液压控制系统2

A
B
（F） 三凸肩负开口四通滑阀
图2.2 滑阀典型结构原理图
不论凸肩数有多少，也不管是三通或四通的阀，都 可以做成正开口、负开口或零开口的。
滑阀的结构型式很多，最有代表性的是零开口四通滑阀。 能表示Q、A及Δp三者间关系的方程就是滑阀的特性 方程，而只研究稳态关系的就叫做静特性。
2.2滑阀的静态特性的一般分析
特性方程 QL Q1 Q4 QL C dW (U xv ) ( PS PL ) / C d W (U xv ) ( PS PL ) /
二、正开口四边阀的阀系数
零位流量增益 K q 0 2C d W C dWU PS 2 PS U
QL
三、正开口四边阀的特性曲线
xv xv Kc
qL 1 Kq Cd W ( ps p L ) xv
(2-２９)
pL 2( ps pL ) K q Kp xv xv Kc
qL pL CdWx v 1
(2-３２)
Kc

( ps p L )
2( p s p L )
(2-３０)
六、滑阀典型结构原理图
T pS
A
B
（D） 三凸肩零开口四通滑阀
图2.2 滑阀典型结构原理图
六、滑阀典型结构原理图
T pS
Xv
A
B
（D） 三凸肩零开口四通滑阀
图2.2 滑阀典型结构原理图
六、滑阀典型结构原理图
T pS
Xv
A
B
（D） 三凸肩零开口四通滑阀
图2.2 滑阀典型结构原理图
六、滑阀典型结构原理图
2.4 正开口四通滑阀的静特性
一、正开口四边阀的压力-流量特性方程
可分解 成2个流 量的叠加
流量关系 QL Q1 Q4 Q3 Q2 Q1 Q3 Q2 Q4
流量Q1 流量Q4
左图压力关系 PL P P2 1 P P P2 1 3 P ( PS PL ) / 2 1
全周开口
开方孔
开园孔
W d v
A W xv
W Ln
W是变化的
展开图
dv xv xv xv
(a)
图2.4
(b)
滑阀阀口形状
（c）
(a)
通油槽为整周开槽
(b)通油槽为方孔 （c）通油槽为圆孔。
六、滑阀典型结构原理图
阀体（阀套） 沉 割 槽 阀 芯 孔 阀芯 凸肩 阀芯与阀体
棱边
p0
pS
pS q3
Xv
p1 q1 1 4 3 2 p1 A qL p2 B qL
4
qL 1
3
p2 2
p0
(a)结构原理图
p0 pS
(b)液压桥 A
Xv
1
4
3
2
p2 A QL
p1 B QL
图2.4 四边滑阀及其等效桥路
二、滑阀的静态特性曲线
1、流量特性曲线 负载压降等于常数时，负载流量与阀芯位移关 系。pL=0时的流量特性称为空载流量特性 2、压力特性曲线 负载流量等于常数时，负载压降与阀芯位移关 系。 3、压力-流量特性曲线 阀芯位移一定时，负载流量与负载压降之间关 系的图形描述．
T pS
U
U
U
U
A
B
(e)三凸肩正开口四通阀 阀芯处于中位时， 四个节流工作棱边处都 有相同的预开口量U， 即在零位时有预开口量， 这种阀称正开口阀或负 重叠阀。
（E） 三凸肩正开口四通滑阀
六、滑阀典型结构原理图
T
pS
U
U
U
U
A
B
（E） 三凸肩正开口四通滑阀
图2.2 滑阀典型结构原理图
T
pS
Xv
Kq Kc
P L
QL
Kc
等价动态物理模型 泄漏系数K C
动态数学模型
2.4 正开口四通滑阀的静特性
一、正开口四边阀的压力-流量特性方程
负载流量QL为 Q1 Q4 或为 Q3 Q2
实际上 Q1 Q3且Q2 Q4
阀口 、开口增大为 13 U xv 阀口2、开口减小为 4 U xv
图2.2 滑阀典型结构原理图
T
P
ps
六、滑阀典型结构原理图
A
B
(c)四凸肩零开口四通 滑阀 图中两个通油槽处 有四个工作棱边。由于 凸肩的宽度和不同凸肩 间的距离，与相对应的 油槽尺寸是配制得完全 一致的，所以当阀芯处 于中位时，凸肩的棱边 与油糟的棱边，一一对 齐，从而把油槽完全封 住。这种完全理想化的 滑阀，称理想滑阀。
六、滑阀典型结构原理图
T pS
A
B
（D） 三凸肩零开口四通滑阀
(d)三凸肩零开口 四通滑阀 图中三个通油槽处 有四个工作棱边。由于 凸肩的宽度和不同凸肩 间的距离，与相对应的 油槽尺寸是配制得完全 一致的，所以当阀芯处 于中位时，凸肩的棱边 与油糟的棱边，一一对 齐，从而把油槽完全封 住。这种完全理想化的 滑阀，称理想滑阀。
（F） 三凸肩负开口四通滑阀
六、滑阀典型结构原理图
T pS
OL
OL
OL
OL
A
B
（F） 三凸肩负开口四通滑阀
图2.2 滑阀典型结构原理图
六、滑阀典型结构原理图
T pS
Xv
OL
OL
OL
OL
A
B
（F） 三凸肩负开口四通滑阀
图2.2 滑阀典型结构原理图
六、滑阀典型结构原理图
T pS
Xv
OL
OL
OL
OL
2.1 圆柱滑阀的结构型式及分类、结构原理图
一、按进、出阀的通道数划分 四通阀(图2-1a、b、c、d) 三通阀(图2-1e) 二通阀(图2-1f) 二、按滑阀的工作边数划分 四边滑阀(图2-1a、b、c) 双边滑阀(图2-1d、e) 单边滑阀(图2-1f) 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
《液压控制系统》
南京工程学院 夏庆章 2010年7月
第2章
液压放大元件
本章摘要
• 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
液压放大元件能将输入位移(机械量)转换并放大为具有 一定压力的液体流量。 流量与压力的乘积即功率，因此也可以说液压放大元件 所输出的就是具有一定功率的液压信号。 液压放大元件也是控制液体流量的大小及方向的控制 元件，通常称为(液压)阀，如：滑阀、喷挡板阀、射流管阀 等。 机械功率FV 液压功率pQ 小 大
（C） 四凸肩零开口四通滑阀
六、滑阀典型结构原理图
T
P
ps
A
B
（C） 四凸肩零开口四通滑阀
图2.2 滑阀典型结构原理图
六、滑阀典型结构原理图
Xv
T
P
ps
A
B
（C） 四凸肩零开口四通滑阀
图2.2 滑阀典型结构原理图
六、滑阀典型结构原理图
Xv
T
P
ps
A
B
（C） 四凸肩零开口四通滑阀
图2.2 滑阀典型结构原理图
一、滑阀压力-流量方程的一般表达式 几点假设：1、液压能源理想恒压源，供油压力ps为 常数。回油压力po为０。2、忽略管道和阀腔压力 损失。3、液体不可以压缩。4、阀各节流口流量 系数相等。
p1 ( pS pL ) / 2 p2 ( ps pL ) / 2 ps p1 p2 qL Cd A2 ( pS pL ) / Cd A1 ( PS PL ) / qs Cd A2 ( pS pL ) / Cd A1 ( PS PL ) /
右图压力关系 PL P P2 1 P2 P4 P 1 P4 ( PS PL ) / 2
Q1 Q3 C d W (U xv ) 2P / 1 C dW (U xv ) ( PS PL ) / 又 Q2 Q4 C dW (U xv ) 2P4 / C dW (U xv ) ( PS PL ) /
T
P
c
pc
ps
（b）两凸肩三通滑阀
六、滑阀典型结构原理图
T P ps
c
pc
ps （b）两凸肩三通滑阀
图2.2 滑阀典型结构原理图
六、滑阀典型结构原理图
Xv T P ps
pc
c ps
（b）两凸肩三通滑阀
图2.2 滑阀典型结构原理图
六、滑阀典型结构原理图
Xv T
P
ps
c
pc
ps
（b）两凸肩三通滑阀
PS / PS /
零位压力流量系数 KC 0
零位压力增益 K P0
xv
Kq Kc
P L
动态数学模型
T
pS
pS Q1
Xv
p2 Q3 3 2 1 4 T p2 A QL p1 B QL
2
三、阀线性化分析和阀的系数 阀的力量压力-流量特性是非线性。 将流量方程(2-14)式在某一工作点(qL1、xv1、pL1)附近全微分， 可得在此工作点处的流量方程:
qL qL q x v L pL xv pL
qL K q xv Kc pL
(2-２３)
Kq——流量增益，或流量放大系数，表示负载压力pL不变时， 当阀芯位移xv，有微小增量时所引起的流量增量； Kc——压力流量系数，表示阀芯位移不变时负载压力增量与 负载流量增量之间的关系，也称阀刚度。 Kp ——压力增益，表示负载流量为０时，单位输入位移所引 起的负载压降变化的大小。 阀三个系数关系：K p pL 2( ps pL ) K q
压力PL
理想零开口阀的零位阀系数 K q 0 CdW PS / KC 0 0 K P0
四、实际零开口四边阀的零位阀系数
零位时压力不是无穷大
零位时存在径向泄漏
KC 0
W 2 P 32
QL
Q泄
QL K q 0 xv K C 0 PL
Q放
xv
Kq
xv
P L
U
U
U
U
A
B
（E） 三凸肩正开口四通滑阀
图2.2 滑阀典型结构原理图
六、滑阀典型结构原理图
T
pS
Xv
U
U
U
U
A
B
（E） 三凸肩正开口四通滑阀
图2.2 滑阀典型结构原理图
六、滑阀典型结构原理图
T pS
OL
OL
OL
OL
A
B
(f)三凸肩负开口四通滑阀 零位时每个凸肩都遮 盖了相应的油槽而有重叠 量，只有阀芯位移超过了 棱边处的重叠量后阀口才 打开。这种阀称正重叠阀 或负开口阀。
2.3
零开口四通滑阀的静特性
一、零开口四边阀的压力-流量特性方程
xv>0 时
xv<0 时
xv 0时 阀口压差P ( PS PL ) / 2 QL CdWx v xv 0时 阀口压差P ( PS PL ) / 2 QL CdWx v ( PS PL ) / QL CdWx v ( PS PL ) / ( PS PL ) /
二、零开口四边阀的阀系数
流量增益 Kq QL CdW xv ( PS PL ) /
ຫໍສະໝຸດ Baidu
三、零开口四边阀的特性曲线
流量QL
当PL PS时
压力流量系数 KC C Wx v ( PS PL ) / QL d PL 2( PS PL )
压力增益 KP 2( PS PL ) PL xv xv
五、按滑阀的 预开口型式划分 正开口(负重 叠)、零开口(零 重叠)和负开口 (正重叠)
滑阀开口形式
零开口
ZERO LIP
正开口
UNDER LIP
负开口
OVER LIP
零重叠
负重叠
正重叠
滑阀的开口型式
滑阀有正开口、零开口、负开口三种。 正开口
零开口
负开口
正开口、零开口、负开口
滑阀的面积梯度及部分开口，可全周开口、 开方孔 、开园孔
A
B
这种结构 中回油压力作 用于凸肩，因 油压力不会为 零，当阀芯不 在零位时，总 有一个使阀芯 继续打开的力 作用于阀芯。
（a）两凸肩四通滑阀
图2.2 滑阀典型结构原理图
六、滑阀典型结构原理图
T pS
Xv
A
B
（a）两凸肩四通滑阀
图2.2 滑阀典型结构原理图
六、滑阀典型结构原理图
T
pS
Xv
A
B
（a）两凸肩四通滑阀
图2.2 滑阀典型结构原理图
六、滑阀典型结构原理图
ps
(b)两凸肩三通滑阀
两个凸肩里侧的两个棱 边是工作棱边，只有一个通 向液压执行元件的控制口c， 所以称三通阀。如果阀芯向 右微动，P口的油液经过右凸 肩棱边的节流作用后通向C口， 如果阀芯向左移动，则C口的 油液经左凸肩棱边节流后由T 口流出滑阀。由于只有一个 控制口C，通向液压缸的无杆 腔，液压缸的有杆腔是不可 控的。为使液压缸能双向运 动，必须采取其它办法让液 压缸活塞回程，图示结构
棱边 land
沉割槽 通油槽
图2.2 滑阀典型结构原理图
六、滑阀典型结构原理图
(a)为两凸肩四 通滑阀，它有一 个进油口P，两 个通向液压执行 元件的控制口A 及B，另外还有 两个回油口。因 为两个回油口合 并成一个O口流 出滑阀，故整个 滑阀共有P、T、 A、B四个通油口， 称 四 通 阀 。
T pS