液压控制系统(王春行编)课后题答案复习课程

1、液压控制系统（王春行编 ） 课 后 题 答 案第二章思考题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 Pl，阀 位移Xv时，阀的负载流量为qL的位置。零位工作点的条件是qL=PL=Xv=O

2、。5、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“二旦，为放大倍数，直接影响系统的开环增益。Xv流量-压力系数Kc二-业，直接影响阀控执行元件的阻尼比和速度刚度。Pl压力增益Kp二卫，表示阀控执行元件组合启动大惯量或大摩擦力负载的Xv能力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KqI1rKct1rjKpLI1r7、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Kco=O，Kpo=，而实际零开口滑阀由于径向间隙的影响，存在泄漏流量3窖32 Cd. Ps，Kpo=2，两者相差很大。rc理想零

3、开口滑阀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

4、d=8 10-3m，径向间隙rc=5 10-6m，供油压力Ps=70 105 Pa，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Kq0零位流量-压力系数Kc0rCW32零位压力增益Kp0将数据代入得Kq0 1.4m2. sKc0 4.4 10 12m3.s PaKp0 3.17 1011 Pa m 2、已知一正开口量U=0.05 10-3m的四边滑阀，在供油压力Ps=70 105Pa下测 得零位泄露流量qc=5%in，求阀的三个零位系数。解：正开口四边滑阀的零位系数为：零位流量增益心U零位流量-压力系数Kc0qc2Ps

5、零位压力增益Kp0Kq0Kc02PsU将数据代入得Kq0 1.67m2； sKe。5.95 10 12ms PaKpo 2.8 1011 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度理解为动态刚度？4 a2答：液压弹簧刚度Kh ”，它是液压缸两腔完全封闭由于液体的压缩性所Vt形成的液压弹簧的

6、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 Dm =6 10-6 m/Tad，马达容 积效率为95%，额定流量为qn=6.66 10-4叹，额定压力Pn=140 105Pa，高低 压腔总容积Vt=3 10-4m3。拖动纯惯性负载，负载转动惯量为 Jt=0.2kg m2，阀的流量增益Kq=4 m2/，流量-压力系数Kc=

7、1.5 1O-16m3Spa，液体等效体积弹 性模量e=7 108 Pa。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PL DmJts2可得mXVKqDm斗彳4 eDmJt Kc Ctm 2s sDm马达的容积效率qnq 且 q CtmPnQn得 Ctm3-Pn2.38 10 12m3 s PaQlKqXvPlQlD msVtm Ctmp LsPL4 e56.67 105解：总压缩体积V ApLal 9.177 10 3m3管道中油液的等效质量m0 a l2 1106kga液压缸两腔的油液质量m1Ap L 7.38kg代入数据得4 22Xv

8、s 5.95 10 s 1.32 10 s 12、阀控液压缸系统，液压缸面积 Ap=150 10-4m2，活塞行程L=0.6m，阀至液压缸的连接管路长度l=1m，管路截面积a=1.77 10-4m2，负载质量mt=2000kg，阀的流量-压力系数Kc=5.2 10-12羽。求液压固有频率h和液压阻尼比h。计算时，取e=7 108Pa，=870 k%3。则折算到活塞上的总质量 m t mt+m+mi 3113kg所以液压固有频率148.5rad . sh液压阻尼比4、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 105Pa，负载质量mt 300kg，负载位移

9、规律为xp xmsin t，负载移动的最大振幅xm 8 10 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大开面积 W 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h和液压阻尼比n所限制。有些大惯量伺服系统，往往是s h,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XP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S2与综合谐振频率n靠的很近时，反谐振二阶微分环节对综合谐振有一个对消作用，使得综合谐振峰值减小，从而改善了 系统的稳

10、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 105Pa，滑阀面积梯 度W 2 10 2m，液压缸面积 A 20 10 4m2，液压固有频率 h 320ra%，阻尼比h 0.2。求增益裕量为6dB时反馈杠杆比Kf上为多少？计算时，取12Cd 0.62，870k%3。解：由图可得：Xv kjXj kfXp其中心=I2又因为kkg20lgv2 h hkg6dBkqCdW pskf屮I 2kvAp所以kfkq0.222、如图4-16所示机液伺服系统，阀的流量增益为Kq，流量-压力系数Kc，活塞面积Ap，活塞杆与负载连接刚度Ks，负载质量mL，总压缩容积乂，油的体 积弹性模量

11、e，阀的输入位移Xi，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Kv Kh，即负载刚度远大于液压弹簧刚度。此时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） K Kh，即负载刚度远小于液压弹簧刚度。此时,hm随着K降低,m、0都要降低，但r和降低要多，使m和0之间的距离增大,0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 10-6mA，Dm=5 10-6mhd，n=0.03，心=50%， h=100ra%，h =0.225。求：1）系统临界稳定状态时的放大器增益 Ka为多少?2）幅值裕量为6dB时的Ka为多少？3） 系统作2 10-2ms等速运动时的位置误差为多少？伺服阀零漂Id=0.6mA时引起的静差为多少？解：1）系统的开环传递函数为KaKf(KqD ) nG(s)H (s)二-Dms2 s 2hJs+1h则系统的开环增益KKaKf()n由系统的稳定条件K得系统的