3.11 滑阀的设计

滑阀设计的主要内容包括结构形式的选择和基本参数的确定。在设计时，首先考虑满足负载和执行元件对滑阀提出的稳态特性要求，以及对伺服系统动态特性的影响。同时也要使滑阀结构简单、工艺性好、驱动力小及工作可靠等。

3.11.1 滑阀的选择

1. 滑阀工作边数的选择

滑阀工作边数（或通路边数）的选择要考虑液压执行元件的形式。双边滑阀只能控制差动液压缸，而四边滑阀可以控制双作用液压缸和液压马达。从性能上看，四边滑阀优于双边滑，两者的零位流量增益是一样的，但双边阀的压力增益只有四边阀的一半。从结构工艺上看，双边阀优于四边阀。通常，双边滑阀多用于机液伺服系统，而四边滑阀多用于电液伺服系统。

2. 节流窗口形状的选择

节流窗口的形状一般是根据系统要求的流量增益特性来选择的。在大多数情况下，希望采用矩形窗口以获得线性的流量增益。圆孔形窗口加工虽然简单，但其流量增益特性是非线性的，只在一些要求不高的场合使用。

3. 预开口形式的选择

零开口阀（矩形窗口）具有线性的流量增益特性，压力增益高，零位泄漏量小，因此得到广泛应用。正开口阀（指部分正开口）由于流量增益是非线性的，压力增益低，零位泄漏流量大，因此只在一些特殊的情况下使用。因负开口阀在零位附近具有死区特性，故而很少采用。

4. 阀芯凸肩数的选择

二通阀可采用两个凸肩，三通阀可采用两个或三个凸肩，四通阀可采用三个或四个凸肩。凸肩数与阀的通路数、工作边的布置、供油密封及回油密封等有关。

3.11.2 主要参数的确定

根据负载的工作要求可以确定阀的额定流量和供油压力。通常，阀的额定流量是指阀的最大空载流量。即

阀的最大开口面积为

在供油压力ps一定时，阀的规格也可以用最大开口面积AVmax表示。对矩形阀口，AVmax=ωxVmax。在AVmax一定时，可以有ω和xVmax的不同组合，而ω和xVmax对阀的参数和性能都有影响，如何正确选择它们的大小是非常重要的。

1. 面积梯度ω

在供油压力一定时，因为面积梯度的大小决定了阀的零位流量增益，故ω的值影响着液压控制系统的稳定性等。一般来说，阀的流量增益必须与系统中其他元件的增益相配合，以得到所需要的开环增益。阀的流量增益确定后，阀的数值也就确定了。

在机–液伺服系统中，改变ω是调节系统开环增益的主要方法，有时也是唯一的方法（单位反馈系统）。在电液伺服系统中，因为调整电子放大器的增益可以很方便地改变回路增益，所以阀流量或面积梯度的确定就不是十分重要了，而阀芯的最大位移xVmax往往要受电磁操作元件输出位移的限制，xVmax的选择就显得更为重要。

2. 阀芯最大位移xVmax

通常希望适当降低ω以增加xVmax值，这样可以提高阀的抗污染能力，减少出现堵塞现象；同时可以避免在小开口时因堵塞而造成的流量增益下降，可以降低阀芯轴向尺寸加工公差的要求。但是xVmax较大时，要受电磁操纵元件输出位移和输出力的限制。在机–液伺服系统中，由于操纵机构的输出力和输出位移较大，可以有较大的xVmax值。

3. 阀芯直径d

为了保证阀芯有足够的刚度，应使阀芯颈部直径dr不小于0.5d。另外，为了确保节流窗口为可控的节流口以避免流量饱和现象，阀腔通道内的流速不应过大。因此，应使阀腔通道的面积为控制窗口最大面积的4倍以上，即

将代入上式，经整理后得出

对于全周开口滑阀，ω=πd，代入上式得出

这是全周开口滑阀不产生流量饱和的条件。若此条件不满足，则不能采用全周开口滑阀，应加大阀芯直径d，然后采用非全周开口滑阀结构，通常是在阀套上对称地开两个或四个矩形窗口。

滑阀的其他尺寸，如阀芯长度L、凸肩宽度b、阻尼长度12L+L等与阀芯直径d之间有一定的经验比例关系。例如，L=(4～7)d、阻尼长度L1+L2≈2d、两端密封凸肩宽度约为0.7d；中间凸肩宽度可小于0.7d，因为它不起密封作用。