1、液壓控制系統（王春行編 ） 課 后 題 答 案第二章思考題1、為什么把液壓控制閥稱為液壓放大元件？答：因為液壓控制閥將輸入的機械信號（位移）轉換為液壓信號（壓力、流量）輸出，并進行功率放大，移動閥芯所需要的信號功率很小，而系統的輸出 功率卻可以很大。2、什么是理想滑閥？什么是實際滑閥？答：理想滑閥是指徑向間隙為零，工作邊銳利的滑閥。實際滑閥是指有徑向間隙，同時閥口工作邊也不可避免地存在小圓角的滑閥。4、什么叫閥的工作點？零位工作點的條件是什么？答：閥的工作點是指壓力-流量曲線上的點，即穩態情況下，負載壓力為 Pl，閥 位移Xv時，閥的負載流量為qL的位置。零位工作點的條件是qL=PL=Xv=O

2、。5、在計算系統穩定性、響應特性和穩態誤差時，應如何選定閥的系數？為什么？答：流量增益“二旦，為放大倍數，直接影響系統的開環增益。Xv流量-壓力系數Kc二-業，直接影響閥控執行元件的阻尼比和速度剛度。Pl壓力增益Kp二衛，表示閥控執行元件組合啟動大慣量或大摩擦力負載的Xv能力當各系數增大時對系統的影響如下表所示穩定性響應特性穩態誤差KqI1rKct1rjKpLI1r7、徑向間隙對零開口滑閥的靜態特性有什么影響？為什么要研究實際零開口滑閥的泄漏特性？答：理想零開口滑閥Kco=O，Kpo=，而實際零開口滑閥由于徑向間隙的影響，存在泄漏流量3窖32 Cd. Ps，Kpo=2，兩者相差很大。rc理想零

3、開口滑閥實際零開口滑閥因有徑向間隙和工作邊的小圓角，存在泄 漏，泄漏特性決定了閥的性能，用泄漏流量曲線可以度量閥芯在中位時的液壓 功率損失大小，用中位泄漏流量曲線來判斷閥的加工配合質量。8、理想零開口閥具有線性流量增益，性能比較好，應用最廣泛，但加工困難； 因為實際閥總存在徑向間隙和工作邊圓角的影響。9、什么是穩態液動力？什么是瞬態液動力？答：穩態液動力是指，在閥口開度一定的穩定流動情況下，液流對閥芯的反作 用力。瞬態液動力是指，在閥芯運動過程中，閥開口量變化使通過閥口的流量發生 變化，引起閥腔內液流速度隨時間變化，其動量變化對閥芯產生的反作用力。習題1、有一零開口全周通油的四邊滑閥，其直徑

4、d=8 10-3m，徑向間隙rc=5 10-6m，供油壓力Ps=70 105 Pa，采用10號航空液壓油在40C工作，流量系數Cd =0.62，求閥的零位系數。解：零開口四邊滑閥的零位系數為:零位流量增益Kq0零位流量-壓力系數Kc0rCW32零位壓力增益Kp0將數據代入得Kq0 1.4m2. sKc0 4.4 10 12m3.s PaKp0 3.17 1011 Pa m 2、已知一正開口量U=0.05 10-3m的四邊滑閥，在供油壓力Ps=70 105Pa下測 得零位泄露流量qc=5%in，求閥的三個零位系數。解：正開口四邊滑閥的零位系數為：零位流量增益心U零位流量-壓力系數Kc0qc2Ps

5、零位壓力增益Kp0Kq0Kc02PsU將數據代入得Kq0 1.67m2； sKe。5.95 10 12ms PaKpo 2.8 1011 Pa m第三章思考題1、什么叫液壓動力元件？有哪些控制方式？有幾種基本組成類型？ 答：液壓動力元件（或稱為液壓動力機構）是由液壓放大元件（液壓控制元 件）和液壓執行元件組成的。控制方式可以是液壓控制閥，也可以是伺服變量 泵。有四種基本形式的液壓動力元件：閥控液壓缸、閥控液壓馬達、泵控液壓 缸和泵控液壓馬達。4、何謂液壓彈簧剛度？為什么要把液壓彈簧剛度理解為動態剛度？4 a2答：液壓彈簧剛度Kh ”，它是液壓缸兩腔完全封閉由于液體的壓縮性所Vt形成的液壓彈簧的

6、剛度。因為液壓彈簧剛度是在液壓缸兩腔完全封閉的情況下 推導出來的，實際上由于閥的開度和液壓缸的泄露的影響，液壓缸不可能完全 封閉，因此在穩態下這個彈簧剛度是不存在的。但在動態時，在一定的頻率范 圍內泄露來不及起作用，相當于一種封閉狀態，因此液壓彈簧剛度應理解為動 態剛度。習題1、有一閥控液壓馬達系統，已知：液壓馬達排量為 Dm =6 10-6 m/Tad，馬達容 積效率為95%，額定流量為qn=6.66 10-4嘆，額定壓力Pn=140 105Pa，高低 壓腔總容積Vt=3 10-4m3。拖動純慣性負載，負載轉動慣量為 Jt=0.2kg m2，閥的流量增益Kq=4 m2/，流量-壓力系數Kc=

7、1.5 1O-16m3Spa，液體等效體積彈 性模量e=7 108 Pa。試求出以閥芯位移xv為輸入，液壓馬達轉角 m為輸出的 傳遞函數。解：由閥控液壓馬達的三個基本方程PL DmJts2可得mXVKqDm斗彳4 eDmJt Kc Ctm 2s sDm馬達的容積效率qnq 且 q CtmPnQn得 Ctm3-Pn2.38 10 12m3 s PaQlKqXvPlQlD msVtm Ctmp LsPL4 e56.67 105解：總壓縮體積V ApLal 9.177 10 3m3管道中油液的等效質量m0 a l2 1106kga液壓缸兩腔的油液質量m1Ap L 7.38kg代入數據得4 22Xv

8、s 5.95 10 s 1.32 10 s 12、閥控液壓缸系統，液壓缸面積 Ap=150 10-4m2，活塞行程L=0.6m，閥至液壓缸的連接管路長度l=1m，管路截面積a=1.77 10-4m2，負載質量mt=2000kg，閥的流量-壓力系數Kc=5.2 10-12羽。求液壓固有頻率h和液壓阻尼比h。計算時，取e=7 108Pa，=870 k%3。則折算到活塞上的總質量 m t mt+m+mi 3113kg所以液壓固有頻率148.5rad . sh液壓阻尼比4、有一四邊滑閥控制的雙作用液壓缸，直接拖動負載作簡諧運動。已知：供油壓力Ps 140 105Pa，負載質量mt 300kg，負載位移

9、規律為xp xmsin t，負載移動的最大振幅xm 8 10 2m，角頻率 30rad s。試根據最佳負載匹配求液壓缸面積和四邊閥的最大開面積 W h,因而可以認為液壓固有頻率就是綜合諧振頻率。此時系統的穩定性由液壓固有頻率h和液壓阻尼比n所限制。有些大慣量伺服系統，往往是s h,此時，綜合諧振頻率就近似等于結構諧振頻率，結構諧振頻率成為限制整個液壓伺服系統 頻寬的主要因素。2）半閉環系統如果反饋從活塞輸出端XP引出構成半閉環系統，此時開環傳遞函數中含有二階微分環節，當諧振頻率S2與綜合諧振頻率n靠的很近時，反諧振二階微分環節對綜合諧振有一個對消作用，使得綜合諧振峰值減小，從而改善了 系統的穩

10、定性。習題1、如圖4-15所示的機液位置伺服系統，供油壓力 Ps 20 105Pa，滑閥面積梯 度W 2 10 2m，液壓缸面積 A 20 10 4m2，液壓固有頻率 h 320ra%，阻尼比h 0.2。求增益裕量為6dB時反饋杠桿比Kf上為多少？計算時，取12Cd 0.62，870k%3。解：由圖可得：Xv kjXj kfXp其中心=I2又因為kkg20lgv2 h hkg6dBkqCdW pskf屮I 2kvAp所以kfkq0.222、如圖4-16所示機液伺服系統，閥的流量增益為Kq，流量-壓力系數Kc，活塞面積Ap，活塞桿與負載連接剛度Ks，負載質量mL，總壓縮容積乂，油的體 積彈性模量

11、e，閥的輸入位移Xi，活塞輸出位移Xp，求系統的穩定條件。解：由圖可知，該系統為半閉環系統，且半閉環系統的穩定條件為Kv Kh，即負載剛度遠大于液壓彈簧剛度。此時二階振蕩環節與二階微分環節近似對消，系統動態特性主要由 液體壓縮性形成的慣性環節決定。2） K Kh，即負載剛度遠小于液壓彈簧剛度。此時,hm隨著K降低,m、0都要降低，但r和降低要多，使m和0之間的距離增大,0處的諧振峰值抬高習題1、如圖6-39所示電液位置伺服系統，已知：Kq=20 10-6mA，Dm=5 10-6mhd，n=0.03，心=50%， h=100ra%，h =0.225。求：1）系統臨界穩定狀態時的放大器增益 Ka為多少?2）幅值裕量為6dB時的Ka為多少？3） 系統作2 10-2ms等速運動時的位置誤差為多少？伺服閥零漂Id=0.6mA時引起的靜差為多少？解：1）系統的開環傳遞函數為KaKf(KqD ) nG(s)H (s)二-Dms2 s 2hJs+1h則系統的開環增益KKaKf()n由系統的穩定條件K得系統的