液压伺服系统 第四章 液压控制元件幻灯片.ppt

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1、液压伺服系统液压伺服系统 第四章第四章 液压控制液压控制元件元件第1页，共56页，编辑于2022年，星期日OUTLINE 圆柱滑阀结构型式、工作原理、静态特性圆柱滑阀结构型式、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、静态特性射流管阀结构型式、工作原理、静态特性第2页，共56页，编辑于2022年，星期日2.1 圆柱滑阀的结构型式及分类圆柱滑阀的结构型式及分类第3页，共56页，编辑于2022年，星期日第4页，共56页，编辑于2022年，星期日一、按进、出阀的通道数划分一、按进、出阀的通道数划分 四通阀四通阀 三通阀三

2、通阀 二通阀二通阀二、按滑阀的工作边数划分二、按滑阀的工作边数划分 四边滑阀四边滑阀 双边滑阀双边滑阀 单边滑阀单边滑阀三、按阀套窗口的形状划分三、按阀套窗口的形状划分 矩形、圆形、三角形等多种矩形、圆形、三角形等多种四、按阀芯的凸肩数目划分四、按阀芯的凸肩数目划分 二凸肩、三凸肩、四凸肩二凸肩、三凸肩、四凸肩五、五、滑阀的预开口型式分类滑阀的预开口型式分类 六、六、滑阀的预开口型式分类滑阀的预开口型式分类 2.1 圆柱滑阀的结构型式及分类圆柱滑阀的结构型式及分类 第5页，共56页，编辑于2022年，星期日一、按进、出阀一、按进、出阀的通道数划分的通道数划分四通阀四通阀三通阀三通阀三通阀三通阀

3、三通阀三通阀四通阀四通阀四通阀四通阀第6页，共56页，编辑于2022年，星期日二、按滑阀二、按滑阀的工作边数的工作边数划分划分四边滑阀四边滑阀四边滑阀四边滑阀四边滑阀四边滑阀双边滑阀双边滑阀双边滑阀双边滑阀双边滑阀双边滑阀第7页，共56页，编辑于2022年，星期日四、依据轴肩数四、依据轴肩数目分类目分类双肩滑阀双肩滑阀双肩滑阀双肩滑阀三肩滑阀三肩滑阀四肩滑阀四肩滑阀三肩滑阀三肩滑阀双肩滑阀双肩滑阀第8页，共56页，编辑于2022年，星期日五、五、滑阀的预开滑阀的预开口型式分类口型式分类 流量曲线 零开口零开口(零重叠零重叠)正开口（负重叠正开口（负重叠）负开口负开口（正重叠（正重叠）第9页，共

4、56页，编辑于2022年，星期日4）圆周开口与非圆周开口）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10页，共56页，编辑于2022年，星期日2.2 圆柱滑阀的静态特性分析圆柱滑阀的静态特性分析第11页，共56页，编辑于2022年，星期日滑阀压力滑阀压力流量方程的一般表达式流量方程的一般表达式2.2 2.2 滑阀静态持性的一般分析滑阀静态持性的一般分析 第12页，共56页，编辑于2022年，星期日基本假设：（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

5、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13页，共56页，编辑于2022年，星期日根据桥路的压力平衡可得：根据桥路的压力平衡可得：p1+p4=psp2+p3=ps p1-p2=pLp3-p4=pL根据桥路的流量平衡可得：根据桥路的流量平衡可得：q1+q2=qs q3+q4=qs q4-q1=qLq2-q3=qL 第14页，共56页，编辑于2022年，星期日各桥臂的流量方程：各桥臂的流量方程：式中节流口液导：式中节流口液导：第15页，共56页，编辑于2022年，星期日阀口配磨匹配条件：

6、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：则有：q1=q3 q2=q4 p1=p3 p2=p4 联立解得：联立解得：第16页，共56页，编辑于2022年，星期日由以上公式推得负载流量为：由以上公式推得负载流量为：供油流量为：供油流量为：第17页，共56页，编辑于2022年，星期日二、阀的线性化分析和阀的系数二、阀的线性化分析和阀的系数（1）阀的线性化分析）阀的线性化分析阀的压力阀的压力-流量特性是非线性的。利用线件化理论对系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。统进

7、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：台劳级数可得：第18页，共56页，编辑于2022年，星期日（2）滑阀的特性系数）滑阀的特性系数流量增益：流量增益：指负载压降一定时，阀单位输入指负载压降一定时，阀单位输入位移所引起的负载流量变化的大小。位移所引起的负载流量变化的大小。流量流量-压力系数：压力系数：指阀开度一定时，负载压降变化所指阀开度一定时，负载压降变化所引起的负载流量变化大小。引起的负载流量变化大小。压力增益：压力增益：指指qL0时阀单位输入位移所引起的时阀单位输入位移所引起的负载

8、压力变化的大小。负载压力变化的大小。第19页，共56页，编辑于2022年，星期日根据：根据：所以有：所以有：负载压力流量线性化方程负载压力流量线性化方程：第20页，共56页，编辑于2022年，星期日阀的三个系数阀的三个系数流量增益：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。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。流量流量-压力系数：压力系数：直接影响阀控执行元件的速度比和速度刚度。直接影响阀控执行元件的速度比和速度刚度。压力增益：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。表示阀控执行元件组合启动大惯量和大摩擦力

9、负载的能力。第21页，共56页，编辑于2022年，星期日零位阀系数零位阀系数阀的系数值随着工作点的变化而变化。阀的系数值随着工作点的变化而变化。最重要的阀系数是最重要的阀系数是零位阀系数零位阀系数零位阀系数：零位阀系数：液压伺服系统阀经常工作在零位附近。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。零位流量增益最大，因而系统开环增益也最大。零位流量零位流量-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。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因此零位阀系数

10、经常最为系统分析时阀的性能参数第22页，共56页，编辑于2022年，星期日4.3 零开口圆柱滑阀的静态特性分析零开口圆柱滑阀的静态特性分析第23页，共56页，编辑于2022年，星期日 一、一、理想零开口理想零开口四边滑阀的静态特性四边滑阀的静态特性 1、理想零开口四边滑阀的压力、理想零开口四边滑阀的压力流量方程流量方程U=0第24页，共56页，编辑于2022年，星期日 阀芯左移：阀芯左移：阀芯右移：阀芯右移：合并得：合并得：第25页，共56页，编辑于2022年，星期日 归一化归一化处理得：处理得：其中：其中：第26页，共56页，编辑于2022年，星期日理想零开口理想零开口 滑阀的静态特性曲滑阀

11、的静态特性曲线线(I)阀的流量特性：阀的流量特性：负载压降等于常数负载压降等于常数时，时，负载流量与阀芯位移负载流量与阀芯位移之间的关系。之间的关系。负载压降负载压降pL0时的时的流量特性称为空载流流量特性称为空载流量特性。量特性。第27页，共56页，编辑于2022年，星期日(II)阀的压力特性：阀的压力特性：指指负载流量等于常数负载流量等于常数时，负载压降与阀芯时，负载压降与阀芯位移之间的关系。位移之间的关系。通常所指的压力特性通常所指的压力特性是指负载流量是指负载流量qL0 时的压力特性。时的压力特性。第28页，共56页，编辑于2022年，星期日2、理想零开口四边滑阀的阀系数、理想零开口四

12、边滑阀的阀系数流量增益：流量增益：流量流量-压力系数：压力系数：压力增益：压力增益：第29页，共56页，编辑于2022年，星期日理想零开口四边滑阀的零位阀系数理想零开口四边滑阀的零位阀系数流量增益：流量增益：流量流量-压力系数：压力系数：压力增益：压力增益：第30页，共56页，编辑于2022年，星期日 一、一、实际零开口实际零开口四边滑阀的静态特性四边滑阀的静态特性 1、压力特性曲线和泄漏流量曲线、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31页，共56页，编辑于2022年，星期日实际零开口四边滑阀的零位阀系数实际零开口四边滑阀的零位阀系数流量流

13、量-压力系数：压力系数：压力增益：压力增益：第32页，共56页，编辑于2022年，星期日4.4 正开口圆柱滑阀的静态特性分析正开口圆柱滑阀的静态特性分析第33页，共56页，编辑于2022年，星期日1、理想正开口理想正开口四边滑阀的压力四边滑阀的压力流量方程流量方程归一化归一化方程：方程：第34页，共56页，编辑于2022年，星期日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35页，共56页，编辑于2022年，星期日2、理想正开口四边滑阀的零位阀系数、理想正开口四边滑阀的零位阀系数流量增益：流量增益：流量流量-压力系数：压力

14、系数：压力增益：压力增益：第36页，共56页，编辑于2022年，星期日4.5 双边滑阀的静态特性分析双边滑阀的静态特性分析第37页，共56页，编辑于2022年，星期日 一、一、零开口双边滑阀零开口双边滑阀的静态特性的静态特性 1、零开口双边滑阀的压力、零开口双边滑阀的压力流量方程流量方程阀芯左移：阀芯左移：阀芯右移：阀芯右移：第38页，共56页，编辑于2022年，星期日带差动液压缸的双边滑阀带差动液压缸的双边滑阀第39页，共56页，编辑于2022年，星期日 无因次方程：无因次方程：第40页，共56页，编辑于2022年，星期日2、零开口双边滑阀的零位阀系数、零开口双边滑阀的零位阀系数流量增益：流

15、量增益：流量流量-压力系数：压力系数：压力增益：压力增益：第41页，共56页，编辑于2022年，星期日2、正开口双边滑阀的零位阀系数、正开口双边滑阀的零位阀系数流量增益：流量增益：流量流量-压力系数：压力系数：压力增益：压力增益：第42页，共56页，编辑于2022年，星期日4.6 滑阀的受力分析滑阀的受力分析相比较而言，相比较而言，作用滑阀阀芯上的驱动力会很大，远远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超过阀芯上作用的各种阻力之和。第43页，共56页，编辑于2022年，星期日4.7 滑阀输出功率及效率滑阀输出功率及效率第44页，共56页，编辑于2022年，星期日 一、一

16、、零开口四边滑阀零开口四边滑阀输出功率输出功率第45页，共56页，编辑于2022年，星期日恒压定量液压源恒压变量液压源第46页，共56页，编辑于2022年，星期日 二、零开口四边滑阀输出效率二、零开口四边滑阀输出效率第47页，共56页，编辑于2022年，星期日2.8 滑阀设计滑阀设计（暂略）（暂略）第48页，共56页，编辑于2022年，星期日2.9 喷嘴挡板阀喷嘴挡板阀第49页，共56页，编辑于2022年，星期日 一、一、喷嘴挡板阀喷嘴挡板阀静态特性静态特性 结构原理：结构原理：第50页，共56页，编辑于2022年，星期日喷嘴挡板阀喷嘴挡板阀如图所示为喷嘴挡板阀如图所示为喷嘴挡板阀的工作原理图

17、。的工作原理图。优点优点：结构简单、加：结构简单、加工要求低、运动部件惯工要求低、运动部件惯性小、位移小、反应快、性小、位移小、反应快、灵敏度和精度高。灵敏度和精度高。缺点缺点：无功损耗大、：无功损耗大、抗污染能力较差、输出抗污染能力较差、输出功率小。功率小。第51页，共56页，编辑于2022年，星期日特性曲线特性曲线压力流量曲线 压力特性曲线 第52页，共56页，编辑于2022年，星期日2.10 射流管阀射流管阀第53页，共56页，编辑于2022年，星期日射流管阀射流管阀如图所示为射流管阀如图所示为射流管阀工作原理图。工作原理图。优点优点：结构简单、加工精度较：结构简单、加工精度较 低、工作可靠、抗污染低、工作可靠、抗污染 能力强、能在恶劣条件能力强、能在恶劣条件 下工作。下工作。缺点缺点：供油压高、易产生干扰：供油压高、易产生干扰 振动、运动部件的惯量振动、运动部件的惯量 较大、响应速度低、无较大、响应速度低、无 功损耗大、效率较低。功损耗大、效率较低。第54页，共56页，编辑于2022年，星期日射流管阀射流管阀流量特性压力特性1接收口1 2接收口2 3射流管 4负载液压缸 第55页，共56页，编辑于2022年，星期日The end液压控制系统 清华大学出版社 ISBN：978-7-302-37899-0第56页，共56页，编辑于2022年，星期日