電液伺服比例系統(tǒng)課件

1、電液伺服比例系統(tǒng)目錄比例控制和伺服控制技術(shù)第1章 概述 （2小時(shí)） 1.1 電液比例伺服控制系統(tǒng)工作原理及組成 1.2 電液比例伺服控制的分類 1.3 電液比例伺服控制的優(yōu)缺點(diǎn)第2章 電液比例控制閥（2小時(shí)）2.1 電液比例控制閥的組成與分類2.2 電液比例控制閥的工作原理2.3 典型的電液比例閥第3章 電液伺服閥（4小時(shí)） 3.1 電液伺服閥的組成與分類 3.2 電液伺服閥的工作原理 1力矩馬達(dá) 一. 力矩馬達(dá)工作原理 二. 力矩馬達(dá)分類三. 典型力矩馬達(dá) 2液壓放大器 一. 液壓放大器種類 二. 滑閥三.噴咀擋板閥3.3 典型的電液伺服閥一.力反饋兩級電液伺服閥 1.工作原理 2.基本方程

2、與方塊圖 3. 力反饋兩級電液伺服閥 二.動(dòng)圈式雙級滑閥式電液伺服閥 1.工作原理 2.基本方程和傳函 3.4 電液伺服閥的特性及主要性能 一.靜特性 二.動(dòng)特性 三.輸入特性 四.伺服閥選擇示例 3.5 液壓伺服油缸第4章 電液伺服（比例）控制系統(tǒng) （3小時(shí)） 4.1 電液位置伺服系統(tǒng)分析 1.系統(tǒng)組成及傳遞函數(shù) 2.系統(tǒng)穩(wěn)定性分析 3.響應(yīng)特性分析 4.靜態(tài)誤差分析 5.舉例 4.2 速度控制系統(tǒng) 1.閥控速度控制系統(tǒng) 2.舉例 第5章 電液系統(tǒng)的安裝，使用與維護(hù)（2小時(shí)）5.1電液系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)5.2電液系統(tǒng)的安裝5.3電液設(shè)備使用與維護(hù)要點(diǎn)5.4電液系統(tǒng)備件管理要點(diǎn)第1章 概述 （2

3、小時(shí)） 1.1 電液比例伺服控制系統(tǒng)工作原理及組成 工作原理 電液比例伺服控制系統(tǒng)又稱電液控制系統(tǒng),它是以電氣信號(hào)為輸入,以液壓信號(hào)為輸出,電氣檢測傳感器元件為反饋構(gòu)成閉環(huán)（或開環(huán)）控制系統(tǒng)。由于是電氣和液壓相結(jié)合,因而系統(tǒng)可發(fā)揮兩者的優(yōu)點(diǎn)。電氣信號(hào)便于測量轉(zhuǎn)換放大處理校正,電氣檢測傳感器元件便于檢測各種物理量,且快速和多樣性;液壓信號(hào)輸出功率大速度快,執(zhí)行元件具有慣性小等優(yōu)點(diǎn)。所以結(jié)合起來的電液控制系統(tǒng)具有控制精度高,響應(yīng)速度快,信號(hào)處理靈活,輸出功率大,結(jié)構(gòu)緊湊,重量輕等優(yōu)點(diǎn)。輸入電氣信號(hào)通常有電位器,電子放大器,PLC控制器和計(jì)算機(jī)等。電氣檢測傳感器元件通常有位置傳感器,壓力傳感器, 速

4、度傳感器,編碼器等元件。 輸出是以液壓動(dòng)力執(zhí)行元件(油缸和馬達(dá))和伺服元件組成的反饋控制系統(tǒng)。如圖所示: 在此系統(tǒng)中,輸出量(位移,力,速度等)通過反饋傳感器(位移傳感器,力傳感器,速度傳感器等)能自動(dòng)地快速地準(zhǔn)確地反映其變化.并與原先的給定的給定量進(jìn)行比較,再放大輸入給伺服閥,改變其閥芯位移,從而控制輸出的壓力和流量,驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng),直至輸人量與輸出量一致為止。舉例:1. 閥控式電液位置控制伺服系統(tǒng)(如上圖) 圖中所示為雙電位器電液位置控制伺服系統(tǒng)的工作原理圖。該系統(tǒng)控制工作臺(tái)的位置,使其按指令電位器給定的規(guī)律變化。 系統(tǒng)由指令電位器, 反饋電位器,電子放大器,電液伺服閥,液壓缸和工作臺(tái)組

5、成。 其工作原理如下: 指令電位器將位置指令xi轉(zhuǎn)換成指令電壓ur,被控制的工作臺(tái)位置xp由反饋電位器檢測轉(zhuǎn)換成反饋電壓ui。兩個(gè)線性電位器接成橋式電路,從而得到偏差電壓ue=ur-uf。當(dāng)工作臺(tái)位置xp與指令位置xi一致時(shí),電橋輸出偏差電壓ue=0,此時(shí)伺服放大器輸出電流為零, 電液伺服閥處于零位,沒有流量輸出,工作臺(tái)不動(dòng)。當(dāng)指令電位器位置發(fā)生變化,如向右移動(dòng)一個(gè)位移Oxi,在工作臺(tái)位置發(fā)生變化之前, 電橋輸出偏差電壓ue=KOx, 偏差電壓經(jīng)伺服放大器放大后變?yōu)殡娏餍盘?hào)去控制電液伺服閥, 電液伺服閥輸出壓力油到液壓缸,推動(dòng)工作臺(tái)右移.隨著工作臺(tái)的移動(dòng), 電橋輸出偏差電壓逐漸減小,當(dāng)工作臺(tái)移

6、動(dòng)Oxp等于指令電位器位移Oxi時(shí), 電橋輸出偏差電壓為零, 工作臺(tái)停止移動(dòng)。反之亦然.系統(tǒng)的工作原理方塊圖如下:2. 泵控式電液速度控制伺服系統(tǒng)該系統(tǒng)的液壓動(dòng)力執(zhí)行元件由變量泵和液壓馬達(dá)組成,變量泵既是液壓能源又是液壓控制元件。由于操縱變量機(jī)構(gòu)所需要的力較大,通常采用一個(gè)小功率的液壓放大裝置作為變量控制機(jī)構(gòu)。如圖所示為一泵控式電液速度控制伺服系統(tǒng)的原理圖。圖中所示系統(tǒng)采用閥控式電液位置控制機(jī)構(gòu)作為泵的變量控制機(jī)構(gòu). 液壓馬達(dá)的輸出速度由測速發(fā)電機(jī)檢測,轉(zhuǎn)換為反饋電壓信號(hào)uf,與輸入指令電壓信號(hào)ur相比較,得出偏差電壓信號(hào)ue=ur-uf,作為變量控制機(jī)構(gòu)的輸入信號(hào)。當(dāng)速度指令為ur0時(shí), 負(fù)

7、載以某個(gè)給定的轉(zhuǎn)速w0工作,測速機(jī)輸出反饋電壓uf0,則偏差電壓ue0=ur0-uf0,這個(gè)偏差電壓對應(yīng)于一定的液壓缸位置,從而對應(yīng)于一定的泵流量輸出,此流量為保持負(fù)載轉(zhuǎn)速w0所需的流量.如果負(fù)載變化或其它原因引起轉(zhuǎn)速變化時(shí),則uf 不等于uf0,假如w大于w0,即uf大于uf0,則ue=ur0-uf小于ue0,使液壓缸輸出位移減小,使泵輸出流量減小,液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速自動(dòng)下調(diào)至給定值.反之,如果轉(zhuǎn)速下降,則uf小于uf0,則ue=ur0-uf大于ue0,使液壓缸輸出位移增大,使泵輸出流量增大,液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速自動(dòng)回升至給定值。結(jié)論: 速度指令一定時(shí), 液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速保持恒定;速度指令變化時(shí), 液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)

8、速也相應(yīng)變化。系統(tǒng)的工作原理方塊圖如下:一. 電液（比例）伺服控制系統(tǒng)組成1.輸入元件-其功用是給出輸入信號(hào)加于系統(tǒng)的輸入端.可以是機(jī)械的,電氣的等如靠模,電位器,計(jì)算機(jī)等.2.反饋測量元件-測量系統(tǒng)輸出并轉(zhuǎn)換為反饋信號(hào).如各類傳感器(位置傳感器,壓力傳感器,速度傳感器等).3.比較元件-將輸入信號(hào)與反饋信號(hào)進(jìn)行比較,給出偏差信號(hào).4.放大轉(zhuǎn)換元件-將偏差信號(hào)放大,轉(zhuǎn)換成液壓信號(hào).妲伺服放大器,電液伺服閥等.5.執(zhí)行元件-產(chǎn)生調(diào)節(jié)動(dòng)作加于控制對象上,如液壓缸和液壓馬達(dá)等.6.控制對象-被控制的設(shè)備等,即負(fù)載.7.液壓能源裝置及各種校正裝置等.1.2 電液比例伺服控制的分類電液比例伺服控制系統(tǒng)可

9、按不同的原則分類,基本上有五大類。一. 按被控對象的物理量名稱分類1.位置比例伺服控制系統(tǒng) 主要是控制被控對象的位置精度的伺服控制系統(tǒng),如機(jī)床工作臺(tái)的位置,板帶軋機(jī)的板厚,振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)等系統(tǒng)。2.速度比例伺服控制系統(tǒng)主要是控制被控對象的速度精度的伺服控制系統(tǒng),如原動(dòng)機(jī)的調(diào)速,雷達(dá)天線的速度控制等。3.力比例伺服控制系統(tǒng) 以力為被調(diào)量的伺服控制系統(tǒng),如材料試驗(yàn)機(jī),軋機(jī)張力控制系統(tǒng)等。二. 按執(zhí)行元件的控制方式分類1.閥控式伺服比例控制系統(tǒng)利用伺服或比例閥控制的伺服比例控制系統(tǒng)稱為閥控式系統(tǒng).它又可分為閥控缸系統(tǒng)和閥控馬達(dá)系統(tǒng)兩種. 其優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)速度快,控制精度高,結(jié)構(gòu)簡單.缺點(diǎn)是效率低.2.容積式

10、伺服控制系統(tǒng) 利用變量泵或變量馬達(dá)控制的伺服比例控制系統(tǒng)稱為容積式控制系統(tǒng).它又可分伺服比例變量泵系統(tǒng)和伺服比例變量馬達(dá)系統(tǒng).三. 按系統(tǒng)輸入信號(hào)的變化規(guī)律分類1. 定值控制系統(tǒng) 當(dāng)系統(tǒng)輸入信號(hào)為定值時(shí)稱為定值控制系統(tǒng).它的任務(wù)是將系統(tǒng)的實(shí)際輸出量保持在希望值上.2. 程序控制系統(tǒng) 當(dāng)系統(tǒng)輸入信號(hào)為按預(yù)先給定的規(guī)律變化時(shí)稱為程序控制系統(tǒng).3. 伺服控制系統(tǒng) 伺服控制系統(tǒng)又稱隨動(dòng)系統(tǒng),其輸入信號(hào)是時(shí)間的未知函數(shù),而輸出量能夠準(zhǔn)確快速地復(fù)現(xiàn)輸入量的變化規(guī)律.四. 按信號(hào)的方式分類1.模擬信號(hào)控制系統(tǒng) 系統(tǒng)中全部信號(hào)都是連續(xù)的模擬量的系統(tǒng)稱之.2.數(shù)字信號(hào)控制系統(tǒng)系統(tǒng)中全部信號(hào)都是數(shù)字量的系統(tǒng)稱之.

11、3. 數(shù)字-模擬混合控制系統(tǒng)系統(tǒng)中部分信號(hào)是數(shù)字量部分信號(hào)是模擬量的系統(tǒng)稱之.五. 按信號(hào)傳遞介質(zhì)的形式分類1.比例控制開環(huán)系統(tǒng) 輸入信號(hào)按比例給定,反饋測量不參與控制的開環(huán)系統(tǒng)稱之.2.電液伺服控制系統(tǒng) 用液壓動(dòng)力元件,偏差信號(hào)的檢測校正和初始放大等均用電氣電子元件實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)稱之.1.3 電液比例伺服控制的優(yōu)缺點(diǎn)一. 電液伺服比例控制的優(yōu)點(diǎn)1.液壓元件功率-重量比和力矩-慣量比（力-質(zhì)量比）大，因而結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，用于中大型功率系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)更明顯. 比較舉例：電氣元件：最小尺寸取決于有效磁通密度，而有效磁通密度又受磁性材料的磁飽和限制；功率損耗產(chǎn)生的發(fā)熱量散發(fā)又比較困難.因此功率-重量

12、比和力矩-慣量比小，結(jié)構(gòu)尺寸大.液壓元件：功率損耗產(chǎn)生的發(fā)熱量由油帶到散熱器去散熱，其最小尺寸取決于最大工作壓力，而工作壓力可以很高（通?？蛇_(dá)32MPa）,因而元件尺寸小,重量輕, 功率-重量比和力矩-慣量比大.同功率:液壓泵重量/電動(dòng)機(jī)重量=10%-20% 液壓泵尺寸/電動(dòng)機(jī)尺寸=12%-13%液壓馬達(dá)功率重量比=10倍相當(dāng)容量的電動(dòng)機(jī)液壓馬達(dá)力矩-慣量比=10-20倍電動(dòng)機(jī)2.液壓動(dòng)力元件快速性好,系統(tǒng)響應(yīng)快.加速能力強(qiáng),能高速起動(dòng)和制動(dòng).3.液壓伺服系統(tǒng)抗負(fù)載的剛度大.二. 電液伺服控制的缺點(diǎn)1.液壓伺服元件抗污染能力差,對工作介質(zhì)清潔度要求高.工作介質(zhì)隨溫度變化而變化,對系統(tǒng)性能有影響

13、.2. 液壓伺服元件制造精度高,成本高,且若元件的密封制造使用不當(dāng),易外漏,造成環(huán)境污染.3.液壓能源傳輸不如電氣系統(tǒng)方便.第2章 電液比例控制閥（2小時(shí)）2.1 電液比例控制閥的組成與分類2.1.1工作原理比例閥是一種輸出量與輸入信號(hào)成比例的液壓閥，它可按給定的輸入信號(hào)連續(xù)地按比例地控制液流的方向，壓力和流量。電液比例控制系統(tǒng)與電液伺服系統(tǒng)類似,是以電氣信號(hào)為輸入,以液壓信號(hào)為輸出,電氣檢測傳感器元件為反饋構(gòu)成閉環(huán)或開環(huán)控制系統(tǒng).由于是電氣和液壓相結(jié)合,因而系統(tǒng)可發(fā)揮兩者的優(yōu)點(diǎn).電氣信號(hào)便于測量轉(zhuǎn)換放大處理校正,電氣檢測傳感器元件便于檢測各種物理量,且快速和多樣性;液壓信號(hào)輸出功率大速度快,

14、執(zhí)行元件具有慣性小等優(yōu)點(diǎn).電液比例控制系統(tǒng)控制精度、響應(yīng)速度都比電液伺服系統(tǒng)差,但對油液的要求比電液伺服系統(tǒng)優(yōu)，為此廣泛應(yīng)用在工程機(jī)械、冶金機(jī)械等工業(yè)上.輸入電氣信號(hào)通常有電位器,電子放大器,PLC控制器和計(jì)算機(jī)等. 電氣檢測傳感器元件通常有位置傳感器,壓力傳感器, 速度傳感器,編碼器等元件. 輸出是以液壓動(dòng)力執(zhí)行元件(油缸和馬達(dá))和比例元件組成的控制系統(tǒng).如圖所示為比例系統(tǒng)原理圖:在此類系統(tǒng)中,輸出量(位移,力,速度等)通過反饋傳感器(位移傳感器,力傳感器,速度傳感器等)能自動(dòng)地快速地準(zhǔn)確地反映其變化.在開環(huán)控制時(shí)，反饋傳感器只做為顯示值，不參與系統(tǒng)控制.只有在做閉環(huán)時(shí)才與原先的給定的給定量

15、進(jìn)行比較,再放大輸入給比例閥,改變其閥芯位移,從而控制輸出的壓力和流量,驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng),直至輸人量與輸出量一致為止.系統(tǒng)在開環(huán)時(shí)的工作原理方塊圖如下:系統(tǒng)在閉環(huán)時(shí)的工作原理方塊圖如下:2.1.2. 組成1）.輸入元件-其功用是給出輸入信號(hào)加于系統(tǒng)的輸入端.可以是機(jī)械的,電氣的等如靠模,電位器,PLC和計(jì)算機(jī)等.2.反饋測量元件-測量系統(tǒng)輸出并轉(zhuǎn)換為反饋信號(hào).如各類傳感器(位置傳感器,壓力傳感器,速度傳感器等).3.比較元件-將輸入信號(hào)與反饋信號(hào)進(jìn)行比較,給出偏差信號(hào).4.放大轉(zhuǎn)換元件-將偏差信號(hào)放大,轉(zhuǎn)換成液壓信號(hào).如比例放大器等.5.執(zhí)行元件-產(chǎn)生調(diào)節(jié)動(dòng)作加于控制對象上,如液壓缸和液壓馬達(dá)

16、等.6.控制對象-被控制的設(shè)備等,即負(fù)載.7.液壓比例能源裝置二. 電液比例控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn) 電液比例控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)介于伺服系統(tǒng)和普通液壓系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)：1.液壓元件功率-重量比和力矩-慣量比（力-質(zhì)量比）大，因而結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，用于中大型功率系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)更明顯.2.液壓比比系統(tǒng)比普通液壓系統(tǒng)快速性好,系統(tǒng)響應(yīng)快.加速能力強(qiáng),能高速起動(dòng)和制動(dòng).3.液壓比例系統(tǒng)抗污染能力比伺服系統(tǒng)好.4.比例元件制造精度比伺服閥低，成本相應(yīng)低 電液比例控制的缺點(diǎn)1. 比例元件成本相應(yīng)比普通液壓元件高.2. 比例元件控制精度和反應(yīng)速度比伺服系統(tǒng)低，3.液壓能源傳輸不如電氣系統(tǒng)方便.2.2 電液比例控制閥的工

17、作原理工作原理與分類2.2.1比例閥的工作原理2.2.2比例閥的分類比例閥的分類：比例閥一般有兩種形式即普通型和伺服比例型.普通型比例閥：是用比例電磁鐵取代了普通開關(guān)型液壓閥的手動(dòng)調(diào)節(jié)裝置或普通電磁鐵.因而可對液壓參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)距離較高精度的連續(xù)控制.伺服比例型：其液壓部分以滑閥式結(jié)構(gòu)為主，滑閥相對閥套移動(dòng)形成的矩形全周控制口可同時(shí)控制液流的壓力流量方向，類似于伺服閥，頻寬最高可達(dá)40-80HZ.按其用途與工作特點(diǎn)的不同，比例閥可分為比例壓力閥，比例流量閥和比例方向閥。比例閥的結(jié)構(gòu): 比例閥主要由控制部分，主閥及放大板主成。1.比例閥的控制部分 電機(jī)械轉(zhuǎn)換器是比例閥的控制部分，目前常用的形式有比例

18、電磁鐵，動(dòng)圈式力馬達(dá)，力矩馬達(dá)，伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)等五種。 1) 比例電磁鐵比例電磁鐵是一種直流電磁鐵，但和普通電磁閥用的電磁鐵不同，它要求吸力（或位移）和輸入電流成比例，并在銜鐵的全部工作位置上，磁路中保持一定的氣隙。按其輸出位移的形式分有單向移動(dòng)式和雙向移動(dòng)式兩種。圖2.2.1所示為單向移動(dòng)式比例電磁鐵。 圖2.2.1 單向移動(dòng)式比例電磁鐵圖中線圈2通電后形成的磁路經(jīng)殼體5導(dǎo)向套12的右段銜鐵10后，分成兩路：一路由導(dǎo)向套左段的錐端到軛鐵1而產(chǎn)生斜面吸力；另一路直接由銜鐵的左段端面到軛鐵而產(chǎn)生表面吸力.其合力即為比例電磁鐵的輸出力.改變線圈中的電流，即可在銜鐵上得到與其成比例的吸力.2)動(dòng)

19、圈式力馬達(dá)圖2.2.2所示為動(dòng)圈式力馬達(dá)。當(dāng)可動(dòng)線圈4中通入控制電流時(shí)，線圈在磁場中受力而移動(dòng).此力的方向由電流方向及固定磁通方向按左手定則來砰定.力的大小與磁場強(qiáng)度及電流大小成正比.動(dòng)圈式力馬達(dá)的線性行程范圍大（±2-4mm），滯環(huán)小，可動(dòng)質(zhì)量小，工作頻率較寬，結(jié)構(gòu)簡單，但如采用濕式方案，動(dòng)圈受油的阻尼較大，影響頻寬，因此適合作為氣動(dòng)比例元件圖2.2.2 動(dòng)圈式力馬達(dá)3) 力矩馬達(dá)圖2.2.3所示為動(dòng)圈式永磁力矩馬達(dá)。工作原理與伺服閥的動(dòng)圈式永磁力矩馬達(dá)類似力矩馬達(dá)輸出力矩較小，適合控制噴嘴擋板類的先導(dǎo)級閥。其自振頻率高，功率重量比大，抗加速度零漂性能好，但工作行程很?。ㄐ∮?.2

20、mm）,制造精度要求高，抗干擾能力差些。 圖2.2.3 動(dòng)圈式永磁力矩馬達(dá)此外還有伺服電機(jī)；步進(jìn)電機(jī)等.2. 主閥普通型比例閥主閥為普通液壓閥。按其用途與工作特點(diǎn)的不同，比例閥可分為比例壓力閥，比例流量閥和比例方向閥。2.3 典型的比例閥1）比例壓力閥比例壓力閥按用途不同，有比例溢流閥，比例減壓閥，比例順序閥之分。按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分有直動(dòng)型和先導(dǎo)型比例壓力閥。比例壓力閥按用途不同，有比例溢流閥，比例減壓閥，比例順序閥之分。按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分有直動(dòng)型和先導(dǎo)型比例壓力閥。a.比例溢流閥a)直動(dòng)式比例溢流閥下圖所示為直動(dòng)式比例溢流閥結(jié)構(gòu)圖.比例電磁鐵1通電后產(chǎn)生吸力，經(jīng)推桿2和傳力彈簧3作用在錐閥上，當(dāng)錐閥底面

21、的液動(dòng)力大于電磁吸力時(shí)，錐閥被頂開而溢流，連續(xù)地改變控制電流的大小，即可連續(xù)地按比例地控制錐閥的開啟壓力.圖2.2.4 直動(dòng)式比例溢流閥結(jié)構(gòu)圖b) 先導(dǎo)式比例溢流閥圖2.2.5所示為先導(dǎo)式比例溢流閥結(jié)構(gòu)圖。其下部主閥與普通溢流閥相同.上部為先導(dǎo)壓力閥.2為先導(dǎo)錐閥，1為閥.9膺久手動(dòng)調(diào)整的先導(dǎo)閥，用于限制比例溢流閥的最高壓力，以避兔因電子儀器發(fā)生故障使控制電流過大，壓力超過系統(tǒng)允許最大壓力的可能.（即當(dāng)壓力超過調(diào)定壓力后,油頂開手動(dòng)調(diào)整的先導(dǎo)閥回油箱,主閥上腔壓力低,主閥打開,系統(tǒng)油回油箱.）如將比例先導(dǎo)壓力閥的回油及先導(dǎo)閥9的回油都與主閥回油分開，則可作比例順序閥使用。 圖2.2.5 先導(dǎo)式

22、比例溢流閥結(jié)構(gòu)圖b.比例減壓閥，比例順序閥圖2.2.6所示為先導(dǎo)式比例減壓閥.上部為動(dòng)圈式力馬達(dá),其推桿3端部起擋板作用,其位移與輸入的控制電流成比例.改變噴嘴5與推桿3端部的可變液阻,控制了噴嘴前的先導(dǎo)壓力,也就控制了主閥7上腔的壓力,調(diào)節(jié)了減壓閥的調(diào)定壓力.圖2.2.6 先導(dǎo)式比例減壓閥2)比例流量閥比例流量閥有比例節(jié)流閥和比例調(diào)速閥兩大類。它們是由電機(jī)械比例轉(zhuǎn)換器匙與流量閥組合而成。比例節(jié)流閥是在普通節(jié)流閥的基礎(chǔ)上，利用電機(jī)械比例轉(zhuǎn)換器對節(jié)流閥口進(jìn)行控制即成比例節(jié)流閥。a. 直控式比例節(jié)流閥它是在普通節(jié)流閥的基礎(chǔ)上，利用電機(jī)械比例轉(zhuǎn)換器對節(jié)流閥口進(jìn)行控制即成比例節(jié)流閥。即比例電磁鐵直接作

23、用在節(jié)流閥上,調(diào)節(jié)節(jié)流閥口的大小,調(diào)節(jié)流量.b.比例調(diào)速閥如下圖2.2.7所示,它是由比例電磁鐵和調(diào)速閥組成. 比例電磁鐵的輸出力作用在節(jié)流閥芯2上,與彈簧力液動(dòng)力摩擦力相平衡.一定的控制電流對應(yīng)一定的開口度.通過改變電流輸入電流的大小,即可改變通過調(diào)速閥的流量.圖2.2.7 比例調(diào)速閥3)比例方向控制閥比例方向控制閥不僅用來改變液流方向，還可控制流量的大小。它和普通換向閥的外形相似，但閥芯的結(jié)構(gòu)是特殊的?？梢詫?shí)現(xiàn)不同的中位機(jī)能。圖2.2.8 比例方向控制閥比例方向控制閥按控制方式分有直動(dòng)式比例方向控制閥和先導(dǎo)式比例方向控制閥;按反饋形式分有帶電反饋比例方向控制閥和不帶電反饋比例方向控制閥;按

24、閥結(jié)構(gòu)形式分有四通滑閥式比例方向控制閥和二通插裝式比例方向控制閥或三通插裝式比例方向控制閥.比例方向控制閥不僅用來改變液流方向，還可控制流量的大小。它和普通換向閥的外形相似，但閥芯的結(jié)構(gòu)是特殊的?？梢詫?shí)現(xiàn)不同的中位機(jī)能,以滿足系統(tǒng)的各種控制要求。閥芯與閥體配合間隙與普通換向閥的配合間隙大致相當(dāng),因此對油液的過濾精度要求相近,故其抗污染能力強(qiáng).為了降低加工難度和制造成本,允許它有一定的中位死區(qū),這樣,在性能上除了動(dòng)態(tài)響應(yīng)比伺服閥低外,其性能與伺服閥相近.a.直動(dòng)式比例方向控制閥下圖所示為直動(dòng)式比例方向控制閥的結(jié)構(gòu)圖。當(dāng)電磁鐵不通電時(shí),閥芯由復(fù)位彈簧保持中位.當(dāng)左邊電磁鐵輸入一個(gè)電信號(hào)時(shí), 左邊電

25、磁鐵就產(chǎn)生一個(gè)與輸入電信號(hào)成比例的推力,推動(dòng)閥芯克服彈簧力和液動(dòng)力向右移動(dòng)一定距離,閥芯上開的V形槽相對于閥體的控制臺(tái)階移動(dòng)一定的開口量,P腔到B腔, A腔到T腔,流過一定流量的液體.若輸入連續(xù)的電信號(hào),則開口量就會(huì)隨之呈線性變化,使閥的液流流量成比例的變化. 右邊電磁鐵輸入一個(gè)電信號(hào)時(shí),也產(chǎn)生相同的變化.改變左右電磁鐵的信號(hào),就可使閥芯處于左中右和任一位置,從而改變液流方向和流量.圖2.2.9 直動(dòng)式比例方向控制閥b.先導(dǎo)式比例方向控制閥圖2.2.10所示為先導(dǎo)式比例方向控制閥的結(jié)構(gòu)圖。它與直動(dòng)式比例方向控制閥的區(qū)別在于增加了先導(dǎo)閥3.當(dāng)比例電磁鐵1收到信號(hào)時(shí),在先導(dǎo)閥的工作油口B彰生一個(gè)恒

26、定的壓力,B腔的油液力通過控制油道作用到主閥芯的右端,推動(dòng)主閥芯左移直至與主閥芯的彈簧相平衡,主閥芯上所開的節(jié)流槽相對于主閥體的控制臺(tái)階有一定的開口量.連續(xù)地給比例電磁鐵輸人電信號(hào),就會(huì)使主閥的P腔到A腔B腔到T腔成比例地輸出流量.若給比例電磁鐵輸入信號(hào)，就會(huì)使主閥的P腔B到腔A腔到T腔成比例地輸出流量.圖2.2.10 先導(dǎo)式比例方向控制閥b. 電反饋比例方向控制閥.在比例電磁鐵的未端加裝一個(gè)位置傳感器3就可構(gòu)成電反饋比例方向控制閥.如下圖所示. 閥的基本組成:殼體1,比例電磁鐵2, 位置傳感器3,控制閥芯4,復(fù)位彈簧5.在電磁鐵不工作時(shí), 控制閥芯4由復(fù)位彈簧5保持中位.由比例電磁鐵2直接驅(qū)

27、動(dòng)閥芯運(yùn)動(dòng).閥芯處在圖示位置時(shí),P、A、B、T互不相通.如左電磁鐵通電,閥芯向右移動(dòng),則P與B通, A與T通.位置傳感器3可以檢測電磁鐵推桿的位置,也即閥芯的確切位置.若有位置誤差,就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反饋信號(hào)給放大器,輸入反饋信號(hào)和反饋信號(hào)在放大器內(nèi)比較,產(chǎn)生一個(gè)誤差信號(hào)輸入電磁鐵,以補(bǔ)償產(chǎn)生的誤差.圖2.2.11 電反饋比例方向控制閥d比例方向控制閥的性能特性a)穩(wěn)態(tài)流量控制特性(流量-電信號(hào))性能指標(biāo)有: 名義流量增益曲線;滯環(huán);線性度;零偏;對稱度;重復(fù)精度. 流量增益曲線：在一定的閥壓降下，指令信號(hào)與輸出流量關(guān)系.當(dāng)系統(tǒng)壓力為被試閥的額定壓力,輸入額定電信號(hào),并使比例方向控制閥進(jìn)出口壓差為1

28、MPa,調(diào)節(jié)輸入電信號(hào)使其小于或等于0.05Hb的三角波(或正弦)信號(hào),在正負(fù)額定電信號(hào)之間變化,同時(shí)測量相應(yīng)的輸出流量,一個(gè)完整周期的流量和電流曲線即穩(wěn)態(tài)的流量曲線.滯環(huán);線性度;零偏;對稱度;重復(fù)精度等定義與伺服閥同例:力士樂系列直動(dòng)式比例換向閥(a)型號(hào)說明4WRA6 * * * -10 B /* * * Z4 * * 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 111-名稱：直動(dòng)式比例換向閥 2-通徑 （6-6通徑；10-10通徑）3-過渡狀態(tài)機(jī)能、滑閥機(jī)能4-在1Mpa壓降下的名義流量（如6通徑閥:5-8L/min; 10-13L/min;20-17L/min） 5-系列號(hào) 6-電壓-

29、直流24V 7-手動(dòng)應(yīng)急標(biāo)記(無標(biāo)記-不帶手動(dòng)按鈕；N- 帶手動(dòng)按鈕 )8-插頭型式：Z4-無海水保護(hù)所帶的插頭 9-特殊保護(hù)（無標(biāo)記-沒有特殊保護(hù)；N-海水保護(hù)）10-工作介質(zhì)（M-礦物油；V-磷酸脂油）11-其它詳細(xì)說明(b)性能參數(shù)如工作壓力；流量；滯環(huán)；重復(fù)精度，-3db下的頻率響應(yīng)等等參見樣本.(c)流量增益曲線下圖所示為力士樂系列4WRA6直動(dòng)式比例換向閥在不同名義流量（13L/min和8L/min）在壓降1Mpa時(shí)的輸入電流和名義流量曲線.b)動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性主要指比例閥的頻率響應(yīng)特性.主要由閥的波德圖表示.頻率響應(yīng)特性:幅頻寬f-32db-幅值比衰減到-3db時(shí)所對應(yīng)的頻率.

30、相頻寬f-90-相信移汀到900時(shí)所對應(yīng)的頻率. 下圖所示為力士樂系列4WRA6直動(dòng)式比例換向閥頻率響應(yīng)特性曲線.圖中所示為幅頻寬f-32db 13; 圖中所示為相頻寬f-9014e)內(nèi)泄漏特性在額定壓力下，輸入信號(hào)為零的內(nèi)泄漏量.d. 伺服比例型方向控制閥 伺服比例型方向控制閥響應(yīng)于可變的電壓指令,提供可變的輸出流量.其動(dòng)態(tài)性能與伺服閥類似,閥芯可帶有零遮蓋和正遮蓋.例:Parker公司的D31FH型高響應(yīng)比例方向控制閥. 型號(hào): D 31 F H * * * * * * * * * 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1-方向閥2-規(guī)格和界面3-比例流量調(diào)節(jié)4-高響

31、應(yīng)帶LVDT和機(jī)內(nèi)電子電路5-流量比6-閥芯符號(hào) 7-閥芯行程代號(hào) 8-先導(dǎo)連接 9-密封件 10-電子品種 11-電子附件 12-閥附件 13-設(shè)計(jì)系列. 特性：高頻率響應(yīng)-閥芯帶有零遮蓋和正遮蓋.當(dāng)5%輸入信號(hào)時(shí)有82HZ頻率. 技術(shù)規(guī)格：詳見樣本（略） 4. 比例閥的選用 比例閥是介于普通閥與伺服閥之間的控制閥，與普通閥比，它能提高系統(tǒng)參數(shù)的控制水平，雖不如伺服閥的性能好，但成本低，對系統(tǒng)的污染要求比伺服系統(tǒng)低。 為此，廣泛應(yīng)用于要求對液壓參數(shù)進(jìn)行連續(xù)遠(yuǎn)距控制或程序控制，但對控制精度和動(dòng)態(tài)特性要求不太高的系統(tǒng)。 如系統(tǒng)的液壓參數(shù)的設(shè)定值超過三個(gè)，使用比例閥對其進(jìn)行控制是最恰當(dāng)?shù)摹４送?，?/p>

32、用斜波信號(hào)作用在比例方向閥上，可以對機(jī)構(gòu)的加速和減速實(shí)現(xiàn)有效的控制；利用比例方向閥和壓力補(bǔ)償器實(shí)現(xiàn)負(fù)載補(bǔ)償，便可精確地控制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度而不受負(fù)載影響。 比例閥的功能參數(shù)選擇應(yīng)留有裕量,一般額定壓力流量應(yīng)高于系統(tǒng)實(shí)際使用值的10%-20%. 比例閥的安裝方式有板式和插裝式結(jié)構(gòu),應(yīng)根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的需要正確選擇. 一般的比例閥有25%的零位死區(qū),頻完在10HZ以下,只宜用于開環(huán)控制系統(tǒng),閉環(huán)系統(tǒng)應(yīng)慎重選用高性能的比例閥. 比例壓力閥有不同壓力等級,應(yīng)正確選用. 比例流量閥不僅有不同的流量調(diào)節(jié)范圍,還有不同的流量變化方式,如線性變化,加速減速各段加減速不同等型式.應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)對流量變化要求考慮型號(hào)規(guī)格.

33、流量閥還需保證使閥正常工作的壓差. 工作介質(zhì)要求:根據(jù)使用與樣本一致.2.3.4比例閥的選用比例閥是介于普通閥與伺服閥之間的控制閥，與普通閥比，它能提高系統(tǒng)參數(shù)的控制水平，雖不如伺服閥的性能好，但成本低，對系統(tǒng)的污染要求比伺服系統(tǒng)低。 為此，廣泛應(yīng)用于要求對液壓參數(shù)進(jìn)行連續(xù)遠(yuǎn)距控制或程序控制，但對控制精度和動(dòng)態(tài)特性要求不太高的系統(tǒng)。如系統(tǒng)的液壓參數(shù)的設(shè)定值超過三個(gè)，使用比例閥對其進(jìn)行控制是最恰當(dāng)?shù)摹４送?，利用斜波信?hào)作用在比例方向閥上，可以對機(jī)構(gòu)的加速和減速實(shí)現(xiàn)有效的控制；利用比例方向閥和壓力補(bǔ)償器實(shí)現(xiàn)負(fù)載補(bǔ)償，便可精確地控制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度而不受負(fù)載影響。伺服比例型主閥第3章 電液伺服閥 電液

34、伺服閥是電液伺服系統(tǒng)中的主要元件,它既是電液轉(zhuǎn)換元件,又是功率放大元件.它能夠把微小的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成大功率的液壓能(流量和壓力),是電液伺服控制系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵. 電液伺服閥的輸入信號(hào)是由電氣元件來完成的,由它再轉(zhuǎn)換成液壓流量和壓力,輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)對執(zhí)行機(jī)構(gòu)各物理量的控制. 3.1 電液伺服閥的組成與分類 一.組成電液伺服閥通常由力矩馬達(dá),液壓放大器,反饋機(jī)構(gòu)三部分組成.以下圖的兩級中力反饋式電液伺服閥為例,簡單介紹如下:圖中上半部為力矩馬達(dá),下半部為液壓放大器(由四通滑閥組成的液壓放大器), 反饋機(jī)構(gòu)則由反饋桿11組成.它們的作用分別是:1.力矩馬達(dá)(力馬達(dá)) 將輸入的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成力矩或

35、力控制液壓放大器運(yùn)動(dòng).2.液壓放大器 控制液壓能源流向執(zhí)行機(jī)構(gòu)的流量和壓力.3.反饋機(jī)構(gòu) 使伺服閥輸出的流量和壓力獲得與輸入信號(hào)相應(yīng)的特性.二.分類 電液伺服閥的種類很多,按不同的結(jié)構(gòu)和機(jī)能常有以下幾種分類:1.按輸出量的控制功能分有:電液流量伺服閥-主要控制輸出的液流流量特性,即在額定輸入信號(hào)范圍內(nèi),具有線性流量控制特性.電液壓力伺服閥-在額定輸入信號(hào)范圍內(nèi),具有線性壓力控制特性.電液壓力-流量伺服閥-在額定輸入信號(hào)范圍內(nèi),具有線性壓力-流量控制特性.2.按液壓放大器的級數(shù)分有:單級伺服閥-只有一級放大元件.結(jié)構(gòu)簡單,價(jià)格低廉,但輸出力和力矩小,輸出流量小,對負(fù)載變化敏感.用于低壓小流量和負(fù)

36、載變化不大的場合.兩級伺服閥-有兩級放大元件.它克服了單級伺服閥的缺點(diǎn),是最常用的型式.三級伺服閥-由一個(gè)兩級伺服閥作前置級,控制第三級功率滑閥.通常只用于大流量(200L/min)以上的場合.3.按第一級閥的結(jié)構(gòu)分有:滑閥-第一級閥的結(jié)構(gòu)是滑閥.此類閥流量和壓力增益高,輸出流量大,對油清潔度要求較低.但加工復(fù)雜,分辨率低,響應(yīng)慢,滯環(huán)較大,閥芯受力大. 噴咀擋板- 第一級閥的結(jié)構(gòu)是噴咀擋板. 此類閥靈敏,動(dòng)態(tài)響應(yīng)快,線性度好.但對油清潔度要求高,擋板受力小,驅(qū)動(dòng)功率小.射流管- 第一級閥的結(jié)構(gòu)是射流管閥. 此類閥抗污染強(qiáng),但動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢,受油溫響應(yīng)大.4.按反饋形式分有: 滑閥位置反饋-利用滑

37、閥的位置反饋的閥,常用的有直接位置反饋,機(jī)械位置反饋,位置電反饋,位置力反饋等. 直接位置反饋-閥芯位移通過反饋桿與擋板相連,構(gòu)成滑閥位移力反饋.常用于兩級伺服閥.機(jī)械位置反饋-將功率級滑閥的位移通過機(jī)械機(jī)構(gòu)反饋到前置級.位置電反饋-將功率級滑閥的位移通過位移傳感器反饋到伺服閥的放大器輸入端,實(shí)現(xiàn)功率級滑閥閥芯定位.3.2 電液伺服閥的工作原理1力矩馬達(dá)力矩馬達(dá)是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械運(yùn)動(dòng)的一種電氣-機(jī)械轉(zhuǎn)換一. 力矩馬達(dá)工作原理利用電磁原理,由永久磁鐵(或激磁線圈)產(chǎn)生極化磁場,而電信號(hào)通過控制線圈產(chǎn)生控制磁場,兩個(gè)磁場相互作用,產(chǎn)生與控制信號(hào)成比例并能反映控制信號(hào)的極性的力或力矩,使其運(yùn)動(dòng)部分

38、產(chǎn)生直線位移或角位移的機(jī)械運(yùn)動(dòng).二. 力矩馬達(dá)分類1） 根據(jù)運(yùn)動(dòng)形式分（1) 角位移馬達(dá)-力馬達(dá),可移動(dòng)件是直角位移.（2) 直線位移馬達(dá)力馬達(dá),可移動(dòng)件是直線位移.2）按可動(dòng)件結(jié)構(gòu)分（1)動(dòng)鐵式-可動(dòng)件是銜鐵.（2)動(dòng)圈式-可動(dòng)件是控制線圈.3）按極化磁場產(chǎn)生的方式分（1)永磁式-利用永久磁鐵建立極化磁通.（2)非極磁式-無專門的極磁線圈,兩個(gè)控制線圈差動(dòng)連接,利用常值電流產(chǎn)生極化磁通.（3)固定電流極磁式-利用固定電流通過極磁線圈建立極化磁場.對力矩馬達(dá)要求1）能產(chǎn)生足夠的輸出力和行程,且要求體積小,重量輕.2）動(dòng)態(tài)性能好,響應(yīng)速度快.3）直線性好,死區(qū)小,靈敏度高,磁滯小.4）抗震,抗沖

39、擊,不受環(huán)境溫度和壓力影響.三. 典型力矩馬達(dá)1.）永磁動(dòng)鐵式力矩馬達(dá)（1)組成下圖所示為一種常用的永磁動(dòng)鐵式力矩馬達(dá)工作原理圖,它由永久磁鐵(2),上下導(dǎo)磁體(3,5),銜鐵(4),彈簧管(1),控制線圈(兩個(gè)控制線圈套在銜鐵上). （2)工作原理永久磁鐵將上下導(dǎo)磁體磁化,一個(gè)為N極, 一個(gè)為S極.無信號(hào)電流時(shí),即兩個(gè)控制線圈的電流i1=i2,銜鐵在上下導(dǎo)磁體的中間位置,由于力矩馬達(dá)結(jié)構(gòu)是對稱的, 永久磁鐵在四個(gè)工作氣隙中所產(chǎn)生的極化磁通是一樣的,使銜鐵兩端所受的電磁吸力相同,力矩馬達(dá)無力矩輸出.當(dāng)有信號(hào)電流通過控制線圈時(shí),線圈產(chǎn)生控制磁通(其大小和方向取決于信號(hào)電流的大小和方向).假設(shè) i

40、1>i2,如上圖所示,在氣隙1,3中控制磁通與極化磁通方向相同,而在氣隙2,4中控制磁通與極化磁通方向相反,因此氣隙1,3中其控制磁通與永久磁鐵磁通合成大于氣隙2,4中控制磁通與極化磁通的合成,于是銜鐵上產(chǎn)生順時(shí)針方向的電磁力矩,使銜鐵繞彈簧管轉(zhuǎn)動(dòng)中心順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng).當(dāng)彈簧管變形產(chǎn)生的反力矩與電磁力矩相平衡時(shí),銜鐵停止轉(zhuǎn)動(dòng).如果信號(hào)電流反向,則電磁力矩也反向,銜鐵向反方向轉(zhuǎn)動(dòng).電磁力矩的大小與信號(hào)電流的大小成比例,銜鐵的轉(zhuǎn)角也與信號(hào)電流成比例.因此調(diào)節(jié)信號(hào)電流便可調(diào)節(jié)電磁力矩的大小,也就調(diào)節(jié)銜鐵的轉(zhuǎn)角大小.2）永磁動(dòng)圈式馬達(dá)（1)組成永久磁鐵,可動(dòng)線圈,對中彈簧等.（2)工作原理 圖所示

41、為一種常見的結(jié)構(gòu)原理圖. 圖中,永久磁鐵在工作氣隙中形成極化磁通,當(dāng)控制信號(hào)電流加到線圈上時(shí),線圈就會(huì)受到電磁力的作用克服彈簧力和負(fù)載力而運(yùn)動(dòng).線圈的位移與控制電流成比例.因此輸入信號(hào)電流就會(huì)得到電磁力,且呈正比關(guān)系,具有線性特性.結(jié)論: 永磁動(dòng)圈式力馬達(dá)的電磁力與控制電流成正比,具有線性特性. 3）動(dòng)鐵式力矩馬達(dá)與動(dòng)圈式力馬達(dá)比較動(dòng)鐵式力矩馬達(dá) 動(dòng)圈式力馬達(dá)磁滯大 磁滯小工作行程小 工作行程大 輸出力矩大,彈簧剛度大,固有頻率高. 輸出力矩小,固有頻率低.同功率體積小, 價(jià)格高 同功率體積大,價(jià)格低 2液壓放大器電液伺服閥另一個(gè)組成部分是液壓放大器,它是一種以機(jī)械運(yùn)動(dòng)來控制流體動(dòng)力的元件.它

42、將力矩馬達(dá)(或力馬達(dá))輸出的機(jī)械運(yùn)動(dòng)(轉(zhuǎn)角或位移)轉(zhuǎn)換為液壓信號(hào)(液體的流量和壓力)輸出,并進(jìn)行了功率放大.液壓放大元件是伺服系統(tǒng)中的一種主要控制元件,其靜動(dòng)態(tài)特性對系統(tǒng)的性能影響很大.且結(jié)構(gòu)簡單,單位體積輸出功率大,工作可靠和動(dòng)態(tài)性能好.一.液壓放大元件的種類液壓放大元件有滑閥,噴咀擋板閥和射流管閥等. 二.滑閥滑閥是靠節(jié)流原理工作的.它借助于閥芯與閥套間的相對運(yùn)動(dòng)改變節(jié)流口面積的大小,對流體流量或壓力進(jìn)行控制.滑閥結(jié)構(gòu)形式多,控制性能好,在電液系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛.1）滑閥的結(jié)構(gòu)及分類(1)按進(jìn)出閥的通道數(shù)劃分它與液壓方向閥的通道數(shù)一樣,有四通閥,三通閥和二通閥.四通閥有一個(gè)進(jìn)油口,一個(gè)回油口

43、,兩個(gè)控制口.可用來控制雙作用液壓缸或馬達(dá).如圖a所示.圖a 四通閥三通閥有一個(gè)進(jìn)油口,一個(gè)回油口,一個(gè)控制口.只可用來控制差動(dòng)液壓缸.如圖b所示.84圖b 三通閥 圖c 二通閥 二通閥一個(gè)進(jìn)油口,只有一個(gè)可變節(jié)流口,須和一個(gè)固定節(jié)流孔配合使用,才能用來控制差動(dòng)液壓缸. 如圖c所示. (2)按滑閥的工作邊數(shù)劃分a.四邊滑閥-與上對應(yīng)四通閥有四個(gè)可控的節(jié)流口,又稱四邊滑閥,控制性能最好.如上圖a所示.b. 雙邊滑閥-三通閥有兩個(gè)可控的節(jié)流口,又稱雙邊滑閥, 控制性能居中. 如上圖b所示.c. 單邊滑閥-單邊滑閥只有一個(gè)可控的節(jié)流口, 控制性能最差.(3)按滑閥的預(yù)開口型式劃分 按滑閥閥芯在中位時(shí)

44、,閥芯凸肩與閥套槽寬的幾何尺寸關(guān)系劃分有: a.正開口-閥芯凸肩與閥套槽寬的幾何尺寸是負(fù)重疊的(即閥芯凸肩寬度大于閥套槽寬),參見圖a.b.零開口-閥芯凸肩與閥套槽寬的幾何尺寸是零重疊的(即閥芯凸肩寬度等于閥套槽寬),參見圖b.c.負(fù)開口-閥芯凸肩與閥套槽寬的幾何尺寸是正重疊的(即閥芯凸肩寬度小于閥套槽寬),參見圖c.圖a 正開口 圖b 零開口 圖c 負(fù)開口. 閥的預(yù)開口形式對其性能,特別是零位附近特性影響很大. 如下圖所示: 零開口閥具有線性流量增益特性,性能比較好.負(fù)開口閥由于流量增益特性有死區(qū),將引起穩(wěn)態(tài)誤差,有時(shí)還可能引起游隙,從而產(chǎn)生穩(wěn)定性問題.正開口在正開口區(qū)內(nèi)外的流量增益變化大,

45、壓力靈敏度低,零位泄漏量大.圖 不同開口形式的流量特性1-零開口 2-正開口 3-負(fù)開口2）滑閥靜態(tài)特性滑閥靜態(tài)特性是指穩(wěn)態(tài)情況下,閥的負(fù)載流量qL, 負(fù)載壓力pL和滑閥的位移xv三者之間的關(guān)系,即qL=f(pL, xv).它表示滑閥的工作能力和性能,對系統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)特性計(jì)算有重大意義.閥的靜態(tài)特性可用方程(壓力流量方程),曲線或特性參數(shù)(閥的系數(shù))表示.(1) 滑閥靜態(tài)特性a.壓力流量方程滑閥的控制流量可由滑閥節(jié)流口流量公式表示,其流量是閥芯位移和節(jié)流口的壓降的函數(shù).為了使問題簡化,在推導(dǎo)壓力流量方程時(shí),作了以下假設(shè):a)液壓能源是理想的恒壓源,供油壓力Ps為常數(shù),回油壓力P0為零.b)忽略管

46、道和閥腔內(nèi)的壓力損失.c)假定液體是不可壓縮的.d)假定閥各節(jié)流口流量系數(shù)相等.e)閥的窗口都是匹配和對稱的. 根據(jù)節(jié)流口流量公式,以四邊滑閥為例,可推導(dǎo)出壓力流量方程. 圖 四邊滑閥工作原理及等效橋路如圖所示，閥的四個(gè)可變節(jié)流口以四個(gè)可變的液阻表示.通過每一橋臂的流量為Qi(i=1,2,3,4) ,通過每一橋臂的壓降為Pi(i=1,2,3,4) , 負(fù)載流量為QL, 負(fù)載壓力為PL,供油壓力為PS, 供油流量為QS,回油壓力為P0.根據(jù)橋路的壓力平衡可得: P1+P4=Ps P2+P3=Ps P1-P2=PL P3-P4=PL根據(jù)橋路的流量平衡可得: Q1+Q2=Qs Q4+Q3=Qs Q4

47、-Q1=QL Q2-Q3=PL最后可寫出各橋臂的流量方程為: Q1=g1P1 Q2=g2P2 Q3=g3P3 Q4=g4P4式中 gi=CdAi2/由于在大多數(shù)情況下,閥的窗口都是匹配的,因而 g1(xV)=g3(xV) g2(xV) =g4(xV) 窗口都是對稱的,因而g2(xV) =g1(-xV)g4(xV) =g3(-xV)對于匹配且對稱的閥,通過橋路斜對角線上的兩個(gè)橋臂的流量是相等的.即Q1=Q3Q2=Q4對于匹配且對稱的閥,通過橋路斜對角線上的兩個(gè)橋臂的壓降也是相等的.即P1=P3因而 Ps=P1+P2 P1=(Ps+PL)/2P2=(Ps-PL)/2聯(lián)立求解方程,負(fù)載流量為QL=C

48、dA21/(ps - pL)- CdA11/(ps + pL)式中Cd-為流量系數(shù),-為油密度, (=870Kg/m3) A1- 為節(jié)流口1的面積;A2-為節(jié)流口2的面積;ps 為恒壓油源壓力pL-為負(fù)載壓力,pL=p1-p2.供油流量為Qs=CdA21/(ps - pL)+ CdA11/(ps + pL) b.滑閥的靜態(tài)特性曲線 a)流量特性曲線 閥的流量特性是指負(fù)載壓降等于常數(shù)時(shí), 負(fù)載流量與閥芯位移之間的關(guān)系,其圖形表示即為流量特性曲線. 負(fù)載壓降為0時(shí)的流量特性稱空載流量特性.相應(yīng)的曲線為空載流量特性曲線,如圖a所示. 圖a 空載流量特性曲線圖 圖b 壓力特性曲線 b)壓力特性曲線 閥

49、的壓力特性是指負(fù)載壓降等于常數(shù)時(shí), 負(fù)載壓降與閥芯位移之間的關(guān)系,其圖形表示即為壓力特性曲線. 通常所指的壓力特性是指負(fù)載流量為0時(shí)的壓力特性,相應(yīng)的曲線為壓力特性曲線,如圖b所示. c)壓力-流量特性曲線閥的壓力-流量特性曲線是指閥芯位移一定時(shí), 負(fù)載流量與負(fù)載壓降之間關(guān)系的圖形. 如下圖所示為理想零開口四邊滑閥的壓力-流量特性曲線族.它.全面描述了閥的穩(wěn)態(tài)特性,并可獲得閥的全部性能參數(shù).閥在最大位移下的壓力-流量特性曲線可以表示閥的工作能力和規(guī)格.,當(dāng)負(fù)載所需的壓力和流量能被閥在最大位移下的壓力-流量特性曲線所包圍時(shí),閥就能滿足負(fù)載的要求c.閥系數(shù) 為了方便用線性化理論對系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析,將閥的靜態(tài)特性方程 QL=f(pL, xv)線性化.其方法是將方程式在某一特定的工作點(diǎn)附近展成臺(tái)勞級數(shù)并忽略二階以上的高階無窮小項(xiàng),得出下述表達(dá)式: QL=|Axv +|ApL QL=Kq xv - KcpL Kq-流量增益系數(shù)Kq=它表示負(fù)載壓降一定時(shí),閥單位輸入位移所引起的負(fù)載流量變化的大小,是流量特性曲線在某一點(diǎn)的切線斜率.其值越大,閥對負(fù)載流量的控制就越靈敏. 流量增益系數(shù)直接影響系統(tǒng)的開環(huán)增益,因而對系統(tǒng)的穩(wěn)定性,響應(yīng)特性,穩(wěn)態(tài)誤差有直接響應(yīng).Kc-流量-壓力增益系數(shù)Kc=. 它