单喷嘴挡板式液压控制放大器的综合特性分析

1.放大器的综合特性

由图3-25可得出单喷嘴挡板阀的负载流量方程

q_L=q₁-q₂（3-72）其中

式中 C_d0——固定节流孔的节流系数；

C_df——可变节流孔的节流系数；

A₀——固定节流孔的过流面积（m²）；

D₀——固定节流孔直径（m）；

A_f——喷挡间形成的环周过流面积，即可变节流口面积（m²）；

D_N——喷嘴直径（m）；

x_f0——喷挡的零位距离（m）；

x_f———挡板离开零位的距离（m）；

p_c———喷嘴前腔压力（Pa）；

q₁———油源经固定节流孔提供的流量（m³/s）；

q₂———由喷挡间环周节流孔流出的流量（m³/s）。

如果负载被切断，则q₁=q₂，两个节流孔的流量相等。此时由式（3-73）和式（3-74）可得到此种情况下的压力方程式

图3-27 单喷嘴挡板液压控制放大器切断负载时的特性

将上述关系画成曲线如图3-27所示，称之为单喷嘴挡板放大器切断负载时的特性，简称为压力特性。它是指切断负载（活塞固定不动）时，控制压力p_c随挡板位移x_f的变化特性。为使控制压力能够充分地被调节，希望零位控制压力的平衡值选在图3-27中曲线斜率最大的部分，即p_c/p_s=0.5～0.6的区间内，也就是在曲线的中间部分，此处压力增益也最大。从图3-27中还可看出，当比值（C_dfA_f）/（C_d0A₀）≥2.8时，挡板对中间腔室压力p_c就不起调节控制作用了。另外，由下边的论证可知，若为了均衡调节控制压力选p_c/p_s=0.5时，压力灵敏度最大。今设

则式（3-75）可写成

p_c=p_s[1+a²（1-x_f/x_f0）2]^-1（3-77）

今定义压力灵敏度为

k_px=∂p_c/∂x_f（3-78）

将式（3-77）对x_f取偏导数，可得到(www.xing528.com)

现在求取k_px的最大值。为此令式（3-79）对a取导数并令其为零，可得到

由上式得到

对于零位，即x=0，上式可写成

将式（3-80）代入（3-79）式，并令x_f=0，可得到零位压力灵敏度最大值

k_px=p_s/2x_f0（3-81）将式（3-80）代入式（3-77），并仍令x_f=0，可得到零位压力灵敏度最大时的零位控制压力

p_c=p_s/2=p_c0（3-82）式（3-80）给出的条件不仅是单喷嘴，也是双喷嘴挡板式液压控制放大器的良好设计准则。显然，式（3-82）是为了均衡调节控制压力，满足上述设计准则的必然结果，它说明在这一点上，不但压力灵敏度最高，而且控制压力p_c能充分的调节，在x_f≤x_f0时，0.2p_s≤p_c≤p_s（见图3-28）。对于单喷嘴挡板放大器来说，为了做到这一点，必须令与其一起工作的液压缸两腔活塞的有效面积之比为2。

图3-28 单喷嘴挡板式放大器的负载压力-流量曲线

单喷嘴挡板式放大器的综合特性方程可通过式（3-72）～式（3-74）三式联立得到

将式（3-80）代入式（3-83），得

式（3-84）便是单喷嘴挡板式放大器的负载压力-流量特性（综合特性）方程的无因次形式，若以x_f/x_f0为参变量，以q_L/C_d0A₀s为纵坐标，以p_c/p_s为横坐标便可画出其负载压力-流量曲线，如图3-28所示。

2.放大器的零位阀系数

对方程（3-84）进行微分，并在x_f=q_L=0、p_c=0.5p_s零位处取偏导数，便可求出放大器的零位系数值。

式（3-85）中的k_px值与式（3-81）的结果相同。

4）单喷嘴挡板式放大器的零位泄漏流量为

这一流量又叫零位流量，它决定了放大器在均衡位置（零位）的功率损耗。

由以上各式可以看出，增大喷嘴孔直径D_N可以提高放大器的流量增益，但使零位泄漏量加大，减少零位间隙x_f0可提高压力灵敏度并减小零位泄漏量，但x_f0太小对油液污染敏感，可靠性下降。所以，要综合各种特性，选择相应结构参数。