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非对称阀和非对称油缸的问题

2023-2-13 08:12| 发布者: 液压哥| 查看: 1241| 评论: 0|原作者: 何汉林|来自: 伺服阀及电液伺服系统

简介:无论是比例阀还是伺服阀,或者是其它类型的阀,其流量和压力都满足伯努利方程。流量都可以通过以下公式计算:式中的△P为单个节流边的压降,也就是一个阀口的压降。对于常规比例或者伺服阀,P→A和B→T是对称的。所 ...

无论是比例阀还是伺服阀,或者是其它类型的阀,其流量和压力都满足伯努利方程。流量都可以通过以下公式计算:

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式中的△P为单个节流边的压降,也就是一个阀口的压降。对于常规比例或者伺服阀,P→A和B→T是对称的。所以P→A边的压降和B→T的压降是一样的,流经整阀的压降为P→A节流边压降,再加上B→T节流边压降。负载为PL,则整阀的压降为系统压力减去负载压力:Ps-PL,由于两侧节流边对称,则每个节流边压降为(Ps-PL)/2。这个推导过程一定要彻底搞明白。对于对称的比例阀或者伺服阀,这个公式是正确的。在实际应用中,绝大多数比例阀或者伺服阀都是零遮盖对称的,尤其是伺服阀,所以很多人误以为该公式适用于任何形式的比例/伺服阀。前面讲过,流量公式是通过伯努利方程推导出来的,式中的△P是指单个阀口的压降。如果P→A和B→T的压降不对称,则通过该式计算的流量就是错误的。这时候就要把式中的PL换成单个节流边之后的压力,比如P1或者P2。

市面上非对称比例阀/伺服阀,阀口面积为2:1的居多,这主要是配合控制单出杆非对称油缸的(无杆腔和有杆腔面积比为2:1)。

对于A:B面积为 2:1的阀,通过相同流量时,A口和B口的压降为1:4。所以,假设整阀的压降为7MPa,那么A口的压降和B口的压降不再是3.5MPa,而应该是7/5Mpa和28/5Mpa。

用2:1的非对称阀去控制2:1的非对称油缸,自然是没有问题的。那么能不能用对称的阀(A:B=1:1)去控制非对称油缸(A:B=2:1)呢?实际上也是可以的。就好比穿一套定制西服,和一套标准西服,穿也是能穿,就是没有那么合身。也是有一些条件限制的。

总体来说,零开口对称阀控制非对称油缸,使用范围和条件要比非对称阀控制非对称油缸要苛刻。要想搞清楚这个问题,建立数学模型是必不可少的(今天就不推导了)。过程不复杂,根据流量方程,力平衡方程和油液的连续性就能推导出来。

对于零开口对称比例阀/伺服阀控制非对称油缸,负载的压力范围要比非对称阀控制的非对称油缸小得多。这主要是为了避免油道内产生气穴。

除此之外对称阀控制非对称油缸时,由于阀的A口和B口输出流量不一样,导致换向时油缸两个容腔内的油液压力波动较大。

如果阀1:1,油缸2;1,无杆腔和油缸腔的压力波动值接近1:2。无杆腔的压力波动值约为-0.33Ps,有杆腔的压力波动约为-0.67Ps.如果采用非对称阀控制,则可以很好的避免这个问题。此时,负载的应用范围也较窄,负载的范围最好控制在-1/8Ps到5/8Ps内。

综上所述,控制非对称油缸,最好还是用非对称阀。如果用对称阀控制,负载压力使用范围受限,同时也会引起换向时压力波动。当然,也可以通过电路或者软件上去匹配,比如做非对称油缸的力控制时,有杆腔和无杆腔的传感器反馈增益可设置为1:2等等。不再讨论。

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