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如何评价液压阀的性能?

2021-10-05
摘要:如何评价液压阀的性能? 在液压系统中,阀属于控制部件,除了决定液压油的流动和流量外,还影响系统的响应速度。想象一下。一个动作需要在 50MS 快速启动,需要在 50MS 快速正确停止,对液压阀的响应提出了要求。我们首先从基础阶段的反应开始。 阶梯跳跃响应表现了系统输出阶梯跳跃输入信号的变化关系。 1 […]
如何评价液压阀的性能?
在液压系统中,阀属于控制部件,除了决定液压油的流动和流量外,还影响系统的响应速度。想象一下。一个动作需要在 50MS 快速启动,需要在 50MS 快速正确停止,对液压阀的响应提出了要求。我们首先从基础阶段的反应开始。
阶梯跳跃响应表现了系统输出阶梯跳跃输入信号的变化关系。
1. 阶段性的反应。
阶梯跳跃响应表现了系统输出阶梯跳跃输入信号的变化关系。
上图显示了典型的阶段性反应曲线,一阶段存在于系统中的阻尼部件,有输入信号时,系统输出不会立即达到一定值,而是缓慢上升的过程。第二阶段是系统中含有两个独立的储藏部件,储藏的能量可以相互转换,输出具有振动性质。
在二阶环节中,当给定输入信号,系统输出会有震荡过程,第一个波峰与目标值 1 的差距叫做超调量,最终系统输出稳定在目标值 95% 的时间点 TS 叫做调节时间或响应时间。TS 即是阶跃响应中的最重要参数。
往往我们在样本中看到的阶跃响应时间就是指 TS,它反映了液压阀的响应速度。
2. 频率响应。
频率响应是动态信号,即随时间而变化的信号。对于这样的信号,不可能再用时间域的阶跃响应时间来表达它的动态特性了,因此引入了频率域的方法,及所谓的频率响应来表达。
傅里叶先生告诉我们,随着时间的推移,任何连续功能都可以分解为多个不同频率和不同振幅的正弦功能重叠。如下图所示,最左侧的波形可以由右侧的多个波形重叠而成。
在此基础上,我们可以将任何输入信号视为正弦波,线性系统,输入正弦信号时,他的输出也一定是同频的正弦值,但其幅度变化,相位滞后。
X 为输入信号,Y 为系统输出。
定义幅值比为:
相位移为:
频率不同,幅值比和相位移不同。随着频率的增加,幅度比减少,相位移也增大。
工程上常用 Bode 图来表达频率特性。
通常将对应 -3DB 的频率值作为幅频响应;-3DB 对应的幅值比为 0.707,即幅值衰减为 70%;
相位移 -90 度对应的频率值作为相频响应。
因此,上图显示,阀开度 0.5% 时的宽频特性(对应 -3DB) 为 150Hz,相频特性(对应 -90 度)为 90Hz。阀开度为 50% 时的宽频特性和相频特性为 60Hz。
宽频特性反映了系统跟随输入信号的强度,而相频特性反映了系统跟随输入信号的适时性。栗子:导弹跟踪系统对相频响应特性的要求更高。因为系统需要及时跟踪捕获的目标(如空中的敌机),所以只要击中就会产生巨大的打击。
来看一个实际的样本,以派克汉尼汾的 D1FP 比例伺服换向阀为例,其频率响应特性曲线如下:
从图中即可看到控制信号为 5% 时,幅频响应及相频响应特性都为 350Hz;这从样本参数表里也得到验证,350Hz 的频响特性已经达到甚至超过了部分伺服阀的性能。
动态响应特性是液压阀的重要参数,对系统的响应速度具有重要意义。选择液压阀时,需要重点关注。可根据系统响应的要求进行选择。
这次的内容就到这里了,希望对您在评估液压阀性能时有所帮助。

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