Chapter 2 Hydraulic amplifier elements 液压放大元件,2.0 Introduction 引言2.1 Types & structure features of control valve 控制阀的类型及结构特点2.2 Steadystate analysis of spool valve 滑阀稳态分析2.3 Power & efficiency analysis of spool valve 滑阀的功率和效率分析2.4 Double nozzle flapper valve 双喷嘴挡板阀2.5 Flow force on valve 作用在阀上的液流力,Chapter 2 Hydraulic amplifier elements 液压放大元件,2.0 Introduction 引言2.1 Types & structure features of control valve 控制阀的类型及结构特点2.2 Steadystate analysis of spool valve 滑阀稳态分析2.3 Power & efficiency analysis of spool valve 滑阀的功率和效率分析2.4 Double nozzle flapper valve 双喷嘴挡板阀2.5 Flow force on valve 作用在阀上的液流力,2.0 Introduction 引言,自然界中，力和运动是物体的基本属性对物体的力和运动的控制是人类驾驭自然的重要手段液压系统中，控制流体的压力可实现力的控制控制流量能有效地控制执行器的速度实现运动控制液压系统中，流量控制是运动控制的有效途径流量控制的两种方式：泵控和阀控,改变动力元件参数的调速（容积调速）泵控控制阀调节进入执行器流量的调速（节流调速）阀控泵控的实质是由阀控泵的变量机构实现，阀控是关键,Chapter 2 Hydraulic amplifier elements 液压放大元件,2.0 Introduction 引言2.1 Types & structure features of control valve 控制阀的类型及结构特点2.2 Steadystate analysis of spool valve 滑阀稳态分析2.3 Power & efficiency analysis of spool valve 滑阀的功率和效率分析2.4 Double nozzle flapper valve 双喷嘴挡板阀2.5 Flow force on valve 作用在阀上的液流力,2.1 Types & structure features of control valve 控制阀的类型及结构特点,2.1.1 Types 类型1）Spool valve 滑阀圆柱体阀芯有环槽圆柱孔阀套有沉割槽阀体孔口与阀套槽一一对应阀芯与阀套之间依靠配合间隙密封,2.1.1 Types 类型1）Spool valve 滑阀阀芯相对阀体轴向滑移改变阀口通流面积，改变通流阻力，改变阀口流量流量与通流面积成比例，通流面积与阀芯位移成比例压力增益大，流量大，性能易预测和控制，抗污染力强制造精度高，工艺难度大，阀芯受力复杂，运动件质量大多用于功率放大级,2.1 Types & structure features of control valve 控制阀的类型及结构特点,2）Nozzle flapper valve 喷嘴挡板阀挡板相对喷嘴移动，改变液阻，改变阀口流量流量与通流面积成比例，通流面积与挡板位移成比例简单，无严格的配合公差要求，无死区，摩擦小特性可预测性好，运动件（挡板）惯量小，驱动力小，响应速度快易堵塞，零位泄漏大、功耗大多用于前置放大级,2.1 Types & structure features of control valve 控制阀的类型及结构特点,3）Jet pipe valve 射流喷管阀喷管相对受流器偏转，实现流量控制结构简单，工艺性好，流量大，不易堵塞，无死区，可靠性高喷管运动惯量大，响应速度低，零位功耗大用于可靠性高、精度低的系统,2.1 Types & structure features of control valve 控制阀的类型及结构特点,1）1-way, 2-way & 4-way according to throttle working edges 按滑阀节流工作边数分单边，双边和四边 1-way 单边：仅一条节流控制边无轴向配合公差，仅径向配合公差，工艺性好必须有一固定阻尼孔仅适用于单杆液压缸灵敏度差,2.1 Types & structure features of control valve 控制阀的类型及结构特点,2.1.2 Structures & features of spool valve 滑阀的结构及特点,2-way 双边：有两条节流控制边有一个轴向配合公差，工艺性较差，灵敏度较高仅适用于单杆液压缸 4-way 四边：有四条节流控制边有三个轴向配合公差，工艺性差，灵敏度高适用各种液压缸和液压马达,2.1 Types & structure features of control valve 控制阀的类型及结构特点,2.1 Types & structure features of control valve 控制阀的类型及结构特点,零开口：线性度好，但是工艺性差正开口：流量增益大、能耗大，性能可预测性好负开口：零位附近存在非线性死区。主要用于轧钢下压控制：与零开口阀并联，通常仅零开口阀工作，出现大误差信号时，负开口阀参与，增大压下速度速度控制中可在小输入信号下使执行器停止运动,2） Zero lapped, under lapped & over lapped according to the relationship between valve spool & valve pocket 按阀芯凸台与阀套沉割槽之间的关系分零开口，正开口和负开口,2.1 Types & structure features of control valve 控制阀的类型及结构特点,Load flow characteristics of three valve ports 三种阀口负载流量特性零开口1: 线性度好正开口2:零位附近灵敏度高负开口3 :零位附近有死区,Chapter 2 Hydraulic amplifier elements 液压放大元件,2.0 Introduction 引言2.1 Types & structure features of control valve 控制阀的类型及结构特点2.2 Steadystate analysis of spool valve 滑阀稳态分析2.3 Power & efficiency analysis of spool valve 滑阀的功率和效率分析2.4 Double nozzle flapper valve 双喷嘴挡板阀2.5 Flow force on valve 作用在阀上的液流力,2.2 Steadystate analysis of spool valve 滑阀稳态分析,2.2.1. General analysis of 4-way spool valve 四边滑阀的一般性分析2.2.2. Analysis of zero lapped 4-way spool valve 零开口四边阀分析1) Analysis of ideal zero lapped 4-way spool valve 理想零开口四边阀分析2) Analysis of real zero lapped 4-way spool valve 实际零开口四边滑阀分析2.2.3. Analysis of under lapped 4-way spool valve 正开口四边阀分析,xv,2.2.1. General analysis of 4-way spool valve 四边滑阀的一般性分析,假定ps=C, p0=0且不计泄漏和体积弹性模量影响1) Continuity equation 连续性方程：,右边：,左边：,2) Flow function of valve port 阀口流量方程,3) Area of valve port 阀口通流面积,xv,2.2.1. General analysis of 4-way spool valve 四边滑阀的一般性分析,4）Load pressure 负载压力,Symmetry 对称：,Matching 配做：,于是就有：,所以：,又因为：,于是就得到：,xv,2.2.1. General analysis of 4-way spool valve 四边滑阀的一般性分析,5）Load flow 负载流量,将,带入Q1，Q2，Q3和Q4整理后得到,2.2.1. General analysis of 4-way spool valve 四边滑阀的一般性分析,6） Supply flow 供给流量,因为,Supply flow 供给流量：,load flow 负载流量：,2.2 Steadystate analysis of spool valve 滑阀稳态分析,2.2.1. General analysis of 4-way spool valve 四边滑阀的一般性分析2.2.2. Analysis of zero lapped 4-way spool valve 零开口四边阀分析1) Analysis of ideal zero lapped 4-way spool valve 理想零开口四边阀分析2) Analysis of real zero lapped 4-way spool valve 实际零开口四边滑阀分析2.2.3. Analysis of under lapped 4-way spool valve 正开口四边阀分析,2.2.2. Analysis of zero lapped 4-way spool valve 零开口四边阀分析,理想零开口阀负载流量方程理想：节流边非常锋利，径向间隙为零，零位时无泄漏,1）Analysis of ideal zero lapped 4-way valve 理想零开口四边阀分析,于是：,矩形阀口,为阀口面积梯度,所以,2.2.2. Analysis of zero lapped 4-way spool valve 零开口四边阀分析,B. Maximum zero load flow最大空载流量,:Maximum zero load flow最大空载流量,最大空载流量是阀口开度最大、负载压力为零时通过阀口的流量最大空载流量是控制阀的额定参数上式整理后得：,2.2.2. Analysis of zero lapped 4-way spool valve 零开口四边阀分析,C. Dimensionless PL-QL characteristics 无因次压力流量特性上式是一个与参数量纲无关，而能反映控制阀压力流量变化规律的方程无因次（量纲）压力-流量特性方程，可写成：,2.2.2. Analysis of zero lapped 4-way spool valve 零开口四边阀分析,C. Dimensionless PL-QL characteristics 无因次压力流量特性由无因次方程可以方便地绘制出控制阀的压力-流量特性曲线纵坐标为无因次负载流量横坐标为无因次负载压力对应无因次的阀口开度,2.2.2. Analysis of zero lapped 4-way spool valve 零开口四边阀分析,