1、1.10 喷嘴挡板阀分析与设计喷嘴挡板阀分析与设计单喷嘴单喷嘴-挡板阀相当于带挡板阀相当于带1 1个固定节流孔的正开口两个固定节流孔的正开口两通阀。通阀。喷嘴喷嘴-挡板阀阀有挡板阀阀有单喷嘴单喷嘴-挡板阀挡板阀和和双喷嘴双喷嘴-挡挡板阀板阀两种。两种。单喷嘴单喷嘴-挡板阀挡板阀1 1个控制腔，个控制腔，类似三通阀。类似三通阀。?一、单喷嘴挡板阀分析一、单喷嘴挡板阀分析21QQQL固定阻固定阻尼孔尼孔可变阻可变阻尼孔尼孔1 1、稳态特性方程、稳态特性方程一、单喷嘴挡板阀分析一、单喷嘴挡板阀分析spp21102 2、压力特性、压力特性设计准则：设计准则：0LQ?理论解释：零位压力灵敏度。理论解释：
2、零位压力灵敏度。0cV cPNPNVfVfVabcdefabcdefNNA p1F控制体3 3、单喷嘴挡板阀的液动力、单喷嘴挡板阀的液动力一、单喷嘴挡板阀分析一、单喷嘴挡板阀分析I III II单喷嘴单喷嘴-挡板阀相当于带挡板阀相当于带1个个固定节流孔的正开口两通阀固定节流孔的正开口两通阀双喷嘴双喷嘴-挡板阀挡板阀相当于带相当于带2个个固定节流孔的正开口四通阀固定节流孔的正开口四通阀二、双喷嘴挡板阀分析二、双喷嘴挡板阀分析二、双喷嘴挡板阀分析二、双喷嘴挡板阀分析 由挡板由挡板1 1、喷嘴、喷嘴2 2和和3 3、固定节流小孔、固定节流小孔4 4和和5 5等元件组成。等元件组成。挡板和两个喷嘴之间
3、形成两个可变截面的节流缝隙挡板和两个喷嘴之间形成两个可变截面的节流缝隙1 1和和2 2。当挡板处于中间位置时，两缝隙所形成的液阻相等，两喷嘴当挡板处于中间位置时，两缝隙所形成的液阻相等，两喷嘴腔内的油压相等，缸不动。腔内的油压相等，缸不动。当输入信号使挡板向左偏当输入信号使挡板向左偏摆时，可变缝隙摆时，可变缝隙1 1关小关小2 2开大，开大，p p1 1上升上升p p2 2下降，下降，缸体向左移动。当喷嘴跟随缸体向左移动。当喷嘴跟随缸体移动到挡板两边对称位缸体移动到挡板两边对称位置时，缸运动停止。置时，缸运动停止。3421QQQQQL流量关系)()(),()(04030201ffNnffNxx
4、DAAAdxxDAAA固定节流孔面积为喷孔直径固定节流孔面积各阀口节流面积1、稳态特性方程、稳态特性方程Q1Q2Q3Q4ND/)(2)(/)(2/)(2)(/)(210420031021001PPxxDCQPPACQPPxxDCQPPACQSffNdfSdSffNdfSd阀口流量方程Q1Q2Q3Q41、稳态特性方程、稳态特性方程/)(2/)(2)(/)(2)(/)(2)(20010341010021PPACPPxxDCQQQPPxxDCPPACQQQSdSffNdfLSffNdfSdL隐函数特性方程SSffdfNdfSdLSffdfNdfSSdLPPPPxxACxDCPACQPPxxACxDC
5、PPPACQ2200000010000100122)1(2)1(12无因次形式与单喷嘴压力特性分析类似，切断负载通道，即2、双喷嘴、双喷嘴-挡板阀的压力特性挡板阀的压力特性2022012010)1(11)1(112/,0ffSffSSLxxPPxxPPPPPQ且令)21(11)21(11)1(11)1(11)(00202021ffffSLffffSLfLxxxxPPxxxxPPxfPPP图1.35 双喷嘴挡板阀压力特性曲线设计准则120002010ACxDCPPPdfNdfsSSffSdLSffSSdLPPPPxxPACQPPxxPPPACQ2200010100122)1(2)1(12无因次压
6、力流量方程3、0000000/xPKPxKPPxDCKPDCKSPSqSSNdfCSNdfq零位压力增益零位压力流量系数零位流量增益4、双喷嘴、双喷嘴-挡板阀零位的阀系数挡板阀零位的阀系数 推导线性化方程推导线性化方程SdfffLnSdfLnPxCkxkPdFxPxCPdFF0220228)4()8()4(弹簧刚度双喷嘴挡板阀的液动力液动弹簧力静压力xkPdFfLn)4(2NDl0fx0/qdfNSKCDP160NfDx00.44NDD0/2fl xo3000(2 4)lD分类：单喷嘴挡板阀、双喷嘴挡板阀；特点：三通（差动缸）、四通（双作用缸）；建模分析的假设条件：是否匹配、对称；稳态特性方程
7、：显函数、隐函数；线性化形式的求法：是否引入负载压力定义；阀系数：压力增益的大小；液动力：零位对称性。设计方法1.10 喷嘴挡板阀分析与设计喷嘴挡板阀分析与设计#电液伺服阀 它能将小功率的电信号转换为大功率的液压能输出，是一种功率放大元件。它由力矩马达、喷嘴挡板式液压前置放大级和四边滑阀功率放大级三部分组成。（1）力矩马达 力矩马达由线圈1，导磁体2、3，永久磁铁4，衔铁5和弹簧管6组成。（2）前置放大级 力矩马达产生的力矩很小，不能驱动四边控制滑阀，因此必须利用喷嘴挡板结构先进行力的放大。（3）功率放大级 功率放大级由阀芯12和阀体组成。其功能是将前置放大级输入的滑阀位移信号进一步放大，实现
8、控制功率的转换和放大。1.9 液压控制阀的功率与效率液压控制阀的功率与效率/maxmaxSvdSSvdnSnPWxCPNPWxCQPQN泵泵令出率放大元件输出的液压功N泵功率定量泵输给放大元件的NSLLLSvdLLLPPNdPdNPPWxCPNPQN32,0/)(此时最大时当出出出出%5.383132/)3/2()3/2(maxmaxSvdSSSvdSPWxCPPPWxCPNN泵出%7.6632SLLLLnPQPQQQ则有若采用恒压变量泵供油 液压放大元件能将输入位移(机械量)转换并放大为具有一定压力的液体流量。流量与压力的乘积即功率，因此也可以说液压放大元件所输出的就是具有一定功率的液压信号
9、。液压放大元件也是控制液体流量的大小及方向的控制元件，通常称为(液压)阀，如：滑阀、挡板阀等。小大 伺服阀是液压伺服系统核心元件，其作用将各种小功率输入信号转换成功率较大的液压输出量，用以控制执行元件的动作。按照输入信号及转换器类型分为机液伺服阀、电液伺服阀和气液伺服阀。1 机液伺服阀 （1）滑阀 在零位时有三种开口形式即：负开口（正遮盖或正重叠）、零开口（零遮盖或零重叠）和正开口（负遮盖或负重叠）。不同开口形式的流量增益一、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
10、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、四凸肩圆柱滑阀的结构型式及分类圆柱滑阀的结构型式及分类 vxAW 滑阀的面积梯度及部分开口，可全周开口、滑阀的面积梯度及部分开口，可全周开口、开方孔开方孔、开园孔、开园孔是变化的W开圆孔开圆孔nLW 展开图展开图开方孔开方孔vdW 全周开口全周开口 能表示Q、A及p三者间关系的方程就是滑阀的特性方程，而只研究稳态关系的就叫做稳态特性（静特性）。(b)液压桥(a)结构原理图A 将流量方程在某
11、一工作点(QL1、xv1、pL1)附近全微分，可得在此工作点处的流量方程:LLLvvLLppQxxQQLcvqpKxKQKq流量增益，或流量放大系数，表示负载压力pL不变时，当阀芯位移xv，有微小增量时所引起的流量增量；Kc压力流量系数，表示阀芯位移不变时负载压力增量与 负载流量增量之间的关系，也称阀刚度。0.80.81.2-1.2-0.8-0.8-0.4-0.40.40.40.2-0.2000-0.80.8-0.40.40.6-0.6-1.0 零开口四通滑阀压力零开口四通滑阀压力-流量曲线流量曲线 曲线是非线性的!)(1LsdvLqppWCxQK)(2)(1LsLsvdLLcppppWxCp
12、QKcqvLsvLpKKxppxpK)(2sdqpWCK1000cK0pK（1）作用在圆柱滑阀上的稳态液动力）作用在圆柱滑阀上的稳态液动力 液流经过阀口时，由于流动方向和流速的改变，阀芯上会受到稳态液动力。因沿阀芯径向的分力互相抵消了，只剩下沿阀芯轴线方向的稳态液动力。作用在带平衡活塞的滑阀上的稳态液动力作用在带平衡活塞的滑阀上的稳态液动力 cos)90coscos(212QvvvQFsPWxPWxCCWxQFvvdcvj43.0cos2cos2/2cos)90coscos(0PWxCQCCCWxQvQvFvvQFvddccvjj又瞬态液动力方向：与加速液体的加速度方向相反；性质：粘性力，阻尼
13、作用；正负阻尼长度概念；滑阀设计的基本要求：L1L2（2）作用在圆柱滑阀上的瞬态液动力）作用在圆柱滑阀上的瞬态液动力 1、流量增益、流量增益Kq，正开口是零开口的正开口是零开口的2倍，正开口是带固倍，正开口是带固定节流孔阀的定节流孔阀的2倍，半桥与全桥相等（因左右半桥流量相等）倍，半桥与全桥相等（因左右半桥流量相等）2倍SPOvxvxLQSPOvxvxU vxU 12LQKqvxLQKcLPKqvxLQKcLP放Q泄Q等价动态物理模型动态数学模型 三通阀、四边阀静特性比较三通阀、四边阀静特性比较远大于SPOvxvxLQSPOvxvxU vxU 12LQ2、零位压力流量系数、零位压力流量系数Kc
14、0，正开口远大于零开口，半桥正开口远大于零开口，半桥是全桥的是全桥的2倍倍KqvxLQKcLPKqvxLQKcLP放Q泄Q等价动态物理模型动态数学模型 三通阀、四边阀静特性比较三通阀、四边阀静特性比较0000/PCSdqKKPWCK的零位阀系数理想零开口阀UPKPPWUCKPWCKSPSSdCSdq2/2000正开口四通阀UPKPPWUCKPWCKSPSSdCSdq000/2/2正开口三通阀3、压力增益、压力增益Kp，正开口远小于零开口，半桥是全桥一半正开口远小于零开口，半桥是全桥一半000CqPKKK2倍远大于 三通阀、四边阀静特性比较三通阀、四边阀静特性比较分类：单喷嘴挡板阀、双喷嘴挡板阀；特点：三通（差动缸）、四通（双作用缸）；建模分析的假设条件：是否匹配、对称；稳态特性方程：显函数、隐函数；线性化形式的求法：是否引入负载压力定义；阀系数：压力增益的大小；液动力：零位对称性。设计方法0.80.81.2-1.2-0.8-0.8-0.4-0.40.40.40.2-0.2000-0.80.8-0.40.40.6-0.6-1.0
