电液气控制工程正开口四边滑阀的静态特性

2.4 正 开 口 四 边 滑 阀 的 静 态 特 性 1 2 v2 4 vA =A =W(U-x )A =A =W(U+x ) 代 入 式 （ 3-53） 得 压 力 -流 量 方 程 ： L d v s L d L v L v s Lsd v vL L Ls ss v Ld 1 1q =C W(U+x ) (p -p )-C W(U-x ) (p +p ) pC WU x xq p p=(1+ ) (1 (3-81)q =(1+x ) (1-p )-(1 - )-(1- ) (1+-x ) (1+p )U p U ppC WU ) (3-83)-上 式 除 以 得无 因 次 压 力 流 量 方 程 为 线 性 度 比 零 开 口 四 边 滑阀 好 得 多 ， 比 较 理 想 的线 性 元 件 ， 这 是 四 个 桥臂 高 度 对 称 的 结 果 。 L L vsq0 d sdc0 s vsp0 对 式 （ 3-81） 微 分 ， 并 在 q =p =x =0处 取 导 数 ， 可 得正 开 口 四 边 滑 阀 的 ：pK = C W (是 理 想 零 开 口 的 2倍 ) (3-84)pC WU K = (其 中 U为 正 开 口 量 ) (3-85)ppK = (3-86)U如 阀 芯 正 向 移 动 ， 节 流 口 4的 面 积 大 ， 同 时 节 流 口 1 零 位 系 数2 x的 面 积 减 少 v vWx2Wx所 以 可 以 提 高 零 位 流 量 益 和 改 善 压,故 力 -节 流 面 积 的 总 变 流 量曲 线 化 量 为的 线 性 度 。 正 开 口 四 边 滑 阀 的 零 位 （ 中 位 ） 泄 漏 流 量 是窗 口 3、 4泄 漏 流 量 之 和 ， 比 较 大 ， 不 适 合 于大 功 率 控 制 的 场 合 。 2.5 双 边 滑 阀 的 静 态 特 性v L d 1 s c d v s cvL d 2 c d v c令 U=0， 即 得 零 开 口 双 边 滑 阀 。当 阀 芯 离 开 中 间 位 置 时 ，只 有 一 个 节 流 窗 口 通 流 。压 力 -流 量 方 程 ：当 x 0时 2 2q =C A (p -p )=C Wx (p -p ) (3-88) 当 x 0时 2 2q =-C A p =C Wx p (3-89) vL v cvL v c cLs s写 成 无 因 次 形 式 为 ：当 x 0时q =x 1-p (3-90)当 x 0时q =x p (3-91)曲 线 和 零 开 口 四 边 滑 阀 的一 样 图 3-13。 只 是 坐 标 要 加 以 改 变 。pp 1横 坐 标 =-1改 为 =0， 纵 坐 标 乘 以p p 2 r sv L c0sc0 h r Lh s h p双 边 滑 阀 的 零 位 工 作 点 可 由 x =q =0和 p = 来 确 定 。2在 该 点 工 作 时 ， 阀 控 液 压 缸 在 两 个 方 向 的 控 制 性 能 一 样 。为 了 使 阀 在 这 点 工 作 ， 必 须 使 液 压 缸 两 腔 有 效 面 积 满 足 ：p p = 2没 有 外 负 载 作 用 时 ： A =2A A F1有 外 负 载 作 用 时 ： =A 2 p A L V VV V V sq0 d sc0 d sc 0 x =0 c sp0 0 x =0 对 式 3-91求 偏 导 数 ：pK =C W q pK =- =C Wx p =0pp pK = = =x x 双 边 滑 阀 的 常 值 负 载 力 和 摩 擦 负 载 力 在 系 统 中引 起 稳 态 误 差 是 四 边 阀 的 两 倍 。 因 此 ， 双 边 滑阀 一 般 适 用 于 机 液 伺 服 系 统 ， 因 为 其 负 载 力 小 ，或 允 许 误 差 较 大 。 正L 1 2 d v s c d v c令 U0， 即 得 开 口 双 边 滑 阀 。压 力 -流 量 方 程 ： 2 2q =q -q =C W（ U+x ) (p -p ) - C W（ U-x ) p (2-71) vL v c v ccLs s写 成 无 因 次 形 式 为 ：当 x 0时q =(1+x ) 1-p - (1-x ) p 曲 线 和 图 3-15一 样 。 只 是 坐 标 要 加 以 改 变 。pp 1横 坐 标 =-1改 为 =0， 纵 坐 标 乘 以p p 2 LV L V V sq0 d sc0 d sc 0c s p0 0 正 开 口 双 边 滑 阀 的 零 位 系 数 ：q pK = =2C Wx q pK =- =2C Wx ppp pK = = （ 是 四 边 滑 阀 的 一 半 ）x U（ 因 为 四 边 滑 阀 有 两 个 控 制 通 道 ， 且 为 差 动 ） 3.9 喷 嘴 挡 板 阀与 滑 阀 相 比 ， 结 构 简 单 ， 加 工 容 易 ， 运 动部 件 质 量 小 ， 对 油 液 污 染 不 太 敏 感 。但 零 位 泄 漏 流 量 大 ， 故 只 适 合 于 小 功 率 系统 。 在 两 级 液 压 放 大 器 中 ， 多 采 用 喷 嘴 挡板 阀 作 为 第 一 级 。 一 .单 喷 嘴 挡 板 阀 的 静 态 特 性 1.压 力 特 性L 1 2L d0 0 s c df f c L 2 -1c df fs d0 0q =q -q可 得 2 2q =C A (p -p )-C A p (3-104) 令 q =0， 得 压 力 特 性 方 程 为 ：p C A （ 1 （ ） ） (3-106) p C A特 性 曲 线 如 图 所 示 df N f0d0 02 2 -1c fs f0f s sc0 c0 C D x令 = ， 压 力 特 性 方 程 变 为 ：C Ap x （ 1 （ 1- ） ） (3-108) p x对 x 求 导 ， 可 得 =0时 零 位 压 力 灵 敏 度 最 高 ， 此 时p pp ， 通 常 取 p 作 为 设 计 准 则 ， 要 求 一 起2 2工 作 的 差 动 液 压 缸 活 塞 两 边 的 面 积 为 2： 1 df N f0d0 0Ld0 0 C D x= 1C Aq pc xf pc1- -(1- ) ps xf0 psC A 2ps/ 2.压 力 流 量 特 性令 ， 将 式 （ 3-109） 代 入 式（ 3-105） 得 ： (3-111) 压 力 流 量 曲 线 如 图 所 示 sq0 df Nsp0 f0 pK C D pK 2x (3-112) (3-114) df N f0c0 s 阀 的 零 位 系 数 ：2C D xK (3-115) p 是 4通 阀 ， 可 以 控制 双 作 用 液 压 缸二 .双 喷 嘴 挡 板 阀 的 静 态 特 性 ) ) 2) 2(1 2( ) L 1 2 L 4 3 fL 1 1s f0 sd0 0 s fL 22 f0 s sd0 0 s ff0 q q q q q q xq p p1- -(1- ) p x pC A 2p / xq p2(1+ p - x p pC A 2p / xx1.压 力 流 量 特 性得 ： (3-116) (3-117) 压 力 流 量 曲 线 如 图 所 示与 单 喷 嘴 挡 板 阀 相 比 ， 在 0 1之 间 线 性 度 好 ， 线 性 范 围 大 2 2 2) ) ) 2. 力 特 性1 fs f02 f 2s f01 2 L f fs s s f0 f0 p xp (1- xp 1 (3-120) xp (1+ )xp p p x xp p p (1- (1x x嘴 板 在 板 偏 离 零 位 ， 一 嘴 腔 力升 高 ， 另 一 嘴 的 力 降 低足 式 （ 3-109） 的 准 ， 由 式 （ 3-108） 可 得式 相 ， 得 ：压得 ： 1 (3-119) 1 1 (3-121) 压双 喷 挡 阀 挡 时 个 喷 内 压个 喷 压当 满 设 计 则 时两 减力 流 量 曲 线 如 图 所 示 sq0 df Nsp0 f0 pK C D pK x3. (3-125) (3-126) L 1 2 L 4 3df N f0c0 s阀 的 零 位 系 数可 以 将 q q -q q q -q 在 零 位 附 件 线 性 化得 压 力 流 量 线 性 化 表 达 式 。由 该 方 程 直 接 得 到 阀 的 零 位 系 数 ：C D xK (3-127) p与 单 喷 嘴 挡 板 阀 相 比 ， 流 量 增 益 是 一 样 的 ，而 压 力 灵 敏 度 增 加 了 一 倍 。 与 单 喷 嘴 挡 板 阀 相 比 ， 双 喷 嘴 挡 板 阀 具 有 以 下 优 点 ：因 温 度 和 供 油 压 力 变 化 而 产 生 的 零 漂 小 ，即 零 位 工 作 点 变 动 小挡 板 在 零 位 时 所 受 的 液 压 力 和 液 动 力 是 平 衡 的 三 、 作 用 在 挡 板 上 的 液 流 力 对 双 喷 挡 阀 个 喷 挡挡 净-于 嘴 板 ， 可 求 得 每 嘴 作 用 于 板 上 的 力2 2df f0 f1 1 N N2 2df f0 f2 2 N N 1 2 16C (x -x )F = p A 1+ (3-134)D16C (x -x )F = p A 1+ (3-135)DF =F F (3-136) 作 用 于 板 上 的 液 流 力 四 、 喷 嘴 挡 板 阀 的 设 计n 1、 喷 嘴 直 径 ： (3-138) q0 N sdfKD pC n 2、 喷 嘴 挡 板 的 零 位 间 隙n 3、 固 定 节 流 口 直 径 和 其 他 参 数一 般 为 0.0250.125mmNf0f0 Dx (3-139)16x 2.10 射 流 管 阀 优 点 ：1)抗 污 能 力 强 ， 对 油 液 的 清 洁 度 要 求 不 高2)压 力 恢 复 系 数 和 流 量 恢 复 系 数 高 ， 效 率较 高 ， 可 以 作 为 前 置 放 大 元 件 。缺 点 ：1)由 于 射 流 力 的 作 用 ， 容 易 产 生 振 动2)射 流 管 惯 量 较 大 ， 动 态 特 性 不 如 喷 嘴 挡 板 阀3)零 位 泄 漏 量 大4)粘 性 特 性 影 响 较 大 2.11 滑 阀 输 出 功 率 及 效 率 L L L L V Ld s1N = pq = pC Wx (p - p)L L只 对 零 开 口 四 边 滑 阀 进 行 分 析负 载 压 力 为 p,负 载 流 量 为 q， 则阀 的 输 出 功 率 （ 负 载 功 率 ） 为 L V Vms2得 知 ： 在 p = p 时 ， x 在 最 大 开 度 x 时3L Vm 3(m ax) d s2 1N = C Wx p3 3 L L VmL L Vm s ss s s ss d s s s s ss d 2 pq(pq)m ax 3 2= = = =0.6673pq pq 12 2pC Wx (p - p)3 3(pq)m ax= = =0.385pq ppC Wx L Lmaxs ss当 采 用 变 量 泵 可 自 调 节 供 油 流 量 q 时 q =q(阀 本 身 达 到 的 最 高 效 率 )当 采 用 定 量 泵 加 溢 流 阀 作 液 压 能 源 时 ， q q(整 个 液 压 伺 服 系 统 的 效 率 ， 包 括 溢 流 阀 的 溢 出 损 失 ) 上 述 分 析 表 明 ， 在 PL 2/3 Ps时 ， 整 个 液 压伺 服 系 统 的 效 率 最 高 ， 同 时 阀 的 输 出 功 率 最大 。 故 取 PL 2/3 Ps作 为 阀 的 设 计 负 载 压 力 ，同 时 ， 在 PL=2/3 Ps时 ， Kq 和 Kc变 化 不 大 。Kq的 减 小 和 Kc的 增 大 会 影 响 系 统 的 性 能 。所 以 一 般 将 限 制 在 PL=2/3 Ps