液压放大元件

第二章 液压放大元件 习题1. 有一零开口全周通油的四边滑阀，其直径m d 3108-⨯=，径向间隙m r c 6105-⨯=，供油压力Pa p s 51070⨯=，采用10号航空液压油在40C ︒工作，流量系数62.0=d C ，求阀的零位系数。

s pa ⋅⨯=-2104.1μ3/870m kg =ρ 解：对于全开口的阀，d W π=由零开口四边滑阀零位系数2. 已知一正开口量m U 31005.0-⨯=的四边滑阀，在供油压力Pa p s 51070⨯=下测得零位泄漏流量min /5L q c =，求阀的三个零位系数。

解：正开口四边滑阀零位系数ρsd q p wc k 20= ssd co p p wuc k ρ=ρsd c p wuc q 2=3. 一零开口全周通油的四边滑阀，其直径m d 3108-⨯=，供油压力Pa p s 510210⨯=，最大开口量m x m 30105.0-⨯=，求最大空载稳态液动力。

解：全开口的阀d W π= 最大空载液动力：4. 有一阀控系统，阀为零开口四边滑阀，供油压力Pa p s 510210⨯=，系统稳定性要求阀的流量增益s m K q /072.220=，试设计计算滑阀的直径d 的最大开口量m x 0。

计算时取流量系数62.0=d C ，油液密度3/870m kg =ρ。

解：零开口四边滑阀的流量增益：故m d 31085.6-⨯=全周开口滑阀不产生流量饱和条件5. 已知一双喷嘴挡板阀，供油压力Pa p s 510210⨯=，零位泄漏流量s m q c /105.736-⨯=，设计计算N D 、0f x 、0D ，并求出零位系数。

计算时取8.00d =C ，64.0df =C ，3/870m kg =ρ。

解：由零位泄漏量ρπs f N df c p X D C q 02⋅⋅⋅= 即160Nf D X =得： mm p C q D s df cN 438.0216=⋅⋅=ρπ 则：若：8.00=d df C C ，1610=Nf D X 则mm D D N 193.044.00== 第三章 液压动力元件 习题1. 有一阀控液压马达系统，已知：液压马达排量为rad m D m /10636-⨯=，马达容积效率为95%，额定流量为s m q n /1066.634-⨯=，额定压力Pa p n 510140⨯=，高低压腔总容积34103m V t -⨯=。

项目三液压放大元件的工作原理一、提出任务1、电液比例换向阀阀芯与普通换向阀的工作状态有何不同？2、电液比例换向阀前置放大级的结构及工作原理？教学目的1、能掌握电液比例换向阀的功能。

2、能掌握液压放大元件工作原理。

二、自主学习㈠新知识储备1、普通换向阀阀芯的停留位置及相应控制状态2、电液比例换向阀阀芯的停留位置及相应控制状态3、力反馈式电液伺服阀的方框图4、电液伺服阀图形符号㈡相关知识链接1、电液比例换向阀的工作过程⑴比例方向阀能够被看作与调光开关具有同样功能。

⑵阀芯能够移动到在任一位置，而不仅仅是三个不连续的位置，阀芯在离开中位的方向仍然确定油缸运动的方向，但阀芯离开中位的距离控制活塞的速度。

图3-1电液比例换向阀状态1⑶实际上比例阀可以同时作为方向阀和流量阀来使用。

图3-2电液比例换向阀状态2⑷一个传统的电磁阀能够被认为是一个简单的开关阀，它可以被一些只有简单电流通断的开关的电设备来控制图3-3电液比例换向阀状态3-a图3-4电液比例换向阀状态3-b⑸通过改变两个之一电磁铁的电流，阀芯移动的位移能够被改变，因此控制了通过阀的流量。

图3-5 电液比例换向阀状态42、喷嘴挡板阀结构喷嘴-挡板阀阀有单喷嘴-挡板阀和双喷嘴-挡板阀两种。

⑴单喷嘴-挡板阀图3-6 单喷嘴-挡板阀单喷嘴-挡板阀相当于带1个固定节流孔的正开口两通阀。

⑵双喷嘴-挡板阀图3-7 双喷嘴-挡板阀3、喷嘴挡板阀工作原理图3-8 双喷嘴-挡板阀工作原理1－挡板2、7固定节流小孔3、6－喷嘴4、5－节流缝隙喷嘴挡板阀因结构不同分单喷嘴和双喷嘴两种形式，两者的工作原理相似。

压力油经过两个固定阻尼小孔进入中间油室再进入液压缸的两腔，并有一部分经喷嘴挡板的两间隙4、5流回油箱。

当挡板处于中间位置时，液压缸两腔压力相等，液压缸不动；当输入信号使挡板向左移动时，节流缝隙5关小，4开大，液压缸向左移动。

因负反馈的作用，喷嘴跟随缸体移动直到挡板处于两喷嘴的中间位置时液压缸停止运动，建立起一种新的平衡。

6.电液控制系统设计6.1概述电液控制系统是常用机电一体化系统之一。

它是将计算机电控和液压传动结合在一起，既发挥了计算机控制或电控制技术的灵活性，又体现了液压传动的优势，充分显示出大功率机电控制技术的优越性。

电液控制系统的种类很多，可以从不同的角度分类，而每一种分类方法都代表一定的特征：1）根据输入信号的形式和信号处理手段可人为数字控制系统、模拟控制系统、直流控制系统、电液开关控制系统。

2）根据输入信号的形式和信号处理手段可分为数字控制系统、模拟控制系统、直流控制系统、交流控制系统、振幅控制系统、相位控制系统。

3）根据被控量的物理量的名称可分为置控制系统、速度控制系统、力或压力控制系统等。

4）根据动力元件的控制方式可分为阀控系统和泵控系统。

5）根据所采用的反馈形式可分为开环控制系统、闭环系统和半闭环控制系统。

本章主要介绍电液控制系统的组成、控制元件，系统数字模型以及系统的设计。

6.2电液控制元件电液控制元件主要包括电液伺服阀、电液比例阀、电液数字阀以及由数字阀组成的电液步进缸、步进马达、步进泵等。

它胶是电液控制系统中的电-液能量转换元件，也是功率放大元件，它能够将小功率的电信号输入转换为大功率的液压能（流量与压力）或机械能的输出。

在电液控制系统中，将电气部分与液压部分连接起来，实现电液信号的转换与放大，主要有电液伺服阀、电液比例阀、电液数字阀以及各种电磁开关阀等。

电液控制阀是电液控制系统的核心，为了正确地设计和使用电液控制系统，就必须掌握不同类型电液控制阀的原理和性能。

6.2.1控制元件的驱动6.2.1.1电气—机械转换器电气—机械转换器有“力电机（马达）”、“力矩电机（马达）”以及直流伺服电动机和步进电动机等，它将输入的电信号（电流或电压）转换为力或力矩输出，去操纵阀动作，推行一个小位移。

因此，电气-机械转换器是电液控制阀中的驱动装置，其静态特性和动态特性在电液控制阀的设计和性能中都起着重要的作用。

第二 章思考题1、为什么把液压控制阀称为液压放大元件？答：因为液压控制阀将输入的机械信号（位移）转换为液压信号（压力、流量）输出，并进行功率放大，移动阀芯所需要的信号功率很小，而系统的输出功率却可以很大。

2、什么是理想滑阀？什么是实际滑阀？答： 理想滑阀是指径向间隙为零，工作边锐利的滑阀。

实际滑阀是指有径向间隙，同时阀口工作边也不可避免地存在小圆角的滑阀。

4、什么叫阀的工作点？零位工作点的条件是什么？答：阀的工作点是指压力- 流量曲线上的点，即稳态情况下，负载压力为p L ，阀位移 x V 时，阀的负载流量为 q L 的位置。

零位工作点的条件是q L =p L =x V =0 。

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？答：流量增益K q =q L，为放大倍数，直接影响系统的开环增益。

x V流量 - 压力系数K c =-q L，直接影响阀控执行元件的阻尼比和速度刚度。

p L压力增益K p =p L，表示阀控执行元件组合启动大惯量或大摩擦力负载的能力x V当各系数增大时对系统的影响如下表所示。

稳定性响应特性稳态误差7、径向间隙对零开口滑阀的静态特性有什么影响？为什么要研究实际零开口滑阀的泄漏特性？答：理想零开口滑阀K c0 =0 ， K p0 = ，而实际零开口滑阀由于径向间隙的影响，存在泄漏流量p sK c0 =r c2W，K p0 =32 C d，两者相差很大。

32r c 2理想零开口滑阀实际零开口滑阀因有径向间隙和工作边的小圆角，存在泄漏， 泄漏特性决定了阀 的性能， 用泄漏流量曲线可以度量阀芯在中位时的液压功率损失大小， 用中位泄漏流量曲线来判断阀的加工配合质量。

9、什么是稳态液动力？什么是瞬态液动力？答：稳态液动力是指，在阀口开度一定的稳定流动情况下，液流对阀芯的反作用力。

瞬态液动力是指，在阀芯运动过程中，阀开口量变化使通过阀口的流量发生变化，引起阀腔内液流速度随时间变化，其动量变化对阀芯产生的反作用力。

1/8模拟放大器类型 VT-VRPA1-50 至 VT-VRPA1-521X 系列RC 30117/07.06替代对象：05.06目录内容 页码特点 1订货代码 2功能说明2 - 3电路框图/插脚分配 4技术数据 5 - 6单元尺寸 6指示/调节元件7工程/维护注意事项/补充信息8特点– 适用于控制带有电气位置反馈的先导式比例流量控制阀（节流阀），类型 FE（规格 16 和 25）和 FES（规格 25 至 63）– 在插头方面，兼容放大器类型 VT 5011，VT 5012 和 VT 5062 至 VT 5066（视阀类型和规格而定）– 带可提高零电位的供电设备– 控制值信号输入：• 0 至 +6 V；0 至 +9 V；0 至 +10 V • 0 至 20 mA；4 至 20 mA（跳线）– 前面板上用于实现零电位和振幅衰减的电位计调节 – 斜坡时间的测量插口– 选通输入和"斜坡关闭"输入– 用于将最大斜坡时间从 0.02 s 更改至 5 s 或从 0.2 s 更改至 50 s 的跳线– 用于调整阀类型和规格的跳线– 控制值（0 至 +6 V）和实际值（0 至 –6 V）的输出– LED 指示灯"准备就绪"– 反向极性保护H6197_d订货代码用于带电气位置反馈的比例阀的模拟放大器，带1 个输出级用于以下比例流量控制阀（节流阀）的放大器：– 类型 FE 16，FE 25 和 FES 25（各类型均自系列 2X 起） = 50– 类型 FES 32 和 FES 40（各类型均自系列 3X 起） = 51– 类型 FES 50 和 FES 63（各类型均自系列 3X 起） = 52明文形式的更多详细信息1X =10 至 19 系列（10 至 19：技术数据和插脚分配不变）VT-VRPA11X*订购用于机架安装的 VT 5011，VT 5012 和 VT 5062 至 VT 5066 放大器备件时，盲板 4TE/3HE 必须单独订购。

第九节喷嘴挡板阀一、单喷嘴挡板阀的静态特性1、工作原理单喷嘴挡板阀的原理图如图2—17所示。

组成：固定节流孔、喷嘴和挡板。

原理：喷嘴与挡板间的环形面积构成可变节流口，控制固定节流孔与可变节流口之间的压力。

单喷嘴挡板阀是三通阀，用来控制差动液压缸。

控制压力p c与负载腔(液压缸无杆腔)相连，而供油压力p s (恒压源)与液压缸的有杆腔相连。

挡板与喷嘴端面之间的间隙减小—可变液阻增大—通过固定节流孔的流量减小—固定节流孔处压降也减小—控制压力p c增大—推动负载运动；反之亦然。

固定节流孔通常是短管形，喷嘴端部也是近于锐边形，减小油温变化的影响。

图2-9-1 单喷嘴挡板阀的原理图(一)压力特性得压力特性方程：此时，由式(2—97)可得零位时的控制压力为图2-9-2 单喷嘴挡板阀的压力特性曲线图(二)压力—流量特性其压力—流量曲线示于图图2-9-3 单喷嘴挡板阀的压力流量特性曲线图二、双喷嘴挡板阀的静态特性(一)压力-流量特性结构：双喷嘴挡板阀是由两个结构相同的单喷嘴挡板阀组合；原理：按差动工作，如图2—20所示。

双喷嘴挡板阀在挡板偏离零位时，一个喷嘴腔的压力升高，另一个喷嘴腔的压力降低。

双喷嘴挡板阀是四通阀，因此可用来控制双作用液压缸。

图2-9-4 双喷嘴挡板阀将两个方程与关系式：结合起来就完全确定了双喷嘴挡板阀的压力—流量曲线。

画出压力—流量曲线，如图2—21所示。

图2-9-5 双喷嘴挡板阀压力—流量曲线与图2—19所示的单喷嘴挡板阀的压力—流量曲线相比，其压力—流量曲线的线性度好，线性范围较大，特性曲线对称性好。

(二)压力特性双喷嘴挡板阀挡板偏离零位：一个喷嘴腔的压力升高，另一个喷嘴腔的压力降低。

在切断负载，每个喷嘴腔的控制压力由式(2—99)求得。

当满足式(2—100)的设计准则，灵敏度最高，p1,p2分别为：图2-9-6 双喷嘴挡板阀压力特性曲线(三)阀的零位系数为了求得阀的零位系数，可将式(2—107)和式(2—108)（四）双喷嘴挡板阀特点1、与单喷嘴挡板阀相比1）两者的流量增益是一样；2）压力灵敏度增加了一倍；3）零位泄漏流量也增加了一倍。