第第2 2章章 液压放大元件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•滑阀的受力分析•滑阀的输出功率及效率一、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2.1 圆柱滑阀的结构型式及分类 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)§预备知识:液压桥路1、液压桥路的基本功能稳态时起位移——压差转换器的作用 ，动态时起转换器与功率放大器的作用通过液压桥路可在阀芯端面上获得 一个可控的液压力，以便更好地控制阀芯 的运动，获得较好的稳态控制性能2、液压全桥负载2、液压半桥 （1）液压半桥的基本类型（2）液压半桥的压力——流量特性曲线 （3）液压半桥构成的基本原则 Ø两个液阻中，至少有一个可变液阻； Ø可变液阻的变化必须受先导输入控制信号的 控制； Ø从两个液阻之间引出输出； Ø液压半桥可以是并联的； Ø液压半桥可以是多级的；（一）、滑阀压力—流量方程的一般表达式2.2 滑阀静态特性的一般分析 (1) 由桥路的压力平衡可得： p1 + p4 = ps p2 + p3 = ps p1 - p2 = pL p3 - p4 = pL(2)由桥路的流量平衡可得： q1 + q2 = qs q3 + q4 = qs q4 - q1 = qL q2 - q3 = qL 各桥臂的流量方程：式中节流口液导：特殊条件:四个节流窗口是匹配且对称的。
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：由以上公式推得负载流量为：供油流量为：（二）、滑阀的静态特性曲线 (I) 阀的流量特性： 负载压降pL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II) 阀的压力特性：指负载流量qL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III) 阀的压力-流量特性： 指阀芯位移一定时，负 载流量与负载压降之间 的关系 压力—流量特性曲线族 (见图2—8)则全面描述 了阀的稳态特性三）、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性化理论对系 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：（2）滑阀的特性系数（阀系数） ①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。
②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 ③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根据：所以有：负载压力流量线性化方程：2.3 零开口四边滑阀的静态特性（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—流量方程阀芯左移：阀芯右移：合并得：归一化处理得：其中：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：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：（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2、零位泄漏流量曲线实际零开口四边滑阀的零位阀系数 近似计算： 流量增益:流量-压力系数：压力增益：2.4 正开口四边滑阀的静态特性2.4 正开口四边滑阀的特性 1、理想正开口四边滑阀的压力—流量方程归一化方程：2.4 正开口四边滑阀的特性 正 开 口 四 边 滑 阀 的 压 力 流 量 曲 线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：2.5 双边滑阀的静态特性一、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 阀芯向下移动：阀芯向上移动：2.5 双边滑阀的静态特性带 差 动 液 压 缸 的 双 边 滑 阀无因次方程：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：2、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：2.6 滑阀的受力分析一、作用在滑阀阀芯上的液动力1、稳态液动力2.6 滑阀的受力分析2、零开口四边滑阀稳态液动力3、正开口四边滑阀稳态液动力4、瞬态液动力5、零开口四边滑阀瞬态液动力6、正开口四边滑阀瞬态液动力二、滑阀驱动力2.7 滑阀的输出功率和效率一、零开口四边滑阀输出功率2.7 滑阀的输出功率和效率二、零开口四边滑阀输出效率液压系统的回路效率l (1)定量泵+溢流阀的节流调速系统的最高工作效 率为38.5%;(液压伺服控制系统属此类)l (2)由变量泵组成的容积调速系统的最高工作效率 为66.7%;l (3)采用负载敏感或负载感应或二次调节技术的系 统的最高工作效率可超过66.7%,甚至可高达80% 以上.2.9 喷嘴挡板阀一、喷嘴挡板阀静态特性结构原理：由流量连续性方程得负载流量：压力特性曲线压力——流量 特性曲线二、双喷嘴挡板阀静态特性由流量连续性方程：压力—— 流量特 性曲线压力特性曲线三、 作用在挡板上的液流力（一）作用在单喷嘴档板上的 液流力：单喷嘴档板所受的液流力：实际上，（xf0-xf）很小，上式括号内的 第二项可以忽略，作用在挡板上的液流力近 似等于静压力pcAN.三、 作用在挡板上的液流力（一）作用在双喷嘴档板上的 液流力：双喷嘴档板所受的液流力：上式第一项是喷嘴孔处的静压力对挡板 产生的液压力，第二项近似为液动力。
2.10 射流管阀（一）工作原理2.10 射流管阀（二）射流管阀的 静态特性1 压力特性qL=02.10 射流管阀（二）射流管阀的 静态特性2 流量特性pL=02.10 射流管阀（二）射流管阀的静 态特性3 压力——流量特性思考题l 1、为什么把液压控制阀称为液压放大元件？ l 2、什么是理想滑阀?什么是实际滑阀？ l 3、什么是三通阀、四通阀?什么是双边滑阀、四边滑阀? 它们之间有什么关系? l 4、什么叫阀的工作点？零位工作点的条件是什么? l 5、在计算系统稳定性、响应特性和稳态误差时应如何选 定阀的系数？为什么？ l 6、比较零开口阀与正开口阀、三通阀与四通阀的三个系 数有什么异同，为什么? l 7、径向间隙对零开口滑阀的静态特性有什么影响，为什 么要研究实际实际零开口滑阀的泄漏特性? l 8、为什么说零开口四边滑阀的性能最好，但最难加工？ l 9、什么是稳态液动力，什么是瞬态液动力？ l 10、滑阀流量饱和的含义是什么?它对阀的特性有什么影 响？在设计时如何避免？思考题l 11、求出零开口双边滑阀的最大功率点和最大功率？ l 12、如何表示阀的规格？零开口四边滑阀的负载压阵为什 么要限制到？ l 13、喷嘴挡板阀的零位压力为什么取左右，和对其性能有 什么影响？ l 14、射流管阀有哪些特点？射流管阀的工作原理和滑阀、 喷嘴挡板阀是是否一样?。