非对称阀和非对称油缸的问题

无论是比例阀还是伺服阀，或者是其它类型的阀，其流量和压力都满足伯努利方程。流量都可以通过以下公式计算：

非对称阀和非对称油缸的问题

式中的△P为单个节流边的压降，也就是一个阀口的压降。对于常规比例或者伺服阀，P→A和B→T是对称的。所以P→A边的压降和B→T的压降是一样的，流经整阀的压降为P→A节流边压降，再加上B→T节流边压降。负载为PL，则整阀的压降为系统压力减去负载压力：Ps-PL，由于两侧节流边对称，则每个节流边压降为（Ps-PL）/2。这个推导过程一定要彻底搞明白。对于对称的比例阀或者伺服阀，这个公式是正确的。在实际应用中，绝大多数比例阀或者伺服阀都是零遮盖对称的，尤其是伺服阀，所以很多人误以为该公式适用于任何形式的比例/伺服阀。前面讲过，流量公式是通过伯努利方程推导出来的，式中的△P是指单个阀口的压降。如果P→A和B→T的压降不对称，则通过该式计算的流量就是错误的。这时候就要把式中的PL换成单个节流边之后的压力，比如P1或者P2。

市面上非对称比例阀/伺服阀，阀口面积为2：1的居多，这主要是配合控制单出杆非对称油缸的（无杆腔和有杆腔面积比为2:1)。

对于A：B面积为 2:1的阀，通过相同流量时，A口和B口的压降为1：4。所以，假设整阀的压降为7MPa，那么A口的压降和B口的压降不再是3.5MPa，而应该是7/5Mpa和28/5Mpa。

用2：1的非对称阀去控制2：1的非对称油缸，自然是没有问题的。那么能不能用对称的阀（A：B=1：1）去控制非对称油缸（A：B=2：1）呢？实际上也是可以的。就好比穿一套定制西服，和一套标准西服，穿也是能穿，就是没有那么合身。也是有一些条件限制的。

总体来说，零开口对称阀控制非对称油缸，使用范围和条件要比非对称阀控制非对称油缸要苛刻。要想搞清楚这个问题，建立数学模型是必不可少的（今天就不推导了）。过程不复杂，根据流量方程，力平衡方程和油液的连续性就能推导出来。

对于零开口对称比例阀/伺服阀控制非对称油缸，负载的压力范围要比非对称阀控制的非对称油缸小得多。这主要是为了避免油道内产生气穴。

除此之外对称阀控制非对称油缸时，由于阀的A口和B口输出流量不一样，导致换向时油缸两个容腔内的油液压力波动较大。

如果阀1：1，油缸2;1,无杆腔和油缸腔的压力波动值接近1：2。无杆腔的压力波动值约为-0.33Ps，有杆腔的压力波动约为-0.67Ps.如果采用非对称阀控制，则可以很好的避免这个问题。此时，负载的应用范围也较窄，负载的范围最好控制在-1/8Ps到5/8Ps内。

综上所述，控制非对称油缸，最好还是用非对称阀。如果用对称阀控制，负载压力使用范围受限，同时也会引起换向时压力波动。当然，也可以通过电路或者软件上去匹配，比如做非对称油缸的力控制时，有杆腔和无杆腔的传感器反馈增益可设置为1：2等等。不再讨论。

原文始发于微信公众号（伺服阀及电液伺服系统）：非对称阀和非对称油缸的问题

本文来自伺服阀及电液伺服系统，本文观点不代表iHydrostatics静液压立场。

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