喷嘴挡板式放大器的工作原理详解

1.单喷嘴挡板式放大器的工作原理

图3-25是一种单喷嘴挡板放大器的工作原理图。高压油一路无节流地通往液压缸的有杆腔，另一路经过固定的节流孔通往液压缸的无杆腔。在固定节流孔与液压缸之间有一个通往油箱的圆柱形平头喷嘴。在喷嘴的出流孔的平头端面上设置一个绕其一端的转轴可以摆动的挡板。当挡板贴紧喷嘴时，喷嘴的出流孔被堵死，液压缸无杆腔的压力p_c将逐渐增高，当A_hp_c>A_rp_s+f时，液压缸开始向上运动，其中f为负载力；当挡板离开喷嘴一段距离x_f时，流体便经喷嘴与挡板之间所形成的环周面积流回油箱。这个环周的出流曲面形成了一个新的节流嘴，x_f越大其节流作用越小，因而液压缸无杆腔压力p_c越小。当A_hp_c+f<A_rp_s时，活塞开始下降。显然，通过挡板的位移x_f便可控制液压缸活塞的运动状态。喷嘴与挡板的组合体叫做喷嘴挡板阀，简称喷挡阀。由于图3-25中只有一个喷嘴，故叫做单喷嘴挡板阀。它的固定的前置节流孔A₀是用于产生控制压力p_c的，p_c可以通过移动挡板而得到调节。为达到这个目的，同时克服温度对油液的影响，不采用毛细管，而是采用节流孔。在挡板处起控制液阻作用的是喷嘴和挡板间形成的环周面积，而不是喷嘴面积，因此其控制原理是相当于带有一个固定节流孔、一个可变节流孔的负重叠二通阀，它只能用于控制非对称液压缸。

图3-25 单喷嘴挡板放大器的原理及等效桥路图

a）原理图 b）等效桥路图

2.双喷嘴挡板阀的工作原理(www.xing528.com)

图3-26所示为双喷嘴挡板阀的结构原理图。它是由两个结构相同的单喷嘴挡板阀组合而成的。其中的两个喷嘴的对应参数完全相同。当挡板处于两个喷嘴中间时，两个喷嘴与挡板分别形成的环周节流面积相等，称此位置为零位。若两个单喷嘴挡板阀的输出分别是双作用对称液压缸的一腔，并假设液压缸只有惯性负载，则零位时喷嘴前压力p₁₀=p₂₀。当挡板向一侧转动一个角度时，一个喷挡距离增加，另一个喷挡距离减小，因而各自形成的环周节流孔也成比例地一个增加，一个减小。喷挡距离增加的喷嘴前压力减小，喷挡距离减小的喷嘴前压力增加，因此在液压缸活塞上形成了压差，从而推动活塞运动。可见，这是利用双喷嘴挡板阀组成了差动液压放大器，这种差动放大器不仅提高了控制灵敏度，也改善了综合特性的线性度。此外，在后面的讨论中还将看出，由于双喷嘴挡板阀具有严格的对称性，因而使这种放大器具有很强的抗干扰能力，如温度、油源压力的波动对它的影响都很小。这种放大器的缺点是零位泄漏较大。归纳起来，双喷嘴挡板阀的控制原理是它相当于带有两个固定节流孔、两个可变节流孔的负重叠四通阀，采用结构对称差动原理工作，可用于控制对称缸。

图3-26 双喷嘴挡板放大器的工作原理及等效桥路图

3.喷嘴挡板阀的特点与应用

不管是单喷嘴还是双喷嘴，它们的特点归纳起来如下：①结构简单，但因小型化、制造精密，成本并不低；②特性可预知，可通过设计计算确定其特性；③无死区，无摩擦副，灵敏度高；④挡板惯量很小，驱动力矩小，动态响应很高；⑤挡板与喷嘴间距很小（x_f0=0.02～0.06mm）因此抗污染能力差，且调整及维护困难；⑥要求油液的清洁度很高；零位泄漏较大，功率损耗较大，故只能作伺服阀的前置级。