液压控制系统(8)

1、组成

射流管、接受板、液压缸 2 、结构特点

射流管可绕（垂直于图面的）轴线向左右摆动一个不大的角度；

接受板上有两个并列的接受孔道a和b，把射流管端部锥形喷咀中射出的压力油分别通向液压缸左右两腔。 3、工作原理

当射流管处于两个接受孔道的中间位置时，两个接受孔道内油液的压力相等，液压缸不动。 当输入信号使射流管向左偏转一个很小的角度时，两个接受孔道内的压力不相等，液压缸左腔的压力大于右腔的，液压缸便向左移动，直到跟着液压缸移动的接受板到达射流孔又处于两接受孔道的中间位置时为止。

当输入信号使射流管向右偏转一个很小的角度时，两个接受孔道内的压力不相等，液压缸左腔的压力小于右腔的，液压缸便向右移动，直到跟着液压缸移动的接受板到达射流孔又处于两接受孔道的中间位置时为止。 在这个伺服元件中，液压缸运动的方向取决于输入信号的方向；运动的速度取决于输入信号的大小。

二、射流管阀的特点 1、优点

结构简单，元件加工精度要求低。

射流管出口处面积大，抗污染能力强，因而提高了安全可靠性和寿命。 射流管上没有不平衡的径向力，不会产生“卡住”现象。

流量效率和压力效率较高，一般在70%以上，有的可达90%。其单级功率比喷咀挡板阀高，可直接用于小功率液压伺服系统中。 2、缺点

射流管运动部分惯量较大，工作性能较差。

射流能量损失大，零位功率损耗亦大，效率较低。

供油压力高时容易引起振动，且沿射流管轴向有较大的轴向力。

温度的变化将引起液体的变化，从而影响射流管式液压放大元件的动态特性。 特性不易预测，主要靠经验及实验来确定。 3、应用

适用于低压及功率较小的场合。 例如：液压仿形机床的伺服系统；

在许多喷气式飞机上广泛使用。

第三章 液压动力元件

液压拖动装置 一、液压动力元件

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由液压控制元件（或液压放大元件）和液压执行元件组成 二、液压动力元件的分类 液压动力元件 阀控类泵控类 阀控液压缸阀控液压马达泵控液压缸泵控液压马达

三、阀控系统（节流控制系统） 1、阀控系统（节流控制系统）：是由伺服阀来控制进入执行机构的液体流量，从而改变执行机构的输出速度。这种系统通常采用恒压油源，使供油压力恒定。 2、特点： 1）、由于伺服阀－执行元件所包容的容积小，而且供油压力恒定，因此系统的动态响应快。 2）、不管负载如何变化，供油压力不变，但溢流量和泄漏量较大，因此效率较低。 3）、伺服阀和执行元件可以紧凑地装在一起，整个液压动力元件体积小、重量轻，但需要有一个笨重的液压油源。 4）、由于效率低，油温高，因而需要散热器。 5）、某些阀控系统可由一个液压油源供油。

3、用途：适用于小功率和控制精度要求高的系统中。 四、泵控系统（容积控制系统） 1、泵控系统（容积控制系统）：是靠改变伺服变量泵的排量来控制进入执行机构的液体流量，进而改变执行机构的输出速度。系统的压力取决于外负载。 2、特点： 1）、伺服变量泵－执行元件所包容的容积较大，压力必须逐步建立起来，因此整个系统的响应较慢。 2）、由于油源流量和压力都与负载相匹配，因此效率高。 3）、如果控制元件和执行元件要紧凑的安装在一起，则动力元件的尺寸大，使用起来也不方便。 4）、需要辅助泵供油装置，向主泵补油和冷却。 5）、作为控制元件的变量泵一般需要配备伺服变量机构，因此系统复杂和价格较贵。 3、应用：适用于大功率系统中。 §3-1 四边阀控液压缸的动态特性

由伺服阀控制的液压缸是使用较广泛的一种液压动力元件。下面以零开口四边阀控液压缸为例来全面分析其动态特性。所得的一些结论对非零开口也适用。

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一、四边阀控液压缸的传递函数 1、滑阀的线性化流量方程

1)、滑阀是理想零开口，控制窗口对称匹配； 2)、供油压力ps恒定，回油压力为零。 假定

滑阀的线性化流量方程：

将上式拉氏变换后，可得：

式中：QL 负载流量， Kq 滑阀的流量增益；

Kc 滑阀的流量－压力系数； xv 滑阀阀芯的位移；

pL 负载压力，pL = p1 - p2。 2、液压缸油流的连续性方程

1)、所有连接管路短而粗，管道内压力损失、流体质量的影响及管道动态可忽略不计； 2)、液压缸工作腔内各处的压力相等，油温和体积性模量为常数； 3)、液压缸内、外泄漏为层流流动。

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假定

流入液压缸左腔的流量Q1为：

Ap 液压缸活塞的有效面积； xp 活塞的位移；

Cip 液压缸的内泄漏系数； Cep 液压缸的外泄漏系数；

V1 液压缸进油腔的容积(包括阀腔

和阀到液压缸联接管道的容积)； ?e 系统的有效体积弹性模量。 式中

式（3-2）中，等号右边各项的意义： 第一项——推动活塞运动所需的流量； 第二项——液压缸左腔经活塞密封向右 腔的内泄漏量； 第三项——液压缸左腔经活塞杆密封向 外泄漏量；

第四项——左腔中油液的可压缩性以及 腔体在压力p1作用下膨胀所 需要的流量。

从液压缸右腔流出的流量Q2为：

将式（3-2）和（3-3）相加除2，则得：

在上式中假定：

活塞在液压缸中间位置上，则有：

V1=V2= － Vt (Vt为液压缸两腔的总容积) 总泄漏系数C t p = C i p + 1/2C e p pL= p1 - p2

然后再对式(3-4)进行拉氏变换，得：

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3、液压缸活塞受力的平衡方程

一般情况下，活塞受力包括： 惯性力； 粘性阻力； 弹簧力；

任意外负载力。

根据牛顿第二定律建立活塞受力的平衡方程为：

Fg——压力油作用在活塞上产生的推力；

Mt——活塞以及与活塞相联的负载折算 到活塞上的总质量； Bp——活塞和负载的粘性阻尼系数； K —— 弹簧刚度；

FL—— 作用在活塞上的任意外负载力。 4、四边阀控液压缸的方块图及传递函数 方程式（3-1） 、（3-5） 和（3-6）是确定四边阀控液压缸动态特性的三个基本方程。根据这三个基本方程可画出方块图。 式中 1）、由负载流量获得液压缸活塞位移的方块图

图中前向通路为负载流量至液压缸活塞位移，即活塞位移由流量算出。

QL0为负载压差PL=0时，单纯由阀芯位移xv所决定的流量QL0=Kqxv，即称空载流量。 QL是由负载压差pL的出现使空载流量减少后的实际流量，也称负载流量，即 QL=Kqxv-KcpL

QL1为实际推动活塞运动的流量，是由负载流量中减去由于内、外泄漏及由的压缩性所消耗的流量，即

由方块图可知

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