液壓控制系統(tǒng)課后思考題_第1頁
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文檔簡介

1、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,并行功率放大,移動閥芯所需要的信號功率很小,而系統(tǒng)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?理想滑閥:徑向間隙為零,節(jié)流工作邊銳利的滑閥實際滑閥:存在徑向間隙,節(jié)流工作邊有圓角的滑閥3、什么是三通閥、四通閥?什么是雙邊滑閥、四邊滑閥?它們之間有什么關系?上通閥”、上通閥"、四通閥”是指換向閥的閥體上有兩個、三個、四個各不相通且可與系統(tǒng)中不同油管相連的油道接口,不同油道之間只能通過閥芯移位時閥口的開關來溝通。“雙邊滑閥”、“四邊滑閥”是指換向閥有兩個、四個

2、可控的節(jié)流口。一般情況下,三通閥是雙邊滑閥,四通閥是四通閥。4、什么叫閥的工作點?零位工作點的條件是什么?閥的工作點是閥的壓力一流量曲線上的點。零位工作點即曲線的原點,又稱零位閥系數(shù)。零位工作點的條件是qLpLxv0。5、在計算系統(tǒng)穩(wěn)定性、響應特性和穩(wěn)態(tài)誤差時應如何選定閥的系數(shù)?為什么?流量增益Ka=-qk,為放大倍數(shù),直接影響系統(tǒng)的開環(huán)增益。qXv流量-壓力系數(shù)Kc=-qk,直接影響閥控執(zhí)行元件的阻尼比和速度剛度。cPl壓力增益Kp=匹,表示閥控執(zhí)行元件組合啟動大慣量或大摩擦力負載的能力Xv當各系數(shù)增大時對系統(tǒng)的影響如下表所示。穩(wěn)定性響應特性穩(wěn)態(tài)誤差KqiKc1TrrKpri卜I7、徑向間隙

3、對零開口滑閥的靜態(tài)特性有什么影響,為什么要研究實際實際零開口滑閥的泄漏特性答:理想零開口滑閥Kc0=0,Kp0=,而實際零開口滑閥由于徑向間隙的影響,存在泄漏流量,兩者相差很大。理想零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、為什么說零開口四邊滑閥的性能最好,但最難加工?(1) 從四邊滑閥角度:四邊滑閥有四個可控的節(jié)流口,雙邊滑閥有兩個可控的節(jié)流口,單邊滑閥只有一個可控的節(jié)流口,因此,四邊滑閥的控制性能最好;(2) 從零開口角度:零開口具有線性流量增益

4、,性能比較好;負開口閥由于流量增益具有死區(qū),將引起問題誤差;正開口閥在開口區(qū)內的流量增益變化大,壓力靈敏度低,零位泄漏量大。因此零開口閥性能最好;四邊滑閥需要保證三個軸向配合尺寸,雙邊滑閥需保證一個軸向配合尺寸,單邊滑閥沒有軸向配合尺寸。零開口閥還要保證零開口,徑向配合要求。因此,零開口四邊滑閥結構工藝復雜、成本高,難加工O9、什么是穩(wěn)態(tài)液動力,什么是瞬態(tài)液動力?穩(wěn)態(tài)液動力:在閥口開度一定的穩(wěn)態(tài)流動情況下,液流對閥芯的反作用力。方向總是指向使閥口關閉的方向。瞬態(tài)液動力:閥開口量變化使通過閥口的流量發(fā)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。與閥芯的移動速度成正比,起

5、粘性阻尼力的作用,方向始終與閥腔內液體的加速度方向相反。14、噴嘴擋板閥的零位壓力為什么取0.5ps左右,Dn和*的對其性能有什么影響?因為在零位壓力靈敏度最高,為了滿足這一要求,進行公式推導,可得出零位的控制壓力為1 一、一一.1Pco2Ps,此時,零位的壓力靈敏度最高;而且控制壓力Pc能充分的調節(jié),因此,取Pco2Ps作為設計準則。沒有影響,不管這兩個值如何變化,都能得出這一關系。15射流管閥有什么特點,工作原理與滑閥和噴嘴擋板閥一樣嗎?工作原理不一樣。優(yōu)點:(1)射流管閥的最大優(yōu)點是抗污染能力強,對油液清潔度要求不高,從而提高了工作的可靠性和使用壽命。(2)壓力恢復系數(shù)和流量恢復系數(shù)高,

6、一般均在70%以上,有時可達90%以上。缺點:(1)其特性不易預測,主要靠實驗確定。(2)與噴嘴擋板閥的擋板相比,射流管的慣量較大,因此其動態(tài)響應特性不如噴嘴擋板閥。(3)零位泄漏流量大。(4)當油液粘度變化時,對特性影響較大,低溫特性較低。滑閥是節(jié)流原理,射流管閥:壓力油的壓力能通過射流管的噴嘴轉換為液流的動能,液流被接收后,又將動能轉換為壓力能。第三章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(或稱液壓動力機構)是指利用液壓能源,具有一定功率,直接推動負載運動的液壓裝置,由液壓放大元件(液壓控制元件)和液壓執(zhí)行元件組成的。液壓放大元件可以是液壓控制閥,也可

7、以是伺服變量泵;液壓執(zhí)行元件是液壓缸、液壓馬達。有閥控和泵控兩種兩種控制方式。四種基本組成類型:閥控液壓缸、閥控液壓馬達、泵控液壓缸、泵控液壓馬達。2、負載類型對液壓動力元件的傳遞函數(shù)有什么影響?KS22S(S1)nnXC答:負載對液壓動力元彳的傳遞函數(shù)為PXv當n減小時,則傳遞函數(shù)增大,系統(tǒng)響應變快;當增大系統(tǒng)變得穩(wěn)定;當K增大時,則傳遞函數(shù)增大,系統(tǒng)的穿越頻率會變大,則系統(tǒng)響應變快。3、無彈性負載和有彈性負載時,描述傳遞函數(shù)的性能參數(shù)分別有那幾個?它們對系統(tǒng)動態(tài)特性有什么影響?答:無彈性負載描述傳遞函數(shù)的性能參數(shù)有流量系數(shù)Kq、總流量一壓力系數(shù)Kce、有效體積彈性模量e、粘性阻尼系數(shù)Bp。

8、當Kq增大時,傳遞函數(shù)增大,系統(tǒng)的穿越頻率會變大,則系統(tǒng)響應變快。其中Whe越大,則wh越大,系統(tǒng)帶優(yōu)越大,系統(tǒng)反應越快。其中大,KceceemtBm系統(tǒng)更穩(wěn)定。4ApemtIV,Bp較小,可以忽略不計,則h可近似為hKceAPemt"L,Kce增Vt無彈性負載描述傳遞函數(shù)的性能參數(shù)有流量系數(shù)Kq、總流量一壓力系數(shù)Kce有效體積彈性模量e粘性阻尼系數(shù)Bp、負載彈簧剛度K。前四個性能參數(shù)影響相同,K的主要影響是用一個轉折頻率為wr的慣性環(huán)節(jié)代替無彈性負載時液壓缸的積分環(huán)節(jié)。隨著負載剛度減小,轉折頻率將降低,慣性環(huán)節(jié)就接近積分環(huán)節(jié)。4、何為液壓彈簧剛度?為什么要把液壓彈簧剛度理解為動態(tài)剛

9、度?答:液壓彈簧剛度是液壓缸兩腔在完全封閉的情況下,由于液體的壓縮性形成的液壓彈簧剛度。K4eA:hVt它表示液壓缸中的被壓縮液體所產生的復位力與活塞的位移成正比,在動態(tài)時,在一定頻率范圍內,液壓閥的泄露來不及起作用,相當于一種封閉狀態(tài)。液壓缸對外力的響應特性中反映出這樣一種液壓彈簧的存在,對閥控液壓執(zhí)行元件來說,可理解為動態(tài)剛度。靜態(tài)時不起作用。5、液壓固有頻率和活塞位置有關,在計算系統(tǒng)穩(wěn)定性時,四通閥控制雙作用液壓缸和三通閥控制差動液壓缸應取活塞的什么位置?為什么?答:四通閥控制雙作用液壓缸應取活塞的中間位置,因為,活塞在中間位置時,液體壓縮性影響最大,動力元件固有頻率最低,阻尼比最小,此

10、時穩(wěn)定性最差。三通閥控制雙作用液壓缸應取活塞的最大位置。6、為什么液壓動力元件可以得到較大的固有頻率?4eAp2h答:Vtmt,由式子可知,增大固有頻率的方法很多:1)可以通過增大液壓缸的面積,2)減小總壓縮比,3)減小折算到活塞上的總質量,和4)提高油液的有效體積彈性模量7、為什么說液壓阻尼比h是一個“軟量”?提高阻尼比的簡單方法有哪幾種?它們各有什么優(yōu)缺點?答:因hKeJ上旦_V_,h由Kce和Bp決定,Bp較Kce小的多可忽略,ApVt4Ap.emtKce中Ctp較Kc小的多,故h由Kc值決定。Kc隨工作點不同會有很大的變化。其變化范圍達2030倍,所以是一個難以準確估計的軟量。提高阻尼

11、比方法,及其優(yōu)缺點入下:(1)設置旁路泄露通道。缺點是增大了功率損失,降低了系統(tǒng)的總壓力增益和系統(tǒng)剛度,增加外負載力引起的誤差。另外,系統(tǒng)性能受溫度變化影響較大。(2)采用正開口閥。可以增加阻尼,但也要使系統(tǒng)剛度降低,而且零位泄露量引起的功率損失比第一種辦法還打,并且會帶來非線性流量增益,穩(wěn)態(tài)液動變化等問題。(3)增加負載的粘性阻尼。需要另外設置阻尼器,增加了結構的復雜性。8、何謂液壓動力元件的剛度?AP2Z代表什么意義?Kce答:1)負載干擾力對液壓缸的輸出位移和輸出速度有影響,這種影響可用剛度表示。液壓動力元件的剛度,包括閥控液壓缸的動態(tài)位置剛度和動態(tài)速度剛度。2) Ap2/代表低頻段的動

12、態(tài)速度剛度Kce9、三通閥控制液壓缸和四通閥控制液壓缸的固有顧率有什么不同?為什么?答:三通閥控制液壓缸和四通閥控制液壓缸的傳遞函數(shù)形式是一樣的,但前者的液壓固有頻率是后者的%。原因:在三通閥的控制差動液壓缸中只有一個控制腔,因而只形成一個液壓彈簧。四通閥的控制雙作用液壓缸中有兩個控制腔,形成兩個液壓彈簧,總剛度是一個控制腔的二倍。10、閥控液壓馬達和泵控液壓馬達的特性有何不同,為什么?答:1).泵控液壓馬達的液壓固有頻率較低2) .泵控液壓馬達的阻尼比較小,比較恒定3) .泵控液壓馬達的增益和靜態(tài)速度剛度比較恒定4) .泵控液壓馬達的液壓固有頻率和阻尼比較低,所以動態(tài)特性不如閥控液壓馬達好。

13、但由于總泄露系數(shù)較小,故靜態(tài)速度剛度要好。總之,泵控液壓馬達相當是線性元件,動態(tài)特性更易預測。但是其液壓固有頻率小,還要附加變量控制伺服機構,因此總的響應特性較差。11、為什么把Kv稱為速度放大系數(shù)?速度放大系數(shù)的量綱是什么?答:1)P47,由于傳遞函數(shù)中包含一個積分環(huán)節(jié),所以在穩(wěn)態(tài)時,液壓缸活塞的輸出速度與閥的輸入位移Kc成比例.比例系數(shù)即為速度放大系數(shù)(速度增益)。2)量綱為S1Ap12、何謂負載匹配?滿足什么條件才算最佳匹配?答:1)負載匹配定義:根據負載軌跡來進行負載匹配時,只要使動力元件的輸出持性曲線能夠包圍負載軌跡,同時使輸出特性曲線與負載軌跡之間的區(qū)域盡量小,便認為液壓動力元件與

14、負載相匹配。2)如果動力元件的輸出特性曲線不但包圍負載軌跡,而且動力元件的最大功率點與負載的最大功率點重合,就認為動力與負載是最佳匹配。13、如何根據最佳負載匹配確定動力元件參數(shù)?答:可以采用解析法確定液壓動力元件的參數(shù)。在閥最大功率點有Fl2ApPs(1),Vl-q°L(2)在供油壓力一定的,情況下,可由(1)得到,3,3Ap“3FlAp可由(2)倚到,q0mJ3VLAp2Ps14、泵控液壓馬達系統(tǒng)有沒有負載匹配問題?滿足什么條件才是泵控液壓馬達的最佳匹配?答:有。計算閥控液壓馬達組合的動力元件時,只要將上述計算方法中液壓缸的有效面積A換成液壓馬達的排量D,負載力FL換成負載力矩T

15、L,負載速度換成液壓馬達的角速度,就可以得到相應的計算公式。15、在長行程時,為什么不宜采用液壓缸而采用液壓馬達?答:液壓缸是實現(xiàn)的對直線位移的控制,馬達是實現(xiàn)對轉角的控制。若采用長行程需要液壓缸有很長活塞和缸體,體積增大。而液壓馬達是回轉運動的執(zhí)行元件,能夠很好的適應長行程要求。第四章1 .什么是機液伺服系統(tǒng)?機液伺服系統(tǒng)有什么優(yōu)缺點?由機械反饋裝置和液壓動力元件所組成的反饋控制系統(tǒng)稱為機液伺服系統(tǒng)。優(yōu)點:系統(tǒng)結構簡單、工作可靠、容易維護缺點:通常是采用雙邊閥,性能品質指標不如電液伺服系統(tǒng),調整不容易。2 .為什么常把機液位置伺服系統(tǒng)稱作助理放大器或助力器?因為系統(tǒng)的動力元件由四邊滑閥和液壓

16、缸組成,反饋是利用杠桿來實現(xiàn)的。3 .為什么機液位置伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性、響應速度和控制精度由液壓動力元件的特性所決定?因為機液位置伺服系統(tǒng)是通過閥的位移來控制缸的位移,而Kv、tn、Wn和動力元件密切相關。4 .為什么在機液位置伺服系統(tǒng)中,閥流量增益的確定很重要?在機液伺服系統(tǒng)中,增益的調整是很困難的,因此在系統(tǒng)設計時,開環(huán)放大系數(shù)Kv取決于Kf、Kq和Apo在單位反饋系統(tǒng)中,Kv僅由Kq和Ap決定,而Ap僅由負載的要求確定的。因此,Kv主要取決于Kq。所以,在機液位置伺服系統(tǒng)中,閥流量增益的確定很重要。5 .低阻尼對液壓伺服系統(tǒng)的動態(tài)特性有什么影響?如何提高系統(tǒng)阻尼?這些方法各有什么優(yōu)缺點?(

17、1)設置旁路泄露通道。增加了泄漏系數(shù)Ctp;增大了功率損失,降低了系統(tǒng)的總壓力增益和系統(tǒng)的剛度,增加了負載力引起的誤差,另外,系統(tǒng)性能受溫度變化的影響較大。(2)采用正開口閥,正開口閥的Kco值大,可以增加阻尼,但也要使系統(tǒng)剛度降低,而且零位泄漏量引起的功率損失大。另外正開口閥還要帶來非線性流量增益、穩(wěn)態(tài)液動力變化等問題。(3)增加負載的粘性阻尼。需要另外設置阻尼器,增加了結構的復雜性。6 .考慮結構剛度的影響時,如何從物理意義上理解綜合剛度?Kn是液壓彈簧剛度Kh和結構剛度Ks1、Ks2串聯(lián)后的剛度,比最小的還小。7 .考慮連接剛度時,反饋連接點對系統(tǒng)的穩(wěn)定性有什么影響?全閉環(huán)系統(tǒng)中,對于慣

18、性比較小和結構岡I度比較大的伺服系統(tǒng),往往是Ws>>Wh,因而可以認為液壓固有頻率就是綜合諧振頻率。在大慣量伺服系統(tǒng),往往是W<<Wh在這種情況下,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(tǒng)頻寬的主要因素。半閉環(huán)系統(tǒng)中,系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)中還有二階微分環(huán)節(jié),當諧振頻率Ws2與綜合諧振頻率WrB的很近時,如Wi<<Wh的情況,反諧振二階微分環(huán)節(jié)對綜合諧振有一個對消作用,使綜合諧振峰值減小,從而改善了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。9.為什么機液伺服系統(tǒng)多用在精度和響應速度要求不高的場合?因為校正困難,設計完后品質指標不可調,響應速度也比較低,所以機

19、液伺服系統(tǒng)多用在精度和響應速度要求不高的場合。第六章6、未加校正的液壓伺服系統(tǒng)有什么特點?答:液壓位置伺服系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)通常可以簡化為一個積分環(huán)節(jié)和一個振蕩環(huán)節(jié),而液壓阻尼比一般都比較小,使得增益裕量不足,相位裕量有余。另一個特點是參數(shù)變化較大,特別是阻尼比隨工作點變動在很大范圍內變化。7、為什么電液伺服系統(tǒng)一般都要加校正裝置?在電液位置伺服系統(tǒng)中加滯后校正、速度與加速度反饋校正、壓力反饋和動壓反饋校正的主要目的是什么?答:因為在電液伺服系統(tǒng)中,單純靠調整增益往往滿足不了系統(tǒng)的全部性能指標,所以就要在系統(tǒng)中加校正裝置。加滯后校正的主要目的通過提高低頻段增益,減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差,或者在保證系

20、統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的條件下,通過降低系統(tǒng)高頻段的增益,以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。加速度與加速度反饋校正的主要目的是提高主回路的靜態(tài)剛度,減少速度反饋回路內的干擾和非線性的影響,提高系統(tǒng)的靜態(tài)精度。加壓力反饋和動壓反饋的目的是提高系統(tǒng)的阻尼。8、電液速度控制系統(tǒng)為什么一定要加校正?加滯后校正和加積分校正有什么不同?答:系統(tǒng)在穿越頻率c處的斜率為40dB/l0oct,因此相位裕量很小,特別是在阻尼比n較小時更是如此。這個系統(tǒng)雖屬穩(wěn)定,但是在簡化的情況下得出的。如果在c和h之間有其它被忽略的環(huán)節(jié),這時穿越頻率處的斜率將變?yōu)?0dB/10dec或80dB/10dec,系統(tǒng)將不穩(wěn)定。即使開環(huán)增益K01,系統(tǒng)也不易穩(wěn)定

21、,因此速度控制系統(tǒng)必須加校正才能穩(wěn)定工作。加滯后校正的系統(tǒng)仍然是零型系統(tǒng),加積分校正的系統(tǒng)為I型無差系統(tǒng)。h9、在力控制系統(tǒng)中負載剛度對系統(tǒng)特性有何影響?影響了哪些參數(shù)?K“Kh答:1)K>>Kh,即負載剛度遠大于液壓彈簧剛度。此時r2,ApKceKA2,°節(jié)與二階微分環(huán)節(jié)近似對消,系統(tǒng)動態(tài)特性主要由液體壓縮性形成的慣性環(huán)節(jié)決定。2)K<<Kh,即負載剛度遠小于液壓彈簧剛度。此時,隨著K降低,,、m、。都要降低,但r和m降低要多,使m和。之間的距離增大,。處的諧振峰值抬高。題目:電液伺服閥由哪幾個部分組成?各部分的作用是什么?答:電液伺服閥通常由力矩馬達(或力

22、馬達)、液壓放大器、反饋機構(或平衡機構)三部分組成。力矩馬達或力馬達的作用是輸入的電氣控制信號轉換為力矩或力,控制液壓放大器運動。液壓放大器的運動去控制液壓油源流向執(zhí)行機構的流量或者壓力。液壓放大器將力矩達或力馬達的輸出加以放大。反饋機構或平衡機構的作用是使伺服閥的輸出流量或輸出壓力獲得與輸入電氣信號成比例的特性。題目:電液伺服閥中對力矩馬達有什么要求?答:電液伺服閥中的力矩馬達要求達到以下要求:(1)能夠產生足夠的輸出力和行程,同時體積小,重量輕。(2)動態(tài)性能好,響應速度快。(3)直線性好,死區(qū)小,靈敏度高和磁滯小。(4)在某些使用情況下,還要求它抗振、抗沖擊、不受環(huán)境溫度壓力等影響。題目:對液壓能源的要求(1)保證油液的清潔度(2)防止空氣混入(3)保持油溫

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