液压控制元件

类型

组成及控制原理

特点及应用

单

喷

嘴

挡

板

阀

带有一个固定节流孔、一个可变节流孔的正开口二通阀，只能用于控制差动缸

(1)结构较简单，但因小型化，制造精密，成本并不低

(2)特性可预知，可通过设计计算确定其特性

(3)无死区、无摩擦副、灵敏度高

(4)挡板惯量很小，驱动力矩小，动态响应很高

(5)挡板与喷嘴间距很小(x_f0＝0.02~0.06mm)，因此抗污染性能差，且调整及维护困难；要求油液的清洁度很高

(6)零位泄漏较大，功率损耗较大，因此，只能做伺服阀的前置级

(7)由于结构不对称，压力零漂和温度零漂较大，目前已很少用

双

喷

嘴

挡

板

阀

带有两个固定节流孔、两个可变节流口的正开口四通阀，结构对称，按差动原理工作，可用于控制对称缸

(1)结构较简单，但因小型化，制造精密，成本并不低

(2)特性可预知，可通过设计计算确定其特性

(3)无死区、无摩擦副、灵敏度高

(4)挡板惯量很小，驱动力矩小，动态响应很高

(5)挡板与喷嘴间距很小(x_f0＝0.02~0.06mm)，因此抗污染性能差，且调整及维护困难；要求油液的清洁度很高

(6)零位泄漏较大，功率损耗较大，因此，只能作伺服阀的前置级

虽然喷嘴挡板阀与滑阀的结构不同，但单喷嘴挡板阀与带一个固定节流孔的正开口二通滑阀、双喷嘴挡板阀及带两个固定节流孔的正开口四通滑阀的工作原理相同，静态特性亦相同，只需将有关公式和图表中的参数作如下置换：

① 用喷嘴挡板阀流量系数C_df置换滑阀流量系数C_d；

② 用喷口周长πD_N置换滑阀面积梯度W；

③ 用挡板至喷嘴的零位距离x_f0置换滑阀的预开口量U，用挡板位移x_f置换滑阀位移x_v

喷嘴挡板阀的静态特性见下表

喷嘴挡板阀的静态特性

单喷嘴挡板阀

双喷嘴挡板阀

备注

压力增益特性

零位压力

无量纲压力-流量

零

点

阀

系

数

a≠1

a＝1

零

位

泄

漏

流

量

a≠1

a＝1

项目

计算公式

说明

作用在单喷嘴挡板阀挡板上的液流力

p_c——喷嘴内的压力

A_N——喷嘴面积，

D_N——喷嘴直径

作用在双喷嘴挡板阀挡板上的液流力

K_s0——零点液动力弹簧刚度，

挡板的运动方程

T_a——挡板的驱动力矩

J_a——挡板组件的转动惯量

K_a——支承挡板的扭簧的扭转刚度

θ——挡板相对于平衡位置的转角

r——喷嘴轴线至扭转支点的距离

挡板运动的稳定性条件之一

以双喷嘴挡板阀为例

项目

计算式

说明

喷嘴直径D_N

K_q0——零点流量增益；根据该阀及其控制的稳定性、稳态及动态性能要求确定K_q0值

通常D_N在0.3~0.8mm区间

零位间隙x_f0

为避免产生流量饱和现象，

通常x_f0在20~60μm区间

固定节流孔直径

α＝1时，零点压力增益最大，压力增益特性的线性度最好，且零位压力p₁₀＝p₂₀＝p_s/2，所以通常取α＝1；但如果为减少零位泄漏，减少供油流量及功率损耗，则α≤0.707

喷嘴挡板阀流量系数

当喷嘴端部为锐边时，

C_df/C_d0＝0.8

喷嘴与挡板间环形面积处的液流流动情况很复杂，流量系数C_df，与雷诺数及喷嘴端部的尖锐程度有关。固定节流孔为细长型，C_df＝0.8左右