液压伺服控制第二章

1、1 第第2 2章章 液压动力机构液压动力机构1 1 本章摘要本章摘要 液压动力机构定义、分类、特点。液压动力机构定义、分类、特点。 阀控缸动力机构。阀控缸动力机构。泵控马达动力机构泵控马达动力机构液压动力机构参数选择液压动力机构参数选择22.1液压动力机构概述2.1概述2.1.1定义2.1.2分类1、按控制元件不同分2、控制元件和执行元件不同组合分2.2四通阀控液压缸动力机构2.2.1阀控液压缸动力机构基本方程阀控液压缸动力机构基本方程 2.2.1阀控液压缸动力机构基本方程阀控液压缸动力机构基本方程1、滑阀流量方程、滑阀流量方程2、液压缸连续性方程、液压缸连续性方程假定：所有的管道短而粗，管道

2、中的摩擦损失、流体质量影响和管道动态都忽略不计。液压缸每个腔内液压力各处都相等，油液温度和体积弹性模量为常数。液压缸中内、外泄漏流动为层流流动。 可压缩流体的连续性方程为LcvqLpKxKQdtdpVdtdVQQ出入2.2.1阀控液压缸动力机构基本方程阀控液压缸动力机构基本方程3、动力机构力平衡方程、动力机构力平衡方程根据牛顿定律可得：FKydtdyBdtydmApppAFcLg2221)(2.2.2 阀控液压缸动力机构传递函数方阀控液压缸动力机构传递函数方块图块图2.2.2 阀控液压缸动力机构传递函数方块图阀控液压缸动力机构传递函数方块图三个基本方程，经拉普拉斯变换可得三个基本方程，经拉普拉

3、斯变换可得 LcvqLpKxKQLetieLpsVCAsYQ)4(FAYKsBmsApcL1)(122.2.2 阀控液压缸动力机构传递函数方阀控液压缸动力机构传递函数方块图块图vxqKsVCKettec41AKsBmsc21AsLpFYQ2.2.3、阀控液压缸动力机构的传递函数、阀控液压缸动力机构的传递函数AsKBmssVCKAKBmssVCKAxKYcetteccettecvq22141142.2.3、阀控液压缸动力机构的传递函数、阀控液压缸动力机构的传递函数经整理得：22222232)(4)(1 4)(4ACKKsAKVACKBsAVBACKmsAmVAKXYtecetteccetctec

4、etqvr222222322)(4)(1 4)(4)4(1ACKKsAKVACKBsAVBACKmsAmVsVCKAFYtecetteccetctecetettecf2.2.3、阀控液压缸动力机构的传递函数、阀控液压缸动力机构的传递函数输入为Xv输出为PL的传递函数222222322)(4)(1 4)(4)(ACKKsAKVACKBsAVBACKmsAmVKsBmsAKXPtecetteccetctecetcqvL2.2.4 阀控液压缸动力机构传递函数化阀控液压缸动力机构传递函数化简简1、液压弹簧刚度、液压固有频率、液压弹簧刚度、液压固有频率2.2.4阀控液压缸动力机构传递函数化简阀控液压缸动

5、力机构传递函数化简2、动力机构传递函数简、动力机构传递函数简化形式化形式（1）K=0 条件：条件：可化简为：可化简为：) 12()4(1222sssFsVKAXAKYhhhetcevq12AKBcec2.2.4 阀控液压缸动力机构传递函数化阀控液压缸动力机构传递函数化简简（2）K0 条件：1)/1 (2hceKKABcK1)/1 (22hceKKAmKK2.2.4 阀控液压缸动力机构传递函数化阀控液压缸动力机构传递函数化简简) 12)()41 (100202sssFsKVKXKKAKYrceetvceq)/1 (2hcerKKAKK2.2.4 阀控液压缸动力机构传递函阀控液压缸动力机构传递函数

6、化简数化简)12)()12(0020222sssssKKXPrmmmceqvL2.2.4 阀控液压缸动力机构传递函阀控液压缸动力机构传递函数化简数化简阀芯位移Xv为输入,PL为输出：K/Kh1情况K/Kh1情况222020021211qmcemmLVrKssKPXsss2.2.5主要性能参数分析1、速度增益Kq/A;2、液压固有频率Wh2.2.5主要性能参数分析3、液压阻尼比mVABVmAKetcteceh42.2.5主要性能参数分析4、综合频率5、阻尼比6、软量与硬量2.2.6频率特性分析1、K=0情况情况1）2）) 12(22ssAKXYhhhqv) 12(22ssAKXYhhhqv2.2

7、.6频率特性分析2、K0情况情况1）)12)(00202sssKKAKXYrceqv2）2.2.6频率特性分析)12)()12(0020222sssssKKXPrmmmceqvL2.2.7动态刚度特性分析) 14() 12(222sKVssKAFYceethhhce2.3阀控液压马达2.4泵控液压马达2.4泵控液压马达说明：1、变量泵与定量马达构成动力机构，变量泵转速恒定为np;2、采用阀控缸控制泵变量机构摆角，阀控缸为前置级；3、两个安全阀；4、设置补油装置，保证低压管路压力Pr恒定；5、高压管路中压力P1由负载决定；2.4泵控液压马达2.4.1：基本方程假设：1）、泵及马达泄漏为层流；2）

8、、忽略管道动态及损失；3）、两个管道完全相同；4）、补油压力Pr为常值；1、泵流量方程2.4泵控液压马达2、高压腔流量连续性方程3、马达与负载力矩平衡方程2.4.2：传递函数化简2.4.3：特点1、液压固有频率低；2、阻尼比小，但恒定；3、增益恒定；4、动态响应不如阀控系统；5、分析方法同阀控缸；25三通阀控液压缸2.6液压动力机构参数选择2.6.1负载折算方法1、质量负载折算前后动能不变2.6液压动力机构参数选择2、弹性负载折算折算前后弹性能不变2.6液压动力机构参数选择3、粘性负载折算折算前后单位时间消耗能量不变2.6液压动力机构参数选择4、外干扰力矩折算2.6液压动力机构参数选择5、其它形式负载折算2.6液压动力机构参数选择2.6液压动力机构参数选择6、例题：7、马达输出轴向 负载轴折算2.6液压动力机构参数选择2.6.2负载轨迹1、负载轨迹定义 描述负载力与负载速度之间关系的图解曲线。2、典型负载轨迹1）、摩擦负载2）、惯性负载3）、弹性负载4）、惯性负载与粘性负载组合5）、随机信号2.6液压动力机构参数选择例题：K-KeJL-MLT-FLK2-KL-YL2.6液压动力机构参数选择263输出功率及效率1、阀控动力机构输出功率及最大功率点2、效率1）、恒压泵液压源2）、定量泵溢流阀液压源3、动力机构特