《液壓控制課件》第二章液壓放大元件噴嘴擋板閥2-5

1、第九節(jié)噴嘴擋板閥一、單噴嘴擋板閥的靜態(tài)特性1、工作原理單噴嘴擋板閥的原理圖如圖217所示。組成：固定節(jié)流孔、噴嘴和擋板。原理：噴嘴與擋板間的環(huán)形面積構(gòu)成可變節(jié)流口，控制固定節(jié)流孔與可變節(jié)流口之間的壓力。單噴嘴擋板閥是三通閥，用來(lái)控制差動(dòng)液壓缸?？刂茐毫c與負(fù)載腔（液壓缸無(wú)桿腔）相連，而供油壓力Ps （恒壓源）與液壓缸的有桿腔 相連。擋板與噴嘴端面之間的間隙減小一可變液阻增大一通過(guò)固定節(jié)流孔的流量減小一周定節(jié)流孔處壓降也減小一控制壓力 Pc增大一推動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)；反之亦然。固定節(jié)流孔通常是短管形，噴嘴端部也是近于銳邊形，減小油溫變化的影響。15 2-17卑腳舊竹板腳原理田北京科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院陳

2、新華11圖2-9-1單噴嘴擋板閥的原理圖（一）壓力特性 根據(jù)液流的連續(xù)性方程可得負(fù)載源fit% =5一先將固定節(jié)流孔和可變節(jié)流口的流量方程代入上式可得 12-qL H。瓜A7 7也一生）C川A川不亂（2-95）式中 CdD 固定節(jié)流孔流量系數(shù)fCm 可變節(jié)?？诘牧髁肯禂?shù),4-固定節(jié)流孔的通流面積;Ai 可變節(jié)流口的通流面積,將4 = YDQ2,A =抑DnQ用代入上式得 496)夫m GoJ.5 - h）g小為（工招石）J.a式中 Do固定節(jié)流孔直徑；小一噴嘴孔直徑, 融擋板與噴嘴之間的零位間隙;的 擋板偏離零位的位移.也壓力特性是指切斷負(fù)載（牝=0）時(shí)，控制壓力熱隨官位移q的變化特性，令孔=

3、。，由式得壓力特性方程:色= + 下a - I工十其特性曲線如圖2T8所示.式（2-97）可改寫為廠 u +1 cm。 L 令口 = .白吟獨(dú)，則九. Cd|xDNT|pY3 四=U + LbJ）將a。4 = a再0 n痂那代人上式得1 +引1 -芻(2-991上式表明，人不但隨融而變,而且和口有關(guān)。下面求口取何值時(shí)，零位壓力 靈敏度最高.零位壓力靈敏度為d 網(wǎng) _ A 2d d *l 癡（1 + 為求以為何值時(shí)零位壓力靈敏度最高,應(yīng)使Qdf AflC dt 4 0加A工好工 Cdo4(2-100此時(shí)，由式（297）可得零位時(shí)的控制壓力為1戶印=yA在這一點(diǎn)，不但零位壓力戾敏度最高，而且控 制

4、壓力大能充分地調(diào)節(jié)，在山I支秋時(shí),0. 2A WJOu-0.0 Qa 2 Q. 40,60.8戶J%1.0圖2-19 單噴嘴擋板閥的壓力-流量曲線圖2-9-3單噴嘴擋板閥的壓力流量特性曲線圖閥在零位(刈=qi. = 0*Ao 4大)時(shí)的三個(gè)系數(shù)為4(2-103)(2-104)(2-105)閥在零位時(shí)泄漏流量為(2-106)缶=匚皿。/J號(hào)r蘆這一流量決定了閥在圖位的的功率損失.、雙噴嘴擋板閥的靜態(tài)特性（一）壓力-流量特性結(jié)構(gòu)：雙噴嘴擋板閥是由兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的單噴嘴擋板閥組合；原理：按差動(dòng)工作，如圖220所示。雙噴嘴擋板閥在擋板偏離零位時(shí)，一個(gè)噴 嘴腔的壓力升高，另一個(gè)噴嘴腔的壓力降低。雙噴嘴擋板

5、閥是四通閥，因此可用來(lái)控制雙作用液壓缸 根據(jù)流量連續(xù)性有(2-107)(2-108)卜）圖2-20 就噴嘀擋板閥原理圖及等效橋路圖圖2-9-4雙噴嘴擋板閥利用式（2-100）,則以上方程可簡(jiǎn)化為(2-109) aV I A將兩個(gè)方程與關(guān)系式：加=曲一色 （2-111）結(jié)合起來(lái)就完全確定了雙噴嘴擋板閥的壓力一流量曲線 畫出壓力一流量曲線，如圖 221所示。圖2-幻.雙噴嘴擋板閥的壓力-流量曲線圖2-9-5雙噴嘴擋板閥壓力一流量曲線與圖2-19所示的單噴嘴擋板閥的壓力一流量曲線相比，其壓力一流量曲線的線性 度好，線性范圍較大，特性曲線對(duì)稱性好。（二）壓力特性雙噴嘴擋板閥擋板偏離零位：一個(gè)噴嘴腔的壓

6、力升高，另一個(gè)噴嘴腔的壓力降低 在切斷負(fù)載，每個(gè)噴嘴腔的控制壓力由式（299）求得。當(dāng)滿足式（2100）的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，靈敏度最高，p1,p2分別為：C2-U2)2-113)Pi =_ L _ _丸+卜_3色= J1工3將兩式相減，可得壓力特性方程包_/ 一必 I廠一+卜-沙+可 2114）其壓力特性曲線如圖2-22所示，圖2-9-6雙噴嘴擋板閥壓力特性曲線（三）閥的零位系數(shù)為了求得閥的零位系數(shù)，可將式（2107）和式（2108）零位（xf =公=熱=0和21 =衣？= 附近線性化，即Ml =，工外 a(2-116)將式0115）和式（2T16）相加除2,并與Ml = 白-合并，可得C df n

7、力*-y PL7 PA這就是雙噴嘴擋板閥在零位附近工作時(shí)的壓力-流量方程的線性化表達(dá)式。由該方程可直接 得到閥的零位系數(shù)(2-118)=CdmDm JA工fo(2-120)&T = q零位泄漏流量或中間位置流量為2CAfDNxit（四）雙噴嘴擋板閥特點(diǎn)1、與單噴嘴擋板閥相比1）兩者的流量增益是一樣；2）壓力靈敏度增加了一倍；3）零位泄漏流量也增加了一倍。4）因溫度和供油壓力變化而產(chǎn)生的零漂小，即零位工作點(diǎn)變動(dòng)小;5）擋板在零位時(shí)所受的液壓力和液動(dòng)力是平衡。2、與滑閥相比1）閥靜特性好，線性度高，參數(shù)穩(wěn)定性好，是極好的線性元件。2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易。3）運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量小，響應(yīng)高。4）對(duì)油液污染不

8、太敏感。5）摩擦小，分辨率高；6）零位泄漏流量大，所以只適用于小功率系統(tǒng)。故通常在兩級(jí)液壓放大器中，多采用雙噴嘴擋板閥作為第一級(jí)。滑閥的位移如何確定，滑閥的響應(yīng)速度由哪個(gè)參量決定，油缸的響應(yīng)速度由哪 個(gè)參量決定。三、作用在擋板上的液流力1、單噴嘴擋板閥參看圖223。液流力主要由兩部分組成：環(huán)形面積上，噴嘴孔處的靜壓力對(duì)擋板產(chǎn)生的液壓力， 射流動(dòng)量的變化對(duì)擋板產(chǎn)生的反作用力；F 樂(lè)月 n + 為n。（2-122）式中 F作用在擋板上的液流力 加噴嘴孔出口處的壓力, 4 噴嘴孔的面積= 孚 外通過(guò)噴嘴孔的流量.孫| -孫Anf如 噴嘴孔出口斷面上的流速&壓力亦可由斷面I和斷面1的柏努利方程求出ff

9、l 2-23 單噴嘴擋板耦作用在擋板上的液流力圖2-9-7作用在單噴嘴擋板閥液流力(2-123)將上式代入式（2-122）可得F - N（Jj 一工17萬(wàn)人4CdE（* 5）7 h。忖將上式代入式（2124）,可得擋板所受的液流力為尸一皿+3一二%(2-124) X（.pi 色）+ 4七條工火由一戶13戒7%孫）（戶i +力）當(dāng)由于Py Pz鼻丸并近似認(rèn)為四十人=自， 則上式可改寫為儲(chǔ)一/=丸41 + 4 V沁沁L + 4nC配rL 8K密布向力（2-128）在噴嘴擋板閥的設(shè)計(jì)中,通常使普（白，故式中第二項(xiàng)與第一項(xiàng)相比可以忽略。由于有 工用, 工小 1 o所以式中第三項(xiàng)也可以忽略，這樣式（2T

10、28）可簡(jiǎn)化為尸i 一艮=向人 7 8Vk通的（2-129）上式中，等號(hào)右邊第一項(xiàng)是噴嘴孔處的靜壓力對(duì)擋板產(chǎn)生的液壓力，第二項(xiàng)近似為射流動(dòng)量變化對(duì)擋板產(chǎn)生的液動(dòng)力.液動(dòng)力剛度為一 8K汕,。，是單噴嘴擋板閥的二倍.四、噴嘴擋板閥的設(shè)計(jì)噴嘴擋板閥的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)：噴嘴直徑 Dn、零位間隙Xfo、固定節(jié)流孔直徑Do； 其次噴嘴孔的長(zhǎng)度入、固定節(jié)流孔長(zhǎng)度以噴嘴孔端面壁厚*或外圓直徑口）及噴嘴前端的錐角 等。（一）噴嘴孔直徑力”噴嘴孔直徑可根據(jù)系統(tǒng)要求的零位流盤增益確定，由式（2-118）可得必=一號(hào)=（2-130）（二）噴嘴擋板的零位間隙箝口工仍可以這樣確定：使噴嘴孔面積比噴嘴與擋板間的環(huán)形節(jié)流面積充

11、分大，以保證環(huán)形節(jié)流面積是可控的節(jié)流孔，避免產(chǎn)生流量飽和現(xiàn)象口通常取n -1槨ttDnWo T-4 4,簡(jiǎn)化后得.工用（會(huì)2T31）為提高壓力靈敏度和減小零位泄漏流量，狽應(yīng)取得小些口但功過(guò)小，對(duì)油中污物敏感，容易堵塞，般可在。,025 。,125mm之間選取。,（三）固定節(jié)流孔直徑小當(dāng)小和號(hào)確定后，且流量系數(shù)&口、,已知時(shí)，可由式（2:97）求得固定節(jié)流孔直徑即小=2像3找7廠（2.13）1當(dāng)取國(guó)=春時(shí);則得4 = 2（警力2（2-133）1 Cdft.若取黑=0. 8,普=，可得Cda 隊(duì) 16A = 0. 44/n.1（2-134）（四）其它參數(shù)工程上都采用銳邊噴唏擋板閥，這可以減小油溫變化對(duì)流量系數(shù)的影響，而且可以減小作 用在擋板上的液壓力，且容易計(jì)算。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)噴嘴孔端面壁厚與零位間隙之比“毛。2時(shí)， 可變節(jié)流口可以認(rèn)考是