液压控制系统(7)

可调节的变量泵的输出流量Qs刚好满足负载流量QL的要求。此时，Qs= QL。 零开口四边滑阀最大输出功率的效率为：

2)、采用变量泵油源

零开口四边滑阀的最大效率为：

结论：

采用定量泵的阀控系统的效率很低。 阀控系统发热厉害。（如果再考虑到执行机构的效率和泵本身的效率，以及溢流阀保持恒压的溢流损失，那么系统的最高效率还将低于38.5%。）

阀控系统结构简单、成本低、维护方便。因此，在小功率系统中，得到了广泛应用。 在大功率系统中，应采用泵控系统。 六、滑阀的设计 滑阀设计主要包括：、选择结构形式、确定基本参数、其它结构尺寸、1、选择结构形式 1)、滑阀工作边数的选择

首先确定选择双边阀还是四边阀

从结构工艺上看，双边滑阀优于四边滑阀；从性能上看，四边滑阀优于双边滑阀。 双边滑阀多用于对精度要求不高的机液伺服系统中，四边滑阀多用于电液伺服系统中。 2)、阀芯凸肩数的选择 双凸肩滑阀很少采用

若采用液压或气动操纵的四边滑阀时，必须采用三凸肩或四凸肩的结构。

四凸肩的滑阀结构复杂、长度大、成本高。 实际中常采用三凸肩滑阀。 3)、节流窗口形状的选择

节流窗口的形状一般都是根据系统需要的流量增益特性来选定。 ①、园孔形窗口： 园孔形窗口加工简单。

园孔形窗口具有非线性的流量增益特性，如图2-17所示。

由图可知：

曲线中间部分斜率大，两端斜率小。表明零位附近流量增益低，偏离零位时，流量增益变高。流量增益低虽然稳定性增加，但系统的其它性能参数变坏，如系统的误差增大，频宽变窄，刚度降低。

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适用于要求具有非线性的流量增益或只有在对流量增益线性度要求不高的情况下使用。 ②、矩形窗口

适用于要求具有线性流量增益。 4)、开口形式的选择

不同开口形式的流量增益特性是不一样。

①、零开口阀：流量增益是线性的，因此广泛应用。 ②、正开口阀：

正开口阀的主要缺点是：在偏离零位时，由于正开口阀的流量增益减少，伺服系统性能降低；零位泄漏量可引起较大的功率损失。 只有在以下特殊情况时，才采用正开口形式：

阀在零位时须在高温下工作很长时间，因而要求有一个连续的流量以保持合理的油温。 在恒流伺服系统中，以保证油源供给恒定的流量。 在施力系统中。 ③、负开口阀

零位附近有死区特性，因而很少采用。 5)、阀套结构的选择 ①、整体阀套结构

全周开口的：只能用于精度很低的场合，如图2-18所示。

部分开口的：是在阀套上开出方形孔或其它形状的孔，如图2-19所示。

②、分体阀套结构

图 2-20表示分体阀套全周开口的结构。

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图2-21是部分开口的分体阀套结构

2、确定主要尺寸

1)、确定最大开口面积Amax

首先根据负载工作要求确定额定流量（空载流量）：

在已知额定流量Q0和油源压力ps时，可求出滑阀的最大开口面积Amax ：

2)、确定面积梯度?和阀芯最大位移xvmax 矩形窗口的滑阀的最大开口面积Av max： A v max = ? x v max

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正确的确定?和x v max要考虑以下主要因素： ?的大小决定着阀的零位流量增益，所以应按伺服系统的稳定性要求，根据Kq0来确定。如对于零开口四边滑阀

在确定阀芯的最大位移x v max时，一般希望适当降低? ，以增加x v max。 ?和x v max之间的设计关系：

x v max < 0.147 d2 / ? = 0.047d 3、其它尺寸 1)、凸肩尺寸b

阀芯两端凸肩宽度 b≈0.7d，以保证起密封作用。 中间凸肩宽度b 可小于0.7d。 2)、阻尼长度L

为了保证工作稳定性，滑阀必须使正阻尼长度大于负阻尼长度，一般取L1 = L2，L1+L2 = 2d 。

3)、阀芯上的压力平衡槽

深度 (0.4 ~ 1.0) ×10-3 m 宽度 (0.2 ~ 0.5) ×10-3 m 4)、阀芯和阀套的技术要求

阀芯和阀套的间隙：(0.005 ~ 0.015)mm ， 径向间隙公差：(0.003 ~ 0.005)mm，

内外圆锥度、椭圆度：(0.001 ~ 0.002)mm。 §2-2 喷咀挡板式液压放大元件 喷咀挡板式伺服阀 喷咀挡板阀

喷咀挡板阀与滑阀相比具有以下特点 喷咀挡板阀的公差要求不太严格（加工要求不高）；

结构简单，容易加工； 造价低；

反应快、精度和灵敏度高；

没有径向不平衡力，不会发生“卡住”现象，因此工作较可靠； 对油液污染的敏感性差；

零位时泄漏量大，有一定的功率损失。 喷咀挡板阀的应用

广泛应用于小功率系统中；

在两级伺服阀中，多采用喷咀挡板阀做第一级（前置级）。

一、单喷咀挡板阀的工作原理

液压泵来的压力油ps一部分直接进入液压缸有杆腔，另一部分经过固定流孔a

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进入中间油室再通入液压缸的无杆腔，并有一部分经喷咀档板间的间隙?流回油箱。 当输入信号使档板的位置（亦即?）改变时，喷咀档板间的节流阻力发生变化，中间油室及液压缸无杆腔的压力p1亦发生变化，液压缸就产生相应的运动。

当?? 喷咀档板间的节流阻力 p1 使得活塞向左移动；

当? ? 喷咀档板间的节流阻力 p1 使得活塞向右移动。

二、双喷咀挡板阀的工作原理

当挡板位于中间位置（零位）时，挡板与两个喷咀端面的距离均为初始缝隙xf0。此时两个中间控制腔内的压力相等，即p10=p20，而负载流量QL=0，负载静止不动。 如果挡板绕0轴逆时针方向旋转时，上边喷咀与挡板构成的节流缝隙减小，使压力p1增加；下边喷咀与挡板构成的节流缝隙增大，相应地使p2降低。在压差PL=pi-p2的作用下，复载向下运动。

反之，当挡板顺时针转动时，则负载向上运动。双喷咀挡板阀和正开口四边滑阀的工作情况相似。

三、喷咀挡板式伺服阀的特点 优点： 结构简单

运动部分惯性小

反应快，精度高和灵敏度高 加工要求高

没有径向不平衡力，不会发生“卡住”现象，因而工作可靠。 缺点： 功率损耗大

喷咀挡板间距离很小时抗污染能力差，因此宜在多级伺服阀中用作为第一级（前置级）控制装置。

§2-3 射流管式液压放大元件 射流管式伺服阀 射流管阀

一、射流管阀的工作原理

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