液压控制系统修改版

1、0兀 rp0兀 r2两者相差很大。兀 r2W c0= 32p，第二章思考题1、为什么把液压控制阀称为液压放大元件？答：因为液压控制阀将输入的机械信号（位移）转换为液压信号（压力、流量）输出，并进行功率放大，移动阀芯所 需要的信号功率很小，而系统的输出功率却可以很大。2、什么是理想滑阀？什么是实际滑阀？答：理想滑阀是指径向间隙为零，工作边锐利的滑阀。实际滑阀是指有径向间隙，同时阀口工作边也不可避免地存在小圆角的滑阀。4、什么叫阀的工作点？零位工作点的条件是什么？答：阀的工作点是指压力-流量曲线上的点，即稳态情况下，负载压力为P乙，阀位移乂时，阀的负载流量为q乙的位置。零位工作点的条件是q =P

2、=x =0。L L V5、在计算系统稳定性、响应特性和稳态误差时，应如何选定阀的系数？为什么？答：流量增益气=R，为放大倍数，直接影响系统的开环增益。Vdq流量-压力系数K =- L，直接影响阀控执行元件的阻尼比和速度刚度。c cpL压力增益Kp = CpL，表示阀控执行元件组合启动大惯量或大摩擦力负载的能力V当各系数增大时对系统的影响如下表所示。稳定性响应特性稳态误差K111TKJkFLK1fk1r7、径向间隙对零开口滑阀的静态特性有什么影响？为什么要研究实际零开口滑阀的泄漏特性?答：理想零开口滑阀K0=0，%0=3，而实际零开口滑阀由于径向间隙的影响，存在泄漏流量理想零开口滑阀实际零开口滑

3、阀因有径向间隙和工作边的小圆角，存在泄漏，泄漏特性决定了阀的性能，用泄漏 流量曲线可以度量阀芯在中位时的液压功率损失大小，用中位泄漏流量曲线来判断阀的加工配合质量。9、什么是稳态液动力？什么是瞬态液动力？答：稳态液动力是指，在阀口开度一定的稳定流动情况下，液流对阀芯的反作用力。瞬态液动力是指，在阀芯运动过程中，阀开口量变化使通过阀口的流量发生变化，引起阀腔内液流速度随时间变 化，其动量变化对阀芯产生的反作用力。1、有一零开口全周通油的四边滑阀，其直径d=8x10-3m，径向间隙=5x10-6m，供油压力Ps=70 x105尸a，采用 10号航空液压油在40C工作，流量系数Cd=0.62，求阀的

4、零位系数。解：零开口四边滑阀的零位系数为:零位流量增益勺=qW兀r2W零位流量-压力系数K =fc0 32 旦零位压力增益Kp0零位压力增益Kp0兀r2cc0Kp0c0Kp0=2.8 x1011 Pa m将数据代入得气0 =1.4m 2 fsK = 4.4x10 -12m /s - PaK = 3.17x1011 Pa/m将数据代入得气0 =1.4m 2 fs2、已知一正开口量=0.05 x10-3m的四边滑阀，在供油压力p70 x105 Pa下测得零位泄露流量qj5 %也，求阀 的三个零位系数。解：正开口四边滑阀的零位系数为：零位流量增益K =% q0 U零位流量-压力系数%= *s零位压力

5、增益、=K=吝将数据代入得K = 1.67m 2/sK = 5.95x10-12 m3： s - Pa第三章思考题1、什么叫液压动力元件？有哪些控制方式？有几种基本组成类型？答：液压动力元件（或称为液压动力机构）是由液压放大元件（液压控制元件）和液压执行元件组成的。控制方式可 以是液压控制阀，也可以是伺服变量泵。有四种基本形式的液压动力元件：阀控液压缸、阀控液压马达、泵控液压缸 和泵控液压马达。4、何谓液压弹簧刚度？为什么要把液压弹簧刚度理解为动态刚度？4p A2答：液压弹簧刚度K = l，它是液压缸两腔完全封闭由于液体的压缩性所形成的液压弹簧的刚度。因为液压弹 h Vt簧刚度是在液压缸两腔完

6、全封闭的情况下推导出来的，实际上由于阀的开度和液压缸的泄露的影响，液压缸不可能完 全封闭，因此在稳态下这个弹簧刚度是不存在的。但在动态时，在一定的频率范围内泄露来不及起作用，相当于一种 封闭状态，因此液压弹簧刚度应理解为动态刚度。习题2、阀控液压缸系统积 a=1.77x10-4m2，液压缸面积A =150 xl0-4m2、阀控液压缸系统积 a=1.77x10-4m2，负载质量吐=200帽，阀的流量-压力系数S5.2x 10-12整.pa。求液压固有频率和液压阻尼比匚h阻尼比匚h。计算时取p =7x108Pa，p =870 e解：总压缩体积 V = A L + al = 9.177x10-3m3

7、 t pA2管道中油液的等效质量m= alp a- = 1106kg液压缸两腔的油液质量m1 = Ap.Lp= 7.38kg则折算到活塞上的总质量mt = mt+m0+m1 = 3113kg所以液压固有频率 =寸= 148.5rad,st tf K ,B m，,液压阻尼比Ch = A V t = 5.34x 10-34、有一四边滑阀控制的双作用液压缸，直接拖动负载作简谐运动。已知：供油压力 ps = 140 x105Pa，负载质量 mj 300kg，负载位移规律为xp = xmsinwt，负载移动的最大振幅乂皿=8x10-2m，角频率=30rad/s。试根据最佳负载匹配求液压缸面积和四边阀的最

8、大开面积七。计算时，取C = 0.62，p = 870kg；m3。XVm解：负载速度 4 = X =sx cos st负载力 F = mx = - m x)2皿n1.-功率 |N| = F -u | = m 3x2 sin2wt兀， 则在2wt=5时，负载功率最大最大功率点的负载力尸广号。之最大功率点的负载速度u*=wx2 m故液压缸面积A 故液压缸面积A = p=1.64 x 10-3m23Ps由于最大空载流量q =、拓A 5 = CW (P&，、由于最大空载流量如 3 A u*.p l = 如 3 A u*.p l = 6.13 x 10-5 m2Ps P可求得四边阀的最大开面积wx Vm

9、第四章思考题 o2、为什么在机液位置伺服系统中，阀流量增益的确定很重要？答：开环放大系数越大，系统的响应速度越快，系统的控制精度也越高，而Kv取决于Kf、Kq、Ap，在单位反馈系 统中，K仅由Kq和Ap所确定，而Ap主要由负载的要求确定的，因此%主要取决于Kq，所以在机液位置伺服系统 中，阀流量增益的确定很重要。5、低阻尼对液压伺服系统的动态特性有什么影响？如何提高系统的阻尼？这些方法各有什么优缺点？答：低阻尼是影响系统的稳定性和限制系统频宽的主要因素之一。提高系统的阻尼的方法有以下几种：1）设置旁路泄露通道。在液压缸两个工作腔之间设置旁路通道增加泄露系数Ctp。缺点是增大了功率损失，降低 了

10、系统的总压力增益和系统的刚度，增加外负载力引起的误差。另外，系统性能受温度变化的影响较大。2）采用正开口阀，正开口阀的K值大，可以增加阻尼，但也要使系统刚度降低，而且零位泄漏量引起的功率c0损失比第一种办法还要大。另外正开口阀还要带来非线性流量增益、稳态液动力变化等问题。3）增加负载的粘性阻尼。需要另外设置阻尼器，增加了结构的复杂性。4）在液压缸两腔之间连接一个机-液瞬态压力反馈网络，或采用压力反馈或动压反馈伺服阀。6、考虑结构刚度的影响时，如何从物理意义上理解综合刚度？答：结构感度与负载质量构成一个结构谐振系统，而结构谐振与液压谐振相互耦合，又形成一个液压-机械综合谐振系 统。该系统的综合刚

11、度Kn是液压弹簧刚度、和结构刚度Ks1、Ks2串联后的刚度，它小于液压弹簧刚度和结构刚度。7、考虑连接刚度时，反馈连接点对系统的稳定性有什么影响？答：1）全闭环系统对于惯性比较小和结构刚度比较大的伺服系统，也h，因而可以认为液压固有频率就是综合谐振频率。此时系统的稳定性由液压固有频率和液压阻尼比匚n所限制。有些大惯量伺服系统，往往是也vvh，此时， 综合谐振频率就近似等于结构谐振频率，结构谐振频率成为限制整个液压伺服系统频宽的主要因素。2）半闭环系统如果反馈从活塞输出端X引出构成半闭环系统，此时开环传递函数中含有二阶微分环节，当谐振频率o与综 Ps2合谐振频率靠的很近时，反谐振二阶微分环节对综

12、合谐振有一个对消作用，使得综合谐振峰值减小，从而改善 n了系统的稳定性。习题1、如图4-15所示的机液位置伺服系统，供油压力Ps= 20 x105 Pa，滑阀面积梯度W = 2 x 10 -2m，液压缸面积七=20七=20 x 10-4m2，液压固有频率oh = 320的买，阻尼比匚h = 0.2。求增益裕量为6dB时反馈杠杆比Kf = 为多2解：由图可得:其中又因为k =-20lgkv2解：由图可得:其中又因为k =-20lgkv2。hhk = 6dBk = CWp少？计算时，取。广0.62，p = 870所以 k = v p = 0.22f kq2、如图4-16所示机液伺服系统，阀的流量增

13、益为Kq流量-压力系数Kc，活塞面积A2、如图4-16所示机液伺服系统，阀的流量增益为Kq阀的输入位移气，活塞输出位移Xp，求系统的稳定条件。负载质量ml阀的输入位移气，活塞输出位移Xp，求系统的稳定条件。解：由图可知，该系统为半闭环系统，且半闭环系统的稳定条件为K半 n-0-1- ()2Os2其中：综合阻尼比匚= nKM o其中：综合阻尼比匚= nKM o2 A2nP综合谐振频率结构谐振频率4p A2液压弹簧刚度K = l h Vt开环放大系数 K =Kjv Ap反馈放大系数Kf = l TOC o 1-5 h z 12综上所述，将各系数代入不等式，可得系统的稳定条件为：l4p KA1 wm

14、随着分环节近似对消，系统动态特性主要由液体压缩性形成的惯性环节决定。wm随着2) KVVK，即负载刚度远小于液压弹簧刚度。此时，w Q Aq，Q hr A20 hK降低，K降低，、都要降低，但和w降低要多，使和之间的距离增大，处的谐振峰值抬高。 r m 0r mm 00习题1、如图 6-39 所示电液位置伺服系统，已知：Kq=20 x10-6m3S.mA，Dm=5x 10-6用，n=0.03x10-2 mad，Kf=50Vm，wh=100rad，匚 h=0.225。求：1）系统临界稳定状态时的放大器增益K为多少?2）幅值裕量为6dB时的K为多少？3）系统作2x 10-2号；等速运动时的位置误差为多少？伺服阀零漂Md=0.6mA时引起的静差为多少?K K（ Kq D）n解：1）系统的开环传递函数为G（s）H（s）二 一 s I m+I j则系统的开环增益K广KaK（ KqD）n m由系统的稳