功率级放大器（滑阀）的结构与特点详解

液压控制系统中的功率级主阀用来将先导级阀的液压力转换为流量或压力输出。主阀通常有滑阀式、锥阀式或插装式等几种类型，但主要是滑阀，尤其是电液伺服阀中的功率级主阀几乎都为滑阀。滑阀是靠节流原理进行工作的，即借助阀芯与阀体（套）的相对运动改变节流口通流面积的大小，对液体流量或压力进行控制，还可利用阀芯与阀体的相对运动改变液流方向，是实现复合功能控制的最简单结构形式。只要通过改变阀芯和阀体（套）的结构形状或尺寸，便可获得多种控制机能。因此，滑阀在液压控制系统中应用最广。下面介绍滑阀的结构及特点。

1.控制边数

（1）类型 根据控制边数的不同，滑阀有单边控制、双边控制和四边控制三种类型，如图3-5所示。

图3-5 单边、双边和四边控制滑阀结构图

a）单边 b）双边 c）四边

（2）控制原理

1）单边控制滑阀的控制原理。如图3-5a所示，它仅有一个控制边，控制边的开口量x控制了液压缸中的压力和流量，从而改变了缸的运动速度和方向。

2）双边控制滑阀的控制原理。如图3-5b所示，它有两个控制边，液压油与液压缸有杆腔相通，同时经滑阀控制边x₁的开口进入无杆腔，并经控制边x₂的开口流回油箱；当滑阀移动时，x₁增大，x₂减小，或相反，从而控制液压缸无杆腔的回油阻力，故改变了液压缸的运动速度和方向。

3）四边控制滑阀的控制原理。如图3-5c所示，它有四个控制边，x₁、x₂是用于控制液压油进入双杆液压缸的左、右腔，x₃和x₄用于控制左、右腔的回油通向油箱；当滑阀移动时，x₁和x₄，增大，x₂和x₃减小，或相反，这样便控制了进入液压缸左、右腔的油液压力和流量，从而控制了液压缸的运动速度和方向。

（3）特点

1）单边、双边和四边滑阀的控制原理是相同的。

2）单边和双边滑阀用于控制单杆液压缸；四边滑阀既可以控制双杆缸，也可以控制单杆缸。

3）四边滑阀的控制质量好，双边控制滑阀居中，单边控制滑阀最差。

4）单边滑阀无关键性的轴向尺寸，双边滑阀有一个关键性的轴向尺寸，而四边滑阀有三个关键性的轴向尺寸，所以单边滑阀易于制造，成本较低；而四边滑阀制造困难，成本较高。

5）通常，单边和双边滑阀用于一般控制精度的液压系统，而四边滑阀则用于控制精度及稳定性要求较高的液压系统。

2.零位开口形式

（1）类型 根据滑阀在零位（平衡位置）时的开口形式的不同，可分为负重叠、零重叠和正重叠等三种滑阀，如图3-6所示。其各自的流量增益特性，如图3-7所示。

图3-6 滑阀的零位开口形式

a）正重叠（t>h） b）零重叠（t=h） c）负重叠（t<h）

（2）特点(www.xing528.com)

1）负重叠滑阀的特点。如图3-6c所示，阀芯的凸肩宽度t小于阀套的窗口宽度h；负重叠阀用于要求有一个连续的液流以便使油液维持合适温度的场合，或用于要求采用恒流量油源的系统中。不过，负重叠阀在零位时有较大的功率损耗，而且由于负重叠以外区域增益降低和压力灵敏度低等缺点，使它只能用于某些特殊场合。

2）零重叠滑阀的特点。如图3-6b所示，阀芯的凸肩宽度t与阀套的窗口宽度h相等；其流量特性曲线，如图3-7中的曲线1，在一般情况下，液压控制系统应尽可能具有线性增益特性，滑阀的开口形式对零位的特性具有很多影响。零重叠滑阀的特性较好，因此得到了最广泛的应用，但加工比较困难，价格昂贵。

3）正重叠滑阀的特点。如图3-6a所示，阀芯的凸肩宽度t大于阀套的窗口宽度h；其流量特性曲线，如图3-7中的曲线3。由于流量增益特性曲线具有死区，将导致稳态误差，使响应速度变慢。

3.通路数

（1）类型 按阀的进出油通道（通路数）来划分，滑阀有二通、三通和四通等几种。

（2）特点

1）二通滑阀（单边阀）的特点。如图3-5a所示，它有两个油口，进油口P_s和回油口T。只有一个可变节流口，使用时必须和一个固定节流口配合，才能控制另一腔的压力，只能用来控制单杆液压缸的往复运动。

2）三通滑阀的特点。如图3-5b所示，它有三个油口，P_s、A和T。一般用来控制单杆液压缸。

图3-7 不同开口形式的流量增益特性

1—零重叠 2—负重叠 3—正重叠

3）四通滑阀的特点。如图3-5c所示，有4个油口，P_s、A、B和T。故能控制各种液压执行器，应用广泛。

4.凸肩数

凸肩起配油和支撑作用，凸肩数有2个、3个、4个、5个、6个凸肩等多种，3个、4个常用，5个、6个用于特殊场合。阀芯上的凸肩数决定于阀的通路数、供油及回油密封、控制边的布置等因素。如图3-5a所示为2凸肩滑阀，图3-5b和图3-5c所示为3凸肩滑阀。凸肩数选择的原则是，二通阀一般用2个凸肩，三通阀用2个或3个凸肩，四通阀用3个或4个凸肩。3个凸肩为滑阀最常用的结构形式。选择凸肩数时要注意，凸肩数过多将增加阀的结构复杂程度，增大摩擦力，影响阀的成本和性能。

5.阀口形状

滑阀的阀口形状如图3-8所示。

图3-8 阀口结构形状

a）矩形阀口 b）圆形阀口 c）环形阀口

（1）类型 滑阀的阀口形状有矩形、圆形和环形阀口等多种形式，矩形阀口又有全周开口矩形阀口和局部开口两种。

（2）特点 矩形阀口的开口面积与阀芯位移成正比，具有线性流量增益，故应用普遍。大流量阀采用全周开口形式，中小流量阀采用局部开口形式。局部开口阀中的圆形阀口加工简单，但阀口过流面积与阀芯位移不呈线性关系，流量增益非线性，适用于要求不高的场合。