电液气控制工程 滑阀的设计.ppt

3.11 滑阀的设计1 结构型式的选择（工作边数、节流窗口形状选择、预开口型式以 及阀芯凸肩数的选择） 2 主要参数的确定根据负载的要求可以确定供油压力和额定流量 即阀的最大空载流量总而言之，要求满足稳态特性、动态特性要求， 结构简单、工艺性好、驱动力小和工作可靠等一、 结构型式的选择（一）工作边数（或通路数）的选择考虑执行元件的形式双边滑阀：差动液压缸 四边滑阀：双作用缸和马达性能：四边滑阀较好（零位流量增益一样、但压力 增益是双边滑阀的二倍）结构工艺：双边滑阀较好用途：双边（机液伺服）、四边(电液伺服)（二）节流窗口形状选择 根据系统要求的流量增益来选择 矩形窗口：流量增益线性好 圆形孔口：加工简单，流量增益非线性， 用于要求不高的场合（三）预开口型式 零开口阀（矩形窗口）：流量增益线性好，压力增益高，零位泄漏量小，有广泛应用 正开口阀：流量增益非线性，压力增益低，零位泄漏量大，只在特殊情况下使用 负开口阀：在零位附近具有死区特性，很少使用 （四）阀芯凸肩数的选择 与阀的通路数、工作边的布置、供回油密封 等有关二通阀可采用两个凸肩二、主要参数的确定根据负载的要求可以确定供油压力和额定流量 （即阀的最大空载流量)面积梯度W在供油压力一定时，面积梯度的大小决定阀的零 位流量增益，影响系统的稳定性。

在机液伺服系统中，改变W是调节系统开环增益 的主要方法，有时还是唯一的方法 在电液伺服系统中，调整电子放大器的增益可以 很方便地改变回路增益，所以阀的流量增益或W 的确定不是十分重要，而阀芯最大位移xvmax的选 择显得更为重要二) 阀芯最大位移xvmax通常希望适当降低W以增加xvmax 1 提高阀的抗污能力，减少阻塞现象 2 可以降低阀芯轴向尺寸的公差要求但是：较大的xvmax在电磁操作控制元件中受到输出位 移和输出力的限制在机械伺服系统中输出位移和输出力大，可以 有较大的xvmax阀芯直径d为了保证阀芯有足够的刚度，应使阀芯颈部直 径dr>0.5d; 为了避免流量饱和现象，阀腔通道内的流速不 应过大，应使阀腔通道的面积为控制窗口面积 的4倍以上全周开口的滑阀不产生流量饱和的条件 若不满足，不能采用全周开口的阀，加大 阀芯直径d第四章 液压动力元件液压动力元件是由液压放大元件和液压执 行元件组成 放大元件——液压控制阀、伺服变量泵 执行元件——液压缸与液压马达 故有：阀控液压缸、阀控液压马达 泵控液压缸、泵控液压马达 前两种称为阀控（节流控制）系统 后两种称为泵控（容积控制）系统4.1液压动力机构与负载的匹配液压动力机构是拖动负载的装置，根据负 载的要求来选择液压动力机构的参数，称 为液压动力机构与负载的匹配。

4.1.1 负载的类型及特性 1.惯性负载2.惯性黏性阻尼负载n3.弹性负载n4.摩擦负载n5.合成负载4.1.2等效负载的计算n惯量、黏性阻尼系数、刚度等折算到转数高 i倍的另一部分时，只需将它们除以i2即可n惯量、黏性阻尼系数、刚度等折算到转数低 i倍的另一部分时，只需将它们乘以i2即可4.1.3液压动力元件的输出特性n液压动力元件的输出特性是在稳态情况下，执行 元件的输出速度、输出力与阀的位移三者之间的 关系,如图4－4. 1）提高供油压力，使整个抛物线右移，输出功率增 大 2）增大阀的最大开口面积，使抛物线变宽，但顶点 不动，输出功率增大 3）增大液压缸活塞面积，使抛物线顶点右移，同时 使抛物线变窄，但最大输出功率不变负载与负载速度之间的关系称为负载特性 以负载力为横坐标，负载速度为纵坐 标所画的曲线称之为负载轨迹4.1.3 动力机构与负载匹配 根据负载轨迹进行负载匹配时，只要使动力元 件的输出特性曲线能够包围负载轨迹，同时使 输出特性曲线与负载轨迹之间的区域尽量小， 便认为液压动力元件与负载相匹配满足负载需要＋效率（减小功率损失） 最佳匹配4.2 四通阀控制液压缸液压动力元件的动态特性在很大程度上决 定着整个系统的性能。

为得到动力元件的 传递函数，需要三个基本方程 阀控流量方程 液压缸流量连续性方程 液压缸和负载的力平衡方程（4－44）（4－52）（4－52）液压缸内泄漏系数液压缸外内泄漏系数有效体积弹性模量液压缸进油腔容积活塞及负载折算到活塞 上的总质量活塞及负载的粘性 阻尼系数负载弹性刚度总流量压力系数＝Kc＋Ctp消去中间变量QL和pL，求得阀芯输入位移xv和外负载力FL同时作 用时液压缸活塞的总输出位移为（4－58）（4－59）（自阅）四、频率响应分析（4－64）传递函数由比例环节、一个积分环节和二阶振荡环节组成 一般来说液压系统是低阻尼系统，提高系统的阻尼 对系统的稳定性有重要的意义方法有：①设置旁路泄漏通道；（降低了系统的刚度，增 大了功率损失）②采用正开口阀，正开口Kco大，可以增加阻尼；（带来非线性Kq，稳态液动力变化等）③增加负载的粘性阻尼Bp另设阻尼器，复杂3 液压阻尼比四、对于干扰输入FL的频率响应分析 负载干扰力对液压缸的输出位移Xp和输出 速度 有影响，这种影响可以用刚度来表 达，分别为位置刚度和动态速度刚度1）动态位置刚度： 就是动态位置柔度特性（4－65）的倒数（二）有弹性负载时的频率相应分析n（自阅）。