液压控制元件

液压传动中的液压控制阀是指控制液体压力、流量和方向的三类开关阀；液压控制中的液压控制阀则是指可实现比例控制的液压阀，按其结构有滑阀、喷嘴挡板阀和射流管阀三种；从功能上看，液压控制阀是一种液压功率放大器，输入为位移，输出为流量或压力。液压控制阀加上转换器及反馈机构组成伺服阀，伺服阀是液压伺服的核心元件

伺服变量泵也是一种液压比例控制及功率放大元件，输入为角位移，输出为流量

类型

特性

特点

液压控制阀

空载流量与位移成正比，负载流量随负载压力增大而减少，Q-p软特性

静态特性为软特性，刚度低，变阻尼，动态响应高，工作效率较低

伺服变量泵

空载流量与角位移成正比，负载流量随负载压力的变化很小，Q-p硬特性

静态特性为硬特性，刚度高，低阻尼，动态响应较低；工作效率高

类型

工作原理

特点

滑

阀

滑阀属滑动式结构，利用阀芯在阀套中滑动实现配油。换向阀中，阀芯凸肩远大于阀口宽度，为正遮盖，死区大，且只能处于极限位置，只能做开关控制；伺服阀中，阀芯凸肩等于阀口宽度，为零遮盖，灵敏度高，且阀芯的位移可控，可实现比例控制；滑阀基于节流控制原理，通过阀口的流量与阀芯的位移成正比

滑阀的压力增益可以很高，通过的流量可以很大，特性易于计算和控制，抗污染性能较好，因此广泛用作工业伺服阀的前置级和所有伺服阀的功率级

但要求严格的配合公差，制造成本高，作用在阀芯上的力较多、较大且变化；要求较大的控制力。作前置级时，动态响应较低

喷

嘴

挡

板

阀

喷嘴挡板阀属座阀式结构，挡板绕支抽摆动，利用挡板位移来调节喷嘴与挡板之间的环状节流面积，从而改变喷嘴腔内的压力

喷嘴挡板阀的结构简单、公差较宽；特性可预测；无死区、无摩擦副，灵敏度高；挡板惯量很小，所需的控制力小，动态响应高；抗污染性能差，要求很高的过滤精度；零位泄漏量大，功率损耗大。通常做伺服阀的前置级

射

流

阀

射流阀是利用高速射流动量原理工作的。目前有射流管阀和射流偏转板阀两种

射

流

管

阀

从射流管的喷嘴高速喷出的液体分流到扩散形的接受器内而恢复成压力。射流管处于零位时两接受口内的压力相等；偏转时，压力不弯，产生与喷嘴位移成正比的压差。利用此压差可以控制负载或功率级滑阀

射流管结构简单，制造容易；喷口较大，流量较大；抗污染能力很好，可靠性很高；无死区，转动摩擦小，灵敏度高；射流管惯量较大，动态响应较低；特性不易预测，设计时要靠模型试验；压力恢复系数和流量恢复系数较大，效率较高；适于中、小功率控制系统或伺服阀的前置级

射

流

偏

转

板

阀

工作原理和射流管阀相同，只不过是喷口的高速射流由偏转板导流

具有射流管阀的所有优点。并且由于偏转板惯量小，所以动态响应很高

空载流量特性

压力增益特性

压力-流量特性

静

态

特

性

1—零开口滑阀、喷嘴挡板阀及

射流管阀；2—正开口滑阀

供油压力恒定，负载压力为零时，负载流量与阀位移的关系称为空载流量特性，表示为

空载流量特性曲线的斜率称为流量增益，用K_q表示

1—零开口滑阀；2—正开口滑阀、

喷嘴挡板阀及射流管阀

供油压力恒定，关闭负载通道即Q_L＝0时，负载压力与阀芯位移的关系称为压力增益特性，表示为

压力增益特性曲线的斜率称为压力增益，用K_p表示

供油压力恒定时，负载流量与负载压力、阀芯位移的关系称为压力流量特性，表示为

阀芯位移一定时，压力-流量特性曲线的斜率的负数称为流量-压力系数，用K_c表示

阀

系

数

参数K_q、K_p、K_c统称为阀系数。阀系数全面地表征了阀的静态特性，而且直接影响着系统的静态和动态性能：K_q影响着开环增益，K_p影响着驱动负载的能力和负载引起的误差，K_c影响系统的刚度和阻尼。三个阀系数的关系：K_p＝K_q/K_c

可采用解析法或图解法确定阀系数：如右图已求得压力-流量特性方程Q_L＝f(p_L，x_v)，求某点的偏导数便得阀系数；如已测到压力-流量特性曲线，可按右图确定阀系数，图中A是初始平衡工作点，B是新的工作点；如实测得到空载流量特性曲线和压力增益特性曲线，直接可得到K_q，K_p，从而计算出K_c

液压阀的液压源有恒压源和恒流源两种，一般采用恒压源

恒流源只能配用正开口阀。由于用恒流源的阀具有严重的非线性压力-流量特性，且每个阀需独立的恒流源，因此应用不多