滑阀式液压伺服放大器的功率与效率提升

滑阀式液压伺服放大器在液压控制系统中是一种功率放大器，其输出功率和效率是衡量液压伺服系统经济性的重要指标。因此，必须研究它的功率输出和效率，现以应用最广的零重叠四通阀为例来进行分析。图3-22为伺服阀的油路。

设油源的供油压力为p_s，供油流量为q_s，p_L为负载压力，q_L为负载流量，则油源的功率P_1n（即阀的输入功率）为

P_1n=p_s·q_s（3-57）

滑阀放大器的输出功率P_va（即负载功率）为

P_va=p_L·q_L（3-58）

故滑阀的效率（即系统的总效率）为

图3-22 零重叠四通阀带负载油路图

如前所述，假设研究的对象为零重叠四通阀，对于其他形式的滑阀可采用同样的方法进行研究分析。设零重叠四通阀当阀芯有一个正位移时，其负载流量表示为

因而负载功率变成

将上式写成无因次形式(www.xing528.com)

依据式（3-61）可画出滑阀的负载功率曲线，如图3-23所示；亦可画出其功率与效率曲线，如图3-24所示。

图3-23 负载功率随负载压力变化的无因次曲线

图3-24 滑阀输出功率及效率无因次曲线

1—滑阀效率 2—输出功率（变量泵） 3—输出功率（定量泵） 4—供油效率

如果将式（3-60）对p_L取导数，并令其为零，可得到滑阀输出功率为极大值时的负载压力值

若令x=x_max（即阀在最大开口x=x_max时），并将式（3-62）代入式（3-60）可得到滑阀的最大输出功率为

当然，在瞬变的负载状态下，很大的加速度可能使p_L超过，但这往往是短时间的，因而可不再考虑。

下面讨论滑阀的效率，液压控制阀的效率问题在伺服系统中是次要的，这是因为通常只有在负载比较恒定的系统中效率一般才可能保持较高值，但在伺服系统中，负载并非恒定，而效率随负载变化而变化，故不能保持其最高效率值。另外的原因是，伺服系统首先应该满足其性能指标要求，如稳定性、快速响应、精度、灵敏度、线性度等，为了满足这些性能指标，往往不得不牺牲一部分效率指标，例如采用负重叠四通滑阀可以提高其线性度，但却增加了泄漏，使其效率有所降低。下面按不同的能源形式来讨论。