讲述液压阀中液桥的特性

1、液压全桥及其基本功能
 
图2-10（a）所示为通过一个四边控制滑阀控制双杆液压缸的原理图， 其等效的可变液阻网络如图2-10（b）所示，对四个阀口的可变液阻R1-R4控制， 使液压缸两端产生一定压差而运动。此网络可用类似惠斯顿电桥的形式来表示［见图2-10(c)], 故称之为液桥。图中的四边滑阀． 是一个典型的四臂可变液压全桥。其中．阀口液阻R相当于电桥中的电阻R, 压力p或△p相当千电桥中的电压U 流拭q相当千电桥中的电流I。液桥的总工作压差为供油压力p。与回油压力PR之差，液桥的两个液阻（控制阀口）控制一个排油腔（即液压缸的一个控制腔）；y为外加控制信号。图中双线空心箭头表示y增大时、R, 凡的阀口开度增大而液阻减小；单线箭头表示y增大时，R心凡的阀口开度减小而液阻增大；PA 、q A 与PB、q A 分别为液压缸左右两腔的压力、流址。 2、液压半桥的基本功能与特性
 
在液压阀中，为了控制阀芯的运动，需要在阀芯端面上形成一个可控的液压力。此可控的液压力，一般通过液压半桥获得。几乎所有的液压控制阀均采用这一原理，只是液压半桥的形式不同而已。不同类型的全桥，都可以从半桥的组合获得。液压控制阀的先导控制油路多为液压半桥原理，故常称为先导级液压半桥。以液压系统中常用的传统溢流阀的先导液压半桥（图2-11) 说明如下： 
 
图中凡为固定液阻，凡为某种形式的先导阀口。A腔为功率级主阀的敏感腔，.F是作用千主阀另一端面上液压力、弹簧力、液动力、摩擦力等作用力的合力。该半桥就是单臂可变的液压半桥。其中，与油液输人的高压侧相连的凡为输入液阻，与低压侧相连的R3为输出液阻。 液压半桥的基本功能为：被控对象（负载）处于稳定工况时，起位移 压差转换器作用；被控对象处于从一个稳定工况向另－个稳定工况过渡时（控制变化过程）起转换器和功率放大器双重作用。
 
常用的液压半桥为A、B、 C三种类型，其结构原理符号与特性等如表 2-6 所列。其中各液压半桥的无因次特性曲线均按滑阀全周阀口的特性给出，其通流面积与外加控制信号y成线性关系。如果采用圆孔或锥形阀口．其过流断面积与y成非线性关系。 表 2-6 所示的各型半桥的无因次特性方程（流量表 达式）中. y/y。和 p/p。分别为外加控制信号和压力的相对批。按照各特性方程即可绘出各液压半桥的特性曲线，特性曲线表示了外加控制信号y与受控排油腔（敏感腔或分流集流点） 液压参数p及q三者之间的函数关系，各曲线图均是以 q 为参变址时， p= f(y) (y 为自变址. p为因变量）的无因次特性。表中零位时的流社 增益 Cq0与压力增益 C四是评价液压半桥工作特性的两个重要特征参数，可通过对特性方程求导数得到，即流员增益C中表示液压半桥在零位附近调节时．将如何影响输出流蜇或被控件的运动速度：压力增益 Cp0 表示液压半桥在零位（平衡状态）附近调节时将使其输 出的控制压力或被控件的力产生多大变化，即表示它的 压力或力灵敏度。上述特性参数均是在零位时求得，而市实上，各特性参数值是随工作点的变化而变化的。
 
由表 2-6 中的特性曲线可知. B 型和 C 型半桥的特性相同，只是固定液阻在桥中的位置不同．故两者的特 性曲线族以横坐标为对称线而互为镜像。A型液压半桥 的压力增益与流量增益均为B型和C型液压半桥的一 倍，而且A型半桥具有对称性好、线性度高的优点． 其缺点是因要控制双边的轴向尺寸精度．工艺要求较 高。而B型和C型液压半桥结构简单，工艺要求低 所以应用较为普遍。 3、构成液压半桥的基本原则
 
因为液压半桥是巾液阻构成的无源网络，故需要主控制级或外部汕源提供压力油． 就液压半桥的构成来说，需遵循的基本原则见表2-7。 4、对先导控制液桥的要求
 
先导式液压控制是液压阀中普遍使用的一种控制原理和方法，其中广泛采用液桥特别是B型液压半桥。从操纵的便捷性、灵敏性、制造及运行的经济性、工作可靠性和稳定性等方面考虑，先导控制液桥一般应满足的要求见表2-8 。