电液气控制工程PPT讲稿.ppt

电液气控制工程第1页，共34页，编辑于2022年，星期日第第2 2章章 液压放大元件液压放大元件也称为液压放大器，是一种以机械运动来控制流也称为液压放大器，是一种以机械运动来控制流体动力的的元件。在液压伺服系统中，它将输入体动力的的元件。在液压伺服系统中，它将输入的机械信号（位移、转角）转换为液压信号（流的机械信号（位移、转角）转换为液压信号（流量、压力）输出，并进行功率放大。因此，它既量、压力）输出，并进行功率放大。因此，它既是一种能量转换元件，也是一种功率放大元件。是一种能量转换元件，也是一种功率放大元件。液压放大器包括滑阀、喷嘴挡板阀和射流管阀。液压放大器包括滑阀、喷嘴挡板阀和射流管阀。主要内容：主要内容：结构型式、工作原理、静态特性、设计准则结构型式、工作原理、静态特性、设计准则第2页，共34页，编辑于2022年，星期日3.1 3.1 圆柱滑阀的结构型式及分类圆柱滑阀的结构型式及分类阀是液压伺服系统中的一种主要控制元阀是液压伺服系统中的一种主要控制元件，它的静态、动态特性对液压伺服系统件，它的静态、动态特性对液压伺服系统有很大的影响。结构简单、单位体积输出有很大的影响。结构简单、单位体积输出功率大、工作可靠、动态特性好是其优功率大、工作可靠、动态特性好是其优点。点。第3页，共34页，编辑于2022年，星期日3.1 3.1 圆柱滑阀圆柱滑阀的结构型式及分类的结构型式及分类(续续)1 1 按进出阀的通道数划分按进出阀的通道数划分 四通阀、三通阀、二通阀四通阀、三通阀、二通阀四通阀有两个控制口，可用来控制双作用液四通阀有两个控制口，可用来控制双作用液压缸或液压马达压缸或液压马达三通阀只有一个控制口，只能用来控制差动三通阀只有一个控制口，只能用来控制差动液压缸。液压缸。二通阀只有一个可变流口，必须和一个固定二通阀只有一个可变流口，必须和一个固定节流孔配合使用节流孔配合使用第4页，共34页，编辑于2022年，星期日第5页，共34页，编辑于2022年，星期日2 2 按滑阀的工作边数划分按滑阀的工作边数划分 四边滑阀、双边滑阀及单边滑阀四边滑阀、双边滑阀及单边滑阀 四边滑阀有四边滑阀有4 4个可控的节流口，控制性能最好个可控的节流口，控制性能最好双边滑阀有两个可控的节流阀，控制性能居中双边滑阀有两个可控的节流阀，控制性能居中单边滑阀只有一个可控的节流口，控制性能最差单边滑阀只有一个可控的节流口，控制性能最差四边滑阀需要保证四边滑阀需要保证3 3个轴向配合尺寸，结构工艺复杂、个轴向配合尺寸，结构工艺复杂、成本高。成本高。第6页，共34页，编辑于2022年，星期日3 3 按滑阀的预开口形式划分按滑阀的预开口形式划分 正开口（负重叠）、零开口（零重叠）正开口（负重叠）、零开口（零重叠）负开口（正重叠）负开口（正重叠）预开口形式对滑阀性能，特别是零位性能特性有很大的影预开口形式对滑阀性能，特别是零位性能特性有很大的影响。响。零开口：具有线性流量增益，性能比较好，应用最广零开口：具有线性流量增益，性能比较好，应用最广泛，但是加工困难泛，但是加工困难负开口：具有死区，将引起稳态误差，很少采用。负开口：具有死区，将引起稳态误差，很少采用。正开口：开口区内流量增益变化大，零位泄漏大。正开口：开口区内流量增益变化大，零位泄漏大。第7页，共34页，编辑于2022年，星期日第8页，共34页，编辑于2022年，星期日第9页，共34页，编辑于2022年，星期日4 4 按阀套窗口形状划分（矩形、圆形、三角形）按阀套窗口形状划分（矩形、圆形、三角形）矩形窗口又分全周开口和非全周开口。矩形窗口又分全周开口和非全周开口。其开口面积与阀芯位移成正比，可以获得线性的流量增其开口面积与阀芯位移成正比，可以获得线性的流量增益，用得最多。益，用得最多。5 5 按阀芯的凸肩数目划分（二、三、四凸肩滑阀）按阀芯的凸肩数目划分（二、三、四凸肩滑阀）三凸肩、四凸肩的四通阀，导向性和密封性好，常用三凸肩、四凸肩的四通阀，导向性和密封性好，常用第10页，共34页，编辑于2022年，星期日第11页，共34页，编辑于2022年，星期日3.2 3.2 阀芯液压力阀芯液压力3.2.1液体的压缩性1 液体的压缩性习惯上用压缩性系数反映密封容腔中液体体积与所受外力变化的关系（31）第12页，共34页，编辑于2022年，星期日n2 液体压力的形成（33）第13页，共34页，编辑于2022年，星期日（37）（37）表明，压力区中的压力变化快慢取决于有效流量的大小。若 则没有液体进出压力区，压力区中的压力也就不会变化。第14页，共34页，编辑于2022年，星期日3.2.2 滑阀受力分析滑阀受力分析阀芯运动需要克服各种阻力：阀芯质量的惯性力、阀芯与阀套间的阀芯运动需要克服各种阻力：阀芯质量的惯性力、阀芯与阀套间的摩擦力，阀芯所受的液动力、弹簧力和任意外负载力等摩擦力，阀芯所受的液动力、弹簧力和任意外负载力等3.2.2.13.2.2.1作用在滑阀阀芯上的液动力作用在滑阀阀芯上的液动力n液流流经滑阀时滑阀受到的反作用力，分为稳态液动力与液流流经滑阀时滑阀受到的反作用力，分为稳态液动力与瞬态液动力。瞬态液动力。n稳态液动力与滑阀开口量成正比，瞬态液动力与滑阀开稳态液动力与滑阀开口量成正比，瞬态液动力与滑阀开口量变化率成正比。口量变化率成正比。第15页，共34页，编辑于2022年，星期日液流经过阀口时。由于流动方向和流速的改液流经过阀口时。由于流动方向和流速的改变，阀芯上会受到附加的作用力。变，阀芯上会受到附加的作用力。在阀口开度在阀口开度一定的稳定流动情况下，液动力为稳态液动一定的稳定流动情况下，液动力为稳态液动力。当阀口开度发生变化时，还有瞬态液动力力。当阀口开度发生变化时，还有瞬态液动力作用。作用。稳态液动力可分为轴向分力和径向分稳态液动力可分为轴向分力和径向分力。由于一般将阀体的油腔对称的设置在阀芯力。由于一般将阀体的油腔对称的设置在阀芯的周围，因此沿阀芯的径向分力互相抵消了，的周围，因此沿阀芯的径向分力互相抵消了，只剩下沿阀芯轴线方向的稳态液动力。只剩下沿阀芯轴线方向的稳态液动力。第16页，共34页，编辑于2022年，星期日第17页，共34页，编辑于2022年，星期日第18页，共34页，编辑于2022年，星期日第19页，共34页，编辑于2022年，星期日第20页，共34页，编辑于2022年，星期日n由于射流角由于射流角9090度，所以稳态液动力的方度，所以稳态液动力的方向总是指向使阀口关闭的方向。向总是指向使阀口关闭的方向。pp一定时，一定时，稳态液动力与阀的开口量成正比稳态液动力与阀的开口量成正比弹性弹性力力n实际的阀受径向间隙和工作圆边的影响，实际的阀受径向间隙和工作圆边的影响，使过流面积增大，射流角减小，从而使稳使过流面积增大，射流角减小，从而使稳态液动力增大。态液动力增大。第21页，共34页，编辑于2022年，星期日空载液动力刚度第22页，共34页，编辑于2022年，星期日n稳态液动力一般都很大，是滑阀的主要阻力。稳态液动力一般都很大，是滑阀的主要阻力。n例：全周开口，直径例：全周开口，直径1.2x101.2x10-2-2m m的阀芯，供油压力的阀芯，供油压力14MPa，空载液动力刚度，空载液动力刚度:n如果阀芯的最大位移如果阀芯的最大位移510510-4-4m m时，空载的稳态液动力时，空载的稳态液动力第23页，共34页，编辑于2022年，星期日第24页，共34页，编辑于2022年，星期日2、瞬态液动力第25页，共34页，编辑于2022年，星期日n对阀口流量公式求导并代入上式，可得：nBf为阻力系数，与长度L L有关n瞬态液动力的方向与阀芯的移动方向相反，则起正阻尼作用n瞬态液动力的方向与阀芯的移动方向相同，则起负阻尼作用，负阻尼对阀的工作稳定性不利。n瞬态液动力与阀芯的移动速度成正比，起粘性阻尼作瞬态液动力与阀芯的移动速度成正比，起粘性阻尼作用。用。方向始终与腔内液体的加速度方向相反。方向始终与腔内液体的加速度方向相反。第26页，共34页，编辑于2022年，星期日1)零开口四边滑阀的瞬态液动力第27页，共34页，编辑于2022年，星期日2)正开口四边滑阀的瞬态液动力第28页，共34页，编辑于2022年，星期日3.2.2.2、滑阀的驱动力第29页，共34页，编辑于2022年，星期日3.3 液压桥路n在控制原理的数学模型中，液与电有着极为类似的数学特性。n以液压力p代表电压U，以流量qv代替电流I，把阀的液阻代替电桥中的电阻，则可对阀进行桥路分析第30页，共34页，编辑于2022年，星期日n若阀在零位时阀口两侧的预开口度均为U第31页，共34页，编辑于2022年，星期日第32页，共34页，编辑于2022年，星期日第33页，共34页，编辑于2022年，星期日形式形式0 0开口，开口，正开口，正开口，负开口负开口线性的流量增益压力增益线性的流量增益压力增益高，高，0位泄漏小位泄漏小非线性的流量增益，压力增益低，非线性的流量增益，压力增益低，0位位泄漏大，较少使用泄漏大，较少使用具有死区特性，很少具有死区特性，很少使用使用第34页，共34页，编辑于2022年，星期日