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液压阀的性能是如何评价的?

时间:2022-05-24 来源:世界杯官网中文版 作者:液压阀厂家 点击:

在液压系统中,阀件属于控制元件,除了决定液压油的流向与流量之外,还影响着系统的响应速度。试想:一个动作需要在50ms快速启动,还需要再50ms快速准确停止,这就对件的响应提出了要求。我们先从基础的阶跃响应说起。

1、阶跃响应,在时间域中表达系统输出随阶跃输入信号的变化关系。
液压阀的性能
上图中,代表典型的阶跃响应曲线,一阶环节为系统中有一个阻尼元件存在,当有一个输入信号时,系统输出不会马上达到一定值,而是缓慢上升的过程。二阶环节为系统中含有两个独立的储能元件,且所存储的能量能够相互转化,从而导致输出带有震荡的性质。
 
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,针对动态信号,即随时间不断变化的信号。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。
 
傅里叶同学告诉我们,任何一个随时间变化的连续函数都可以分解为多个不同频率、不同振幅的正弦函数的叠加。就如下图最左边的波形可以由右边的多个波形叠加而得。
液压阀的性能
基于此,我们就可以将任何输入信号看成正弦波,而对于一个线性系统,如果输入一个正弦信号,那么他的输出也一定是相同频率的正弦值,但其幅值有所改变,相位有所滞后。
液压阀的性能
X为输入信号,Y为系统输出。
 
定义幅值比为:
液压阀
相位移为:
 
如何评价液压阀的性能?
 
频率不同,幅值比和相位移不同。随着频率不断增大,幅值比会不断减小,相位移也会不断增大。
Bode图
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。
 
因此在上图中,阀开度0.5%时的幅频特性(对应-3dB)为150Hz,相频特性(对应-90度)为90Hz。而阀开度50%时的幅频特性和相频特性都为60Hz。
 
幅频特性体现系统对输入信号跟随的强度,而相频特性则体现系统对输入信号跟随的适时性。举个栗子:导弹跟随系统对相频响应特性的要求就更高,因为系统需要适时跟踪捕获的目标(如空中的敌机),只要击中就能造成巨大的打击。
 
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:
实际的样本
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。
 
动态响应特性是的关键参数,对系统的响应速度有着至关重要的意义。在选用液压阀时,需要重点关注。可根据系统响应的要求来进行选择。
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