液压控制系统课后题答案资料

1、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，阀位移乂时， 阀的负载流量为ql的位置。零位工作点的条件是q =p =x =0。L L V5、在计算系统稳定性、响应特性和稳态误差

2、时，应如何选定阀的系数？为什么？ 答：流量增益气=l，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K = 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 p CxV当各系数增大时对系统的影响如下表所示。响应特性稳态误差A响应特性稳态误差AInK 17、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？，两者相差很大。c答：理想零开口滑阀K =0，K =3，而实际零开口滑阀由于径向间隙的影响，存在泄漏，两者相差很大。c“兀 r2W 流量K =C0 32 旦理想零开口滑阀

3、实际零开口滑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。8、理想零开口阀具有线性流量增益，性能比较好，应用最广泛，但加工困难；因为实际阀 总存在径向间隙和工作边圆角的影响。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。习题1、有一零开口全周通油的四边滑阀，其直径d=8x10

4、-3m，径向间隙孔=5x10-6m，供油压 力ps=70 x105Pa，采用10号航空液压油在40C工作，流量系数Cd=0.62，求阀的零位 系数。解：零开口四边滑阀的零位系数为：零位流量增益K = qwJ-s-十，、一 一一，一“兀r2WPsp兀r2cPsp兀r2c32* d 零位压力增益K p0将数据代入得K = 1.4m 2/sK0 = 4.4 x 10-12 ms - PaK0 = 3.17 x1011 Paim2、已知一正开口量 =0.05 x10-3m的四边滑阀，在供油压力ps=70 x105 Pa下测得零位泄露流量qc=5稣位，求阀的三个零位系数。解：正开口四边滑阀的零位系数为：

5、q零位流量增益K =%q0 U一 ，一 ” q 零位流量-压力系数K = = c0 2ps 零位压力增益Kpo = K0 =岑 c0将数据代入得K = 1.67m 2/sK = 5.95 x 10-12 m3, s - PaK 0 = 2.8x10ii Pa m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

6、度理解为动态刚度？4 p A2答：液压弹簧刚度K =，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h Vt弹簧的刚度。因为液压弹簧刚度是在液压缸两腔完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1、有一阀控液压马达系统，已知：液压马达排量为m=6x10-6m*d，马达容积效率为 95%，额定流量为qn=6.66x 10-4m乂，额定压力Pn=140 x 10P a高低压腔总容积丫=3 x 10-4

7、m3。拖动纯惯性负载，负载转动惯量为J t=0.2kg - m2，阀的流量增益Kq=4m2，流量-压力系数气=1.5 1伊、Pa，液体等效体积弹性模量七=7x108Pa。试求出以阀芯位移xv为输入，液压马达转角。m为输出的传递函数。解：由阀控液压马达的三个基本方程Q = K Xv - K PlQ = D s0 + C p +-sPL m m tm L 4 p L ePD = Js20K9 _D可得君=j (KPD = Js20K9 _D可得君=j (K + c )一V ct t s3 + c 4 s2 + s4 P D 2D 2e mm马达的容积效率 门=qn 且 Aq = Ctmp nn得

8、C = qn v)= 2.38x 10-12 ms -Patm pn6. 6 7 109代入数据得XV 7t 5. 9用也 02+s k 3-22 +1。s 12、阀控液压缸系统，液压缸面积A =150 x10-4m2，活塞行程L=0.6m,p阀至液压缸的连接管路长度l=1m，管路截面积a=1.77x10-4m2，负载质量m =2000kg，t阀的流量-压力系数K=2x10-12 m3S.pa。求液压固有频率和液压阻尼比匚卜。计算时取 & =7x108 Pa， eP =870解：总压缩体积 V = A L + al = 9.177x10-3m3 t pA2管道中油液的等效质量m0= alp a

9、- = 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=J !e p =148血洞苗 h Vm,液压阻尼比 匚=匚七， t = 5.34x 10-3 h A t V p t4、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 x 10P a负载质量mt= 300kg，负载位移规律为xp = xmsino t，负载移动的最大振幅x = 8x10-2m，角频率o = 30rad- s。试根据最佳负载匹配求液压缸面积和四边P = 870kg .；m3。阀的

10、最大开面积Wx。计算时，取P = 870kg .；m3。解：负载速度l = X =x cos wt负载力 F = mx = mX)2soin功率 N = |F -u I = 2m w3X2 sin2wt- 兀则在2wt=3时，负载功率最大2最大功率点的负载力住广亏叫蓄22最大功率点的负载速度4=项OXm故液压缸面积 A =司4 = 1.64 x 10-3 m2 P 2:?P3 s由于最大空载流量q由于最大空载流量q0m 二点气5 = CWdXVm斜，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h和液压阻尼比匚所限 制。有些大惯量伺服系统，往往是sK，即负载刚度远大

11、于液压弹簧刚度。此时 - KeKh，=：K。hrA20 m m二阶振荡环节与二阶微分环节近似对消，系统动态特性主要由液体压缩性形成的惯性环节决 定。2 ) KK ,即负载刚度远小于液压弹簧刚度。此时，R , hrA2P=:、=：K。随着k降低，、都要降低，但和o 降低 0 h V mm | mr m 0r m要多，使om和0之间的距离增大，o0处的谐振峰值抬高。习题1、如图6-39所示电液位置伺服系统，已知：Kq=20 X10-6 m/.mA，气=5x10-6 md， n=0.03X10-2mrad，Kf=50VQ，oh=100radS，匚 h=0.225。求：系统临界稳定状态时的放大器增益Ka为多少?幅值裕量为6dB时的Ka为多少？系统作2 x 10-2 m，S等速运动时的位置误差为多少？伺服阀零漂AI d=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，2?hs+1|h)则系统的开环增益K = kaKf(qD)n m由系统的稳定条件Kv 20h得系统的零界状态时Ka%(KqD)n = 209hm求得 K