第9章变量泵电液控制1
径向柱塞变量泵电液恒功率控制的理论分析
Ｔｈ ｏ ｙ Ａｎ ｌｓ ｓｏ ｅ ｔｏ ｈ ｄ ａ ｌ ｎ ｔ ｎ ｏ ｒ Ｃｏ ｔｏ ｆＶａ ｉ ｂｅ ｅ ｒ ａ ｙ ｅ ｎ Ｅｌｃ ｒ ｎ ｙ ｒ ｕ ｉ Ｃｏ ｓａ ｔＰ ｗｅ ｎ ｒ ｌ ｒａ ｌ ｃ ｏ
Ｒａ ｉｌＰ ｓｏ ｕ ｐ ｄ ａ ｉｔ ｎ Ｐ ｍ
摘 要：对一种径 向柱塞变量泵 的电液恒 功率 控制方案进行 了探讨 ，建立 了系统 的数 学模型 ，并推导 出了实现恒功 率控 制 的电控器 的算法 ，同时就系统结构参数 和工况 参数 对控制系统特性 的影 响进行 了分析 ， 为实践 提供 了指导 。
关键词 ：径 向柱 塞变量泵 ；恒功率 ；理论分析 中国分类号 ：Ｔ ３ Ｈ１７ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ ３ ８ （０ ６ ０ １— ８ １ ２０ ）４—１６— ０ ３
ｗ ｒ ｉ ｇ ｃ ｎ ｉ ｏ ａ ａ ｔｍ ｎ ｔｅ ｃ ａ ａ ｔｒ ｔ ｓｏ ｅ ｒｇ ｌｔ ｇ ｓ ｓｅ ｗａ ｎ ｙ ｅ ． ｏ ｋ ｎ ｏ ｄ ｔ ｎ ｐ ｍｅ ｅ ｏ ｈ ｈ ｒｃ ｅ ｉ ｉ ｆｔ ｅ ｕ ａ ｉ ｙ ｔ ｍ ｓ ａ ａ ｚ ｄ ｉ ｒ ｓｃ ｈ ｎ ｌ
Ｌ ｎ ｈ ｕ Ｇａ ｓ ３ ０ｉｔｄ ｔ ｄ ｌ Ｅｄ ｃ ｔ ｎ ａ ｚ ｏ ｎ ｕ７ ０ ５ ｈｎ ； ． ｉｎ ｈ ｉＩ ｓ ｔｔ ｉ ａｅ ｏ Ａ ｕ ｔ ｕ ａｉ ｉ ｌ ｏ
Ｃ ｌｇ ｆ ｅ ｉｇＮ ｒｏ Ｕ ｉ ｒｉ ，Ｔａｓｕ ａｓ ４ ００，Ｃ ｉａ ｏ ｅｅｏ ｉｎ ｏｍ ｌ ｎｖｓ ｔ ｉ ｈ ｉ ｎｕ７ ２０ ｌ Ｂｊ ｅ ｙ ｎ Ｇ ｈｎ ）
Ｋｅ ｗｏ ｄ ｙ ｒ ｓ： Ｒ ｄａ ｉｔｎ ｐ ｍｐ；Ｃｏ ｓａ ｔ ｏ ｒ ａ ｉ ｐｓ ｕ ｌ ｏ ｎ ｔｎ ｗｅ ；Ｔｈ ｏｙａ ａｙｅ ｐ ｅ ｒ ｎ ｓｓ ｌ
电液比例流量阀控制复合变量泵的特性研究
出 。模 拟 信 号 可 以用 人 说 话 的 声 音 图像 等 信 息 ，抽 样 器 可 以 用冲激脉冲得到 ， 处 理后 出来 的信 号就 是 ０和 １的数 字 信 号 。 比如 我 们 对 上 面 图进 行 脉 冲 编 码 调 制 可 得 到 数 字 信 号 。在 按
分析可见 ， ２ Ｐ Ｓ Ｋ信 号采 用相 干解 调法 解 调 时 ， 较好地克服 了
２ ２ Ｐ Ｓ Ｋ数字 调 制及解 调
与模拟通信 相比， 数字通信具有许多优 良的特性 。（ １ ） 数 字传输抗干扰能力强， 尤其在 中继时 ， 数字信 号可 以再生而消 除噪声的积 累； （ ２ ） 传输差错可 以控制 ， 从而改善 了传输质量；
刘艺美等： 基于 ２ Ｐ Ｓ Ｋ无线载波 通信 系统的研 究 制数字基带信号的 １ 和 ０二进制移相键控信 号的时域表达式为
Ｉ Ｃ Ｏ Ｓ （ ￣ Ｃ ｔ ， 发送概率为Ｐ ’ 【 ” ｌ — Ｃ Ｏ Ｓ Ｏ ３ Ｃ ｔ ， 发送概率为１ － 尸
由 上 式 可看 出 ， 当发送二进制符号 １ 时， 已调 信 号 ｅ ２ ｐ ｓ ｋ （ ｔ ） 取 ０ 。 相位 ， 发 送 二 进 制 符 号 ０时 ，ｅ （ Ｉ 】 取 １ ８ ０ 。 相 位 。若 用 表 示 第 ｎ个符 号 的 绝对 相 位 ， 则 有
（ １ ） ２ Ｐ Ｓ Ｋ 数字 调 制 。 在 二进 制数 字 调 制 中， 当正 弦载 波 的相
参考文献 ：
ｎ］ 王兴亮擞 字通信原理与技术（ 第二版） ， 西安电子科技大学
液气压传动课后-作业答案
第一章1-1 什么是流体传动？除传动介质外，它由哪几部分组成？各部分的主要作用是什么？答：以流体为工作介质，在密闭容器中实现各种机械的能量转换、传递和自动控制的技术称为流体传动。
动力元件——将原动机的机械能转换为执行机构所需要的流体液压能。
包括液压泵、空压机。
执行元件——将由动力元件输入的流体液压能转换为负载所需的新的机械能。
包括液压气动缸和液压气动马达。
控制元件——对系统中流体的压力、流量或流动方向进行控制或调节。
包括压力阀、流量阀和方向阀等。
辅助元件——流体传动系统中的各种辅助装置。
如油箱、过滤器、油雾器等。
1-2 液压系统中的压力取决于什么？执行元件的运动速度取决于什么？液压传动是通过液体静压力还是液体动压力实现传动的？答：液压系统中的压力取决于外负载的大小，与流量无关。
执行元件的运动速度取决于流量Q ，与压力无关。
液压传动是通过液体静压力实现传动的。
第二章2-3 液压油液的黏度有几种表示方法？它们各用什么符号表示?它们又各用什么单位？ 答：（1）动力黏度（绝对黏度）：用μ表示，国际单位为：Pa ∙s （帕∙秒）；工程单位：P （泊）或cP （厘泊）。
（2）运动黏度： 用ν表示，法定单位为sm2，工程制的单位为St（沲,scm 2），cSt （厘沲）。
（3）相对黏度：中国、德国、前苏联等用恩氏黏度ºE ，美国采用赛氏黏度SSU ，英国采用雷氏黏度R ，单位均为秒。
2-11如题2-11图所示为串联液压缸，大、小活塞直径分别为D 2=125mm,D 1=75mm;大、小活塞杆直径分别为d 2=40mm,d 1=20mm ，若流量q=25L/min 。
求v 1、v 2、q 1、q 2各为多少？解： 由题意 41πD 211ν =q ∴ 1ν=4q/π D 21=0.094m/s又 ∵q=41πD 222ν ∴2ν=0.034m/sq 1=41π(D 21-d 21)1ν=3.86x104-m 3/s=23.16L/minq 2=41π(D 22-d 22)2ν=3.74 x104-m 3/s=22.44 L/min2-13求题2-13图所示液压泵的吸油高度H 。
泵的控制方式11 (1)
变量泵控制方式及其应用分类方式一：变量泵可以通过排量调节来适应机械在作业时的复杂工况要求，由于其具有明显的优点而被泛使用。
变量泵的控制方式多种多样，主要有压力切断控制、功率控制、排量控制和负载敏感控制四基本控制方式。
通过这四种基本控制方式的组合，可以得到具有复杂输出特性的组合控制。
1.1 压力切断控制压力切断控制是对系统压力限制的控制方式，有时也简称为压力控制。
当系统压力达到切断压力值，排量调节机构通过减小排量使系统的压力限制在切断压力值以下，其输出特性如图1-1a所示。
如果切断力值在工作中可以调节则称为变压力控制，否则称为恒压力控制。
图1-1b所示为压力切断控制的典型实方式。
当系统压力升高达到切断压力时，变量控制阀阀芯左移，推动变量机构使排量减小，从而实现压力断控制。
阀芯上的Pr为液控口，可以对切断压力进行液压远程控制和电液比例控制。
一些液压工况复杂，作业中执行机构需要的流量变化很大，压力切断控制可以根据执行机构的调速要按所需供油，避免了溢流产生的能量损失，同时对系统起到过载保护的作用。
a输出特性b典型实现形式图1-l 压力切断控制变量泵1.2 功率控制功率控制是对系统功率限制的控制方式。
当系统功率达到调定的功率值时，排量调节机构通过减小排量使系统的功率限制在调定功率值以下。
如果功率限制值在工作中可调则称为变功率控制，否则称为恒功率控制。
图1-2中所示为力士乐(Rexroth)A11VO恒功率泵的输出特性和具体实现结构。
其工作原理如下：变量油缸和复位油缸分别布置在泵体两侧，对变量机构进行差动控制，其中面积较大的变量油缸的压力受到变量控制阀的控制。
作用在小活塞上的系统压力经摇杆在控制阀芯左侧作用推力F，而阀芯右侧受到弹簧力的作用。
由于小活塞装在与变量机构一起运动的复位活塞上，所以摇杆对阀芯的推力为F=PAL l/L2(1)式中：P为系统压力；A为小活塞面积；L1为小活塞到摇杆铰点的距离；L2为变量控制阀杆到摇杆铰点的距离。
《液压与气压传动》(第3版)习题答案刘建明
《液压与气压传动》教材(第3版)习题参考答案第1章习题P4 小节习题：（1）机械能、液压能。
（2）动力元件、执行元件、控制调节元件、辅助元件和工作介质。
（3）动力元件。
（4）机械能、机械能。
（5）压力、流量和流动方向。
（6）1．液压传动的优点１）能方便地实现无级调速，且调速范围大。
２）容易实现较大的力和转矩的传递。
液压传动装置的体积小、重量轻、运动惯性小。
３）液压传动装置工作平稳，反应速度快，换向冲击小，便于实现频繁换向。
４）易于实现过载保护，而且工作油液能实现自行润滑，从而提高元件的使用寿命。
５）操作简单，易于实现自动化。
６）液压元件易于实现标准化、系列化和通用化。
2．液压传动的缺点1）液体的泄漏和可压缩性使液压传动难以保证严格的传动比。
2）在工作过程中能量损失较大，传动效率较低。
3）对油温变化比较敏感，不宜在很高或很低的温度下工作。
4）液压传动出现故障时，不易诊断。
P7 小节习题：（1）由于液体内磨擦力的作用，而产生阻止液层间的相对滑动。
（2）动力黏度、运动黏度、相对黏度。
（3）运动黏度，υ，m2/s，mm2/s。
（4）黏度较低。
（5） 40℃运动黏度，mm2/s。
（6）石油型、乳化型和合成型。
（7）水分、空气、微小固体颗粒、胶质状生成物。
（8）a.堵塞过滤器，使液压泵吸油困难，产生噪声，堵塞阀类元件小孔或缝隙，使阀动作失灵。
微小固体颗粒还会加剧零件磨损，擦伤密封件，使泄漏增加。
b.水分和空气混入会降低液压油的润滑能力，加速氧化变质，产生气蚀；还会使液压液压系统出现振动、爬行等现象。
（9）a.严格清洗元件和系统。
b.尽量减少外来污染物。
c.控制液压油的温度。
d.定期检查、清洗和更换滤芯。
e.定期检查和更换液压油。
本章习题 1.填空题（1）法向力， N/㎡ 即 pa 。
（2）压力 和 流量 。
（3）绝对压力 和 相对压力，相对压力 。
（4）输入流量。
（5）沿程压力损失 和局部压力损失 。
液压传动与控制 课后题及详解答案
《液压传动与控制》习题集液压传动课程组兰州工专内部使用前言《液压传动与控制》教材由兰州工业高等专科学校、云南工学院、新疆工学院、陕西工学院四所院校编写，于1994年6月由重庆大学出版社出版。
阅历十余年，液压传动的内容发展很快，所以修订后再出版。
为有利于教学，编了该教材的思考题与习题集，仅供参考。
编者2005年月目录绪论 (4)第一章工作介质及液压流体力学基础 (4)第二章液压泵及液压马达 (7)第三章液压缸 (9)第四章控制阀 (10)第五章液压辅件 (13)第六章液压基本回路 (14)第七章典型液压系统分析 (19)第八章液压系统的设计与计算 (20)第九章液压伺服控制系统 (20)第十章液压系统（设备）的安装、调试、使用及维护 (21)第十一章液压系统的故障诊断及排除 (21)绪论0-1 何谓液压传动？其基本工作原理是怎样的?0-2 结合图0-2所示的液压系统图，说明液压系统由哪几部分组成?各起什么作用? 0-3 液压元件在系统图中是怎样表示的?0-4 液压传动与机械传动、电气传动和气压传动相比较，有哪些优缺点?第一章 工作介质及液压流体力学基础1-1什么是液体的粘性?常用的粘度表示方法有哪几种，并分别叙述其粘度单位。
1-2压力的定义是什么?静压力有哪些特性?压力是如何传递的?1-3什么是绝对压力、相对压力、表压力、真空度?它们之间的关系是什么? 1-4为什么说液压系统的工作压力决定于外负载?液压缸有效面积一定时，其活塞运动速度由什么来决定?1-5伯努利方程的物理意义是什么?该方程的理论式与实际式有何区别?1-6什么是层流?什么是紊流?液压系统中液体的流动希望保持层流状态，为什么? 1-7管路中的压力损失有哪几种?分别受哪些因素影响?1-8有200cm 3的液压油，在50℃时流过恩氏粘度计的时间t 1=153s ；同体积的蒸馏水在20℃时流过的时间t 2＝51s 。
该油的恩氏粘度o E 50、运动粘度v 、动力粘度μ各为多少 ? 油液的新、旧牌号各为什么?解：3511532150==t t E ＝()c s t E E v 12.213/64.830.8/64.80.85050=-⨯=-=()cp v 19109001012.2136=⨯⨯⨯=⋅=-ρμ旧牌号 20 ；新牌号 N321-9某液压油的运动粘度为20cSt ，其密度ρ = 900kg ／m 3，求其动力粘度和恩氏粘度各为多少?解：()cp v 1810900102036=⨯⨯⨯=⋅=-ρμ 由 t t E E v/64.80.8-= 导出 064.80.8=--t t E v E()1626204264.88420202±=⨯-⨯⨯-±=t E875.21=t E375.02-=t E （舍去）1-10如图所示直径为d ，重量为G 的柱塞浸没在液体中，并在F 力作用下处于静止状态。
(完整)变量泵的原理及应用
1.1液压变量泵（马达)的发展简况、现状和应用1。
1。
1 简述液压变量泵及变量马达能在变量控制装置的作用下能够根据工作的需要在一定范围内调整输出特性，这一特点已被广泛地应用在众多的液压设备中，如：恒流控制、恒压控制、恒速控制、恒转矩控制、恒功率控制、功率匹配控制等。
采用变量泵(马达)系统,具有显著的节能效果,近年来使用越来越广泛，而且新的结构和控制方式发展迅速，各个生产厂也在不断改进设计，用以满足液压系统自动控制的不断发展需要。
使用液压系统的目的在于可使某一执行对象以预定的速度向正反两个方向运动.此时，为调节速度需进行节流，致使能量有所损失，并导致系统效率降低,为此需采用变量泵实现容积控制。
使用变量泵进行位置和速度控制时,能量损耗最小.正确地使用和调节泵的流量，可使其只排出满足负载运动速度需要的流量，而使用定量泵时只有部分流量供给负载,其余的流量需要旁通至油箱。
此外，为了在不增加管路阻力的条件下提高液压马达的速度,也有必要为减少液压马达的排量而采用变量马达。
表1-1 三大类泵的主要应用现状排量类型型式模型样式容积排量图1—1 三大类泵的变量调节1.1。
2 叶片变量泵（马达）的研发历史和发展根据密封工作容积在转子旋转一周吸、排油次数的不同，叶片泵分为两类,即完成一次吸、排油的单作用叶片泵和完成两次吸、排油的双作用叶片泵。
根据叶片泵输出流量是否可调,又可分为定量叶片泵和变量叶片泵，双作用叶片泵均为定量泵。
根据叶片变量泵的工作特性不同可分为限压式、恒压式和恒流量式三类，其中限压式应用较多.恒压式变量泵一般系单作用泵。
该泵的定子可以沿一定方向作平衡运动，以改变定子与转子之间的偏心距，即改变泵的流量。
它的变量机能由泵内的压力反馈伺服装置控制，能自动适应负载流量的需要并维持恒定的工作压力。
在工作中，还可根据要求调节其恒定压力值。
因此，在使用该泵的系统中,实际工况相当于定量泵加溢流阀，且没有多余的油液从系统中流过,使能耗和温升都大大降低,缩小了泵站的体积。
变量泵工作原理
变量泵工作原理
变量泵是一种通过调整泵入口的液体流量，以改变变量泵出口的流量和压力的装置。
它的工作原理是基于流体力学的原理。
变量泵的核心部件是由旋转的齿轮和外温弯管构成的变量机构。
当齿轮旋转时，通过变量机构的调整，流经齿轮与机壳间的液体流量可以被调整。
调整变量机构的方式可以通过机械、液压或电动方式实现。
具体工作原理如下：
1. 齿轮旋转：当变量泵启动时，驱动装置会使齿轮开始旋转。
2. 变量机构调整：随着齿轮的旋转，外温弯管的位置也会发生变化。
外温弯管的位移通过变量机构调整。
3. 流量调整：由于外温弯管的位置变化，液体在齿轮与机壳之间的通道大小也会相应改变。
通道变大时，流经齿轮与机壳间的液体流量增加；通道变小时，流量减少。
4. 压力调整：根据泵的工作需求，变量泵可以通过改变流量来调整出口的压力。
当流量减少时，出口压力增加；当流量增加时，出口压力减少。
变量泵的工作原理可通过调整变量机构来实现对流体流量和压力的精确控制。
这种变量控制泵适用于许多工业领域，如液压
系统、油田开发和汽车制造等。
它的使用可以提升系统的效率和性能。
浅谈电液控制技术的研究现状与发展趋势
浅谈电液控制技术的研究现状与发展趋势摘要：液压控制系统是在液压传动系统和自动控制技术与理论控制的基础上发展起来的，它包括机械-液压控制系统，电气-液压控制系统和气动-液压控制系统等多种类型。
电液控制系统是电气-液压控制系统的简称，是指以电液伺服阀，电液比例阀或数字控制阀作为电液控制元件的阀控液压系统和以电液伺服或比例变量泵为动力元件的泵控液压系统，它是液压控制中的主流系统。
关键词：液压控制自动控制研究现状发展趋势一、背景电液控制技术是液压技术的一个重要分支，主要表现为电液伺服控制技术和电液比例控制技术。
液压控制技术的快速发展始于18世纪欧洲工业革命时期，在此期间，包括液压阀在内的多种液压机械装置得到很好的开发和利用。
19 世纪初液压技术取得了一些重大的进展，其中包括采用油作为工作流体及首次用电来驱动方向控制阀等[2] 。
第二次世界大战期间及战后，电液技术的发展加快，主要是为了满足军事装备的需求。
到了20世纪50～60 年代，电液元件和技术达到了发展的高峰期，电液伺服阀控制技术在军事应用中大显身手，特别是在航空航天上的应用。
50至60年代早期，电液控制技术在非军事工业中得到了越来越多的应用，最主要的是机床工业，其次是工程机械。
在以后几十年中，电液控制技术的工业应用又进一步扩展到工业机器人控制、塑料加工、地质和矿藏探测、燃气或蒸汽涡轮控制及可移动设备的自动化等领域。
70年代，随着集成电路的问世及其后微处理器的诞生，基于集成电路的控制电子器件和装置广泛应用于电液控制技术领域。
二、相关技术电液伺服系统是一种由电信号处理装置和液压动力机构组成的反馈控制系统。
最常见的有电液位置伺服系统、电液力（或力矩）控制系统。
液压伺服系统以其响应速度快、负载刚度大、控制功率大等独特的优点在工业控制中得到了广泛的应用,其相关技术如下：1.电液比例控制技术电液比例控制技术是适应开发一种可靠、价廉、控制精度和响应特性均能满足工程技术实际需要的电液控制技术的要求，从60 年代末迅速发展起来的[7] 。
变量泵参数
变量泵参数
变量泵是一种排量可调节的泵，其参数主要包括流量、压力和转速等。
具体如下：
1. 流量：变量泵的流量可以通过改变斜盘角度来调整，从而满足不同工况的需求。
2. 压力：变量泵的压力通常由液压系统的工作条件决定，通过压力传感器反馈给控制系统，以实现对泵输出压力的调节。
3. 转速：泵的转速也是影响流量的一个重要因素，可以通过改变泵的转速来调节流量。
4. 控制方式：变量泵的控制方式包括手动、机动、电动、液控和电液比例控制等，这些控制方式属于外加信号控制变量。
5. 变量机构：变量泵的变量机构有多种类型，可以根据实际需要进行选择，如自动控制泵的基本参数（包括压力、流量、功率等）按一定规律调节。
此外，变量泵广泛应用于冶金、矿山、工程机械、船舶、民航地面设备等液压传动领域。
它们可以根据系统的实时需求调整流量和压力，以提高系统的效率和性能。
在选择变量泵时，需要考虑具体的应用需求和工作条件，以确保泵的性能与系统的其他部分相匹配。
变量泵工作原理
变量泵工作原理
变量泵是指一种能够根据外部控制信号改变其输出量的泵，通常用于调节液体的流量或压力。
其工作原理主要包括以下几个方面：
1. 控制信号输入：变量泵一般通过控制信号来调节输出量，控制信号可以是电流、电压或数字信号等。
通过改变控制信号的大小或频率，可以改变泵的输出量。
2. 变量泵构造：变量泵通常由一个偏心轴、液压缸、可变宽度液压隙等组成。
其中，偏心轴的偏心度可以影响液压缸的容积，从而影响泵的输出量。
3. 输出量调节：控制信号输入后，变量泵的偏心轴会在控制下进行旋转。
通过旋转偏心轴，液压缸的容积可以改变。
当液压缸容积增大时，泵的输出流量或压力也会增加；当液压缸容积减小时，泵的输出量也会减小。
4. 反馈机制：为了使变量泵能够更准确地调节输出量，常常需要加入一个反馈机制。
这可以通过传感器来实现，传感器可以测量液体的流量、压力或其它相关参数，将实际值与期望值进行比较，并通过反馈信号调节控制信号的大小，从而实现输出量的精确控制。
总体而言，变量泵的工作原理是通过控制信号来调节泵的输出量，其中关键的组件是偏心轴和液压缸。
通过改变偏心轴的旋
转角度，液压缸的容积可以相应地改变，从而实现泵的流量或压力的调节。
反馈机制可以进一步提高控制精度和稳定性。
电液比例控制系统
比例方向控制阀
直动型比例方向控制阀
先导型比例方向控制阀
电液比例换向阀主要发展趋势
⟡ 高精度、高可靠性
电液比例控制技术通常采用电反馈方案提高阀的控制精度。微电子和传感器技术飞速发 展以及机电液一体化集成元器件的不断涌现, 使得高精度和高可靠性仍然是电液比例换向 阀的主要发展方向。
Ⅲ
电液比例控制系统的分类
Ⅳ
电液比例控制系统发展趋势
电液比例控制系统的发展
1967年瑞士Beringer公司开始生产KL 比例复合阀，70年代初日本油研公司 申请压力和流量两项比例阀专利，标 志着比例技术的诞生时期。
70年代后期比例变量泵 和比例执行器相继岀现 ，为大功率系统的节能
奠定了技术基础。
近年来比例阀出现了复合化趋势， 极大地提高了比例阀（电反馈）的 工作频宽。在基础阀的基础上，发
都有了进一步的提高，
电液比例控制系统的组成
◈ 指令元件 ◈ 比较元件 ◈ 比例放大器 ◈ 电机转换器 ◈ 液压放大器 ◈ 液压执行元件 ◈ 检测元件
一 组成
◈ 指令元件。系统的控制信号的产生与输入元件，是信号发生装置或过程控制器。 ◈ 比较元件。把输入信号与反馈信号做比较, 得到偏差信号作为控制器的输入量。比较元
1-位移传感器；2-行程控制型比例电磁铁；3-阀体；4-弹簧；5-锥阀芯； 6-阀座；7-主阀芯；8-节流螺塞；9-主阀弹簧；10-主阀座（阀套）
其恒压能力用于直动式溢流阀，由于其 是二级阀，反应比如直动式溢流阀灵敏
电液比例流量控制阀
比阀；2-比例节流阀；3-单向阀
⟡ 高压小型化
液压传动与控制课后题及详解答案
《液压传动与控制》习题集液压传动课程组工专部使用前言《液压传动与控制》教材由工业高等专科学校、工学院、新疆工学院、工学院四所院校编写，于1994年6月由大学出版。
阅历十余年，液压传动的容发展很快，所以修订后再出版。
为有利于教学，编了该教材的思考题与习题集，仅供参考。
编者2005年月目录绪论 (4)第一章工作介质及液压流体力学基础 (4)第二章液压泵及液压马达 (7)第三章液压缸 (9)第四章控制阀 (10)第五章液压辅件 (13)第六章液压基本回路 (14)第七章典型液压系统分析 (19)第八章液压系统的设计与计算 (20)第九章液压伺服控制系统 (20)第十章液压系统（设备）的安装、调试、使用及维护 (21)第十一章液压系统的故障诊断及排除 (21)绪论0-1 何谓液压传动？其基本工作原理是怎样的?0-2 结合图0-2所示的液压系统图，说明液压系统由哪几部分组成?各起什么作用? 0-3 液压元件在系统图中是怎样表示的?0-4 液压传动与机械传动、电气传动和气压传动相比较，有哪些优缺点?第一章 工作介质及液压流体力学基础1-1什么是液体的粘性?常用的粘度表示方法有哪几种，并分别叙述其粘度单位。
1-2压力的定义是什么?静压力有哪些特性?压力是如何传递的?1-3什么是绝对压力、相对压力、表压力、真空度?它们之间的关系是什么?1-4为什么说液压系统的工作压力决定于外负载?液压缸有效面积一定时，其活塞运动速度由什么来决定?1-5伯努利方程的物理意义是什么?该方程的理论式与实际式有何区别?1-6什么是层流?什么是紊流?液压系统中液体的流动希望保持层流状态，为什么? 1-7管路中的压力损失有哪几种?分别受哪些因素影响?1-8有200cm 3的液压油，在50℃时流过恩氏粘度计的时间t 1=153s ；同体积的蒸馏水在20℃时流过的时间t 2＝51s 。
该油的恩氏粘度oE 50、运动粘度v 、动力粘度μ各为多少 ? 油液的新、旧牌号各为什么?解：3511532150==t t E ＝ο()cst E E v 12.213/64.830.8/64.80.85050=-⨯=-=οο()cp v 19109001012.2136=⨯⨯⨯=⋅=-ρμ旧牌号 20 ；新牌号 N321-9某液压油的运动粘度为20cSt ，其密度ρ = 900kg ／m 3，求其动力粘度和恩氏粘度各为多少?解：()cp v 1810900102036=⨯⨯⨯=⋅=-ρμ由 t t E E v οο/64.80.8-= 导出 064.80.8=--t t E v E οο()1626204264.88420202±=⨯-⨯⨯-±=t E ο 875.21=t E ο 375.02-=t E ο（舍去）1-10如图所示直径为d ，重量为G 的柱塞浸没在液体中，并在F 力作用下处于静止状态。
第九章 液压阀
动和气动。 按照换向阀的工作位置和控制的通道数，分为二位二通、二位三通、
二位四通、三位四通、三位五通等。 按照换向阀的阀芯在阀体中的定位方式，又可分为钢球定位、弹簧复
双向液压锁的锁紧回路
第二节 方向控制阀（DCV）
滑阀式换向阀 滑阀式换向阀是液压系统中用量最大，品种、名称最复杂的一类阀。
它主要由阀体、阀芯以及操纵和定位机构组成。
滑阀式换向阀的结构主体及工作原理
阀体和滑阀阀芯是滑阀式换向阀的结构主体。阀体内孔有多个沉割槽， 每个槽通过相应的孔道与外部相通。阀体上与外部连接的主油口，称为 “通”，具有二个、三个、四个或五个主油口的换向阀称为“二通阀”、 “三通阀”、“四通阀”或“五通阀”。
P、T、A、B口半开启接通， P口保持一定压力
P、T口连通，泵卸荷，执 行元件A、B两油口都封闭
A、B口接通，P、T口封闭， 缸两腔连通，P口保持压力
第二节 方向控制阀（DCV）
三位换向阀除了在中间位置时有各 种滑阀机能外，有时也把阀芯在其一端 位置时的油口连通状况设计成特殊机能， 这时用第一个字母、第二个字母和第三 个字母分别表示中位、右位和左位的滑 阀机能，如右图所示。
第二节 方向控制阀（DCV）
“通”和“位”是换向阀的重要概念，不同的“通”和“位”构成了不 同类型的换向阀。几种不同的“通”和“位”的滑阀式换向阀主体部分的结 构形式和图形符号见下表。
表5-1 滑阀式换向阀主体部分的结构形式
名 称 结构原理图 图形符号
使用场合
电液控制绪论
一、液压伺服控制的原理与实例 1、
2、
3、
4、
二、液压伺服控制的组成
1、输入元件
2、反馈测量元件
3、比较元件 4、放大转换元件
5、执行元件
6、控制对象
三、液压伺服控制的分类
1、定值控制，程序控制，随动控制 2、位置控制，速度控制，力控制和其它物理量的控制系统 3、 节流式控制（阀控式）系统：液压缸、液压马达。响 应速度快，控制精度高，结构简单，但效率较低。广泛应用 于中、小功率伺服系统。 容积式控制系统：变量泵、变量马达。响应速度慢， 结构复杂，适于大功率而对响应速度要求不高的场合。
4、机械、电气、气动液压伺服系统
五、液压伺服控制的特点
1、优点
（1）功率-质量比和力矩—惯性比大 （2）系统响应快 （3）抗负载的刚度大
2、缺点
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第9章变量泵电液控制技术9.1 变量泵控制方式及其应用变量泵可以通过排量调节来适应机械在作业时的复杂工况要求，因为其具有明显的优点而被泛使用。
变量泵的控制方式多种多样，主要有压力切断控制、功率控制、排量控制和负载敏感控制四基本控制方式。
通过这四种基本控制方式的组合，可以得到具有复杂输出特性的组合控制。
9.1.1 压力切断控制压力切断控制是对系统压力限制的控制方式，有时也简称为压力控制。
当系统压力达到切断压力值，排量调节机构通过减小排量使系统的压力限制在切断压力值以下，其输出特性如图9-1a所示。
如果切断力值在工作中可以调节则称为变压力控制，否则称为恒压力控制。
图9-1b所示为压力切断控制的典型实方式。
当系统压力升高达到切断压力时，变量控制阀阀芯左移，推动变量机构使排量减小，从而实现压力断控制。
阀芯上的Pr为液控口，可以对切断压力进行液压远程控制和电液比例控制。
一些液压工况复杂，作业中执行机构需要的流量变化很大，压力切断控制可以根据执行机构的调速要按所需供油，避免了溢流产生的能量损失，同时对系统起到过载保护的作用。
a输出特性 b典型实现形式图9-l压力切断控制变量泵9.1.2 功率控制功率控制是对系统功率限制的控制方式。
当系统功率达到调定的功率值时，排量调节机构通过减小排量使系统的功率限制在调定功率值以下。
如果功率限制值在工作中可调则称为变功率控制，否则称为恒功率控制。
图9-2中所示为力士乐(Rexroth>A11VO恒功率泵的输出特性和具体实现结构。
其工作原理如下：变量油缸和复位油缸分别布置在泵体两侧，对变量机构进行差动控制，其中面积较大的变量油缸的压力受到变量控制阀的控制。
作用在小活塞上的系统压力经摇杆在控制阀芯左侧作用推力F，而阀芯右侧受到弹簧力的作用。
因为小活塞装在与变量机构一起运动的复位活塞上，所以摇杆对阀芯的推力为F=PAL l/L2 (1>式中：P为系统压力；A为小活塞面积；L1为小活塞到摇杆铰点的距离；L2为变量控制阀杆到摇杆铰点的距离。
当摇杆推力大于弹簧推力时，阀芯右移，使泵的排量减小，从而维持摇杆推力为近似常数。
根据式(1>可知，摇杆推力正比于P L1，而L1正比于油泵排量，因此实现了对变量泵的功率的限制(假定油泵转速不变>。
有时为了简化控制结构，常采用近似功率控制方式，常用双弹簧结构控制变量机构位置。
图9-3所示为川崎(Kawasaki>K3V系列变功率控制泵的输出特性和具体实现结构。
其中控制阀阀芯位置是通过系统压力与双弹簧弹力的平衡决定的，而变量机构跟随阀芯一起运动，这样就可以利用双弹簧的变刚度特性用折线近似双曲线。
图9-2恒功率控制变量泵图9-3变功率控制变量泵功率控制能够充分发挥原动机的功率，达到按能力供油的目的，避免原动机因过载而停车或损坏。
9.1.3 排量控制排量控制是指对变量泵的排量进行直接控制的控制方式，施加一个控制压力就可以得到一个相应的排量值。
图9-4所示为川崎(Kaw asaki>K3V系列负流量控制(指流量变化与先导控制压力成反比>的输出特性和具体控制方式。
当先导控制压力Pr增大时，变量控制阀阀芯右移，使泵的排量减小，从而使泵的流量Q随着Pr的增大成比例地减小。
图9-4负流量控制变量泵图9-5所示是HYUNDAI液压挖掘机的负流量控制系统的局部简化原理图。
当所有多路换向阀位于中位时，从液压泵排出的压力油经多路换向阀的直通供油道和节流孔回油箱，将节流孔的回油流量作为控制量，通过排量调节机构来控制泵的排量。
当通过节流孔回油的流量达到一定值时(设定值远小于系统总流量>，节流孔前的先导压力Pr就开始调节变量泵，使泵的排量仅提供运动速度所需的流量，即通过多路阀对执行元件进行调速时，变量泵具有自动调节排量按需供流的功能。
图9-5EHYUNDAI液压挖掘机负流量控制系统9.1.4 LS(负载敏感>控制LS控制方式是对变量泵排量变化率控制的控制方式。
LS控制变量泵的输出特性与排量控制相同，但其控制信号反映的不是排量本身，而是排量的变化值。
图9-6所示是LS控制的典型实现形式，它过压力差对泵的排量进行控制，当△P与阀芯弹簧压力不平衡时，变量控制阀阀芯偏移，使泵排量发生相应变化。
图9-6 LS控制变量泵的典型实现形式图9-7 LS调速控制系统图9-7所示是采用LS控制变量泵实现的LS调速系统的基本原理。
△P为节流口前后压力差，△P=PA-P L，其中P A为泵口压力，P L为负载压力，其最大的特点就是可以根据负载大小和调速要求对泵进行控制，从而实现在按需供流的同时，使调速节流损失△P控制在很小的固定值。
负载敏感变量泵与压力补偿阀配合使用可以实现单泵驱动多个执行机构的独立调速，各执行元件不受外部负载变动和其他执行元件的干扰。
因为LS调速系统不仅实现按需供油，同时也是按需供压，是能量损失很小的调速方案。
9.1.5 基本控制方式的组合及其应用系统的压力限制、原动机的功率限制以及对执行元件的可调速性，往往对同一台机械的液压系统是同时需要的，因此需要对多种控制方式进行组合，以便使变量泵能够满足机械设备的复杂工况要求，控制方式的组合应根据具体的应用要求而定。
图9-8所示为力乐士(Rexroth>压力切断控制、功率控制和LS控制组合的输出特性和具体实现结构。
图9-8功率控制、压力切断控制和LS控制的组合图9-8中，三个控制阀并联连接，当系统状态达到其中任一个限制条件时，对应的控制阀动作，使泵的排量减小，组合后的输出特性如图9-8a所示，兼具压力切断控制、功率控制和LS控制的特点，可以较好地满足复杂工况的要求。
9.1.6 变量泵控制技术的发展电液控制变量泵可以方便地实现对流量、压力等参数进行调整进而实现各种复杂的控制，以合理的负载功率匹配和软启动，并自动保持最佳状态，达到提高控制性能和节能的目标，同时可以实现与上位机或其他电子控制器的通讯，实现一定的网络化功能和故障诊断功能。
1 控制的实现途径数字控制液压泵，能够接收数字量的控制信号，以改变液压泵的输出参数，实现对液压系统的控制和调整。
目前主要有变频控制和变排量控制两种方式。
其中变频控制是通过变频电机或伺服电机改变液压泵的转速实现。
对变排量控制而言，所有的变量类型都是靠改变斜盘倾角或定子偏心实现，因此有可能采用同样的硬件结构，利用传感器的检测，采用不同的软件程序来实现多种控制形式。
基于这一思想，数字控制变量泵应运而生。
数字控制变量泵的电—机械转换器可以通过多种方式来实现，如采用步进电机、高速开关阀、高响应比例阀、伺服阀等元件。
在目前的技术水平下，采用比例阀的型式较多。
比例放大器接收数字控制信号，输出PWM信号控制比例阀的动作，由比例阀驱动变量活塞的运动实现变量，同时将变量活塞的运动反馈回控制器实现闭环控制。
2 国外研究现状早在1981年日本制钢所就展出一台比例变量泵，其上采用了CPU中央处理器、压力传感器、比例溢流阀、变量活塞行程检测装置,通过将压力、流量、电机功率三种信号反馈给CPU使泵的输出可实现比例流量、恒压、恒功率三种控制形式。
其后国际上各大公司相继开发了类似产品，目前典型的产品主要有德国博世力士乐的A4VSO型号，见图9-9。
图9-9A4VSO数字泵控制原理图A4V主泵集成了位移传感器、压力传感器、控制阀和专用的数字控制器，另外还有专门开发的最小值程序控制器(固化在电子控制器VT12350内>，实现压力、流量和功率的优先权选择判断。
A10VO数字控制变量泵内部集成了变量控制阀和斜盘角度传感器，也可选配压力传感器、转速传感器及其它设定指令输入器件，通过不同组合和程序的调整可实现流量、压力、功率、负载敏感等多种控制形式。
意大利ATOS公司的PVPC电液比例控制泵，通过集成PES数字控制器，可实现流量和压力的闭环控制，同时可限制最大功率，允许系统最小压力接近于零，并提供了较为丰富的数据接口种类，包括RS232串行数据接口、CAN和PROFIBUS- DP总线接口。
PARKER公司PV系列柱塞泵产品开发了专门的数字控制器，它通过RS232总线进行参数设定、能够使用基于PC的软件编程、能够设定斜坡时间，能覆盖全系列不同规格液压泵。
通过该控制器，能够实现排量控制、压力控制和功率控制。
这几种方案都是通过位移传感器检测斜盘倾角来间接对流量进行表达，对流量的控制均是通过排量来体现，因容积效率的影响，在流量控制方而均存在一定的误差。
日木川崎公司开发的数字控制变量泵采用专门的流量传感器实现流量的直接检测，因此在流量控制方面效果好。
3 国内研究现状国内研究主要集中在各大院校和研究院所。
北京航空航天大学开展了智能泵的研究，在泵中集成了压力传感器、位置传感器、温度传感器等，利用独立供油的伺服阀对变量泵进行控制，如图9-10所示。
该智能泵的方案能够按照要求选择工作模式和被调节量，然后采集对应的被调量实现反馈控制，表现了非常强的柔性和适应性。
其控制器基于89C51中一片机实现，通过1553B总线与机载公共设备管理系统液压子系统的计算机相连。
该方案能够很好地实现飞行器飞行状态与液压系统工作状态的匹配，在节能方而有了很大的改善。
哈尔滨工业大学采用快速控制原型技术进行了数字控制柱塞泵的研究，其数字控制泵由数字控制器(包括功能控制器、逻辑控制器>、主液压泵、电液伺服阀、传感器(包括位置传感器、压力传感器>组成，能够实现压力、流量、功率等多种功能的调节。
太原科技大学基于自主开发研制的新型径向柱塞泵，利用比例技术开发了相关的数字控制变量径向柱塞泵。
贵州力源液压有限公司正在从事数字控制液压泵的产业化开发。
图9-10北航智能泵原理方案9.2 伺服变量泵及其应用伺服泵变量执行机构大多采用液压伺服驱动，通过伺服阀控制液压缸来驱动泵的变量机构实现变排量。
变量机构的工作油液由系统直接提供或采用与变量泵同轴的一个小泵提供。
9.2.1 250CKZBB电液伺服变量泵1 结构及工作原理250CKZBB 电液伺服数字变量装置见图9-11。
它是一个电液伺服随动装置，将数字装置发出的数字脉冲信号转换为脉冲电机的步进角，带动旋转伺服阀转动，引起阀口位移，随动活塞跟随，泵斜盘偏转实现变量。
该变量机构的主要优点在于工作稳定可靠，控制精度高，抗干扰能力强，对油质不敏感，具有结构简单、体积小、重量轻、能实现无级变量控制等优点，用于高压大流量斜盘柱塞泵的容积变量系统。
装置主要由步进电机、液压伺服变量机构、轴向柱塞泵斜盘三部分组成。
步进电机位移量与输入脉冲成正比，位移速度与输入脉冲频率成正比。
每输入一个脉冲，它就转一个固定角度(步距角>。
输出转角与输入脉冲成正比，转子的转动惯量小，起、停时间短，输出转角精度高，虽有相邻误差，但无累计误差。