1.确定最大窗口面积A0rmax
A0rmax表征阀的规格,由要求的空载流量来确定。
在动力机构的设计中,根据系统的快速性要求和负载特性,可以通过滑阀的压力-流量特性曲线,求出滑阀的最大空载流量qM,即压力-流量特性曲线与纵坐标轴的交点。
对零重叠四边滑阀,在供油压力ps和液压缸有效面积A已经确定的条件下,由流量公式可以求出窗口的最大面积A0rmax即
因而
2.确定w(面积梯度)和xmax(阀芯最大行程)
当A0rmax确定后,w和xmax还可以有无穷多组解,而当A0rmax具有相同数值时w和xmax对阀的许多参数和性能都有较明显的影响,因此正确地选择它们的大小是十分重要的。但由于下面的一些原因,使它们的选择受到限制。
1)w的大小直接决定阀的流量增益,影响着伺服系统的稳定性。一般说来,阀的流量增益与其他元件的增益相配合,以获得所要求的系统开环增益,故w应按要求的kx值大小来确定。对于电液系统,由于开环增益可借助电子运算放大器来改变,同时电液伺服阀的kx=6.5×10-7~3.2×10-4(m3/s)/m,因此w的选取就有相当灵活的余地,故流量增益的变化显得并不重要,调整也方便,可以选择xmax后再确定w。但对于机液伺服系统,因各环节增益不可调,调整w往往是调整系统开环增益的唯一方便的方法,因此流量增益就不能任意改变了。应根据稳定判据先确定开环增益,然后根据执行元件和反馈元件的增益确定出滑阀零点流量增益kx0,再由kx0=Cdw确定出w,最后由w/xmax=67%来计算xmax。对大流量的全周开口阀用试探法确定w和xmax。
2)xmax太小,容易造成窗口堵塞,而且对轴向尺寸的公差要求高。xmax太大却又加大了阀芯的操纵力,对于二级电液伺服阀又会增大挡板阀的负载流量,从而增大了力矩马达的功率,因此w与xmax的相对关系要合适。一般希望适当降低w以增加xmax值。因为这样可以减少制造上的困难,提高抗污染能力,避免出现“堵塞”现象,同时还可避免由于开口过小,油液中的污物颗粒容易堆积或封堵节流窗口,而导致流量增益降低,从而降低系统精度的缺点。前置级滑阀的最大行程xmax受力矩马达或力马达输出位移、力和功率的限制;功率滑阀的最大行程xmax受前置级流量的限制。电液伺服系统xmax的值通常小于0.5mm。机液伺服系统xmax一般无太大限制。
3)选择w和xmax匹配的原则如下:
①防止空载流量特性出现流量饱和的原则。使(www.xing528.com)
即,一般阀芯通道面积至少应为A0rmax的四倍。
式中 D——阀芯凸肩直径(m);
d——阀芯颈部直径(m)。
②保证阀芯刚度足够的原则。为了保证阀芯强度,使D与d应满足下列不等式
今取代入式(3-69)得到最大行程的设计准则为
对于圆周边窗口,上式有时不一定能满足,此时可做成对称的矩形窗口来减小w值。
③为保证阀芯运动的稳定性,应使L1(正阻尼长度)≥L2(负阻尼长度)。
④对于四通滑阀希望阀芯的总长度L满足下列关系
总的阻尼长度。
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