选择动力元件的最高效原则

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：选择动力元件以保证效率最高为原则，也就是使系统在满足负载-速度要求的情况下消耗功率最小。图12-4中的曲线1、2、3就分别是对应三种不同的动力元件参数的伺服阀特性曲线。所有给定工况点应在选定的动力元件输出特性曲线和线之间的区域内。

选择动力元件以保证效率最高为原则，也就是使系统在满足负载-速度要求的情况下消耗功率最小。实现的方法是：使伺服阀的流量-压力特性曲线与工况的负载-速度曲线相匹配。

1.负载曲线（轨迹）已知时的设计方法

（1）负载最大功率点的确定在负载轨迹上找出最大功率点（即vF_L趋于最大值的点）A，确定该点对应的负载F_A和速度v_A，如图12-2中负载轨迹①所示。

（2）动力元件输出特性曲线的形状伺服阀的流量-压力特性曲线经过单位换算（或称坐标变换）后即可得到以执行元件的输出速度v和输出负载F_L为纵、横坐标的动力元件输出特性曲线，如图12-3所示。

由图12-3a可知，当伺服阀规格（空载流量q₀）和液压缸面积A不变时，提高供油压力p_s，曲线向外扩展，最大功率提高，最大功率点右移。

当供油压力p_s和液压缸面积A不变时，加大伺服阀空载流量q₀，曲线变高，曲线的顶点（最大负载Ap_s）不变，最大功率提高，最大负载点不变，如图12-3b所示。

当供油压力p_s和伺服阀空载流量q₀不变时，加大液压缸面积A，曲线变低，顶点右移，最大功率不变，最大负载点右移，如图12-3c所示。

（3）动力元件参数的确定设欲选定的伺服阀流量-压力曲线上最大功率点B的压力为p_B，流量为q_B，负载-速度曲线上功率最大点A的压力为p_A，流量为q_A，按消耗功率最小原则应有

p_A=p_B

q_A=q_B

图12-3 动力元件输出特性曲线

设空载流量为q₀，选定伺服阀的供油压力为p_s，根据伺服阀流量-压力特性，有

故有

设液压缸的承压面积为A_p，负载-速度曲线上功率最大点A的负载为F_A，速度为v_A，则：

式中 n——流量富裕系数，通常n=1.15～1.3，快速性要求高的系统取大值。

（4）设计检验设计检验要做的工作是动力元件输出特性曲线的绘制与动力元件参数的调整。

按选定的p_s值和计算的q₀值，从伺服阀说明书中确定对应的压力-液量特性曲线。将计算的A_p值代入F_L=p_sA_p，v=q/A_p，将伺服阀压力-液量特性曲线转化为以负载-速度为坐标系的伺服阀特性曲线。图12-4中的曲线1、2、3就分别是对应三种不同的动力元件参数的伺服阀特性曲线。

图12-4 动力元件参数设计检验

理想的设计是：绘制的伺服阀特性曲线应包围工况给定的负载-速度曲线，并在最大功率点处相切（或有一定裕量），如图12-4中的曲线2就属于理想的设计，曲线2与负载-速度曲线相切于最大功率点c。图12-4中的曲线1虽然包围负载-速度曲线，但相切的b点不是最大功率点，故不够合理。图12-4中的曲线3穿越了负载-速度曲线，不能包围最大功率点c，说明该曲线对应的动力元件参数不能满足工况给定的需求，不可采用，需考虑适当调整p_s、q₀或A_p。

2.没有负载曲线且只给定若干工况点时的设计方法

图12-5 动力元件输出特性曲线

1）选出工况点中的最大功率点。

2）按上述“负载曲线（轨迹）已知时的设计方法”，确定p_s、q₀或A_p。

3）设计检验。按上述（4）绘制动力元件输出特性曲线，如图12-5所示。

所有给定工况点应在选定的动力元件输出特性曲线和线之间的区域内。

选择动力元件的最高效原则

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