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电液系统摘要：电液系统具有相应快速、控制灵活等优点而广泛应用于现代工业中,对促进工业发展具有重要的作用。
本文从电液控制系统的建模以及电液元件（伺服阀、比例阀）研究状况、电液系统的未来发展趋势三方面进行了阐述.关键词：电液系统;建模;比例阀;伺服阀;发展趋势1前言18世纪欧洲工业革命时期,多种液压机械装置特别是液压阀得到开发和利用，19世纪液压技术取得进展，包括采用油作为工作流体和采用电来驱动方向控制阀，20世纪50—60年代是电液元件和技术发展的高峰期，在军事应用中得到广泛应用[1]。
液压技术是以液体为工作介质，实现能量传递、转换、分配及控制的一门技术。
液压系统因其响应快、功率体积比较大、抗负载刚度大以及传递运动平稳等优点而广泛应用于冶金、化工、机械制造、航空航天、武器装备等领域［2]。
随着液压技术与微电子技术、传感器技术、计算机控制等技术的结合，电液技术成为现代工程控制中不可或缺的重要技术手段和环节。
电液技术既有电气系统快速响应和控制灵活的优点，又有液压系统输出功率大和抗冲击性好等优点［3]。
韩俊伟对电液伺服系统的发展历史、研究现状和系统集成技术的应用进行了全面阐述，通过介绍电液伺服系统在力学环境模拟实验系统中的应用，分析了电液伺服系统的集成设计，比较了我国在电液伺服系统技术研究中的优劣势,指出电液伺服系统的未来发展趋势与挑战[4]。
许梁等从电液元件、电液控制系统、现代电液控制策略三方面对电液系统进行了阐述,指出了电液发展趋势［5］。
陈刚等从电液元件、电液控制系统、计算机在电液系统中应用、现代控制理论的电液技术方面对电液系统进行了阐述，对于现代控制理论的电液技术,从PID调节、状态反馈控制、自适应控制、变结构控制、模糊逻辑控制、神经网络控制进行了探究[6］.本文从电液系统的建模、电液元件（比例阀、伺服阀)、发展趋势研究进行综述.2系统的建模伺服系统是一个由多个环节构成的复杂的动力学系统,而且是一种典型的非线性时变系统。
阀⼝及阻尼的压⼒流量特性-11 阀⼝的流量压⼒特性流体⼒学中流经节流⼩孔的流量公式：p AC q d ?=ρ2式中，d C --阀⼝流量系数，与雷诺数Re 有关，Re>260时，滑阀的流量系数为常数，若阀⼝为锐边时，d C =0.61～0.65；若阀⼝为圆边或有很⼩倒⾓时，d C =0.8～0.9.复习：雷诺数Re 的计算式：运动粘度⽔⼒直径流速?==υhvD Re ，⽔⼒直径湿周过流⾯积4D ?=h式中，A —阀⼝的过流⾯积，p ?--阀⼝前后的压差。
图（a ）所⽰为滑阀，阀⼝过流⾯积 Dx A π= （当h=0时）图（b ）所⽰为锥阀（阀座⽆倒⾓），阀⼝过流⾯积 )s i n (s i n ααπ22111D xx D A -= 当1D x <<时，απsin x D A 1=图（c ）所⽰为锥阀（阀座有倒⾓），阀⼝过流⾯积 )s i n (s i n ααπ221m m D xx D A -=，其中221/)(D D D m +=，当m D x <<时，απsin x D A m =图（d ）所⽰为球阀，阀⼝过流⾯积 ()2021001221x h D h x x h D A ++??+=π，其中，21202??? ??-=D R h当R x D x <<<<,/21时，R x h D A /01π=锥阀（球阀）的流量系数d C ，当雷诺数较⼤时，流量数为定值，d C =0.77～0.82.图1 滑阀、锥阀、球阀2 液压阻尼和液阻桥路控制各种液压控制阀的⼯作原理实际上都是从阀芯的⼒学平衡条件出发，通过控制阀芯的位置来改变流动阻尼⽽进⾏控制，以达到调节压⼒或流量的⽬的。
2.1 液压阻尼的概念阀⼝的流量压⼒特性可表⽰为p By q ?=式中，B 为液导率，例如滑阀的ρπ/2D C B d =，锥阀的ραπ/sin 2D C B d =；y 为阀⼝开度，称By 为液导，液导⽤字母G 表⽰，即G=By参照电学中的欧姆定律R VI =，让流量q 对应电流I 、压差p ?对应电压V ，液阻对应电阻，则阀⼝的流量压⼒特性表⽰为：RpBy p q ?==/1 式中，R 为液阻，ByR 1=，（液阻R 与液导G 互为倒数），显然液阻R 随阀⼝开度y 的增⼤⽽减⼩，随y 的减⼩⽽增⼤，即液阻反⽐于阀⼝开度。
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 =p =x =0L L V ;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q q =x LVK ∂∂,为放大倍数,直接影响系统的开环增益; 流量-压力系数c q =-p LLK ∂∂,直接影响阀控执行元件的阻尼比和速度刚度; 压力增益p p =x LVK ∂∂,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 当各系数增大时对系统的影响如下表所示;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c0=0K ,p0=K ∞,而实际零开口滑阀由于径向间隙的影响,存在泄漏流量2cc0r =32WK πμ,p0c K ,两者相差很大;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;习题1、有一零开口全周通油的四边滑阀,其直径-3d=810m ⨯,径向间隙-6c r =510m ⨯,供油压力5s p =7010a P ⨯,采用10号航空液压油在40C 。
直动式纯水溢流阀的动态特性仿真＊袁桂锋#赵连春#王传礼!安徽理工大学机械工程系#安徽淮南23200l "摘要I 纯水液压已成为液压发展的新方向 纯水溢流阀作为纯水液压系统的关键部件之一 已成为液压界研究的新热点O 本文建立了直动式纯水溢流阀动态特性的数学模型 利用Ma t i ab 软件仿真分析了其动态性能 得到了影响其动态性能的主要参数O 仿真结果表明直动式纯水溢流阀的动态性能良好 满足实用要求 在解决腐蚀等问题的基础上 能够代替油压溢流阀O关键词I 纯水液压;溢流阀;动态特性;仿真中图分类号I T~l37.52+l 文献标识码I A 文章编号I l00l -388l 2006 6-088-3N u m e r i c al s i m u l at i onof wat e r h yd r au l i c r e l i e f v al veY U A Ng ui f e ng Z ~A Ol i a nc hun W A N gc hua ni iD e pt .o f M e c ha ni c a i e ng i ne e r i ng A nhui U ni v e r s i t y o f Sc i e nc e a nd T e c hno i o g y ~ua i na n A nhui 23200l c hi naA b s t r ac t 1T he w a t e r hy dr a ui i c t e c hni gue ha s be e n t he t r e nd i n o f hy dr a ui i c t e c hni gue .A s o ne o f t he ke y c o m po ne nt s o f t he w a t e rhy dr a ui i c s y s t e mw a t e r r e i i e f v a i v e i s f o c us e d o n i n m a ny r e s e a r c he s .A ppi y i ng s i m ui a t i o n s o f t w a r e M a t i a b t he dy na m i c c ha r a c t e r i s -t i c s o f t he w a t e r hy dr a ui i c r e i i e f v a i v e w e r e pr e s e nt e d by s i m ui a t i o n a na i y s i s .T he s i m ui a t i o n r e s ui t s i ndi c a t e t ha t t he w a t e r r e i i e f v a i v e ha s g o o d dy na m i c pe r f o r m a nc e a nd c a n be a do pt e d i n pr a c t i c a i a ppi i c a t i o n ba s e d o n a v o i di ng t he pr o bi e m s a s c o r r o s i o n e t c .K e yw or d s 1W a t e r hy dr a ui i c ;R e i i e f v a i v e ;D y na m i c c ha r a c t e r i s t i c s ;Si m ui a t i o n纯水作为液压传动介质具有价格低廉\环境友好\阻燃性好\清洁无毒\传动效率高等优点 因此成为液压技术发展的新方向之一O 溢流阀在液压系统中可起稳压作用 是液压系统中的关键部件 这类阀在工作中除保证在稳态情况下有足够的控制精度外 还须保证具有足够的动态品质O 故纯水溢流阀的动态性能对于纯水液压系统是十分重要的O 当溢流阀在一个确定的调定压力下工作 其溢流流量g 随着负载工况的变化而变化O 溢流阀的动态特性就是指当流过溢流阀的流量发生阶跃变化时 溢流阀所控制的液体压力随时间的变化过程O 其动态品质是指溢流阀在接受一个流量阶跃信号@s 以后 由一个稳定的压力转变到另一个稳定压力的变化过程;它包含有动态超调量和过渡时间两个内容O 它决定溢流阀的快速响应性能 也影响整个液压系统的动态精度O 下面将建立直动式纯水溢流阀的数学模型并使用Ma t i ab 软件和其软件包Sim ui i nk 对其进行动态特性分析O 1 直动式溢流阀动态数学模型的建立图l 直动式溢流阀的工作原理图如图l 所示为直动式溢流阀的工作原理图O 其中R 为节流阻尼孔O 为了分析简化 作如下假设1l 阀芯的自重忽略不计O2 阀芯运动时只考虑粘性阻力的影响O3 不考虑泄漏量Ol.l 阀口的流量方程@=c d cx 2p p s -p 0!式中1@为阀口的流量 m 3/s ; c d 为流量系数;c 为阀口周长 m ; x 为阀口开度 m ; p s 为泵供液压力 P a ; p 0为回液压力 Pa ; p 为水的密度 kg/m 3O l.2 阻尼孔的流量方程@l =s g n p s -p l c A R A R2p p s -p l !式中1@l 为阻尼孔的流量 m 3/s ; c A R为阻尼孔流量系数; A R 为阻尼孔过流面积 m 2;p l 为阀下腔压力 Pa O l.3 阀芯的运动微分方程md 2x d t2+B d xd t + s p s + x =A l p l - x 0式中1 s 为稳态液动力系数 且 s =c d c l c x c o s 9; B 为阀芯运动粘性阻尼系数 N s /m ;m 为阀芯质量 kg ;为弹簧刚度 N /m ;88 机床与液压 2006.N o .6＊基金项目I 安徽省教育厅自然科学基金资助 项目编号为12005kj042z dA l 为阀芯下端面积*m 2x 0为弹簧预压缩量*ml.4 控制腔连续性方程@s -@-@l=V B G d p sd t式中E @s 为泵供液流量*m 3/s V 为控制腔的容积*m 3B G 为水的弹性体积模量l.5 敏感腔连续性方程@l =V l B G d p ld t+A ld x d t 式中E V l 为敏感腔容积*m 3表l 溢流阀动态仿真参数参数数值参数数值参数数值参数数值参数数值@s l >l0-4c A R 0.7m l.0>l0-2B 7.5>l0-2V 6>l0-4B G 2.4>l09A R 5.0>l0-7p l.0>l03A l 3.l4>l0-5V ll.6>l0-62>l05c 0.03x 0l.25>l0-3c d0.6c o s 90.358c l0.9p 02 M a t i a b 和Si m ui i nk 简介M a t i a b 软件作为目前国际最为流行的计算机辅助设计及科学计算软件*提供了强大的矩阵处理和二~三维图形绘制功能*具有较高的可信度和灵活的使用方法*非常合适用于计算机辅助设计 Sim ui i nk 是集成在Ma t i ab 中的动态系统建模~仿真工具*具有开放性*可以用来模拟线性或非线性的以及连续或离散的或者两者混合的动态系统*因此功能十分强大 其特点在于E 一方面*它是Ma t i ab 的扩展*保留了所有Ma t i ab 的函数和特性 另一方面*它用模块组合的方法来使用户能够快速~准确地创建动态系统的计算机模型*方便地实现系统动态特性的仿真与优化 与此同时仿真结果的可视化使得设计者很直观地分析影响系统的因素*从而方便地实现系统的优化 使设计者可以将更多的精力集中在系统的设计和矫正上*使得系统的计算机辅助设计向可视化的方向迈进了一大步3 仿真结果图2~3为控制腔容积V 取不同值时的仿真曲线*从两图中可以看出控制腔容积对阀的动态性能有很大的影响E 当控制腔容积较小时阀的压力有一定量的超调*上升的时间较短*随着控制腔容积的增大*压力的超调量减小*但响应较慢 由于控制腔包括管路的容积*故在连接溢流阀时需合理的选择连接管路的长度 同时由图2~3可以看出控制腔容积对输出压力图2 不同前腔容积V<l >时阀位移 的仿真曲线图3 不同前腔容积V<l >时阀输出 压力的仿真曲线和位移的稳态值几乎无影响 而且稳态输出压力达到了9M P a 左右*后面的分析可以看出在适当的参数下其稳态输出压力可以达到llM P a 左右 基本达到油压溢流阀的水平*故此在解决腐蚀等问题的基础上*可以代替油压溢流阀 另外经过仿真可以发现敏感腔的容积V l 对溢流阀的动态性能影响很小<图未给出>为解决纯水溢流阀的腐蚀~气蚀和润滑问题*一些新型材料<如工程塑料~陶瓷等>被用于制造纯水溢流阀阀芯和阀套 采用不同材料制造的阀芯具有不同的质量*采用不同的材料制造的阀套与阀芯匹配时*其阻尼也不相同 为考察不同材料的阀芯和阀套对阀动态性能的影响*需对不同阀芯质量~阻尼的溢流阀进行仿真 图4~5为不同阀芯质量时溢流阀动态特性的响应曲线 图6~7为不同阻尼时溢流阀动态特性的响应曲线 从图中可知E 在其它条件相同的情况下阀的输出压力~阀芯的输出位移与阀芯质量并无直接的比例关系 而阻尼对阀芯的输出位移和溢流图4 不同质量<kg>时阀 输出位移的仿真曲线图5不同质量<kg>时阀 输出压力的仿真曲线图6 不同阻尼<N-s /m > 时阀位移的仿真曲线图7 不同阻尼<N-s /m > 时阀输出压力的仿真曲线-8-&机床与液压’2006.N o .6阀的输出压力的动态品质有较大的影响O 当阻尼较大时,阀的输出压力有一定的超调量,但当阻尼减小到一定值后超调量变得很小O 图6~7中的曲线5为阻尼很小的情况下溢流阀的动态响应O 当阻尼很小时,几乎无超调量,但输出压力降低O为了考察阀芯结构参数对其动态特性的影响,对具有不同阻尼孔直径的纯水溢流阀进行了仿真O 图8~9为阻尼孔直径变化时溢流阀的动态响应曲线O 从图8中可知当其它条件不变时,随着阻尼孔直径的增大,输出压力减小,其上升时间和达到稳态值的时间也较短,但两者相差很小O 从图9中可以看出与输出压力相反,随着阻尼孔直径的增大,阀芯的输出位图8 不同阻尼孔直径 (m m >时阀的输 出压力响应曲线图9 不同阻尼孔直径(m m>时阀的输 出位移响应曲线图l0不同端面直径(mm > 时阀的输出压力响应曲线图ll 不同端面直径(mm > 时阀的输出位移响应曲线移增大,但达到稳态后其位移相差相对较小O图l0~ll 所示为改变阀芯端面直径对纯水溢流阀的动态性能影O 从图中可以看出阀芯端面面积对阀的动态性能有很大的影响O 随着端面直径的增大,阀芯输出位移和输出压力下降很快O 因此在设计纯水溢流阀时,合理选择其结构尺寸是很重要的O4 结束语本文建立了直动式纯水溢流阀的动态数学模型,对直动式纯水溢流阀的动态特性进行了仿真,结果表明其动态性能良好;前腔容积及端面直径对其动态性能影响明显,阻尼~阀芯质量及阻尼孔直径影响较小O 分析结果对纯水溢流阀的设计有一定的借鉴和参考意义O参考文献H l H 盛敬超.液压流体力学 M ].北京:机械工业出版社,l980.H 2H 王春行.液压伺服控制系统 M ].北京:机械工业出版社,l982.H 3H 张志涌,等.精通M a t i a b 6.5版 M ].北京:北京航空航天大学出版社,2003.H 4H 姚俊,马松辉.Si m ui i nk 4建模与仿真 M ].西安:西安电子科技大学出版社,2002.H 5H 樊瑞,张明.导控溢流阀动态数学模型的建立及动态性能分析 J ].郑州纺织工学院学报,l997(8>.H 6H T a ka y uki N A K A N I S~I ,e t a i .N um e r i c a i s i m ui a t i o n o f w a -t e r hy dr a ui i c r e i i e f v a i v e c ].F i ui d P o w e r .F o ur t h J ~P S I nt e r na t i o na i Sy m po s i uml999J ~P S.I SB N 4-93l070-04-3.作者联系方式I 袁桂锋,电话:0554-*******,e -m a i i :g f y ua n2003@2lc n.c o mO 收稿日期$一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一2005-05-ll !上接第57页"均在设备给定的t l ~t 2范围之内O 经过迭代获得的Z c i ,比优化前的制造成本大大降低O (2>对于同一设备,当加工范围发生变化时,设备所能达到的最低精度t l 也在变化,且加工范围越大,t l 的变化也越大O2 结论在分析了公差与制造成本的基础上,给出满足装配精度下,最低制造成本的公差分配原则O 建立的数学模型~优化计算方法简捷~快速O 对设计工作者在产品的设计初级阶段,结合本厂的实际情况进行公差的优化分析具有实际的指导意义O参考文献H l H A c c o unt i ng f o r m a nuf a c t ur i ng t o i e r a nc e s a nd c o s t s i n f unc -t i o n g e ne r a t i ng pr o bi e m s J ].A SM eJ e ng I nd 98:283-286.H 2H 姚智慧,等.机械制造技术 M ].哈尔滨工业大学出版社,2002.H 3H 赵松年,等.现代机械创新产品分析与设计 M ].北京:机械工业出版社,2000.H 4H 杨继全,等.先进制造技术 M ].北京:化学工业出版社,2004.H 5H 王凤歧,等.现代设计方法 M ].天津:天津工业出版社,2004.H 6H 张世琪,等.现代制造引论 M ].北京:科学出版社,2003.作者简介I 付宝琴(l959->,女,陕西西安人,长安大学副教授,学士,机械制造及自动化实验室主任O 电话:l389l972l67,e -m a i i :c hds nf u@l63.c o m O 收稿日期$2005-04-29~~ 机床与液压 2006.N o .6直动式纯水溢流阀的动态特性仿真作者：袁桂锋， 赵连春， 王传礼， YUAN Guifeng， ZHAO Lianchun， WANG Chuanli作者单位：安徽理工大学机械工程系,安徽淮南,232001刊名：机床与液压英文刊名：MACHINE TOOL & HYDRAULICS年，卷(期)：2006(6)被引用次数：6次1.盛敬超液压流体力学 19802.王春行液压伺服控制系统 19823.张志涌精通Matlab 6.5版 20034.姚俊;马松辉Simulink 4建模与仿真 20025.樊瑞;张明导控溢流阀动态数学模型的建立及动态性能分析 1997(08)6.Takayuki NAKANISHI Numerical simulation of water hydraulic relief valve1.贺小峰.王学兵.李壮云.HE Xiao-feng.WANG Xue-bing.LI Zhuang-yun直动式水压溢流阀的动态特性分析与试验[期刊论文]-机械与电子2007(2)2.叶献华.王传礼.袁桂锋.YE Xian-hua.WANG Chuan-li.YUAN Gui-feng直动式纯水溢流阀的流场仿真[期刊论文]-煤矿机械2007,28(3)3.黄雪峰直动式水压溢流阀压力特性研究[学位论文]20084.柴光远.黄楠.颜丽娜.CHAI Guang-yuan.HUANG Nan.YAN Li-na直动式纯水溢流阀的动态特性分析[期刊论文]-组合机床与自动化加工技术2008(10)5.朱碧海.李壮云.贺小峰.朱玉泉.张铁华一种新型水压直动式溢流阀的动态性能仿真和实验研究[期刊论文]-流体机械2004,32(8)6.黄雪峰.刘桓龙.柯坚.HUANG Xue-feng.LIU Huan-long.KE Jian直动式水压溢流阀阀口压力特性研究[期刊论文]-机械工程与自动化2009(2)7.刘轶.贺小峰.LIU Yi.HE Xiao-feng基于MATLAB的水压溢流阀动态特性仿真[期刊论文]-机械工程与自动化2007(5)8.蒲昌顺.黄星德.谭宗柒基于Matlab/Simulink的先导式溢流阀研究[期刊论文]-机电信息2010(6)9.韩新苗.聂松林.葛卫.刘谦.HAN Xinmiao.NIE Songlin.GE Wei.LIU Qian先导式水压溢流阀静动态特性的仿真研究[期刊论文]-机床与液压2008,36(10)1.叶献华.王传礼.袁桂锋直动式纯水溢流阀的流场仿真[期刊论文]-煤矿机械 2007(3)2.王洪英.刘元林.刘春生阀口动压反馈直动式溢流阀的结构设计研究[期刊论文]-鸡西大学学报 2009(6)3.罗鹏.田宁.赵丹洋二级管道节流过程中气蚀数值模拟[期刊论文]-沈阳化工大学学报 2011(1)4.刘轶.贺小峰基于MATLAB的水压溢流阀动态特性仿真[期刊论文]-机械工程与自动化 2007(5)5.黄雪峰.刘桓龙.柯坚直动式水压溢流阀阀口压力特性研究[期刊论文]-机械工程与自动化 2009(2)6.胡勇.周建军.贾方利用功率键合图和SIMULINK实现溢流阀的动态仿真[期刊论文]-河南科技大学学报（自然科学版） 2009(4)。
液压与气压传动试题库及答案四、名词解释1．帕斯卡原理（静压传递原理）（在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以等值同时传到液体各点。
）2．系统压力（系统中液压泵的排油压力。
）3．运动粘度（动力粘度μ和该液体密度ρ之比值。
）4．液动力（流动液体作用在使其流速发生变化的固体壁面上的力。
）5．层流（粘性力起主导作用，液体质点受粘性的约束，不能随意运动，层次分明的流动状态。
）6．紊流（惯性力起主导作用，高速流动时液体质点间的粘性不再约束质点，完全紊乱的流动状态。
）7．沿程压力损失（液体在管中流动时因粘性摩擦而产生的损失。
）8．局部压力损失（液体流经管道的弯头、接头、突然变化的截面以及阀口等处时，液体流速的大小和方向急剧发生变化，产生漩涡并出现强烈的紊动现象，由此造成的压力损失）9．液压卡紧现象（当液体流经圆锥环形间隙时，若阀芯在阀体孔内出现偏心，阀芯可能受到一个液压侧向力的作用。
当液压侧向力足够大时，阀芯将紧贴在阀孔壁面上，产生卡紧现象。
）10．液压冲击（在液压系统中，因某些原因液体压力在一瞬间突然升高，产生很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。
）11．．气穴现象；气蚀（在液压系统中，若某点处的压力低于液压油液所在温度下的空气分离压时，原先溶解在液体中的空气就分离出来，使液体中迅速出现大量气泡，这种现象叫做气穴现象。
当气泡随着液流进入高压时，在高压作用下迅速破裂或急剧缩小，又凝结成液体，原来气泡所占据的空间形成了局部真空，周围液体质点以极高速度填补这一空间，质点间相互碰撞而产生局部高压，形成压力冲击。
如果这个局部液压冲击作用在零件的金属表面上，使金属表面产生腐蚀。
这种因空穴产生的腐蚀称为气蚀。
）12．排量（液压泵每转一转理论上应排出的油液体积；液压马达在没有泄漏的情况下，输出轴旋转一周所需要油液的体积。
）13．自吸泵（液压泵的吸油腔容积能自动增大的泵。
）14．变量泵（排量可以改变的液压泵。
）15．恒功率变量泵（液压泵的出口压力p与输出流量q的乘积近似为常数的变量泵。
1 阀口的流量压力特性流体力学中流经节流小孔的流量公式：p AC q d ∆=ρ2式中，d C --阀口流量系数，与雷诺数Re 有关，Re>260时，滑阀的流量系数为常数，若阀口为锐边时，d C =0.61～0.65；若阀口为圆边或有很小倒角时，d C =0.8～0.9.复习：雷诺数Re 的计算式：运动粘度水力直径流速⋅==υhvD Re ，水力直径湿周过流面积4D ⋅=h式中，A —阀口的过流面积，p ∆--阀口前后的压差。
图（a ）所示为滑阀，阀口过流面积 Dx A π= （当h=0时） 图（b ）所示为锥阀（阀座无倒角），阀口过流面积 )s i n (s i n ααπ22111D xx D A -= 当1D x <<时，απsin x D A 1=图（c ）所示为锥阀（阀座有倒角），阀口过流面积 )s i n (s i n ααπ221m m D xx D A -=，其中221/)(D D D m +=，当m D x <<时，απsin x D A m =图（d ）所示为球阀，阀口过流面积 ()2021001221x h D h x x h D A ++⎪⎭⎫ ⎝⎛+=π，其中，21202⎪⎭⎫ ⎝⎛-=D R h当R x D x <<<<,/21时，R x h D A /01π=锥阀（球阀）的流量系数d C ，当雷诺数较大时，流量数为定值，d C =0.77～0.82.图1 滑阀、锥阀、球阀2 液压阻尼和液阻桥路控制各种液压控制阀的工作原理实际上都是从阀芯的力学平衡条件出发，通过控制阀芯的位置来改变流动阻尼而进行控制，以达到调节压力或流量的目的。
2.1 液压阻尼的概念阀口的流量压力特性可表示为p By q ∆=式中，B 为液导率，例如滑阀的ρπ/2D C B d =，锥阀的ραπ/sin 2D C B d =；y 为阀口开度，称By 为液导，液导用字母G 表示，即G=By参照电学中的欧姆定律R VI =，让流量q 对应电流I 、压差p ∆对应电压V ，液阻对应电阻，则阀口的流量压力特性表示为：RpBy p q ∆=∆=/1 式中，R 为液阻，ByR 1=，（液阻R 与液导G 互为倒数），显然液阻R 随阀口开度y 的增大而减小，随y 的减小而增大，即液阻反比于阀口开度。
2.2 正开口四边滑阀控制油缸的液阻全桥分析图2.1 正开口四边滑阀控制油缸的液阻全桥表示图2.1（a ）所示为正开口四边滑阀控制双出杆油缸，设阀中位时各边阀口的预开口为0y ，此时四个液阻相等，油缸静止。
当阀芯有位移增量y 时，各阀口液阻改变，则油缸运动。
若用简化式Rpq ∆=来定性分析油缸运动，则图2.1（c ）所示的液阻全桥控制的油缸有下列关系式：2144332211010111q q q p R q p R q p p R q p p R q s B A B s A s +=-=-=-=-=),()(),(),(因为阀口控制边对称，所以有： 3241R R R R ==, 因为油缸对称，所以有：AF p p dtdxA q q q dt dx Aq q q B A B A /+==-==-=2431解出 A F R R R q R R R R p p s s B 4334343+-+-=， Aq A A F p R dt dx ss --=/41将滑阀的液阻ρπ/214Dy C R d =代入上式，则油缸的速度为Aq y A A F p D C dt dxv s s d --==//ρπ2该式定性的说明了油缸速度v 正比于阀口开度的改变量y2.3 液阻半桥类型及其特性图2.2 液阻半桥类型液压半桥多用于液压控制器件的先导控制油路，图2.2为三种类型的液阻半桥，半桥中至少要有一个可变液阻，可变液阻的变化须受先导输入控制信号控制。
半桥输出的（p ，q ）作用于被控对象，p 与被控对象的负载相关，q 与被控对象的运动相关。
例如上图2.2中所示的 A F p /=，A q dt dx //=2.3.1 半桥的输出流量为简化分析输出流量q ，假定如下：设A 半桥双边正开口阀的预开口量为0y ，设B 、C 半桥可变液阻阀口的最大开口量为0y ，并设00201y y y ==，设各半桥阀口的液导率为ρπ/2D C B d =当p=0，且阀口开度最大时，各型半桥输出的最大流量分别为：A 型半桥 c A p By q 02=max （A 型半桥的阀口最大开度20y ）B 型半桥、C 型半桥 c C B p By q q 0==max max当00≠≠y p ,时，各半桥输出流量为 A 型半桥p y y B p p y y B q c A )()(---+=00 B 型半桥 p y y B p p By q c B )(---=00C 型半桥p By p p y y B q c C 00---=)( 其相对值为：A 型半桥 c cc AA p p y y y p p y y p p y y q q ≤≤≤≤----+=012111210000,)()(maxB 型半桥 c c c B B p p y y p py y p p q q ≤≤≤≤---=001100,)(max C 型半桥c ccCC p p y y p pp p y y q q ≤≤≤≤---=001100,)(max当0=max /q q 时，表示受控对象的敏感腔无流量进出，即功率级已处于某一平衡位置的一系列稳态状况，这是一切控制阀或变量泵控制活塞的最常用的稳态工况。
2.3.2 半桥的压力增益和流量增益一般用 00==y q , 处的相关值表示半桥的增益。
A 半桥： 压力增益 0000y p yp e c y q A =∂∂=== ， 流量增益 c y p p A p B yq C c20210=∂∂===B 半桥： 压力增益 000021y p y p e c y q B =∂∂=== ， 流量增益 c y p p B p B yqC c2210=∂∂=== C 型半桥与B 型的对称，它们的特性互为镜像。
上述表达式说明，A 型半桥的压力增益和流量增益皆为B 型半桥的二倍，即双边控制阀（A 型半桥）的灵敏度是单边控制阀（B 型半桥）的二倍。
A 型半桥具有对称性好、线性度高、增益大的优点，但制造精度要求高；B 型半桥增益适中、稳定裕度较大、制造工艺要求相对较低，应用较普遍。
2.3.3 半桥构成的基本原则1) 两个液阻中至少有一个是可变的（液阻可以是多液阻串联、并联后的当量液阻），可变液阻的变化必须受先导输入控制信号的控制，从两个液阻之间引出半桥的输出控制信号p ，q ，它们应与控制信号y 呈足够近似的线性关系和较大的增益。
2) 半桥可以是并联的 3) 半桥可以是多级的2.3.4 B 型半桥动态特性分析图2.3（a ）B 型半桥直接控制活塞（被控对象）半桥的输出流量： p y B p p Rq q q c c 221--=-=，其增量方程为：y k p k q y p +=式中，020*******p B k p y B p p R k y cp -=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=, 负载活塞位移方程： dt dp E V q dt dx A -= 活塞动力平衡方程： F pA kx dtdxfdt x d m -=++22 设工作点),(00y p ，上述方程拉氏变换得：)()(F AP kfs ms X AsX Y k k s EVP y p-++=--=211控制框图图2.4所示。
图2.4 B 半桥直控活塞框图图2.5 B 半桥加液阻间控活塞框图（b ）B 型半桥加液阻R3间控活塞（被控对象）半桥的输出流量：222121p y B p p R q q q c c --=-=，其增量方程为：y k p k q y p +=2式中，2022002201221p B k p y B p p R k y cp -=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+--=,过渡液阻R3的流量压力方程：p p R q -=231，其增量方程：p k p k q p p 3223+=式中，23302032321p p p k k p p R k -=-=,负载活塞位移方程： dt dp E V q dt dx A-= 活塞动力平衡方程： F pA kx dtdxfdt x d m -=++22 设工作点),(00y p ，上述方程拉氏变换得：)()()(F AP kfs m s X AsX P k k s EVP Y k P k k k P p p y p pp -++=-+=+-=22232323231112控制框图图2.5所以。
3 先导型溢流阀分析示例先导型溢流阀采用B 型半桥作为先导控制级，受控对象是主阀芯。
图中R 1，R 3为定值液阻， R 2为可变液阻。
液导分别为 ρπρπ/,/24124123332111d C R G d C R G d d ====，y B R G 2221==先导阀芯的液导率22222αρπsin /d C B d =，主阀芯的液导率11112αρπsin /d C B d =3.1 溢流阀的静态特性分析设先导锥阀设定的开启压力202A y k p y /=，当溢流阀入口压力y s p p >时，先导锥阀开启，设其芯开启后的位移量为y ，主阀芯的开启量为x 。
溢流稳定时，主阀上腔（敏感腔）无流量进出，则通过先导阀的流量等于从液阻R 1进入的流量，即通过先导阀的流量： 21222p p G p y B q s -== （3.1） 锥阀芯静力平衡方程： y p k y y k A p ey 20222++=)( （3.2）式中， ey k ---锥阀芯的稳态液动力系数，22222απsin d C k d ey =，4222/d A π=主阀芯静力平衡方程： x p k x x k A p p s ex s ++=-)()(0112 （3.3）式中， 11212απsin d C k d ex =，4211/d A π=主阀芯的溢流量： s p x B q 11= （3.4）式中，11112αρπsin /d C B d =由式（1）得主阀与导阀的开启压力比：()22121y B R p p s += （3.5） 从上式知，液阻R 1越大，开启压力比就越大，则导阀功率越小，控制也越灵敏。
由式（2）知，y ey yy p A y k p p p >-∆+=221/，即导阀的实际工作时的开启压力大于初始设定的开启压力。
主阀芯敏感腔（上腔）弹簧的作用是克服主阀芯运动时的摩擦和自重，保证主阀口能正常关闭即可，因此是弱弹簧。
