液压系统建模与仿真
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3.8 双边滑阀的静态特性

双边滑阀用于控制差动液压缸,如图3-16所示。下面分别讲解零开口和正开口双边滑阀的静态特性。

图3-16 带差动液压缸的双边滑阀

1. 零开口双边滑阀的静态特性

在图3-16中,令U=0,即得零开口双边滑阀。当阀芯离开中间位置时,只有一个节流窗口通流,另一个节流窗口关闭,则压力–流量方程可直接写出

xv≥0时

当xV≤0时

写成无因次形式

式中:――无因次负载流量,

――无因次控制压力,

――无因次阀芯位移,

无因次压力–流量曲线与零开口四边滑阀一样,只是坐标要加以改变,将横坐标轴的改为改为改为,同时纵坐标要乘以

双边滑阀的零位工作点可由xV=qL=0和来确定,压力–流量曲线对称于这一点。在该点工作时,阀控液压缸在两个方向的控制性能一样,可得到相同的加速和减速能力及相同的运动速度。为了使阀在这一点工作,必须使液压缸两腔活塞有效面积满足

的关系。在没有外负载力作用时,只要使活塞头一侧的面积Ah等于活塞杆一侧面积Ar的两倍,即

就可以使式(3-85)得到满足。通常都是按这个原则来确定液压缸活塞的面积的,甚至在有外负载力的情况下,也是可行的。不过,如果有单向恒定外负载力时,活塞面积就应该设计成满足式(3-85),即

式中,FL为单向恒定外负载力,FL的方向与psAr方向相同时取负号,反之取正号。

在零位工作点对式(3-83)或(3-84)求偏导数值,可得零开口双边滑阀的零位系数为

与零开口四边滑阀的零位系数相比,流量增益是一样的,而压力增益为零开口四边阀的一半。因此,对双边滑阀来说,常值负载力和摩擦负载力在系统中引起的稳态误差是四边滑阀的两倍。双边滑阀一般适用于机–液伺服系统,因为这种系统的负载力小,或者允许误差较大。

2. 正开口双边滑阀的静态特性

可参看图3-16,流过节流窗口1、2的流量分别为

压力–流量方程为

写成无因次形式为

式中:――无因次负载流量,,程序中用bq表示;

――无因次控制压力,,程序中用bp表示;

――无因次阀芯位移,,程序中用bx表示。

压力–流量曲线(图3-17)与图3-15相同,只是坐标需要加以改变,横坐标的改为改为改为,纵坐标要乘以

图3-17 压力–流量曲线

阀的零位系数为

与正开口四边滑阀的零位系数进行比较后可以看出零位流量增益是一样的,零位压力增益是四边滑阀的一半,因为四边滑阀有两个控制通道且为差动工作,而双边滑阀仅有一个控制通道。

零位泄漏流量为