液压控制系统基础知识总结考试复习资料教程文件

1、1、液压控制系统组成部分：指令元件，比较元件，反馈测量元件，放大转换元件，执行元件，被控对象，能源装置及其他校正装置2、液压控制系统工作的基本原理：以液压速度控制系统为例说明，当指令电位器给出一个指令 信号ur时，通过比较器与反馈信号uf比较，输出偏差信号厶u，偏差信号经伺服放大器输出控 制电流i,控制电液伺服阀运动，伺服阀输出流量、压力来控制液压伺服缸，推动工作台运动。4、液压控制系统的能量传递效率，是高还是低？（ 低）变量泵0.667 ;定量泵+溢流阀0.3855、液压控制系统的主要特点：优点：体积小，重量轻，控制精度高，响应速度快，抗负载刚度 大；此外，液压系统润滑性好，寿命长，调速范围

2、宽，低速稳定性好，过载保护容易等。缺点： 液压元件抗污染能力差，油温变化对系统影响大，元件易泄露，引起污染；元件精度高，成本 高，远距离传输不如电气系统方便。1、液压控制阀在液压控制系统中的作用是什么？信号转换，功率放大，伺服控制3、正开口四通滑阀，与零开口阀相比较，在零位时各个阀系数有何不同之处？与零开口四通阀阀系数比较：正开口阀流量增益大一倍，正开口阀稳态特性曲线线性度好，正 开口阀泄漏量大。4、零开口四通滑阀，当处于零位工作时，各个阀系数（流量增益、压力增益、流量压力系数）以及阻尼比处于最大值还是最小值？零位工况点，是工况最好的点还是最差的点？（ 最差） 流量增益最大，流量-压力系数最小

3、，压力增益最高，系统阻尼比最小。5、圆柱滑阀的边、通的概念是什么？从控制性能看，哪种圆柱滑阀最好，哪种最差？根据圆柱滑阀控制边（节流菱边）的数目不同，可分为单边、双边和四边滑阀。从加工性能来 看，单边阀加工工艺最简单，四边阀加工工艺最难。从控制性能来看，四边阀最好，单边阀最差。边：参与对油液流动控制的边：通：与外界的通道。 26、按反馈形式的不同两级电液伺服阀中有 位置反馈、攻载压力反馈和负载流量反馈"三种。7、 零开口四通阀，零位阀系数的计算公式：寸戸 ，V4圍一矿 _»8、作用在阀芯上的液动力分为分为稳态液动力和瞬态液动力。稳态液动力的方向总是指向使阀口关闭的方向：瞬态

4、液动力的方向始终与阀腔内液体的加速度方向相反。9、四通滑阀与三通滑阀的阀系数相比较，有何不同之处？流量增益Kq :零开口阀是正开口阀的一半；开口型式相同，流量增益相同；流量压力系数Kc:三通阀是四通阀的2倍；正开口是零开口的2倍；压力增益Kp :三通阀是四通阀的一 半；通道数相同，压力增益相同12、喷嘴挡板阀处于岸位，时，控制腔内的压力为多少？（与供油压力ps相比较） 1、液压动力机构的组成部分是什么？按控制方式分，液压动力机构分为哪两种？液压动力机构由液压控制元件、执行元件组成；泵控系统、阀控系统，又称节流式控制系 统。液压源通常是恒压源。2、液压固有频率对液压控制系统有何影响？如何提高液压

5、固有频率？（1）液压固有频率往往是系统中最低的频率，限制了系统的响应速度。（2）增大液压缸活塞面积Apoo减小总压缩容积Vt，使阀靠近液压缸，最好装在一起；选择合适执行元件：长行 程输出力小时用液压马达，反之用液压缸。减小折算到活塞上的总质量mt。提高油液的有效体积模量B e,避免使用软管。3、什么是液压弹簧？液压弹簧刚度的定义是什么？假定一个理想无摩擦无泄漏的液压缸，两个工作腔内充满液压油，并被完全封闭，液体弹性模 量为常数。负载质量与液压缸工作腔中的油液压缩性所形成的液压弹簧，由于液体的压缩性， 当活塞受到外力作用产生位移时，一腔压力升高，另一腔压力降低，被压缩液体产生的复位力 与活塞位移

6、成比例，其作用相当于一个线性液压弹簧。总液压弹簧刚度是液压缸两腔液压弹簧 刚度的并联。4、负载折算的原则是什么？ 弹性负载折算前的形变能等于折算后的形变能；惯性负载折算前的动能等于折算后的动能； 阻尼负载折算前的阻尼能等于折算后的阻尼能。【液压阻尼比表示系统的相对稳定性。液压伺服系统一般低阻尼，提高的办法有：设置旁路 泄漏通道采用正开口阀增加负载的粘性阻尼】1、力矩马达分为哪两种？可动件运动形式：直线位移式（力马达） 、角位移式（力矩马达）； 可动件结构形式：动铁式、动圈式；极化磁场产生的方式：非激磁式、固定电流激磁、永 磁式2、电液伺服阀的主要功能是： 信号转换、功率放大、伺服控制3、单级电

7、液伺服阀分为：动铁式单级伺服阀、动圈式单级伺服阀4、多级电液伺服阀的前置级通常是 双喷嘴挡板阀、滑阀、射流管阀、射流元件 ，功率放大级是 滑阀。5、阀的反馈形式有：位置反馈、负载流量反馈、负载压力反馈。其中位置反馈有包括：位置力 反馈、直接位置反馈、机械位置反馈、位置电反馈、弹簧对中式。7、电液伺服阀主要性能参数：额定电流In :为产生额定流量，控制线圈所需输入电流（不含零偏电流），单位为A。额定电流与线圈的连接方式有关：串联、并联、差动；额定流量qn：在规定的阀压降下，对应于额定电流的负载流量，单位m3/s。额定压力pn。8、伺服阀控制线圈连接方式有哪几种？单线圈接法，双线圈单独接法，串联接

8、法，并联接法， 差动接法。2、控制系统误差包括哪几个组成部分？控制系统误差包括稳态误差和静态误差。稳态误差是系统动态误差特性，当时间t ->%时的误差，描述控制系统对输入信号和对干扰信号稳态时的误差。稳态误差可根据误差传递函数求2s出。静态误差是指由控制系统所构成的元器件本身精度造成的误差，包括动力机构死区误差、电液伺服阀和伺服放大器零漂误差、测量元件的零位误差等。它与时间无关，没有动态过程。4、三阶最佳系统的设计原则是什么? ？RPj2nc2nc按照这个原则和步骤确定液压位置控制系统的参数，即为三阶最佳系统特征参数Kv决定了系统主要性能。系统设计时，应根据动态品质的要求，事先确定上述特

9、征参数的大小及关系1. 永磁动铁式力矩马达工作原理：它由永久磁铁、上下导磁体、衔铁、控制线 圈、弹簧管等组成。衔铁固定在弹簧管上端，由弹簧管支撑在上、下导磁体中间 的位置，可绕弹簧管的转动中心作微小的转动。永久磁铁将上、下导磁体磁化。 无信号电流时，即i1=i2，由于力矩马达结构对称，使衔铁两端所受的电磁吸力 相同，力矩马达无力矩输出。当有信号电流通过线圈时，控制线圈产生控制磁通， 其大小和方向取决于信号电流的大小和方向。2. 力反馈两级电液伺服阀工作原理：无工作电流时，衔铁由弹簧管支撑在上下导 磁体的中间位置，挡板也处于两个喷嘴的中间位置，滑阀阀芯在反馈杆小球的约 束下处于中位，无液压输出。

10、当有差动控制电流 i= i1-i2输入时，在衔铁上产生 逆时针方向的电磁力矩，使衔铁挡板组件绕弹簧转动中心逆时针偏转，弹簧管和反馈杆产生变形，挡板偏离中位。这时喷嘴挡板阀右间隙减小而左间隙增大，引 起滑阀右腔控制压力增大，左腔控制压力减小，推动阀芯左移。同时带动反馈杆 端部小球左移，使反馈杆进一步变形。当反馈杆和弹簧管变形产生的反力矩与电 磁力矩平衡时，衔铁挡板组件便处于一个平衡位置。在反馈杆端部左移进一步变 形时，使挡板的偏移减少，趋于中位。这使控制压力 p2又降低，pl又增高，当 阀芯两端液压力与反馈杆变形对阀芯产生的反作用力以及阀芯液动力平衡时，阀芯停止运动，其位移与控制电流成比例。在负

11、载压差一定时，阀的输出流量也与 控制电流成比例，所以这是一种流量控制伺服阀。3. 直接反馈两级滑阀式电液伺服阀：该阀由动圈式力马达和两级滑阀式液压放大器组成。前置级是带两个固定节流孔的四通阀（双边滑阀），功率级是零开口四边滑阀。功率级阀芯也是前置级阀套，构成直接位置反馈。当信号电流输入力马达线圈时，线圈上产生的电磁力使前置级阀芯移动，假设阀芯向上移动x,此时上节流孔开大，下节流孔关小。从而使功率级滑阀上控制腔压力减小，而下腔控制压力增大，功率级阀芯上移。当功率级阀芯位移xv=x时停止移动，功率级滑阀开口量为XV,使阀输出流量。4. 弹簧对中式两级电液伺服阀：它的第一级是双喷嘴挡板阀，第二级作用

12、下处于 中位。当有控制电流输入时，对中弹簧力与喷嘴挡板阀输出的液压力平衡，使阀 芯取得一个相应的位移，输出相应流量。这种阀属于开环控制，其性能受温度、压力及阀内部结构参数变化的影响较 大。这种阀由于结构简单、造价低，可适用于一般的、性能要求不高的电液伺服 系统。5. 空载流量曲线（简称流量曲线）是输出流量与输入电流呈回环状的函数曲线； 流量曲线中点的轨迹称为 名义流量曲线；流量曲线上某点或某段的斜率就是阀在 该点或该段的流量增益；从名义流量曲线的零流量点向两极各作一条与名义流量曲线偏差为最小的直线，这就是名义流量增益线；两个极性的名义流量增益线斜 率的平均值就是名义流量增益；伺服阀的额定流量与

13、额定电流之比称为额定流量 增益；6线性度：流量伺服阀名义流量曲线的直线性；以名义流量曲线与名义流量增益 线的最大偏差电流值与额定电流的百分比表示。7对称度：阀的两个极性的名义流量增益的一致程度；用两者只差对较大者的百 分比表示。8滞环：在流量曲线中，产生相同输出流量的往、返输入电流的最大差值与额定 电流的百分比。滞环的原因一方面是力矩马达磁路的磁滞，另一方面是伺服阀中 的游隙。9分辨率：使阀的输出流量发生变化所需的输入电流的最小变化值与额定电流的 百分比。10重叠：伺服阀的重叠用两极名义流量曲线近似直线部分的延长线与零流量线 相交的总间隔与额定电流的百分比表示。11零偏：为使阀处于零位所需的输

14、入电流值（不计阀的滞环的影响），以额定电 流的百分比表示。12零漂：工作条件或环境变化所导致的零偏变化，以其对额定电流的百分比表示。13内泄漏流量是负载流量为零时，从回油口流出的总流量；内泄漏流量随输入 电流而变化，当阀处于零位时，内泄漏流量最大。对两级伺服阀而言，内泄漏流 量由前置级的泄漏流量qpO,和功率级泄漏流量q1组成；功率滑阀的零位泄漏流 量qc与供油压力ps之比可作为滑阀的流量-压力系数。14液压伺服系统设计步骤：（1 ）明确设计要求；（2）拟定控制方案，画出系统原 理图；（3）静态计算：确定动力元件参数，选择系统组成元件；（4）动态计算：确定系统组成元件的动态特性，画出系统方块图

15、，计算系统稳定性、响应特性和 静态精度；（5 ）校验系统的动静态品质，需要时对系统进行校正；（6）选择液压 能源。以上设计过程中，各步骤不是一成不变的，实际上是交叉和反复进行的，直至获得满意度结果为止。15伺服油源与普通油源的区别：（1）液压伺服系统油源要求是恒压源，采用定 量泵+溢流阀或恒压变量泵形式；（2）在泵出口油路上设置精密滤油器；（3 ）需 要专门冷却回路对油温进行控制。qLqLpLKq16Kq=XvKc=- pLKp=XvKp=Kc17零开口四边滑阀的压力一流量特性方程：(24Pl)(2-20)翅-压力隸(2-21)0Cd帕叫万(P厂仇)2（P厂必）Kt =十也= 2:-压力增益F

16、 =処_2（处一）理想零开口四边滑阀的零位阀系数(2-22)K#严D /Go = °°(2-23)(2如(2-25)18正开口四边滑阀的零位阀系数在QL=pL=xv=O处求导数值来确定得出:&卄= 2Chpt /PfC =CmUVn /QXx c q -_(2-46)(2-47)(2-48)19滑阀运动时所需的总驱动力为:d $ 歯Ft =M“一 + （乩十厲）方+ （乙+岛）对式中：Ft驱动滑阀运动所需的总力；Mv阀芯及阀腔油液的质量；Bv阀芯与阀套间的粘性阻尼系数;KqBPt(3Bf瞬态液动力阻尼系数；Kv对中弹簧刚度；Kf稳态液动力刚度20阀控液压缸无弹性负载

17、时的传递函数：/ M必 / Mt Kef ihl lAF + Ar + 硕石*u(3-1式中 叫无阻尼液压固有频轧 简称液压频轧/诡山*液压阻尼系数或称液压阻尼监 宀十4(3-swhS(wh21)21阀控马达无弹性负载时的传递函数:Kq_mDmX vs 22 hS ( sS1 )' wh2wh)m14 VtKce s )Dm24 e KceT Ls ( -42 hh s 1 )' wh 2wh丿21泵控马达无弹性负载时的传递函数:KqpDms(wh 2wh-s22 (1)速度放大系数K=Kq/Ap T精度T稳定性J;零位时 Kqo最大，故稳定性 最差；PLT Kq J，故为保证

18、良好控制性能，PL< |Ps.(2)在液压伺服系统中，液压固有频率往往是整个系统中最低的频率，限制系统响应速度，故液压固有频率WhT,响应速度T ,WhmtVt。(3)液压阻尼比主要与Kc有关,Kco最小,此时系统稳定性最差。零位阻尼比小，阻尼比变化范围大，是液压伺服系统的一 个特点。23使阀尽量靠近液压缸可以减小总压缩容积Vt，折算到活塞上的总质量m(Jt);使用硬管、减少油液含气量，可以提高油液的有效体积弹性模量Be.22滑阀放大器：此类阀作第一级，其优点是流量增益和压力增益高，输出流量 大，对油液清洁度要求较低。缺点是结构工艺复杂，阀芯受力大，阀的分辨率低、 滞环较大，响应慢。单喷

19、嘴挡板阀：此类阀作第一级因特性不好很少使用，多采 用双喷嘴挡板阀。阀板轻巧灵敏，动态响应快，双喷嘴挡板阀结构对称，双差动 工作，压力灵敏度高，特性线性度好，温度和压力零漂小，挡板受力小，所需输 入功率小。缺点是喷嘴与挡板间的间隙小，易堵塞，抗污能力差，对油液清洁度 要求高。射流管阀：此类阀作第一级的最大优点是不易堵塞，抗污能力强。另外 其压力效率和容积效率高，可产生交大的控制压力和流量，提高功率级滑阀驱动 力，使功率级滑阀抗污能力增强，射流管阀堵塞时滑阀也能自动处于中位，具有 失效对中”能力。缺点是特性不易预测，惯性大、动态响应慢，性能受油温变化 影响较大，低温特性差。23 匹配：阀芯移动Xv，同时打开的油口具有相同的出油特性。对称：阀芯移动Xv,相同性质的阀口出油特性一致。24射流