第6讲-液压放大器.ppt

yhli@buaa.edu.cn yhli@buaa.edu.cn 6. 液压放大器的特性分析与设计计算 液压放大器是指以压力油作为传动介质，通过对输入端的小功率的控制信号的调节实现对输出端大功率液压功率进行控制的功率放大装置。 三端口元件：输入端，能源，输出端 放大的特征： 用小功率的输入信号控制大功率的液压功率输出 输出端的功率来自能源，输出端液压功率的大小受输入信号控制 放大器的效率等于放大器的输出功率与能源输送给放大器功率的比值。 6. 液压放大器的特性分析与设计计算 分类：节流式液压放大元件（阀控式） 容积式液压放大元件（排量控制式） 阀控式：滑阀式，喷嘴挡板式，射流管式 容积式：变量泵，变量马达 液压控制阀，在阀控式放大器中，直接对执行元件的力和速度进行控制；在容积式放大元件中，它直接控制着变量机构，通过控制排量的方法间接控制执行元件的力和速度。 液压控制阀是最基本、最重要的液压放大器。 液压放大器的特性分析与设计计算 本节主要内容 液压控制阀的结构与分类 滑阀静特性 喷嘴挡板阀静特性 三个基本物理量 流量（QL），阀芯位移（xv），负载压力（PL） 静特性指 QL与阀芯位移和负载压力之间的稳态关系。 6.1 液压控制阀的结构与分类 分为滑阀，喷嘴挡板阀和射流管阀 1 滑阀 6.1 液压控制阀的结构与分类 开口类型：阀在零位时，阀芯凸肩与阀体槽宽的尺寸关系 零开口，正开口，负开口 图2-38 滑阀的不同开口类型 伺服阀一般多为零开口或正开口，而电液比例阀一般为负开口。 6.1 液压控制阀的结构与分类 喷嘴挡板阀 优点：没有摩擦副，灵敏度高，响应速度快，所需控制功率小 缺点：耐污染能力差 适用于小功率，常用于前置级放大。 属于B型液压半桥控制，由固定节流孔加可变节流口组成。 分类：单喷嘴挡板阀和双喷嘴挡板阀 前者结构简单，但只能与非对称缸配合使用，且特性不对称 后者特性对称，主要用于控制对称执行元件 6.1 液压控制阀的结构与分类 6.1 液压控制阀的结构与分类 射流管式阀 由柔性射流管和接收器组成。射流管摆动时，接受器左右两侧接收的动能不同，导致转换的压力能不同，实现对液压功率的控制。 6.2 滑阀的静态特性分析 以滑阀为例，讨论阀的静特性，但所涉及的原理与导出方法适用于各种结构的液压控制阀。 静态性：阀在稳态时，阀的负载流量 、负载压力 和阀位移 三者之间的函数关系，即 它反映了阀本身的工作能力和性能。 阀的静特性可以用解析法或实验法两种方法获得。一般实验法较准确，但解析法便于预测阀的特性。 静特性可以用特性方程、特性曲线和特性系数（阀系数）表示。 阀系数可以由特性方程或特性曲线获得，指阀在给定工作点处的增量变化特性。 6.2 滑阀的静态特性分析 1 滑阀的静态特性方程 分析前提：稳态，理想流体，供油压力恒定，四个阀口满足匹配且对称条件。 分析对象：四边滑阀，等效液压桥路 6.2 滑阀的静态特性分析 基本方程式： 连续性方程： 由匹配且对称条件得： 定义： 静特性方程： 6.2 滑阀的静态特性分析 用反证法证明 设 所以： 6.2 滑阀的静态特性分析 滑阀的静态特性曲线 流量特性： 压力特性： 压力-流量特性： 6.2 滑阀的静态特性分析 3 阀系数 是非线性方程。对它进行线性化，并以增量形式表示为： 式中的偏导数就是阀系数。 （1）流量增益（流量放大系数） （2）流量-压力系数 （3）压力增益 6.2 滑阀的静态特性分析 定义了阀系数后，阀的静态特性方程可写为： 阀系数随工作点而变。最重要的系数是原点处的系数。在此处，流量增益最大，而压力-流量系数最小，表明此点是稳定性的最不利位置，同时也是经常工作的位置。 所以，一般常取零位时的阀系数进行特性分析。 若工作点在原点，则增量和全量相等，则增量线性化方程中的增量符号可以取消。 6.2 滑阀的静态特性分析 零开口四边滑阀的特性分析 （1）理想零开口四边滑阀 理想滑阀：阀芯与阀套的径向配合间隙为零，控制边为理想锐边。 当 时， 当 时， 设面积梯度为W，可写成统一式 6.2 滑阀的静态特性分析 （1）理想零开口四边滑阀零开口四边滑阀的特性分析（续） 无量纲方程式 理想零开口四边滑阀 的压力-流量无量纲 特性曲线 理想零开口的零位阀系数为 流量增益与实验值十分接近。 而压力-流量系数和压力增