液压伺服系统 第四章 液压控制元件

液压伺服系统第四章液压控制元件第一页，共五十六页，编辑于2023年，星期三OUTLINE

圆柱滑阀结构型式、工作原理、静态特性喷嘴挡板阀结构型式、工作原理、静态特性射流管阀结构型式、工作原理、静态特性第二页，共五十六页，编辑于2023年，星期三2.1圆柱滑阀的结构型式及分类第三页，共五十六页，编辑于2023年，星期三第四页，共五十六页，编辑于2023年，星期三一、按进、出阀的通道数划分

四通阀三通阀二通阀二、按滑阀的工作边数划分

四边滑阀双边滑阀单边滑阀三、按阀套窗口的形状划分

矩形、圆形、三角形等多种四、按阀芯的凸肩数目划分

二凸肩、三凸肩、四凸肩五、滑阀的预开口型式分类六、滑阀的预开口型式分类2.1圆柱滑阀的结构型式及分类第五页，共五十六页，编辑于2023年，星期三一、按进、出阀的通道数划分四通阀三通阀三通阀三通阀四通阀四通阀第六页，共五十六页，编辑于2023年，星期三二、按滑阀的工作边数划分四边滑阀四边滑阀四边滑阀双边滑阀双边滑阀双边滑阀第七页，共五十六页，编辑于2023年，星期三四、依据轴肩数目分类双肩滑阀双肩滑阀三肩滑阀四肩滑阀三肩滑阀双肩滑阀第八页，共五十六页，编辑于2023年，星期三五、滑阀的预开口型式分类流量曲线零开口(零重叠)正开口（负重叠

）

负开口（正重叠）

第九页，共五十六页，编辑于2023年，星期三4）圆周开口与非圆周开口

圆周开口阀口非圆周开口阀口阀芯位移时，圆周开口阀的开口面积为非圆周开口阀的开口面积为第十页，共五十六页，编辑于2023年，星期三2.2圆柱滑阀的静态特性分析第十一页，共五十六页，编辑于2023年，星期三

滑阀压力—流量方程的一般表达式2.2滑阀静态持性的一般分析第十二页，共五十六页，编辑于2023年，星期三基本假设：（1）液压能源是理想的恒压源，回油压力为零；（2）忽略管道和阀腔内的压力损失，因为管道和阀腔内的压力损失与阀口处的节流损失相比很小，所以可以忽略不计；（3）工作液是不可压缩的；（4）各节流阀口流量系数相等；（5）各阀口的油路窗口是矩形的，滑阀结构上阀口是匹配与对称的。

第十三页，共五十六页，编辑于2023年，星期三

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=qL

第十四页，共五十六页，编辑于2023年，星期三各桥臂的流量方程：

式中节流口液导：

第十五页，共五十六页，编辑于2023年，星期三阀口配磨匹配条件：

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：第十六页，共五十六页，编辑于2023年，星期三由以上公式推得负载流量为：供油流量为：第十七页，共五十六页，编辑于2023年，星期三二、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：第十八页，共五十六页，编辑于2023年，星期三（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qL＝0时阀单位输入位移所引起的负载压力变化的大小。第十九页，共五十六页，编辑于2023年，星期三根据：所以有：负载压力流量线性化方程：第二十页，共五十六页，编辑于2023年，星期三阀的三个系数流量增益：直接影响开环增益，因而对系统的稳定性、响应特性、稳态误差有直接影响。流量-压力系数：直接影响阀控执行元件的速度比和速度刚度。压力增益：表示阀控执行元件组合启动大惯量和大摩擦力负载的能力。第二十一页，共五十六页，编辑于2023年，星期三零位阀系数阀的系数值随着工作点的变化而变化。最重要的阀系数是零位阀系数零位阀系数：液压伺服系统阀经常工作在零位附近。零位流量增益最大，因而系统开环增益也最大。零位流量-压力系数最小，因而系统阻尼比最小。零位系统稳定，则在其它工作点系统一定稳定。因此零位阀系数经常最为系统分析时阀的性能参数第二十二页，共五十六页，编辑于2023年，星期三4.3零开口圆柱滑阀的静态特性分析第二十三页，共五十六页，编辑于2023年，星期三一、理想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U=0第二十四页，共五十六页，编辑于2023年，星期三

阀芯左移：

阀芯右移：

合并得：第二十五页，共五十六页，编辑于2023年，星期三

归一化处理得：

其中：

第二十六页，共五十六页，编辑于2023年，星期三理想零开口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。第二十七页，共五十六页，编辑于2023年，星期三(II)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qL＝0时的压力特性。第二十八页，共五十六页，编辑于2023年，星期三2、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：第二十九页，共五十六页，编辑于2023年，星期三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：第三十页，共五十六页，编辑于2023年，星期三一、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实际零开口四通滑阀流量特性基本理想零开口阀一样压力特性泄漏特性第三十一页，共五十六页，编辑于2023年，星期三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：第三十二页，共五十六页，编辑于2023年，星期三4.4正开口圆柱滑阀的静态特性分析第三十三页，共五十六页，编辑于2023年，星期三1、理想正开口四边滑阀的压力—流量方程

归一化方程：第三十四页，共五十六页，编辑于2023年，星期三压力—流量曲线全程正开口四通滑阀的压力—流量曲线小正开口四通滑阀的压力—流量曲线小正开口四通滑阀的压力—流量曲线局部

第三十五页，共五十六页，编辑于2023年，星期三2、理想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：第三十六页，共五十六页，编辑于2023年，星期三4.5双边滑阀的静态特性分析第三十七页，共五十六页，编辑于2023年，星期三

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

阀芯左移：

阀芯右移：

第三十八页，共五十六页，编辑于2023年，星期三带差动液压缸的双边滑阀

第三十九页，共五十六页，编辑于2023年，星期三无因次方程：第四十页，共五十六页，编辑于2023年，星期三2、零开口双边滑阀的零位阀系数

流量增益：

流量-压力系数：

压力增益：第四十一页，共五十六页，编辑于2023年，星期三2、正开口双边滑阀的零位阀系数

流量增益：

流量-压力系数：

压力增益：第四十二页，共五十六页，编辑于2023年，星期三4.6滑阀的受力分析相比较而言，作用滑阀阀芯上的驱动力会很大，远远超过阀芯上作用的各种阻力之和。第四十三页，共五十六页，编辑于2023年，星期三4.7滑阀输出功率及效率第四十四页，共五十六页，编辑于2023年，星期三一、零开口四边滑阀输出功率

第四十五页，共五十六页，编辑于2023年，星期三恒压定量液压源恒压变量液压源第四十六页，共五十六页，编辑于2023年，星期三

二、零开口四边滑阀输出效率

第四十七页，共五十六页，编辑于2023年，星期三2.8滑阀设计（暂略）第四十八页，共五十六页，编辑于2023年，星期三2.9喷嘴挡板阀第四十九页，共五十六页，编辑于2023年，星期三

一、喷嘴挡板阀静态特性

结构原理：

第五十页，共五十六页，编辑于2023年，星期三喷嘴挡板阀如图所示为喷嘴挡板阀的工作原理图。

优点：结构简单、加工要求低、运动部件惯性小、位移小、反应快、灵敏度和精度高。缺点：无功损耗大、抗污染能力较差、输出功率小。

第五十一页，共五十六页，编辑于2023年，星期三特性曲线压力—流量曲线压力特性曲线第五十二页，共五十六页，编辑于2023年，星期三2.10射流管阀第五十三页，共五十六页，编辑于2023年，星期三射流管阀如图所示为射流管阀工作原理图。

优点：结构简单、加工精度较低、工作可靠、抗污染能力强、能在恶劣条件下工作。缺点：供油压高、易产生干扰