液阻
關(guān)注創(chuàng)建者：兵荒馬亂 創(chuàng)建時(shí)間：2021-01-28
液阻的實(shí)例教程
“液壓半橋，動(dòng)態(tài)阻尼，動(dòng)壓反饋，液阻網(wǎng)絡(luò)”-----在現(xiàn)今的液壓系統(tǒng)油路圖中，在很多液壓泵、控制閥的原理圖中，出現(xiàn)了星羅棋布的小液阻。液壓系統(tǒng)中很多性能下降、系統(tǒng)不穩(wěn)定、動(dòng)作失靈、甚至死機(jī)等等故障，究其原因，常常會(huì)追到液阻身上，或者哪個(gè)液阻阻塞了，或者哪個(gè)液阻丟失了，或者應(yīng)該在什么位置加一個(gè)什么液阻之類，都是一些小細(xì)節(jié)，卻影響著系統(tǒng)的大局。徐州某工程機(jī)械廠起重機(jī)出廠調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)，有一位“液阻王”，身背一包液阻家族祖孫，專門或更換、或添加、或刪除液阻，東試試、西湊湊，解決系統(tǒng)不穩(wěn)定等問(wèn)題。這里，我們企圖通過(guò)“液壓半橋，動(dòng)態(tài)阻尼，動(dòng)壓反饋，液阻網(wǎng)絡(luò)”這個(gè)專題，將東一個(gè)、西一個(gè)、上一個(gè)、下一個(gè)的液阻歸歸類、分分組，看看液阻有哪些人們一般不大注意到的功能，開(kāi)闊思路，遇到問(wèn)題思考起來(lái)有個(gè)譜，不至于束手無(wú)策，抓瞎！
一、總體（液阻是液壓系統(tǒng)封閉容腔之間的“門”，“門”如果出問(wèn)題，液壓系統(tǒng)這幢大樓，就有可能亂套！）
液壓與電工是可以類比的，可以將電工學(xué)與液壓3個(gè)物理量對(duì)照如下表
電工學(xué)
電壓
電流
電阻
液壓技術(shù)
壓力
流量
液阻
（一）液阻可以定義為穩(wěn)態(tài)情況下，液流流動(dòng)時(shí)壓力降的根方與通流流量的比值，即
（二）液阻在系統(tǒng)中的作用表現(xiàn)在兩個(gè)方面：阻力特性和控制特性。
1.阻力特性－是指液阻（通流面積）與其壓力差之間的函數(shù)關(guān)系（隔壓作用）
2.控制特性－指壓力差一定，改變液阻調(diào)節(jié)流經(jīng)液阻的流量（限流作用）
這是從兩個(gè)不同的角度來(lái)觀察同一個(gè)事物，或者說(shuō)是一個(gè)事物的兩個(gè)側(cè)面的功能。但兩者都是受壓差流量公式的約束，或者說(shuō)滿足壓差流量方程。
展開(kāi) 圖1
如圖1，通過(guò)溢流閥先導(dǎo)控制液橋，來(lái)討論動(dòng)態(tài)阻尼液阻在不同場(chǎng)合的效果。實(shí)際上是假設(shè)受到某種干擾時(shí)，如果不配置動(dòng)態(tài)阻尼液阻，主閥芯將產(chǎn)生或者突然升起或者突然下降，或者老在一上一下地振動(dòng)的不正常現(xiàn)象，而如果要設(shè)置動(dòng)態(tài)阻力液阻的話，應(yīng)該擺在什么位置才能起作用，以及這樣效果才能好一些。
1、左圖表示了動(dòng)態(tài)阻尼液阻放在什么位置上：
第一種可能性，串在半橋輸出點(diǎn)去被控容腔的油路上，Rb；
第二章可能性，串聯(lián)在作為可變液阻的先導(dǎo)閥口之前的，Ra；
如果是第一種情況，當(dāng)被控對(duì)象（主閥芯）處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，Rb上沒(méi)有流量通過(guò)。如果是第二種情況，當(dāng)被控對(duì)象（主閥芯）處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，Ra上一直有1－2升/分的先導(dǎo)流量通過(guò)。等會(huì)兒討論外來(lái)干擾影響時(shí)，這兩個(gè)位置上液阻的起步情況不一樣，造成效果有很大的差別。
2、圖是根據(jù)壓差流量公式，繪出通過(guò)液阻的流量（橫坐標(biāo)）與液阻前后壓差（縱坐標(biāo)）的關(guān)系曲線。由于流量不是與壓差成正比，而是與壓差開(kāi)根方成正比，所以如圖所示，這條曲線在靠近坐標(biāo)零點(diǎn)的小流量區(qū)域上升的慢（流量壓差增益小），而在離開(kāi)原點(diǎn)的較大流量區(qū)域（高增益區(qū)）上升的快。
左面圖上所示的Rb原始狀態(tài)處于橫坐標(biāo)原點(diǎn)（低增益區(qū)），Ra原始狀態(tài)處于高增益區(qū)。這樣，在相通的干擾（假設(shè)干擾是正弦變化）作用下，液阻Rb獲得的壓差（抑制干擾的能力）就小，而Ra獲得的壓差（抑制干擾的能力）就大。所以，就得出結(jié)論：
1）動(dòng)態(tài)阻尼液阻布置在Ra 位置：動(dòng)態(tài)阻尼效果好，但降低了穩(wěn)態(tài)特性（它與可變液阻串聯(lián)的關(guān)系）；
2）動(dòng)態(tài)阻尼液阻布置在Rb位置：動(dòng)態(tài)阻尼效果差一些，但對(duì)穩(wěn)態(tài)特性不產(chǎn)生影響。
展開(kāi) 圖1
圖2
主閥實(shí)際上就是先導(dǎo)液橋的控制對(duì)象。半橋是一種不用進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，就可對(duì)基本原理與功能、特性，進(jìn)行分析的實(shí)用工具。
（二）半橋的基本原則
1、兩液阻至少一個(gè)可變;
2、兩液阻(當(dāng)量液阻)間引出液橋輸出信號(hào)（分析時(shí)先找到引出點(diǎn),之前之后各1個(gè)液阻）;
3、可變液阻的變化要與輸入控制信號(hào)相關(guān)聯(lián);
4、液壓半橋可以并聯(lián);(例：雙噴嘴擋板伺服閥)
5、液壓半橋可以多級(jí)串聯(lián)---一級(jí)的輸出就是下一級(jí)的輸入;
6、導(dǎo)液橋是由液阻構(gòu)成的無(wú)源網(wǎng)絡(luò),由此需要由外部壓力源供油。
（三）半橋的3種基本類型與特性
95%以上為B型半橋；A型的壓力增益、流量增益為B型的1倍。所謂半橋的特性，就是講輸入信號(hào)改變時(shí)，半橋的輸出壓力（穩(wěn)態(tài)）或者壓力與流量（動(dòng)態(tài)過(guò)渡過(guò)程），會(huì)有怎么樣的變化，如圖3所示。圖3的坐標(biāo)比較特別。
圖3
1） 橫坐標(biāo)：表示閥芯離開(kāi)原始開(kāi)度Y0的相對(duì)值Y/Y0,坐標(biāo)零點(diǎn)在中間，右邊0到正1（閥芯右移）,左邊0到負(fù)1（閥芯左移）；
2） 縱坐標(biāo)：表示半橋輸出到被控油腔的壓力P與油源壓力P0之比P/P0,零點(diǎn)在橫坐標(biāo)當(dāng)中，最上頭是1；
3） 斜45度坐標(biāo)：表示半橋輸出到被控油腔的流量Q與油源流量Q0之比Q/Q0。零點(diǎn)在中間，上半部分為負(fù)（被控油腔油往外流），下半部分為正（控制油流向被控油腔）。
4） 在所有曲線中，最具代表性是Q/Q0＝0的那條粗線，它表示閥處于穩(wěn)定狀態(tài)，也就是沒(méi)有控制油流進(jìn)被控油腔，被控油腔中也沒(méi)有油液流出。
總之，從這條粗線可以看到，改變液阻的大小（就是橫坐標(biāo)的Y/Y0），就可以改變液橋的輸出P/P0。這就是液橋的控制作用。一般只要有這個(gè)概念就可以了。
展開(kāi) 液橋分析
液壓元器件是由各種橋路控制的，為了更好的了解元件的性能和原理，必須了解各種液橋的基本特性。
常見(jiàn)的液橋有A型半橋、B型半橋、C型半橋和D型半橋。還有較為復(fù)雜的π型半橋，其中π型半橋又包括ABCDEFG型。
本次內(nèi)容主要分析較為簡(jiǎn)單的A型半橋、B型半橋、C型半橋和D型半橋。
半橋液阻網(wǎng)絡(luò)由兩個(gè)液阻構(gòu)成，兩個(gè)液阻中間為控制腔。
A型半橋
A型半橋的特點(diǎn)是兩個(gè)液阻均為可變液阻。原理圖如下：
A型半橋的負(fù)載流量為：
該公式就是根據(jù)基本的流量方程推導(dǎo)而來(lái)。
第一個(gè)節(jié)流邊通過(guò)流程方程求出qv0的流量，第二個(gè)節(jié)流邊根據(jù)流量方程求出qv2的流量。Qv2為回油，進(jìn)油減去回油就是流往負(fù)載的流量。很容易理解。
B型半橋
B型半橋的特點(diǎn)是第一個(gè)液阻為固定液阻，第二個(gè)液阻為可變液阻。原理圖如下：
B型半橋的負(fù)載流量為：
推導(dǎo)過(guò)程如前所述。不明白流量公式原理的，可去本公眾號(hào)翻閱。
C型半橋
C型半橋的特點(diǎn)是第一個(gè)液阻為可變液阻，第二個(gè)液阻為固定液阻。原理圖如下：
C型半橋的負(fù)載流量方程為：
D型半橋
D型半橋的特點(diǎn)是兩個(gè)液阻均為固定液阻。原理圖如下：
為了便于比較分析，將四種橋路的特性曲線匯集如下圖所示：
從圖中可以看出，A型半橋的特性曲線，其壓力增益較大，B型和C型半橋的壓力增益較為平緩。而D型半橋壓力為恒定值。
為了進(jìn)一步理解 半橋的含義，舉例如下：
A型半橋：
A型半橋最典型的應(yīng)用為滑閥結(jié)構(gòu)，一個(gè)凸肩對(duì)應(yīng)兩條節(jié)流邊，閥芯移動(dòng)時(shí)即為兩個(gè)可變節(jié)流口。
展開(kāi) 簡(jiǎn)化模型，M4閥內(nèi)單聯(lián)工作油口到單聯(lián)Ls口的取壓力節(jié)流阻尼、Ls管路和梭閥當(dāng)作一個(gè)可變液阻R1（梭閥個(gè)數(shù)變化）。 M4閥Ls口到泵X口這段管路當(dāng)作一個(gè)固定液阻R2。 圖1中，泵的流量閥彈簧腔與回油管路之間的液阻R3（M4閥各聯(lián)中位時(shí)Ls在閥上無(wú)泄荷回路）。M4閥上壓力最高聯(lián)工作壓力通過(guò)R1、R2、R3三個(gè)液阻連接油箱。
泵 DFR變量控制方式下，M4閥單聯(lián)壓力補(bǔ)償器彈簧力的設(shè)定值，應(yīng)該是泵上流量閥彈簧力設(shè)定值減去液阻R1+R2上分壓。
2. 泵DFR1假定忽略泵上流量閥泄漏，（與該泵匹配的M4閥尾聯(lián)有Ls卸荷回路）。M4閥上壓力最高聯(lián)的壓力油到泵上流量閥彈簧腔之間無(wú)流量，只是壓力傳遞。
泵 DFR1變量控制方式下，M4閥單聯(lián)壓力補(bǔ)償器彈簧力的設(shè)定值，應(yīng)該是泵上流量閥彈簧力。但是這種控制，應(yīng)考慮M4上梭閥的影響。
四、不同品牌的負(fù)載敏感泵和負(fù)載敏感多路閥匹配注意事項(xiàng)
最重要的是：
泵上流量閥的彈簧壓力和閥上每聯(lián)壓力補(bǔ)償器的彈簧壓力的匹配。
其次是：
任何工況下，泵最大流量應(yīng)滿足負(fù)載敏感多路閥實(shí)際所需的最大流量，即不
能流量飽和。
典型工況幾聯(lián)同時(shí)工作時(shí)，各聯(lián)的工作壓力不能相差過(guò)大，接近最好（液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)保證），特別是大流量時(shí)。
新樣機(jī)采用不同品牌的負(fù)載敏感系統(tǒng)匹配好后，應(yīng)全面測(cè)試工作時(shí)的泵口壓力、閥上壓力最高聯(lián)的工作壓力，閥上Ls口壓力，泵上X口壓力。這樣檢驗(yàn)匹配是否合理。
其他注意事項(xiàng)，參考力士樂(lè)推薦標(biāo)準(zhǔn)。
展開(kāi) 
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液阻的最新內(nèi)容
液動(dòng)力、熱流等。
圖1 充液閥工作示意圖
從上述分析可以看出，充液閥本質(zhì)上是一個(gè)大通徑、小液阻的液控單向閥。
圖2所示為力士樂(lè)SF類型的充液閥外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。本文將基于Amesim的HCD庫(kù)對(duì)該閥進(jìn)行建模仿真，可供學(xué)習(xí)充液閥以及學(xué)習(xí)HCD庫(kù)元件建模的小伙伴們參考。
§液阻庫(kù)(HR).
HR: 液阻庫(kù)，主要用于分析液壓管網(wǎng)中的壓力損失和流量分布。
§液壓元件設(shè)計(jì)庫(kù)(HCD).
HCD:液壓元件設(shè)計(jì)庫(kù)，是由基本幾何結(jié)構(gòu)單元組成的基本元素庫(kù)，用于根據(jù)幾何形狀和物理特性詳細(xì)構(gòu)建各種液壓元件。
最后，筆者還有以下幾點(diǎn)說(shuō)明：1）本文在舉例時(shí)采用了較為簡(jiǎn)單的元件子模型，有些復(fù)雜的元件子模型在計(jì)算時(shí)還考慮了液壓腔壁的剛度、端口處的液阻等因素，大家在使用時(shí)可根據(jù)仿真需求進(jìn)行選擇；2）本文主要對(duì)液壓庫(kù)和HCD庫(kù)中涉及到的腔元件進(jìn)行了解釋說(shuō)明，在熱液壓、氣動(dòng)等專業(yè)庫(kù)中也存在類似的腔元件，大家可對(duì)比理解；3）本文所采用的一些分類和表述方法是基于筆者自己的理解，并非專業(yè)的術(shù)語(yǔ)，大家可查閱軟件的幫助文檔。
常見(jiàn)的形式有采用彈簧和橡膠體組合模擬傳統(tǒng)非線性踏板感覺(jué)，采用兩段或多段彈簧組合用分段線性模擬非線性踏板感覺(jué)，以及采用節(jié)流機(jī)構(gòu)利用非線性液阻模擬非線性踏板感覺(jué)等。
踏板模擬器系統(tǒng)中各部件參數(shù)均可對(duì)踏板感覺(jué)即踏板行程?踏板力特性產(chǎn)生影響。
（注：本部分內(nèi)容涉及的閥原理圖引自張海平博士編著的《白話液壓》）
1.1 節(jié)流閥
節(jié)流閥是通過(guò)改變閥的開(kāi)口面積，進(jìn)而改變閥的液阻，以改變液體流量的液壓閥，其大致結(jié)構(gòu)如圖1所示。
為了節(jié)能，主回路中不設(shè)液阻——流量閥來(lái)限制流量—速度。溢流閥是為限制最大負(fù)載而設(shè)置的，僅起安全作用。在一般負(fù)載時(shí)，驅(qū)動(dòng)腔壓力 pA 低于溢流閥的開(kāi)啟壓力 ps，溢流閥關(guān)閉，定量泵輸出的流量全部進(jìn)入液壓缸，因此，是剛性的。
阻火器主要由殼體和濾芯兩部分組成，其中濾芯是阻止火焰?zhèn)鞑サ闹饕獦?gòu)件，按濾芯不同可分為充填型阻火器、板型阻火器、金屬網(wǎng)阻火器、波紋型阻火器及液封型阻火器等。以常見(jiàn)的波紋型阻火器為例，其濾芯是用薄不銹鋼波紋帶與平帶共同卷制成盤(pán)狀（圖1）,它的阻火能力僅僅取決于濾芯上由波紋形成的三角形截面孔的大小和濾芯的厚度。
阻火器主要由殼體和濾芯兩部分組成，其中濾芯是阻止火焰?zhèn)鞑サ闹饕獦?gòu)件，按濾芯不同可分為充填型阻火器、板型阻火器、金屬網(wǎng)阻火器、波紋型阻火器及液封型阻火器等。以常見(jiàn)的波紋型阻火器為例，其濾芯是用薄不銹鋼波紋帶與平帶共同卷制成盤(pán)狀（圖1）,它的阻火能力僅僅取決于濾芯上由波紋形成的三角形截面孔的大小和濾芯的厚度。
電機(jī)熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)注意點(diǎn)
1、控制器溫度需求普遍低于電機(jī)，在管路連接上，將控制器置于電機(jī)前端；
2、DC/DC和OBC工作條件和發(fā)熱量對(duì)冷卻液溫度升高程度影響較小，管路連接時(shí)可置于控制器前端串聯(lián)，或并聯(lián)于前端管路上以減小其流量；
3、電子水泵根據(jù)液路的總液阻和液流量要求選取合適的產(chǎn)品，布置時(shí)將水泵布置在回路中位置較低的地方
