液压答案江理

液压总温习
1.负载匹配：P63
负载:液压执行元件运动时所碰到的各类阻力；
负载特性:负载力与负载速度之间的关系；
负载力：惯性力，粘性力，摩擦力，弹性力，重力；
最佳负载匹配：阴影部份面积最小。

2.稳态液动力：P22
答：稳态液动力是指，在阀口开度必然的稳定流动情况下，液流对阀芯的反作使劲。

3•液压动力元件：P40
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。

有四种大体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。

5•液压弹簧刚度：P49
答：液压弹簧刚度，它是液压缸两腔完全封锁由于液体的紧缩性所形成的液压弹簧的刚度。

因为液压弹簧刚度是在液压缸两腔完全封锁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锁，因此在稳态下这个弹簧刚度是不存在的。

但在动态时，在必然的频率范围内泄露来不及起作用，相当于一种封锁状态，因此液压弹簧刚度应理解为动态刚度。

6•机液伺服系统：P67
答：由机械反馈装置和液压动力元件所组成的反馈控制系统称为机械液压伺服系统。

机液伺服系统结构简单、工作靠得住、容易保护。

7•流量增益：
答：流量增益表示负载压降一按时，阀单位输入位移所引发的负载流量转
变的大小。

其值越大，阀对负载流量的控制就越灵敏。

8.液压动力元件的刚度：答：一般用来讲明调速阀和节流阀的区别，调速阀只需要维持阀的前后压差不变，阀后压力增大，阀前压力也自动增大，负载的流量无关，刚度大；节流阀负载和流量会有影响，刚度小。

9.理想滑阀：P14 答：理想滑阀是指径向间隙为零，工作边锐利的滑阀。

10.瞬态液动力：答：瞬态液动力是指，在阀芯运动进程中，阀开口量转变使通过阀口的流量发生转变，引发阀腔内液流速度随时间转变，其动量转变对阀芯产生的反作使劲。

11.速度放大系数：P68 答：速度放大系数即为开环放大系数，受到液压固有
频率和阻尼比的限制，
阻尼比一般为~,所以K被限制在液压固有频率的（20~40） %范围。

V
12.液压动力元件的刚度：
重复
13.电液伺服系统：P112
答：电液伺服系统是一种由电信号处置装置和液压动力机构组成的反馈控制系统
14.压力增益：
答：q €0时阀单位输入位移所引发的负载流量转变的大小。

其值越大，阀L
对负载流量的控制就越灵敏
二、简答题
一、简述液压控制系统的组成
答：有动力元件（泵）、阀控元件、执行元件（马达、液压缸）、控制元件、辅助元件、压力补偿（储能器、压力油管、管接头）、工作介质（液压油）、控制对象（负载）。

二、阀控液压马达与泵控液压马达的特性有何不同？为何？ P59
1）泵控液压马达的液压固有频率低。

在一根管道的压力等于常数时，应为只有一个控制管道压力发生转变。

2）泵控液压马达的阻尼比较小，但较稳定。

因为泵控液压马达的总泄露系数比阀控液压马达的总流量—压力系数小。

3）泵控液压马达的增益和静态速度刚度比较稳定。

4）泵控液压马达的动态刚度不如液控液压马达。

因为泵控液压马达的液压固有频率和阻尼系数较低。

3、低阻尼对液压伺服系统的动态特性有什么影响？何如提高系统的阻尼？答：低阻尼是影响系统的稳定性和限制系统频宽的主要因素之一。

提高系统的阻尼的方式有以下几种：
1）设置旁路泄露通道。

在液压缸两个工作腔之间设置旁路通道增加泄露系数C tp。

缺点是增大了功率损失，降低了系统的总压力增益和系统的刚度，增加外负载力引发的误差。

另外，系统性能受温度转变的影响较大。

2）采用正开口阀，正开口阀的K co值大，可以增加阻尼，但也要使系统刚度降低，而且零位泄漏量引发的功率损失比第一种办法还要大。

另外正开口阀还要带来非线性流量增益、稳态液动力转变等问题。

3）增加负载的粘性阻尼。

需要另外设置阻尼器，增加了结构的复杂性。

4）在液压缸两腔之间连接一个机-液瞬态压力反馈网络，或采用压力反馈或动压反馈伺服阀。

4、阀的三个系数对液压伺服系统的性能有何影响？
答：流量增益值越大，阀对负载流量的就越灵敏。

流量压力系数值越小，阀抵抗负载转变的能力越小，即阀的刚度大。

压力的增值越大，阀对负载压力的控制灵敏度越高。

5、简述电液伺服阀由那几部份组成？各部份的作用是什么？ P113
答：由力矩马达（或力马达）、液压放大器、反馈机构（或平衡机构）组成。

力矩马达或力马达的作用是把输入的电气控制信号转换为力矩或力，控制
液压放大器运动。

液压放大器的作用是控制液压能源流向液压执行机构的流量和压力。

反馈机构或平衡机构是为了使伺服阀的输出流量或输出压力取得与输入电气控制信号成比例的特性。

6、在什么情况下，电液伺服阀可看成振荡环节、惯性环节、比例环节？
P114 答：当伺服阀的频宽与液压固有频率相近时，伺服阀可以近似地看成振荡环
节；
当伺服阀的频宽大于液压固有频率(3~5倍)时，可近似为惯性环节，公式：当伺服阀的频宽大于液压固有频率(5~10倍)时，可近似为比例环节，公式：
7、如何提高力反馈伺服阀的频宽？提高频宽受什么影响？ P97 答：为了
提高伺服的频宽，应提高例句马达的固有频率和阻尼比。

8、径向间隙对零开口滑阀的静态特性有什么影响？为何要研究实际零开口滑阀的泄漏特性？ P17
答：理想零开口滑阀K co=0，K po=€，而实际零开口滑阀由于径向间隙的影
K =竺W K =竺卫
响，存在泄漏流量c0 32,，P°兀r c2，二者相差很大。

理想零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气宇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。

三、推导题
一、写出四通阀控制液压缸的大体方程。

(1)液压控制滑阀的流量方程:
阀的线性化流量方程为:
q …K x —K p
L Q v c L
(2)液压缸流量持续性方程:
负载流量为:
流入液压缸进油腔的流量q 1为:
人 dx , \ V dp
=A p € C vp - p 丿 € C p € —1 1
p dt ip 1 2 ep 1 … dt
e 从液压缸回油腔流出的流量％为:
dx 丄, ) V dp =A p € C \p - p J- C p -—^
2
p dt ip 1 2 ep 2 … dt e
进油腔的初始容积为：
V 二V +Ax
1 01 P p
回油腔的初始容积为：
V 二V +Ax
2 02 P p
综上可得流量持续性方程为：
q 1 q 2 q =二=A 工 € C ,p - p )+ C ep ,p - p )+ 1 L 2 p dt
ip 1 2 2 1 2 V 虬-V 纠 L 02 dt 丿 2 … I oi dt
Ax € —p-p 2 … I dt e dp 、
c 可简化为：
dx q = A p € C p € L p dt tp L V dp
4… d
e
二、写出四通阀控制马达的大体方程。

阀控液压马达的三个大体方程的拉氏变换式：
Q = K X — KP
L q V c L
V
Q = D s 0 € C p € 丁 sP
L m m tm L 4… L
PD = Js 20 €B s 0 €G 0 €T
L m t m m m m L
可得：
VJ
t t S 3 € 4p D 2
em 可简化为：
JK ——t - ce € …D m KK q X — —ce D V ---- m ------------- B V 4p D 2 丿 em
( V ) 1 + ct S T D 2…4p —丿 m e ---- c e — 仁B — S 2 € 1 € ——€
GV 、 4p D 2 丿 em S € GK ce D 2 m — —I q X — —ce … 1 € 门• D V D 2 …4p —
---- m m e_
( S 2 兀
--- € ----- h S € 1 .<2 < ,
hh —y -ce —
1.有一阀控液压马达系统，已知液压马达排量为Dm=6X 10-6代/rad,马达容 积效率为95%,额定流量为qn=X10-4m3/s,额定压力为pn=70X 105Pa,高低压 腔总容积Vt=3 X 10-4m 3。

拖动纯惯性负载，负载转动惯量为Jt=kg. m?,阀的流 量增益Kq=4 m/s,流量-压力系数Kc=X10-16m 3
/。

液体等效体积弹性模量B e=7 X108Pa 。

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大体方程
Q 二—X — —P
L q V c L Q = D s 0 + C p
L m m tm L € dp 4 B L
PD 二 J S 20
L m t m
可得 —
~VJ
J (— + C ) t —S3 €—t c tm S 2 € s 4 B D 2
D 2 e m m
马达的容积效率 n =
q nZ^q v q n 日 A q 二 C p
tm n
C = q n (
1-Y )= 2.38 ‘ 10-12 m 3 IS ' P a 得 tm P n
6.67 (105)
s G.95 …10-4S 2 +1.32 …10 -2s +1
五、设计题
1利用液压伺服控制系统的综合知识设计GPS 导航的轿车自动驾驶系统， 并画出液压控制方框图。

2利用液压伺服控制系统的综合知识设计GPS 导航的无人机自动驾驶系 统，并画出液压控制方框图。

代入数据得。