口四边滑阀的静态特性1、理想正开口四边滑阀的压372.4正开口四边滑阀的静态特性由式：

可得，理想正开口四边滑阀的压力—流量方程：归一化处理（无因次压力-流量方程）：2.4正开口四边滑阀的静态特性由式：可得，382.4正开口四边滑阀的静态特性线性度比零开口四边滑阀好。四个桥臂高度对称，是比较理想的线性元件。在正开口区域以外，同一时刻只有两个节流控制窗口起作用。其压力-流量特性与零开口阀一样。2、无因次压力-流量特性曲线

2.4正开口四边滑阀的静态特性线性度比零开口四边滑阀好。392.4正开口四边滑阀的静态特性3、理想正开口四边滑阀的零位阀系数由式：

微分，并令

则有

流量增益

流量-压力系数

压力增益

Kq0是理想零开口四边滑阀的2倍，因为负载流量受两个节流窗口控制，且差动变化。节流窗口总面积变化2WxV。

2.4正开口四边滑阀的静态特性3、理想正开口四边滑阀的零402.4正开口四边滑阀的静态特性因此，正开口四边滑阀能提高零位流量增益并改善压力-流量曲线线性度。Kc0取决于面积梯度，Kp0与面积梯度无关。在零位附近，实际零开口阀类似于正开口阀。正开口四边滑阀的零位泄漏量应是窗口3、4泄漏量之和，即

（此时，每个窗口面积WU，每个控制窗口前后压差ps/2）零位泄漏量大，不适合功率较大场合应用。用零位泄漏量表示的Kq0和Kc0：

2.4正开口四边滑阀的静态特性因此，正开口四边滑阀能提高412.5双边滑阀的静态特性双边滑阀用来控制差动液压缸。一、零开口双边滑阀的静态特性1、零开口双边滑阀的压力-流量方程

U=0：零开口双边滑阀。

阀芯偏离零位时，只有一个节流窗口，另一个关闭。因此，压力-流量方程：

阀芯下移（xV≥0）：2.5双边滑阀的静态特性双边滑阀用来控制差动液压缸。一、422.5双边滑阀的静态特性阀芯上移（xV≤0）：归一化处理（无因次压力-流量方程）：xV≥0：xV≤0：

无因次压力-流量曲线与零开口四边滑阀一样，只是坐标轴加以改变。双边滑阀的零位工作点：xV=qL=0和pc0=ps/2。曲线对称于该点。

2.5双边滑阀的静态特性阀芯上移（xV≤0）：归一化处理432.5双边滑阀的静态特性

为使阀在零位点工作，液压缸两腔活塞面积应满足：pc0=ps/2

因此，在没有外负载力作用时，只要使活塞面积满足：Ah=2Ar

若有单向恒定外负载力时，活塞面积应满足：Ar/Ah=1/2±FL/psAh2、零开口双边滑阀的零位阀系数

在零位工作点对压力-流量方程求偏导，可得流量增益

流量-压力系数

压力增益

与零开口四边滑阀相比，Kq0是一样的，Kp0为其一半。

2.5双边滑阀的静态特性为使阀在零位点工作，液压缸两腔442.5双边滑阀的静态特性二、正开口双边滑阀的静态特性1、正开口双边滑阀的压力-流量方程

U≠0：正开口双边滑阀

流过节流窗口1、2的流量：因此，压力-流量方程为：2.5双边滑阀的静态特性二、正开口双边滑阀的静态特性1、45结构组成：固定节流孔、喷嘴前腔、喷嘴、挡板。三、双喷嘴-挡板阀的静态特性Kq0最大，系统开环放大系数最高。（5）无因次压力-流量曲线由此，双喷嘴档板阀的零位流量增益（放大系数）为2滑阀静态特性一般分析要求左右两边元件有几何、液压的对称性，装配时一般对喷嘴和固定节流孔进行选择配对。3零开口四边滑阀的静态特性总的稳态液动力等于每个窗口产生的液动力之和，即设回油压力p0=0，且阀具有几何对称和液压对称性，则有零开口四边滑阀的瞬态液动力：系统的稳定性、响应速度和精度等指标比效率更重要。液压放大元件:机械运动控制流体动力的元件，输入（机压力-流量特性曲线族则全面有两个串联的阀口同时起作用2.5双边滑阀的静态特性归一化处理（无因次压力-流量方程）：

无因次压力-流量曲线与正开口四边滑阀一样，只是坐标要加以改变：pL/ps=-1改为

pc/ps=0,pL/ps=0

改为pc/ps=0.5,pL/ps=1改为pc/ps=1，纵坐标乘以。结构组成：固定节流孔、喷嘴前腔、喷嘴、挡板。2.5双边462.5双边滑阀的静态特性2、正开口双边滑阀的零位阀系数

在零位工作点对压力-流量方程求偏导，可得流量增益

流量-压力系数

压力增益

与正开口四边滑阀相比，Kq0是一样的，Kp0为其一半。因为四边滑阀有两个控制通道，双边滑阀只有一个。零位泄漏流量为

2.5双边滑阀的静态特性2、正开口双边滑阀的零位阀系数472.6滑阀受力分析操纵阀芯需克服的各种阻力，包括：

固体摩擦力、液动力、惯性力、粘性摩擦力、弹性力、外负载力等

运动阻力大小是设计滑阀操纵元件的主要依据一、作用在滑阀阀芯上的液动力液流流经滑阀时，液流速度大小、方向发生变化，动量发生变化，产生液动力：稳态液动力、瞬态液动力。

（1）稳态液动力：液流速度大小、方向沿流道变化，液动力轴向分量与滑阀开口量成比例，称液压弹簧，方向总是指向使阀芯关闭的方向。

（2）瞬态液动力：液流速度大小、方向随时间变化，液动力轴向分量与滑阀开口量的变化率成比例，称阻尼力，其方向：

若液流未经节流进入阀腔，液动力使阀芯关闭，起稳定作用；

若液流经节流流出阀腔，液动力推开阀芯开启，产生不稳定作用力。2.6滑阀受力分析操纵阀芯需克服的各种阻力，包括：

482.6滑阀受力分析1、稳态液动力

在阀口开度一定的稳定流动情况下，液流对阀芯的反作用用力。稳态轴向液动力大小为（动量定理）：

阀口射流最小断面处流速：

理想矩形窗口流量：

2.6滑阀受力分析1、稳态液动力在阀口开度一49因此，稳态液动力为：

对于理想滑阀，稳态液动力为：

对于滑阀，稳态液动力方向总是指向使阀口关闭的方向。其作用与阀的对中弹簧作用相似，是由液流引起的一种弹簧力。实际上，液动力受径向间隙和工作边圆角的影响，使阀口过流断面增大，射流角减小，使液动力增大，稳态液动力与阀开口量呈非线性。

2.6滑阀受力分析因此，稳态液动力为：对于理想滑阀，稳态液动力为502.6滑阀受力分析（1）零开口四边滑阀的稳态液动力

有两个串联的阀口同时起作用每个阀口的压降：总的稳态液动力稳态液动力刚度：空载时达到最大，即仅负载压力PL=C时，与xV成比例。PL当变化时，呈非线性。2.6滑阀受力分析（1）零开口四边滑阀的稳态液动力512.6滑阀受力分析（2）正开口四边滑阀的稳态液动力

四个节流窗口同时起作用总的稳态液动力等于每个窗口产生的液动力之和，即由匹配和对称：A1=A3=W(U-xV)，A2=A4=W(U+xV)

由此，稳态液动力：空载时达到最大，即正开口的空载稳态液动力是零开口的2倍2.6滑阀受力分析（2）正开口四边滑阀的稳态液动力522.6滑阀受力分析2、瞬态液动力

阀开口量变化使通过阀口的流量发生变化，导致阀腔内液流速度随时间变化，其动量变化对阀芯产生的反作用力。瞬态液动力大小为：

液体不可压缩：

理想矩形窗口流量：

2.6滑阀受力分析2、瞬态液动力阀开口532.6滑阀受力分析因此，瞬态液动力：

其中，阻尼系数：

瞬态液动力与阀芯移动速度成正比，起粘性阻尼作用Bf与L有关，L称阻尼长度。液动力方向与阀腔内液体的加速度方向相反。液动力的方向与阀芯位移方向相反，起正阻尼作用，Bf>0，L为正。液动力的方向与阀芯位移方向相同，起负阻尼作用，Bf<0，L为负。2.6滑阀受力分析因此，瞬态液动力：其中，542.6滑阀受力分析（1）零开口四边滑阀的瞬态液动力

L2正阻尼长度，L1负阻尼长度。阀口的压降：利用零开口四边滑阀的瞬态液动力：其中，阻尼系数：L2>L1，Bf>0，正阻尼；L2<L1，Bf<0，负阻尼，它对阀稳定工作不利。2.6滑阀受力分析（1）零开口四边滑阀的瞬态液动力552.6滑阀受力分析（2）正开口四边滑阀的瞬态液动力

L2正阻尼，L1负阻尼利用

总的瞬态液动力：代入2.6滑阀受力分析（2）正开口四边滑阀的瞬态液动力562.6滑阀受力分析则有，

其中，

PL=0时，，是零开口四边滑阀的2倍。

L1-L2=L称阻尼长度,其值为正时，使瞬态液动力起阻尼力作用。通常设计时，取L1略大于L2，以保证一定的阻尼力。阀芯操纵力一般大大超过阀芯总轴向力，以切除可能滞留在控制窗口处的脏物颗粒。2.6滑阀受力分析则有，其中，572.6滑阀受力分析二、滑阀的驱动力由力平衡方程，驱动阀芯的运动的总的驱动力:

式中，Fi-总驱动力

mv-阀芯及阀腔油液质量

Bv-阀芯及阀套间的粘性摩擦力

Bf-瞬态液动力阻尼系数

Kf-稳态液动力刚度

FL-任意负载力

2.6滑阀受力分析二、滑阀的驱动力由力平衡方程，驱动阀芯582.7滑阀的输出功率和效率效率随负载变化，负载并非恒定，不可能保持在最佳设计值上。系统的稳定性、响应速度和精度等指标比效率更重要。

一、零开口四边滑阀输出功率设供油压力ps，供油流量qs，阀的负载压力PL，负载流量qL。

负载流量为：滑阀输出功率：

则有，

2.7滑阀的输出功率和效率效率随负载变化，负载并非恒定，592.7滑阀的输出功率和效率则有，无因次滑阀输出功率：

其中，负载功率随负载压力变化的曲线。

当

，滑阀输出功率

。极值法，令当即

且阀口开度最大，则最大输出功率为2.7滑阀的输出功率和效率则有，无因次滑阀输出功率：602.7滑阀的输出功率和效率二、零开口四边滑阀输出效率滑阀放大器的效率：

当采用定量泵-溢流阀作液压能源时，ps、qs均恒定，qs

选取应大于滑阀最大负载流量，即q0m。溢流阀功率损失是由滑阀造成的，应算在滑阀效率内。输入滑阀的功率是不变的：psqs=psqLmax=psq0m因此，滑阀效率为2.7滑阀的输出功率和效率二、零开口四边滑阀输出效率滑阀612.7滑阀的输出功率和效率零开口四边滑阀的无因次负载流量为因此，零开口四边滑阀的效率为比较，当xv一定时，曲线形状与相同。滑阀的最大效率也出现在处。2.7滑阀的输出功率和效率零开口四边滑阀的无因次负载流量622.7滑阀的输出功率和效率以，代入阀在最大输出功率时的系统最高效率为效率包括滑阀本身的节流损失和溢流阀的溢流损失，是整个液压伺服系统的效率。当采用变量泵供油时，qs可自动调节，满足负载流量qL要求，即qs=qL，滑阀在最大输出功率时的最高效率为（无溢流损失）2.7滑阀的输出功率和效率以，632.8滑阀设计滑阀设计包括：结构型式的选择和基本参数的确定满足负载和执行元件对滑阀稳态特性要求，对系统动态特性要求结构简单、工艺性好、驱动力小、工作可靠一、结构型式选择（1）滑阀工作边数的选择（2）节流窗口形状的选择（3）预开口型式的选择（4）阀芯凸肩数的选择

二、基本参数选择与设计计算（1）面积梯度W（2）阀芯最大位移xvmax（3）阀芯直径d（4）其他尺寸：阀芯长度L，凸肩宽度b、阻尼长度L1+L2

2.8滑阀设计滑阀设计包括：结构型式的选择和基本参数的确642.9喷嘴-挡板阀一、喷嘴-挡板阀的典型结构和工作原理两种喷嘴-挡板放大器：锐边喷嘴-挡板、平端面喷嘴-挡板结构简单、加工容易、运动部件质量小、对油液污染不敏感零位泄露流量大用于小功率系统和两级放大器的第一级（前级）喷嘴-挡板放大器：单喷嘴-挡板放大器和双喷嘴-挡板放大器1、单喷嘴-挡板放大阀

结构组成：固定节流孔、喷嘴前腔、喷嘴、挡板。结构特点：喷嘴和挡板构成可变节流孔，喷嘴前腔和负载腔相连，喷嘴端面和挡板间形成间隙，间隙可调，档板随控制信号产生位移。工作原理：挡板位置改变，可变节流孔截面积改变，喷嘴流量变化，2.9喷嘴-挡板阀一、喷嘴-挡板阀的典型结构和工作原理两65工作原理：前腔压力pc变化，执行机构运动。运动速度取决于负载流量QP。小功率操纵挡板，输出端得到很大的功率N=pcQp。喷嘴和固定节流孔的结构特点：入口120o锥角，改善流线，较大的流量系数。棱边均严格保持锐边，lj/dj≤3,属于短孔兼有长孔的成分,进入孔口渐缩、脱离孔壁后在孔内渐扩，贴附孔壁。2.9喷嘴-挡板阀工作原理：前腔压力pc变化，执行机构运动。运动速度取决于662、双喷嘴-挡板放大阀

2.9喷嘴-挡板阀结构特点：两个单喷嘴挡板阀连成推挽形式。工作原理：挡板处于两喷嘴中位时，两负载腔压力相等，pp=0。偏离中位时，如向左偏离xd，pc1升高，pc2降低，输出pp=pc1-pc2。最大偏离距离2xd。2、双喷嘴-挡板放大阀2.9喷嘴-挡板阀结构672.9喷嘴-挡板阀为使可变节流孔处的节流作用发生在喷嘴与挡板之间，而不是喷嘴孔内，对挡板和喷嘴之间的起始距离xd0应有限制。一般要求可变节流孔的最大截面积不大于喷嘴孔截面积的一半，即即

双喷嘴挡板阀零位时挡板受力自动满足静平衡，温度、压力、零飘程度小，灵敏度提高，实际应用较多。多作为电液伺服阀前置液压放大级。要求左右两边元件有几何、液压的对称性，装配时一般对喷嘴和固定节流孔进行选择配对。2.9喷嘴-挡板阀为使可变节流孔处的节流作用发生在喷嘴与682.9喷嘴-挡板阀二、单喷嘴-挡板阀的静态特性结构：固定节流孔、喷嘴、挡板。可变节流口（环形面积）：控制固定节流孔与可变节流口之间压力pc单喷嘴-挡板阀是三通阀，控制差液压缸工作原理：可变液阻增减，固定节流孔流量与压降减增，pc增减2.9喷嘴-挡板阀二、单喷嘴-挡板阀的静态特性结构：固定692.9喷嘴-挡板阀静态特性：（压力特性）稳态工作状态下，封闭负载腔时，pc与xf关系；（压力-流量特性）不封闭负载腔时，每一xf的pc与qL关系。1、压力特性

封闭负载腔时，连续性定理：q1=q2，其中固定节流孔液导：可变节流孔液导：2.9喷嘴-挡板阀静态特性：（压力特性）稳态工作状态下，702.9喷嘴-挡板阀不封闭负载腔时，连续性定理：qL=q1-q2令称a为相对液导。2.9喷嘴-挡板阀不封闭负载腔时，连续性定理：qL=q712.9喷嘴-挡板阀对于封闭负载时(qL=0,即q1=q2)时由此，令单喷嘴-挡板阀的压力特性方程无因次化形式喷嘴挡板阀的主要参数：DN,D0,xf0,ps,p02.9喷嘴-挡板阀对于封闭负载时(qL=0,即q1=q2722.9喷嘴-挡板阀因此，可得单喷嘴-挡板阀的压力特性曲线。当xf=0时，挡板处于零位，喷嘴前腔压力为pc=pc0，p0≈0。因此，有可见，不同液导比a的零位压力pc0不同。若xf是靠近喷嘴端面，且p0≈0，则有2.9喷嘴-挡板阀因此，可得单喷嘴-挡板阀的压力特性曲线732.9喷嘴-挡板阀无因次形式取a=1,作出单喷嘴挡板阀的压力特性曲线。可见，负载压力不但随而变，而且随而变。为获得最高的压力灵敏度，应有最佳值。即2.9喷嘴-挡板阀无因次形式取a=1,作出单喷嘴挡板阀的742.9喷嘴-挡板阀若使零位时的压力灵敏度最高，应使即斜率最大，压力灵敏度最高。零位时，即零位时，又有，得零位时控制压力为2.9喷嘴-挡板阀若使零位时的压力灵敏度最高，应使即752.9喷嘴-挡板阀在此点，不但零位压力灵敏度最高，而且控制压力pc能充分调节，在时。通常，取a=1或零位时作为设计准则。因此，要求差动液压缸活塞两边的面积比为2:1。2.9喷嘴-挡板阀在此点，不但零位压力灵敏度最高，而且控762.9喷嘴-挡板阀2、压力-流量特性

不封闭负载腔时，流量连续性定理：qL=q1-q2设回油压力p0≈0，挡板位移靠近喷嘴端面因此，有2.9喷嘴-挡板阀2、压力-流量特性不封闭负772.9喷嘴-挡板阀则得，单喷嘴挡板阀的压力-流量特性方程为无因次化，取因此，无因次压力-流量特性方程为又有由此，可得无因次压力-流量特性曲线。2.9喷嘴-挡板阀则得，单喷嘴挡板阀的压力-流量特性方程782.9喷嘴-挡板阀喷嘴档板阀的零位阀系数由压力-流量特性方程可得阀系数其中，零位条件：，零位流量放大系数

零位流量-压力放大系数

2.9喷嘴-挡板阀喷嘴档板阀的零位阀系数零位流量放大系数792.9喷嘴-挡板阀零位压力放大系数

若a=1时，单喷嘴档板阀的零位阀系数为

零位流量放大系数

零位流量-压力放大系数

零位压力放大系数

2.9喷嘴-挡板阀零位压力放大系数80单喷嘴档板阀的线性化压力-流量特性方程2.9喷嘴-挡板阀单喷嘴档板阀的零位泄漏流量当a=1时，零位泄漏流量为

单喷嘴档板阀的线性化压力-流量特性方程2.9喷嘴-挡板812.9喷嘴-挡板阀三、双喷嘴-挡板阀的静态特性两个结构相同的单喷嘴档板阀组合在一起差动原理工作是四通阀，可控制双作用液压缸1、压力-流量特性

2.9喷嘴-挡板阀三、双喷嘴-挡板阀的静态特性两个结构相822.9喷嘴-挡板阀压力-流量特性：xf、pL、qL之间的稳态关系。

当xf向上偏移时，流量连续性方程为

设回油压力p0=0，且阀具有几何对称和液压对称性，则有上述方程无因次化，令则无因次压力-流量特性方程为2.9喷嘴-挡板阀压力-流量特性：xf、pL、qL之间的832.9喷嘴-挡板阀由上述方程可以求出双喷嘴档板阀的无因次压力-流量方程。采用列表法可作出压力-流量特性曲线。取a=1,选定，取，由方程求出、、，将、、、值列表，作压力-流量特性曲线。2.9喷嘴-挡板阀由上述方程可以求出双喷嘴档板阀的无因次842.9喷嘴-挡板阀可见，双喷嘴档板阀的压力-流量特性曲线线性度好，线性范围大，特性对称，曲线斜率大，刚度大。

2、压力特性

档板偏离零位时，一喷嘴腔压力升高，另一腔压力降低压力特性：切断负载时（qL=0），负载压差pL与xf之间的稳态关系。双喷嘴档板阀是由两个单喷嘴档板阀推挽构成因此，由可得，双喷嘴档板阀左、右两腔的压力特性为

2.9喷嘴-挡板阀可见，双喷嘴档板阀的压力-流量特性曲线852.9喷嘴-挡板阀因此，双喷嘴档板阀的无因次压力特性方程为取a=1,作出双喷嘴档板阀的无因次压力特性曲线。双喷嘴档板阀的压力特性线性度好，线性范围大，以零位为中心的放大倍数大。由压力特性方程，得压力放大系数由于，2.9喷嘴-挡板阀因此，双喷嘴档板阀的无因次压力特性方程862.9喷嘴-挡板阀因此，双喷嘴档板阀的零位压力放大系数（增益）可见，双喷嘴档板阀的零位压力放大系数是单喷嘴挡板阀的2倍。3、流量特性

流量特性：空载条件下（pL=0），负载流量qL与xf之间的稳态关系。由于pL=p1-p2，故p1=p2=pc。当挡板处于中位时，或有任意位移xf时，各喷嘴前腔的压力值均不变。由可得将p1、p2

代入流量压力特性方程2.9喷嘴-挡板阀因此，双喷嘴档板阀的零位压力放大系数（872.9喷嘴-挡板阀则有，因此，双喷嘴档板阀的流量特性方程为2.9喷嘴-挡板阀则有，因此，双喷嘴档板阀的流量882.9喷嘴-挡板阀由此，双喷嘴档板阀的零位流量增益（放大系数）为由于双喷嘴档板阀的xf及xf0都很小，小增量线性方程可推广到xf0全范围内。由此，可画出线性流量特性曲线。由KP0及Kq0，可得双喷嘴档板阀的零位流量-压力增益若a=1时，双喷嘴档板阀的零位阀系数为

零位流量放大系数

2.9喷嘴-挡板阀由此，双喷嘴档板阀的零位流量增益（放大892.9喷嘴-挡板阀零位流量-压力放大系数

零位压力放大系数

双喷嘴档板阀的线性化压力-流量特性方程双喷嘴档板阀的零位泄漏流量为两个喷嘴流量之和，即

当a=1时，零位泄漏流量为

2.9喷嘴-挡板阀零位流量-压力放大系数902.9喷嘴-挡板阀双喷嘴档板阀与单喷嘴挡板阀的流量增益是一样的，压力增益增加一倍，零位泄漏量增加一倍。双喷嘴档板阀结构对称，因温度和供油压力变化产生的零漂小，即零位工作点变动小，挡板在零位时受的液压力和液动力是平衡的。四、喷嘴-挡板阀的力特性喷嘴处液流作用力对挡板的作用与控制挡板位移的元件产生的力相当，提高了对控制元件的要求，增加了选用控制元件时的困难。挡板处的摩擦力和惯性力较小，可忽略。挡板所受的运动阻力主要是液流作用力。1、单喷嘴挡板阀所受液流作用力

2.9喷嘴-挡板阀双喷嘴档板阀与单喷嘴挡板阀的流量增益是912.9喷嘴-挡板阀忽略在喷嘴端面由喷嘴孔直径DN到喷嘴端面外径D之间的环形面积上液流的静压力对挡板的作用力。作用在挡板上的力：①喷嘴射流动量的变化对挡板产生的反作用力；②挡板内外静压差产生的作用力；③在喷嘴端面由喷嘴孔直径DN到喷嘴端面外径D之间的环形范围内液体静压差引起的作用于挡板上的力（1）射流动量变化产生的反作用力R1

其中，

则有，

故，

2.9喷嘴-挡板阀忽略在喷嘴端面由喷嘴孔直径DN到喷嘴端92（3）窗口理想对称、匹配，无泄漏；结构简单、工艺性好、驱动力小、工作可靠9、什么是稳态液动力，什么是瞬态液动力？挡板所受的运动阻力主要是液流作用力。10、滑阀流量饱和的含义是什么?它对阀的特性有什么影响？如何避免？发展方向：特性研究、最佳参数设计、最佳工作状态研究、7滑阀的输出功率和效率11、求出零开口双边滑阀的最大功率点和最大功率？正开口四边滑阀的零位泄漏量应是窗口3、4泄漏量之和，即三凸肩、四凸肩四通阀：导向性和密封性好，最常用结构型式。三、阀的线性化分析和阀的系数指阀开度一定时，负载压降变化所发展方向：特性研究、最佳参数设计、最佳工作状态研究、（2）滑阀的特性系数2.9喷嘴-挡板阀（2）挡板内外静压差产生的反作用力R2（由两部分组成）

①喷嘴孔范围内液体内外静压差产生的作用力

对喷嘴前腔与喷嘴出口列伯努利方程得

②喷嘴端面环形范围内液体静压差产生的作用于挡板上的力实验表明，对于D/DN>1.3的喷嘴，特别是喷嘴和挡板间隙较小时，不可忽略，且使挡板受力呈现严重的非线性。对于锐边（D/DN<1.3），较小，可忽略。（3）窗口理想对称、匹配，无泄漏；2.9喷嘴-挡板阀（2932.9喷嘴-挡板阀由此，作用在挡板上的液流作用力为

喷嘴孔断面上的流速为

因此，

2.9喷嘴-挡板阀由此，作用在挡板上的液流作用力为942.9喷嘴-挡板阀最后，单喷嘴挡板所受的液流作用力为（力特性方程）在喷嘴与挡板之间的间隙(xf0-xf)很小时，方程中第二项可以忽略，液流力近似等于液压力pcAN。

在零位条件下(xf0=0，pc=ps/2),单喷嘴挡板阀的零位液动力刚度（或零位液压弹簧刚度）为

负号表示负弹簧刚度，是喷嘴流速vN形成的动压引起，对挡板运动的稳定性不利。

2.9喷嘴-挡板阀最后，单喷嘴挡板所受的液流作用力为（力952.9喷嘴-挡板阀2、双喷嘴挡板阀所受液流作用力

双喷嘴挡板阀挡板处于中位时，两喷嘴对挡板的作用力平衡。当挡板偏离中位时，挡板所受力为两喷嘴液流力之差。减小了对控制元件输出功率的要求。因此，两喷嘴作用在挡板上的液流力为

2.9喷嘴-挡板阀2、双喷嘴挡板阀所受液流作用力962.9喷嘴-挡板阀作用在挡板上的净液流力为

由于并近似认为因此，有

通常，xf0/DN<1/16，上式中第二项比第一项小得多；由于xf<xf0，第三项也可忽略。因此，双喷嘴挡板阀的力特性方程为

2.9喷嘴-挡板阀作用在挡板上的净液流力为972.9喷嘴-挡板阀方程中右边第一项是喷嘴孔处的静压力对挡板产生的液压力；第二项近似射流动量变化对挡板产生的液动力。由此，双喷嘴挡板阀的液动力刚度（液压弹簧刚度）为

可见，双喷嘴挡板阀的液动力刚度是单喷嘴挡板阀的2倍。

五、喷嘴-挡板阀的主要结构参数选择与计算喷嘴挡板阀的主要结构参数：喷嘴直径DN、零位间隙xf0、固定节流孔直径D0、喷嘴长度LN、固定节流孔长度l0、喷嘴孔端面壁厚l

（外圆直径D）、喷嘴前端锥角α

2.9喷嘴-挡板阀方程中右边第一项是喷嘴孔处的静压力对挡982.9喷嘴-挡板阀1、喷嘴孔直径DN

喷嘴孔直径对放大器的流量放大系数影响较大。

因此，由

得

a=1时，

2.9喷嘴-挡板阀1、喷嘴孔直径DN喷嘴孔直径对放大器992.9喷嘴-挡板阀2、喷嘴挡板的零位间隙

xf0零位间隙影响对放大器的中位泄漏量和压力放大系数。

由

和

零位间隙愈小，中位泄露愈小，压力灵敏度愈高，但易堵塞，对油污敏感。Xf0确定：使喷嘴孔面积比喷嘴与挡板的环形节流面积充分大，以保证环形节流可控，避免流量饱和，失去控制作用。通常，取

即

xf0一般取0.025～0.125mm。2.9喷嘴-挡板阀2、喷嘴挡板的零位间隙xf0零位间隙1003、固定节流孔直径D02.9喷嘴-挡板阀当DN、xfo确定后，D0由aq确定。即

由

得

初步设计时，取，若a=1,,得4、其他参数其他参数设计，一般通过经验公式和设计手册，结合工程实际确定。3、固定节流孔直径D02.9喷嘴-挡板阀当DN、xfo确1013射流式伺服控制阀一、射流管式流量伺服控制阀结构和工作原理3射流式伺服控制阀一、射流管式流量伺服控制阀结构和工作原1023射流式伺服控制阀二、新型射流管式流量伺服控制阀结构和工作原理3射流式伺服控制阀二、新型射流管式流量伺服控制阀结构和工1033射流式伺服控制阀三、偏转板式流量伺服控制阀结构和工作原理3射流式伺服控制阀三、偏转板式流量伺服控制阀结构和工作原1043射流式伺服控制阀四、新型喷嘴-挡板式流量伺服控制阀结构和工作原理3射流式伺服控制阀四、新型喷嘴-挡板式流量伺服控制阀结构105双喷挡阀、射流管阀和偏导射流式阀都是力反馈型伺服阀，线性度好，性能稳定，抗干扰能力强，零漂小。阀芯调整到中位，满足xV=qL=pL=0，改变供油压力ps，测中位泄漏流量qc。3零开口四边滑阀的静态特性2滑阀静态特性一般分析2、瞬态液动力第2章液压放大元件二凸肩、三凸肩、四凸肩微分，并令6、比较零开口阀与正开口阀、三通阀与四通阀的三个系数有何异同因此，径向间隙为零，节流边锐利的理想滑阀，凸肩与阀套槽宽尺寸关系：溢流阀功率损失是由滑阀造成的，应算在滑阀效率内。为使可变节流孔处的节流作用发生在喷嘴与挡板之间，而不是喷嘴孔内，对挡板和喷嘴之间的起始距离xd0应有限制。四个桥臂高度对称，是比较理想的线性元件。正开口的空载稳态液动力是零开口的2倍4两种流量伺服控制阀比较双喷挡阀、射流管阀和偏导射流式阀都是力反馈型伺服阀，线性度好，性能稳定，抗干扰能力强，零漂小。双喷挡阀的档板与喷嘴间隙小，易被污物卡住。射流管阀喷嘴为最小流通面积处，过流面积大，不易堵塞，抗污染性好。射流管阀具有“失效对中能力”。双喷挡阀、射流管阀和偏导射流式阀都是力反馈型伺服阀，线性度好106射流管阀动态性能稍低于喷挡阀。原因一：同规格阀，射流管阀阀芯直径＞喷挡阀原因二：射流管喷嘴直径大小（内泄）事实上：射流管阀相频宽可超过100Hz，高的达200Hz。射流放大器压力效率和容积效率高，分辨率比双喷挡阀高得多。低压工作性能优良（0.5MPa）。4两种流量伺服控制阀比较射流管阀动态性能稍低于喷挡阀。4两种流量伺服控制阀比较1071、为什么把液压控制阀称为液压放大元件？2、什么是理想滑阀?什么是实际滑阀？3、什么是三通阀、四通阀、双边滑阀、四边滑阀?它们之间有什么关系?4、什么叫阀的工作点？零位工作点的条件是什么?6、比较零开口阀与正开口阀、三通阀与四通阀的三个系数有何异同7、径向间隙对零开口滑阀的静态特性有什么影响，为什么要研究实际实际零开口滑阀的泄漏特性?8、为什么说零开口四边滑阀的性能最好，但最难加工？9、什么是稳态液动力，什么是瞬态液动力？10、滑阀流量饱和的含义是什么?它对阀的特性有什么影响？如何避免？11、求出零开口双边滑阀的最大功率点和最大功率？12、如何选取喷嘴挡板阀的零位压力工作点，对其性能有什么影响？思考题1、为什么把液压控制阀称为液压放大元件？思考题108液压放大元件液压放大元件109第2章液压放大元件内容摘要圆柱滑阀结构、工作原理、静态特性喷嘴挡板阀结构、工作原理、静态特性射流管阀结构、工作原理、静态特性第2章液压放大元件内容摘要110第2章液压放大元件概述

液压放大元件:机械运动控制流体动力的元件，输入（机械信号）→输出（液压信号），功率放大，驱动执行元件单级、多级液压放大器液压放大元件：滑阀、喷嘴挡板阀、射流管阀滑阀和喷嘴挡板阀：节流式；射流管阀：分流式优点：动态性能好、工作可靠、结构简单、输出功率大发展方向：特性研究、最佳参数设计、最佳工作状态研究、新颖工作原理、新型放大元件的研制与开发。第2章液压放大元件概述1112.1圆柱滑阀的分类、结构型式及工作原理一、圆柱滑阀的分类1、按进、出阀的通道数划分四通阀：两个控制油口，双作用液压缸或马达三通阀：一个控制油口，差动液压缸，需有反向运动的固定偏压二通阀：单边阀，一个可变节流口，需和固定节流口配合，差动液压缸2、按滑阀的工作边数（有效节流口数）划分四边滑阀(a,b,c)：四个可控节流口，控制性能最好，三个轴向尺寸双边滑阀(d,e)：两个可控节流口，控制性能居中，一个轴向尺寸单边滑阀(f)：一个可控节流口，控制性能最差，没有轴向尺寸

3、按阀套窗口的形状划分(环形和断续节流窗口)矩形、圆形、三角形等多种；矩形：全周、非全周开口，面积与位移成比例，线性流量增益，多使用圆形：工艺性好，增益非线性，使用性能要求不高的场合2.1圆柱滑阀的分类、结构型式及工作原理一、圆柱滑阀的分1122.1圆柱滑阀的分类、结构型式及工作原理2.1圆柱滑阀的分类、结构型式及工作原理1134、按阀芯的凸肩数目划分二凸肩、三凸肩、四凸肩二通阀：一般两凸肩；三通、四通阀：两个或以上凸肩。二凸肩四通阀：结构简单，长度短，导向性差；凸肩易被卡，不能做成全周开口；阀芯两端回油流道流动阻力不同，两端面受液压力不等，处于静不平衡状态；阀芯采用液压或气动操纵有困难。三凸肩、四凸肩四通阀：导向性和密封性好，最常用结构型式。2.1圆柱滑阀的分类、结构型式及工作原理4、按阀芯的凸肩数目划分2.1圆柱滑阀的分类、结构型式及1145、按滑阀的预开口型式划分径向间隙为零，节流边锐利的理想滑阀，凸肩与阀套槽宽尺寸关系：正开口(负重叠)、零开口(零重叠)和负开口(正重叠)径向间隙和工作边圆角，由流量增益曲线确定阀的预开口型式更合理。零开口：线性流量增益，性能好，加工困难负开口：流量增益具有死区，引起稳态误差，使用少正开口：流量增益变化大，压力灵敏度低，零位泄露量大2.1圆柱滑阀的分类、结构型式及工作原理5、按滑阀的预开口型式划分2.1圆柱滑阀的分类、结构型式及115

二、常用圆柱滑阀的典型结构环形节流窗口阀套和四凸肩阀芯的四边滑阀(a)圆形断续节流窗口阀套和双凸肩阀芯的四边滑阀(b)非圆断续节流窗口阀套和三凸肩阀芯的四边滑阀(c,d)2.1圆柱滑阀的分类、结构型式及工作原理

二、常用圆柱滑阀的典型结构2.1圆柱滑阀的分类、结构型116三、圆柱滑阀的工作原理单边滑阀的工作原理（a）：P1F1=PSF2双边滑阀的工作原理（b）：P1=PS/2，F1=2F2，P1F1=PSF2四边滑阀的工作原理（c）:2.1圆柱滑阀的分类、结构型式及工作原理三、圆柱滑阀的工作原理2.1圆柱滑阀的分类、结构型式及工117

静态特性：稳态、恒压源时的特性，包括：

（1）流量特性：负载压力pL恒定，qL与xV关系

（2）压力特性：负载流量qL=0，pL与xV关系

（2）压力-流量特性：pL、qL、xV关系

表示了阀的工作能力和性能，即输入与输出量之间的稳态对应关系，可用方程、曲线、阀系数表示。

阀系数：流量放大系数，压力放大系数，流量-压力放大系数

静参数：

xVmax，qLmax，ps，Kq，Kp，Kc

2.2滑阀静态特性一般分析静态特性：稳态、恒压源时的特性，包括：

（1）流量特1182.2滑阀静态特性一般分析一、滑阀压力—流量方程的一般表达式

每一桥臂流量qi

、每一桥臂压降pi

、qL、pL、ps、qs

假设条件：（1）

ps=C，

p0=0；（2）忽略压力损失；

（3）不可压缩；（4）

Cd1=Cd2=Cd3=Cd4=Cd2.2滑阀静态特性一般分析一、滑阀压力—流量方程的一般表1192.2滑阀静态特性一般分析根据桥路的压力平衡可得：

p1+p4=ps

p2+p3=ps

p1-p2=pL

p3-p4=pL根据桥路的流量平衡可得：

q1+q2=qs

q3+q4=qs

q4-q1=qL

q2-q3=qL2.2滑阀静态特性一般分析根据桥路的压力平衡可得：

p1120各桥臂的流量方程：式中节流口液导：2.2滑阀静态特性一般分析消去中间变量pi、qi，得负载流量qL、负载压力pL和阀芯位移xV之间的关系：各桥臂的流量方程：式中节流口液导：2.2滑阀静态特性一般1212.2滑阀静态特性一般分析阀口对称、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：2.2滑阀静态特性一般分析阀口对称、匹配条件：

122多作为电液伺服阀前置液压放大级。棱边均严格保持锐边，lj/dj≤3,属于短孔兼有长孔的成分,进入孔口渐缩、脱离孔壁后在孔内渐扩，贴附孔壁。用于小功率系统和两级放大器的第一级（前级）其他参数设计，一般通过经验公式和设计手册，结合工程实际确定。结构简单、加工容易、运动部件质量小、对油液污染不敏感结构组成：固定节流孔、喷嘴前腔、喷嘴、挡板。Kc0最小，阻尼系数最小，不易稳定10、滑阀流量饱和的含义是什么?它对阀的特性有什么影响？如何避免？2、无因次压力-流量特性曲线液动力方向与阀腔内液体的加速度方向相反。射流管阀相频宽可超过100Hz，高的达200Hz。实际零开口四边滑阀的压力增益：L1-L2=L称阻尼长度,其值为正时，使瞬态液动力起阻尼力作用。一、零开口四边滑阀输出功率而变，而且随而变。2.2滑阀静态特性一般分析由以上公式推得负载流量为：供油流量为：多作为电液伺服阀前置液压放大级。2.2滑阀静态特性一般分123

二、滑阀的静态特性曲线

（I）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pL＝0时的流量特性称为空载流量特性。2.2滑阀静态特性一般分析二、滑阀的静态特性曲线2.2滑阀静态特性一般分析124(II)

阀的压力特性：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qL＝0时的压力特性。2.2滑阀静态特性一般分析(II)阀的压力特性：2.2滑阀静态特性