第二章液压放大元件
液压伺服控制课后题答案大全王春行版
第二章 液压放大元件 习题1. 有一零开口全周通油的四边滑阀，其直径m d 3108-⨯=，径向间隙m r c 6105-⨯=，供油压力Pa p s 51070⨯=，采用10号航空液压油在40C ︒工作，流量系数62.0=d C ，求阀的零位系数。
s pa ⋅⨯=-2104.1μ3/870m kg =ρ 解：对于全开口的阀，d W π=由零开口四边滑阀零位系数2. 已知一正开口量m U 31005.0-⨯=的四边滑阀，在供油压力Pa p s 51070⨯=下测得零位泄漏流量min /5L q c =，求阀的三个零位系数。
解：正开口四边滑阀零位系数ρsd q p wc k 20= ssd co p p wuc k ρ=ρsd c p wuc q 2=3. 一零开口全周通油的四边滑阀，其直径m d 3108-⨯=，供油压力Pa p s 510210⨯=，最大开口量m x m 30105.0-⨯=，求最大空载稳态液动力。
解：全开口的阀d W π= 最大空载液动力：4. 有一阀控系统，阀为零开口四边滑阀，供油压力Pa p s 510210⨯=，系统稳定性要求阀的流量增益s m K q /072.220=，试设计计算滑阀的直径d 的最大开口量m x 0。
计算时取流量系数62.0=d C ，油液密度3/870m kg =ρ。
解：零开口四边滑阀的流量增益：故m d 31085.6-⨯=全周开口滑阀不产生流量饱和条件5. 已知一双喷嘴挡板阀，供油压力Pa p s 510210⨯=，零位泄漏流量s m q c /105.736-⨯=，设计计算N D 、0f x 、0D ，并求出零位系数。
计算时取8.00d =C ，64.0df =C ，3/870m kg =ρ。
解：由零位泄漏量ρπs f N df c p X D C q 02⋅⋅⋅= 即160Nf D X =得： mm p C q D s df cN 438.0216=⋅⋅=ρπ 则：若：8.00=d df C C ，1610=Nf D X 则mm D D N 193.044.00== 第三章 液压动力元件 习题1. 有一阀控液压马达系统，已知：液压马达排量为rad m D m /10636-⨯=，马达容积效率为95%，额定流量为s m q n /1066.634-⨯=，额定压力Pa p n 510140⨯=，高低压腔总容积34103m V t -⨯=。
2016-3《机电液控制系统》液压伺服控制专题 重点习题解答提要
设计计算综合应用补充：（典型） 液压仿形刀架的计算与分析举例：
液压仿形刀架是一种机液伺服系统，如图所示。已知：伺服阀的面积梯度为 9.4 cm，流量系 数为 0.6，油液密度 ρ = 860kg / m ，供油压力为 2.5M Pa , 油液弹性模量 K = 7 × 10 N / m ， 仿形刀架受恒定切削力F=4600N， 仿形速度为0.002m/s， 杠杆比 i = 0.5，工作部件质量M=30kg，液压缸工作面积为： 38.5 cm ，液压缸最大行程 为11cm，设阻尼比为 0.3，流量系数为 0.6，刚性系数 K F = 31.8 × 10 N / cm ，分析仿 形刀架的性能，要求写出传递函数表达式，计算稳定裕量和静态误差。
所以最大开口量 x0 m = 67 ⋅ ω = 67 ⋅ π ⋅ d
xom = 0.32mm
习题 2-20（王春行版 54 页） 解答提要及答案：代入公式并移项，得：
DN =
16 qc 2Cdf ⋅ π ⋅ ps ρ
= 0.438mm
所以： X f 0 = 0.438 /16 = 0.0273mm 双喷嘴挡板阀在零位时通过固定节流口和喷嘴处流出的流量相等， 当控制压力等于供油压力 的一半 p1 =
ps ρ
K q0 = Cdf π DN
ps
ρ
= 0.1968 m 2 / s
参考：比例教材，习题 2-5（仅数据不同） 41 页: 无因次公式推导补充举例：已知：理想零开口四边滑阀的压力—流量方程，根据：电液比例 与伺服控制 （教科书）2-36
qL = Cd Wxv
1
ρ
( ps −
xv pL ) xv
习题 2-19（王春行版 54 页） 解答提要及答案：零开口四边滑阀的流量增益：
《液压伺服控制》(王春行版)课后题答案
第二章 液压放大元件 习题1. 有一零开口全周通油的四边滑阀，其直径m d 3108-⨯=，径向间隙m r c 6105-⨯=，供油压力Pa p s 51070⨯=，采用10号航空液压油在40C ︒工作，流量系数62.0=d C ，求阀的零位系数。
s pa ⋅⨯=-2104.1μ3/870m kg =ρ解：对于全开口的阀，d W π=由零开口四边滑阀零位系数s m p w C K s d q /4.1870/107010814.362.02530=⨯⨯⨯⨯=⋅=-ρ()s p m r K a c c ⋅⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=----/104.4104.13210814.310514.33231223620μπ m p K K r p C K a c q c s dp /1018.332110020⨯==⋅=πρμ2. 已知一正开口量m U 31005.0-⨯=的四边滑阀，在供油压力Pa p s 51070⨯=下测得零位泄漏流量min /5L q c =，求阀的三个零位系数。
解：正开口四边滑阀零位系数ρsd q p wc k 20= ssd co p p wuc k ρ=ρsd c p wuc q 2=s m q K cq /67.11005.060/1052330=⨯⨯==--ν s a s c c p m p q K ⋅--⨯=⨯⨯⨯==/1095.51070260/1052312530 m p K K K a c q p /1081.211000⨯==3. 一零开口全周通油的四边滑阀，其直径m d 3108-⨯=，供油压力Pa p s 510210⨯=，最大开口量m x m 30105.0-⨯=，求最大空载稳态液动力。
解：全开口的阀d W π= 最大空载液动力：4.113105.010********.343.043.035300=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=--⋅m s s x p W F4. 有一阀控系统，阀为零开口四边滑阀，供油压力Pa p s 510210⨯=，系统稳定性要求阀的流量增益s m K q /072.220=，试设计计算滑阀的直径d 的最大开口量m x 0。
液压放大元件解析
阀的静态特性可用方程、曲线或特性参数(阀的系数)表示。 静态特性曲线和阀的系数的获得：
1）可从实际的阀测出 2）对许多结构的阀也可以用解析法推导出压力-流量方程。
2.2 滑阀静态特性的一般分析
2.2.1 滑阀压力-流量方程的一般表达式
负开口
OVER LIP
正重叠
滑阀典型结构原理图
(a)为两凸肩四通滑 阀，它有一个进油 口P，两个通向液 压执行元件的控制 口A及B，另外还 有两个回油口。因 为两个回油口合并 成一个O口流出滑 阀，故整个滑阀共 有P、T、A、B四 个通油口，称四通 阀。
T
pS
A
B
（a）两凸肩四通滑阀
这种结构 中回油压力作 用于凸肩，因 油压力不会为 零，当阀芯不 在零位时，总 有一个使阀芯 继续打开的力 作用于阀芯。
二、按滑阀的工作边数划分
四边滑阀(图2-1a、b、c) 双边滑阀(图2-1d、e) 单边滑阀(图2-1f)
三、按阀套窗口的形状划分
矩形、圆形、三角形等多种
四、按阀芯的凸肩数目划分
二凸肩、三凸肩、四凸肩
五、按滑阀的预开口型式划分
正开口(负重叠)、零开口(零重叠)、负开口(正重叠)
2.1 圆柱滑阀的结构型式及分类
（E） 三凸肩正开口四通滑阀 图2.2 滑阀典型结构原理图
T
pS
OLOL
OL OL
A
B
（F） 三凸肩负开口四通滑阀
(f)三凸肩负开口四 通滑阀
零位时每个凸 肩都遮盖了相应的 油槽而有重叠量， 只有阀芯位移超过 了棱边处的重叠量 后阀口才打开。这 种阀称正重叠阀或 负开口阀。
液压控制系统复习资料(王春行版)
一、简略设计应用电液比例阀控制的速度控制回路。
画出原理图并加以说明。
该液压控制系统由控制计算机、比例放大器、电液比例方向阀、液压泵、液压缸、基座、负载、位移传感器和，数据采集卡组成，如图1所示。
图1 电液比例阀控制的速度控制回路液压系统采用定量泵和溢流阀组成的定压供油单元，用电液比例方向阀在液压缸的进油回路上组成进油节流调速回路，控制活赛的运行速度。
位移传感器检测出液压缸活塞杆当前的位移值，经A/D 转换器转换为电压信号，将该电压信号与给定的预期位移电压信号比较得出偏差量，计算机控制系统根据偏差量计算得出控制电压值，再通过比例放大器转换成相应的电流信号，由其控制电液比例方向阀阀芯的运动，调节回路流量，从而通过离散的精确位移实现对负载速度的精确调节。
二、说明使用电液闭环控制系统的主要原因。
液压伺服系统体积小、重量轻，控制精度高、响应速度快，输出功率大，信号灵活处理，易于实现各种参量的反馈。
另外，伺服系统液压元件的润滑性好、寿命长；调速范围宽、低速稳定性好。
闭环误差信号控制则定位更加准确，精度更高。
三、在什么情况下电液伺服阀可以看成震荡环节、惯性环节、比例环节？在大多数的电液私服系统中，伺服阀的动态响应往往高于动力元件的动态响应。
为了简化系统的动态特性分析与设计，伺服阀的传递函数可以进一步简化，一般可以用二阶震荡环节表示。
如果伺服阀二阶震荡环节的固有频率高于动力元件的固有频率，伺服阀传递函数还可以用一阶惯性环节表示，当伺服阀的固有频率远远大于动力元件的固有频率，伺服阀可以看成比例环节。
四、在电液私服系统中为什么要增大电气部分的增益，减少液压部分的增益？在电液伺服控制系统中，开环增益选得越大，则调整误差越小，系统抗干扰能力就越强。
但系统增益超过临街回路增益，系统就会失稳。
在保持系统稳定性的条件下，得到最大增益。
从提高伺服系统位置精度和抗干扰刚度考虑，要求有较高的电气增益K P，因此，液压增益不必太高，只要达到所需要的数值就够了。
液压放大元件的工作原理
项目三液压放大元件的工作原理一、提出任务1、电液比例换向阀阀芯与普通换向阀的工作状态有何不同？2、电液比例换向阀前置放大级的结构及工作原理？教学目的1、能掌握电液比例换向阀的功能。
2、能掌握液压放大元件工作原理。
二、自主学习㈠新知识储备1、普通换向阀阀芯的停留位置及相应控制状态2、电液比例换向阀阀芯的停留位置及相应控制状态3、力反馈式电液伺服阀的方框图4、电液伺服阀图形符号㈡相关知识链接1、电液比例换向阀的工作过程⑴比例方向阀能够被看作与调光开关具有同样功能。
⑵阀芯能够移动到在任一位置，而不仅仅是三个不连续的位置，阀芯在离开中位的方向仍然确定油缸运动的方向，但阀芯离开中位的距离控制活塞的速度。
图3-1电液比例换向阀状态1⑶实际上比例阀可以同时作为方向阀和流量阀来使用。
图3-2电液比例换向阀状态2⑷一个传统的电磁阀能够被认为是一个简单的开关阀，它可以被一些只有简单电流通断的开关的电设备来控制图3-3电液比例换向阀状态3-a图3-4电液比例换向阀状态3-b⑸通过改变两个之一电磁铁的电流，阀芯移动的位移能够被改变，因此控制了通过阀的流量。
图3-5 电液比例换向阀状态42、喷嘴挡板阀结构喷嘴-挡板阀阀有单喷嘴-挡板阀和双喷嘴-挡板阀两种。
⑴单喷嘴-挡板阀图3-6 单喷嘴-挡板阀单喷嘴-挡板阀相当于带1个固定节流孔的正开口两通阀。
⑵双喷嘴-挡板阀图3-7 双喷嘴-挡板阀3、喷嘴挡板阀工作原理图3-8 双喷嘴-挡板阀工作原理1－挡板2、7固定节流小孔3、6－喷嘴4、5－节流缝隙喷嘴挡板阀因结构不同分单喷嘴和双喷嘴两种形式，两者的工作原理相似。
压力油经过两个固定阻尼小孔进入中间油室再进入液压缸的两腔，并有一部分经喷嘴挡板的两间隙4、5流回油箱。
当挡板处于中间位置时，液压缸两腔压力相等，液压缸不动；当输入信号使挡板向左移动时，节流缝隙5关小，4开大，液压缸向左移动。
因负反馈的作用，喷嘴跟随缸体移动直到挡板处于两喷嘴的中间位置时液压缸停止运动，建立起一种新的平衡。
液压控制系统总复习题
阻尼特点：一般约为 0.1~0.2
8．液压动力元件负载特性。
（ 1 ）惯性负载： 有加速度和质量（角加速度和转动惯量）必然产生惯性负载 （ 2 ）粘性摩擦负载：粘性摩擦力的大小与速度成正比 （ 3 ）弹性负载： （ 4 ）冲击负载： 弹性摩擦力的大小与位移成正比 持续时间很短（毫秒级）的力
（ 5 ）不平衡负载：回转零件结构不对称产生的力
9. 液压动力元件负载匹配的两个基本原则。 液压缸的输出力 F Ap pL 活塞运动速度：v A p
QL
第四章 电液伺服阀 1．电液伺服阀组成、分类。 电-机械转换元件(力矩马达)＋液压放大元件
电信号 电功率 放大器
－
电液伺服阀 力矩马达 电气机械 转换器 液压放大 元件 液压 执行元件
反馈装置
Dm
xv
K ce Vt s 1 TL Dm 4 e K ce
s 2 2 s 2 h s 1 wh wh
Ⅰ型：积分 +振荡
6．液压系统的固有频率及参数含义。 .固有频率
h
2 4 e Ap
Vt M t
如何提高液压固有频率？
5
o
B 电液伺服阀的动态性能主要包括：
7
7. 电液伺服阀静态特性试验项目、动态特性试验项目。
A 静态特性试验项目 • • • • • • • • • 空载流量特性 分辨率试验 负载流量特性 压力增益特性 内部泄漏特性 动态流量测量、无载油缸的设计 低增益位置闭环 正弦扫描信号 测试数据采集和处理
B 动态特性试验项目
（1）按放大级数分类：单级、两级、三级 （2）按第一级结构分类：滑阀、喷嘴挡板阀和射流管阀 （3）按反馈形式分类：无反馈对中弹簧式、力反馈式、位置反馈式、压力反馈式
液压放大元件(第二章)
根据流量连续性有：
q L q1 q2 Cd 0 A0 2d n ( x0 x)
2
p1
qL q4 q3 Cdf d n ( x0 x)
2
p2 Cd 0 A0
2
( p s p2 )
则以上方程可简化为：
qL C d 0 A0 p s /
第一节 圆柱滑阀的结构形式
滑阀是靠节流原理工作的，借助于阀芯与阀 套间的相对运动改变节流口面积的大小实现对流 体流量或压力的控制。 滑阀的结构形式可分为：
(1) 按进出阀的通道数，有四通阀、三通阀和二通阀。
四通阀有两个控制口，可用来控制双作用液压缸或 液压马达，也可以控制单活塞杆液压缸，组成非对称液 压伺服系统。
（3）静摩擦力 阀芯刚起动时的摩擦力；
du （4）粘性摩擦力 它与阀芯速度成正比，f f A dy
（5）液流力 它是由于液体流过滑阀而引起的力。
由此可得
d 2 xv d y d v d 2 xv K2 dt 2 d1 dt 2 dt 2
2
2
dv K ;K 1 d1
qL C d 0 A0 p s /
2(1
p1 x 2 p1 ) (1 ) ps x0 ps
(1
p x 2 p2 ) 2(1 2 ) x0 ps ps
p L p1 p2
流量－压力特性曲线见书本图2－21所示。
双喷嘴挡板阀的优点：与单喷嘴挡板阀流量－压力特性曲线相比， 线性度好，线性范围较大，特性曲线对称性好。
以图中向右方向为正，则节流口1、3处的流量分别为：
零开口四通滑阀压力-流量曲线如图所示
第三节 正开口四通滑阀的静特性
液压控制系统复习资料(王春行版)(DOC)
液压控制系统（电液控制系统）复习资料及试卷一、简略设计应用电液比例阀控制的速度控制回路。
画出原理图并加以说明。
该液压控制系统由控制计算机、比例放大器、电液比例方向阀、液压泵、液压缸、基座、负载、位移传感器和，数据采集卡组成，如图1所示。
图1 电液比例阀控制的速度控制回路液压系统采用定量泵和溢流阀组成的定压供油单元，用电液比例方向阀在液压缸的进油回路上组成进油节流调速回路，控制活赛的运行速度。
位移传感器检测出液压缸活塞杆当前的位移值，经A/D 转换器转换为电压信号，将该电压信号与给定的预期位移电压信号比较得出偏差量，计算机控制系统根据偏差量计算得出控制电压值，再通过比例放大器转换成相应的电流信号，由其控制电液比例方向阀阀芯的运动，调节回路流量，从而通过离散的精确位移实现对负载速度的精确调节。
二、说明使用电液闭环控制系统的主要原因。
液压伺服系统体积小、重量轻，控制精度高、响应速度快，输出功率大，信号灵活处理，易于实现各种参量的反馈。
另外，伺服系统液压元件的润滑性好、寿命长；调速范围宽、低速稳定性好。
闭环误差信号控制则定位更加准确，精度更高。
三、在什么情况下电液伺服阀可以看成震荡环节、惯性环节、比例环节？在大多数的电液私服系统中，伺服阀的动态响应往往高于动力元件的动态响应。
为了简化系统的动态特性分析与设计，伺服阀的传递函数可以进一步简化，一般可以用二阶震荡环节表示。
如果伺服阀二阶震荡环节的固有频率高于动力元件的固有频率，伺服阀传递函数还可以用一阶惯性环节表示，当伺服阀的固有频率远远大于动力元件的固有频率，伺服阀可以看成比例环节。
四、在电液私服系统中为什么要增大电气部分的增益，减少液压部分的增益？在电液伺服控制系统中，开环增益选得越大，则调整误差越小，系统抗干扰能力就越强。
但系统增益超过临街回路增益，系统就会失稳。
在保持系统稳定性的条件下，得到最大增益。
从提高伺服系统位置精度和抗干扰刚度考虑，要求有较高的电气增益K P，因此，液压增益不必太高，只要达到所需要的数值就够了。
《液压与气压传动》教学教案2-1液压放大元件,圆柱滑阀的结构型式及分类
第二章液压放大元件液压放大元件也称液压放大器，是一种以机械运动来控制流体动力的控制元件。
输入：机械信号(位移或转角) Xv输出：液压信号(流量、压力)；Xv→功率放大→q(p)作用：信号转换：能量转换元件，机械能—液压能；功率放大：功率放大元件：液压伺服系统核心元件：液压放大元件，它的静、动态特性对液压伺服系统的性能有很大的影响。
液压放大元件特点：结构简单、单位体积输出功率大、工作可靠和动态性能好、标准化。
液压放大元件：1、滑阀2、喷嘴挡板阀3、射流管阀。
第一节圆柱滑阀的结构型式及分类滑阀：靠节流原理工作，借助于阀芯与阀套间的相对运动改变节流口面积的大小，对流体流量或压力进行控制。
图2—0滑阀结构型式多，控制性能好，在液压伺服系统中应用最为广泛。
滑阀的结构型式可分为：一、按进、出阀的通道数划分见(图2—1)。
四通阀：有四通阀(图2—1a、b、c、d)，四个进出油口四通阀有两个控制口工作，可用来控制双作用液压缸或液压马达。
三通阀：(图2，1e) 三个进出油口三通阀只有一个控制口工作，故只能用来控制差动液压缸。
为实现液压缸反向运动，须在液压缸有活塞杆侧设置固定偏压，可由供油压力、弹簧、重物等产生。
二通阀：二通阀(单边阀) 二个进出油，一个可变节流口，固定节流孔配合使用，才能控制一腔压力，用来控制差动液压缸。
二、按滑阀的工作边数划分滑阀控制液体流动的节流口称为控制边。
1、四边滑阀(图2—1a、b、c) 四边滑阀有四个可控的节流口，控制性能最好；四边滑阀需保证三个轴向配合尺寸，四边滑阀结构工艺复杂、成本高；2、双边滑阀(图2，1d、e) 双边滑阀有两个可控的节流口，控制性能居中；双边滑阀需保证一个轴向配合尺寸单边滑阀(图2—1f)。
3、单边滑阀只有一个可控的节流口，控制性能最差。
单边滑阀没有轴向配合尺寸。
单边滑阀比较容易加工、成本低。
三、按滑阀的预开口型式划分阀的预开口型式对其性能，特别是零位附近(零区)特性有很大的影响。
《液压控制课件》第二章 液压放大元件喷嘴挡板阀2-5知识讲解
第九节喷嘴挡板阀一、单喷嘴挡板阀的静态特性1、工作原理单喷嘴挡板阀的原理图如图2—17所示。
组成：固定节流孔、喷嘴和挡板。
原理：喷嘴与挡板间的环形面积构成可变节流口，控制固定节流孔与可变节流口之间的压力。
单喷嘴挡板阀是三通阀，用来控制差动液压缸。
控制压力p c与负载腔(液压缸无杆腔)相连，而供油压力p s (恒压源)与液压缸的有杆腔相连。
挡板与喷嘴端面之间的间隙减小—可变液阻增大—通过固定节流孔的流量减小—固定节流孔处压降也减小—控制压力p c增大—推动负载运动；反之亦然。
固定节流孔通常是短管形，喷嘴端部也是近于锐边形，减小油温变化的影响。
图2-9-1 单喷嘴挡板阀的原理图(一)压力特性得压力特性方程：此时，由式(2—97)可得零位时的控制压力为图2-9-2 单喷嘴挡板阀的压力特性曲线图(二)压力—流量特性其压力—流量曲线示于图图2-9-3 单喷嘴挡板阀的压力流量特性曲线图二、双喷嘴挡板阀的静态特性(一)压力-流量特性结构：双喷嘴挡板阀是由两个结构相同的单喷嘴挡板阀组合；原理：按差动工作，如图2—20所示。
双喷嘴挡板阀在挡板偏离零位时，一个喷嘴腔的压力升高，另一个喷嘴腔的压力降低。
双喷嘴挡板阀是四通阀，因此可用来控制双作用液压缸。
图2-9-4 双喷嘴挡板阀将两个方程与关系式：结合起来就完全确定了双喷嘴挡板阀的压力—流量曲线。
画出压力—流量曲线，如图2—21所示。
图2-9-5 双喷嘴挡板阀压力—流量曲线与图2—19所示的单喷嘴挡板阀的压力—流量曲线相比，其压力—流量曲线的线性度好，线性范围较大，特性曲线对称性好。
(二)压力特性双喷嘴挡板阀挡板偏离零位：一个喷嘴腔的压力升高，另一个喷嘴腔的压力降低。
在切断负载，每个喷嘴腔的控制压力由式(2—99)求得。
当满足式(2—100)的设计准则，灵敏度最高，p1,p2分别为：图2-9-6 双喷嘴挡板阀压力特性曲线(三)阀的零位系数为了求得阀的零位系数，可将式(2—107)和式(2—108)（四）双喷嘴挡板阀特点1、与单喷嘴挡板阀相比1）两者的流量增益是一样；2）压力灵敏度增加了一倍；3）零位泄漏流量也增加了一倍。
(张奕版)液压系统分析复习题
第一章液压伺服控制系统工作原理液压泵为系统能源，以恒压向系统供油，液压动力元件为四边滑阀和液压缸，滑阀为转换放大元件，液压缸是执行元件，构成负反馈闭环控制系统。
当滑阀阀芯处于阀套中间位置时，阀的四个窗口均关闭，阀无流量输出，液压缸不动；若给阀一个输入位移（例如右移xi ）,则窗口a,b 便有一个相应开口量xv=vi,压力油经窗口a 进入液压缸右腔，推动缸体右移，液压缸左腔油液经窗口b 回油。
在缸体右移同时，带动阀体右移，使阀的开口量减小，即xv=xi-xp 。
当xp=xi,开口量xv=0，阀的输出流量为零，液压缸停止运动，处在一个新的平衡位置上。
液压伺服控制系统的组成：输入元件 给出输入信号加于系统的输入端。
反馈测量元件 测量系统的输出并转换为反馈信号。
比较元件 将反馈信号与输入信号进行比较，给出偏差信号。
放大转换元件 将偏差信号放大，转换成液压信号。
执行元件 产生调节动作加于控制对象上，实现调节任务。
控制对象 负载。
此外还有各种校正装置。
液压伺服系统分类：按系统输入信号变化规律：定值控制系统，程序控制系统，伺服控制系统。
按被控物理量名称：位置伺服控制系统，速度伺服控制系统，力控制系统和其他物理量控制系统。
按液压控制元件控制方式：节流式控制（阀控制）系统和容积式（变量泵或变量马达）控制系统。
按信号传递介质形式：机械液压伺服系统，电气液压伺服系统，气动液压伺服系统等。
液压伺服控制的优缺点：优点：1液压元件的功率-重量比和力矩-惯量比大2液压动力元件快速性好，系统响应快3液压伺服系统抗负载刚度大缺点：1液压元件抗污染能力差，对工作油液清洁度要求高2油液体积弹性模量随油温和混入油中空气含量而变化3当液压元件的密封设计，制造和使用维护不当时，容易引起外漏，造成环境污染4液压元件制造精度要求高，成本高5液压能源的获得和远距离传输都不如电气系统方便。
第二章 液压放大元件特点：液压放大元件结构简单，单位体积输出功率大，工作可靠性和动态性能好。
液压放大元件
2.2 滑阀静态特性一般分析
一、滑阀压力—流量方程的一般表达式
每一桥臂流量qi 、每一桥臂压降pi 、qL、pL、 ps、 qs 假设条件：（1） ps=C， p0=0；（2）忽略压力损失；
（3）不可压缩； （4） Cd1=Cd2=Cd3=Cd4=Cd
2.2 滑阀静态特性一般分析
根据桥路的压力平衡可得： 根据桥路的流量平衡可得：
ps
2
pL
g1
ps pL 2
qs Cd A2
1
(
ps
pL
)
Cd
A1
1
(
ps
pL )
2.2 滑阀静态特性一般分析
二、滑阀的静态特性曲线
（I）阀的流量特性： 负载压降等于常数时， 负载流量与阀芯位移 之间的关系。 负载压降pL＝0时的 流量特性称为空载流 量特性。
2.2 滑阀静态特性一般分析
结论:
（1）阀系数是描述和确定系统稳定性响应特性和稳态误差的重要参数。
（2）流量增益影响系统的开环增益，流量-压力系数影响阻尼比和速度刚
度。压力增益表示启动大惯量或大摩擦力负载能力。随工作点而变。
（3）最重要工作点：原点 pL qL xv 0 ，流量增益最大，开环增益最 高；流量-压力系数最小，阻尼比最低。该点稳定，其它点均能稳定。
新颖工作原理、新型放大元件的研制与开发。
2.1 圆柱滑阀的分类、结构型式及工作原理
一、圆柱滑阀的分类
1、按进、出阀的通道数划分
四通阀：两个控制油口，双作用液压缸或马达 三通阀：一个控制油口，差动液压缸，需有反向运动的固定偏压 二通阀：单边阀，一个可变节流口，需和固定节流口配合，差动液压缸
八、液压放大元件和液压动力元件
环境适应性
考虑工作环境温度、湿度、振动等因 素，选择具有良好环境适应性的液压 放大元件。
安装调试要点
安装前检查
在安装前应对液压放大元件进行外观检 查，确保其完好无损，无裂纹、变形等
缺陷。
正确安装
按照液压放大元件的安装说明进行正 确安装，注意安装方向和位置，确保
安装质量。
清洁度要求
安装过程中要保持清洁，防止杂质进 入系统，影响液压放大元件的正常工 作。
工作原理
当叶片泵工作时，驱动转子旋转，使得叶片 在离心力和压力油的作用下紧贴定子内壁滑 动。由于定子内壁形状的变化，使得相邻两 叶片间的工作容积发生周期性变化，从而实 现吸油和压油的过程。
柱塞泵结构及工作原理
柱塞泵结构
主要由泵体、柱塞、滑靴、斜盘等部件组成。其中，柱塞和斜盘是关键部件。
工作原理
当柱塞泵工作时，驱动斜盘旋转，使得柱塞在缸体中做往复运动。当柱塞向外运动时，缸体 内容积增大，形成低压区，将油液吸入；当柱塞向内运动时，缸体内容积减小，压力升高，
04
典型液压放大元件剖析
溢流阀结构及工作原理
结构组成
溢流阀主要由阀体、阀芯、弹簧 等元件组成。
工作原理
当系统压力超过一定值时，阀芯 在液压力和弹簧力的作用下开启 ，使部分油液流回油箱，起到溢 流减压的作用。
减压阀结构及工作原理
结构组成
减压阀主要由阀体、阀芯、弹簧、阻 尼孔等元件组成。
工作原理
减压阀通过调节阀芯的开度，改变油液的流 通面积，从而实现对系统压力的调节。当系 统压力超过设定值时，阀芯开启，油液通过 阻尼孔流回油箱，起到减压的作用。
பைடு நூலகம்
顺序阀结构及工作原理
结构组成
第二章 液压放大器.ppt(改)3
2.1滑阀 2.2喷嘴档板阀 2.3 射流管液压放大器
液压放大器利用节流原理，用输入位移（转角）信号对通往执行元 件的液体流量或压力进行控制，是一个机械－液压转换装置。由于控制 阀输入功率小而输出功率大，因此也是一种功率放大元件。它加上转换 器及反馈机构组成伺服阀，是伺服系统的核心元件。 在液压伺服系统中，通常液压放大器以其输出的较大功率液流驱动 执行机构工作，执行机构则将液压能转换为机械能去推动负载。 液压放大器可以由单个或多个（通常为两个）液压放大器组成，分 别称之为单级或多级液压放大器。
基本的液压放大元件主要有滑阀、喷嘴挡板阀和射流管阀三种，其 中滑阀和射流管阀可以作为单级液压放大器使用，尤以前者居多；喷嘴 挡板阀一般作为多级放大器的前置级。 滑阀和喷嘴挡板阀都是节流式放大器，即以改变液流回路上节流孔 的阻抗来进行流体动力的控制，但两者有不同形式的节流孔。射流管阀 是一种分流式元件。 液压放大器可以是液压伺服阀，也可以是伺服变量泵（输入为角位 移，输出为流量），本章主要介绍液压伺服阀。
流量放大系数：
KQ
Q f xv
CvW
1
( ps p f )
流量增益表示负载压降一定时，阀单位输入位移所引起 的负载流量变化大小。其值越大，阀对负载流量的控制就越 灵敏。
流量－压力放大系数：
Kc
Q f p f
CvWx v
1
( ps p f )
2( ps p f )
阀芯在阀套内处于对称位置时，称为处于零位。设阀芯由零位 向左移动xv，负载两端压降pf= p1 -p2，流过负载的流量为Qf ，流经 控制窗口的流量为：
Q1 Cv f1 2
2
液压放大元件教材课程
结构组成及功能
结构组成
液压放大元件主要由阀体、阀芯、弹簧、阻尼孔等部件组成 。
功能作用
液压放大元件在液压系统中起到放大控制信号、调节系统压 力和流量的作用，是实现系统精确控制的关键元件。
工作原理及特点
工作原理
液压放大元件通过改变阀芯与阀体之间的相对位置，控制液压油的流通面积，从 而实现对系统压力和流量的调节。当输入信号变化时，阀芯在弹簧力和液压力的 作用下产生位移，进而改变阀口开度，实现对输出信号的放大。
影响因素分析
性能参数受到多种因素的影响，如元件 结构设计、制造工艺、材料选择、工作 介质等。同时，外部条件如环境温度、 压力波动等也会对性能参数产生影响。
评价指标建立与计算方法探讨
评价指标建立
为了全面评价液压放大元件的性能，需要建立一套科学、合理的评价指标体系。这些指标应包括元件的效率、稳 定性、可靠性、寿命等方面。
应用领域与前景展望
应用领域
液压放大元件广泛应用于工程机械、 航空航天、冶金、石油化工等领域， 如挖掘机、装载机、飞机起落架收放 系统、冶金轧机等。
前景展望
随着工业自动化和智能制造的不断发 展，液压放大元件将朝着高精度、高 效率、高可靠性方向发展，同时，其 应用领域也将进一步拓宽。
02 液压放大元件结构与原理
质和毛刺。
安装位置与方向
按照制造商的推荐安装位 置和方向进行安装，确保 元件的正确性和可靠性。
连接管路
使用合适的管路和接头 连接液压放大元件，确
保密封性和通畅性。
调试与测试
在安装完成后进行系统的 调试和测试，检查元件的 工作状态和性能表现。
操作维护规范与保养周期建议
操作规范
遵循制造商的操作手册和使用说明， 避免误操作导致元件损坏或系统故障。
液压控制系统复习资料(王春行版)教程文件
液压控制系统复习资料(王春行版)一、简略设计应用电液比例阀控制的速度控制回路。
画出原理图并加以说明。
该液压控制系统由控制计算机、比例放大器、电液比例方向阀、液压泵、液压缸、基座、负载、位移传感器和，数据采集卡组成，如图1所示。
图1 电液比例阀控制的速度控制回路液压系统采用定量泵和溢流阀组成的定压供油单元，用电液比例方向阀在液压缸的进油回路上组成进油节流调速回路，控制活赛的运行速度。
位移传感器检测出液压缸活塞杆当前的位移值，经A/D 转换器转换为电压信号，将该电压信号与给定的预期位移电压信号比较得出偏差量，计算机控制系统根据偏差量计算得出控制电压值，再通过比例放大器转换成相应的电流信号，由其控制电液比例方向阀阀芯的运动，调节回路流量，从而通过离散的精确位移实现对负载速度的精确调节。
二、说明使用电液闭环控制系统的主要原因。
液压伺服系统体积小、重量轻，控制精度高、响应速度快，输出功率大，信号灵活处理，易于实现各种参量的反馈。
另外，伺服系统液压元件的润滑性好、寿命长；调速范围宽、低速稳定性好。
闭环误差信号控制则定位更加准确，精度更高。
三、在什么情况下电液伺服阀可以看成震荡环节、惯性环节、比例环节？在大多数的电液私服系统中，伺服阀的动态响应往往高于动力元件的动态响应。
为了简化系统的动态特性分析与设计，伺服阀的传递函数可以进一步简化，一般可以用二阶震荡环节表示。
如果伺服阀二阶震荡环节的固有频率高于动力元件的固有频率，伺服阀传递函数还可以用一阶惯性环节表示，当伺服阀的固有频率远远大于动力元件的固有频率，伺服阀可以看成比例环节。
四、在电液私服系统中为什么要增大电气部分的增益，减少液压部分的增益？在电液伺服控制系统中，开环增益选得越大，则调整误差越小，系统抗干扰能力就越强。
但系统增益超过临街回路增益，系统就会失稳。
在保持系统稳定性的条件下，得到最大增益。
从提高伺服系统位置精度和抗干扰刚度考虑，要求有较高的电气增益K P，因此，液压增益不必太高，只要达到所需要的数值就够了。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
具有死区特性，很少使 用
非线性的流量增益，压力增益低，0位泄漏 大，较少使用
2.9 喷嘴挡板阀（续）
喷嘴挡板阀
属于三通阀，只能控制差 动油缸
喷嘴
挡板
固定节流孔
可变节流孔
Pc
是4通阀，可以控 制双作用液压缸
2.10 射流管阀
射流管阀
属于4通阀，能控制双作用 液压油缸
可转动
射流管
接收器
接液压缸2端
2.6 滑阀受力分析（续）
(一)、稳态液动力 Fs F 1 qv cos v CV q CdWx V 2 2
p
p , 所以Fs 2CVCdWx Vp cos KfxV
对于理想情况， 69o , CV 0.98, Cd 0.61, 得 Fs 0.43WpxV KfxV , Kf 0.43Wp(稳态液动力刚度 )
阀芯直径d
为了保证阀芯有足够的刚度，使dr>0.5d;
为了避免流量饱和现象，阀腔通道内的流速不 应过大，应使阀腔通道的面积为控制窗口面积 的4倍以上
4 W 67 xv max
( d d r ) 4Wx v max
2
全周开口的滑阀不产生流量饱和的条件！！若不满 足，不能采用全周开口的阀，加大阀芯直径d。
（三）预开口型式 零开口阀（矩形窗口）： 流量增益线性好，压力增益高， 零位泄漏量小，有广泛应用 正开口阀： 流量增益非线性，压力增益低， 零位泄漏量大，只在特殊情况下使用 负开口阀：在零位附近具有死区特性，很少使用
（四）阀芯凸肩数的选择 与阀的通路数、工作边的布置、供回油密封 等有关。二通阀可采用两个凸肩
1 结构型式的选择
（工作边数、节流窗口形状选择、预开口型式以 及阀芯凸肩数的选择） 2 主要参数的确定 根据负载的要求可以确定供油压力和额定流量 即阀的最大空载流量
一、 结构型式的选择 （一）工作边数（或通路数）的选择 考虑执行元件的形式 双边滑阀：差动液压缸 四边滑阀：双作用缸和马达 性能：四边滑阀较好（零位流量增益一样、但压力增益 是双边滑阀的二倍） 结构工艺：双边滑阀较好 用途：双边（机液伺服）、（四边）电液伺服 （二）节流窗口形状选择 根据系统要求的流量增益来选择 矩形窗口：流量增益线性好 圆形孔口：加工简单，流量增益非线性，用于要求不高 的场合
2.10 射流管阀(续)
优点： 1)抗污能力强，对油液的清洁度要求不高 2)压力恢复系数和流量恢复系数高，效率 较高，可以作为前置放大元件。 缺点： 1)由于射流力的作用，容易产生振动 2)射流管惯量较大，动态特性不如喷嘴挡板阀 3)零位泄漏量大 4)粘性特性影响较大
在空载时, pL 0,Fs 0 0.86WpsxV (与零开口是 2倍关系)
三、瞬态液动力
阀开口量的变化使通过 阀口的流量发生变化， 引起 阀腔内流速随时间变化 ，其动量变化对阀芯产 生的 反作用力就是瞬态液动 力。 d (m v) dv dv dq Ft m LAV L dt dt dt dt 其中：AV－－阀腔过流断面面积 L－－－－液流在阀腔内 的实际流程长度 m－－－－阀腔中的液体 质量 v－－－－阀腔中的液体 流速
为液体密度， i为节流口开口面积，是 阀芯位移xv的函数,其变化规律取决于节流
口形状。g为节流口液导； qi gi pi
一、压力－流量－方程一般表达式
二、滑阀的静态特性曲线
滑阀的静态特性可以用静态特性曲线表达
流量特性曲线，即 qL f ( xV ), pL C 0 压力特性曲线，即 pL f ( xV ), qL C 0 压力－流量特性曲线， 即qL f ( pL ), xV x 0
工作边数影响
双边滑阀
差动液压缸
Kq一样，Kp（四）＝2Kp（双），四边优； 工艺上，双边优； 双边——机液伺服系统，四边——电液伺服系统
四边滑阀
双作用液压缸
节流窗口形状选择
矩形窗口，圆形窗口，三角形窗口
线性的流量增益
非线性的流量增益
工艺性好
预开口形式
0泄漏小
这里有以下公式： g称为节流口的液导
gi CdAi
2
,其中Cd为阀节流口流量系数，
为液体密度， i为节流口开口面积，是 阀芯位移xv的函数,其变化规律取决于节流
口形状。g为节流口液导； qi gi pi
下图中p为油液压力，q为油液流量，其中
ps为供油压力 , p 0 0, pL为负载压降，pi(1, 2,
Kc切线冠以负号， Kc越小，刚度越大，抵抗 负载变化的能力大 qL pL Kq pL 压力增益Kp ,Kp （因为 xV ) q L xV Kc xV pL
因为反馈控制系统经常工作在原点附近。（为何？）
qL =pL xv 0
理想滑阀是指径向间隙为零、 工作边锐利的滑阀 理想零开口四边滑阀是匹配且对称的
2.6 滑阀受力分析（续）
• 由于射流角θ<90度，所以稳态液动 力的方向总是指向使阀口关闭的方向。 △p一定时，稳态液动力与阀的开口量 成正比——弹性力 • 实际的阀受径向间隙和工作圆边的影 响，使过流面积增大，射流角减小， 从而使稳态液动力增大。
2.6 滑阀受力分析（续）
(二)、零开口四边滑阀的稳 态液动力
三、瞬态液动力(续)
gi CdAi 2
, 其中Cd为阀节流口流量系数，
为液体密度，i为节流口开口面积，是
阀芯位移xv的函数, gi为节流口液导； qi gi pi CdAi 2 pi
dq dxv dxv Ft L CdWL 2 p Bf dt dt dt
四、滑阀的驱动力
上述分析表明，在PL＝2/3 Ps时，整个液压 伺服系统的效率最高，同时阀的输出功率最 大。 取PL＝2 Ps/3作为阀的设计负载压力， 同时，在PL<=2/3 Ps,Kc变化不大。Kq的减小 和Kc的增大会影响系统的性能。 Kc是系统的阻尼的一种体现，也说明了系统抗负载的能力，
值越小，刚度越大
2.8 滑阀的设计
Fs 0.43WpxV , 其中每个阀口的压降为 ps pL p , 所以Fs 0.43W ( ps pL ) xV 2 所以稳态液动力是随负 载压力pL变化而变化的， 在空载时, pL 0, Fs 0 0.43Wp sxV
2.6 滑阀受力分析（续）
稳态液动力一般都很大，是滑阀的主要阻力。 例：全周开口，直径0.012m的阀芯，ps＝ 140×105Pa,空载时的动力刚度Kf0＝ 2.27×105N/m,如果阀芯的最大位移5×10－4m 时，空载的稳态液动力Fs0＝114N 考虑采用二级滑阀。
d xv dxv Fi mv 2 ( Bv Bf ) Kfxv FL dt dt Fi 总驱动力 mv 阀芯及阀腔油液质量 Bv 阀芯与阀套间的粘性摩 擦系数 Bf 瞬态液动力阻尼系数 Kf 稳态液动力刚度 FL 任意负载力
2
2.7 滑阀输出功率及效率（续）
电液控制工程
第二章 液压放大元件
摆线式液压放大器
田间工作现场 + 美国大狗
2.1 圆柱滑阀的结构型式及分类
阀是液压伺服系统中的一种主要控制元 件，它的静态、动态特性对液压伺服系统 有很大的影响。结构简单、单位体积输出 功率大、工作可靠、动态特性好是其优 点。
节流口流量与压降关系
2
流量饱和现象
面积梯度W
Kq＝ （Ps，W）——与系统的开环增益直接配合。
f
分机液伺服系统与电液伺服系统，对 增益的调整方法多样性进行说明！
阀芯最大位移Xvmax
通常希望适当降低W以增加
Xvmax
1 提高阀的抗污能力，减少阻塞现象 2 可以降低阀芯轴向尺寸的公差要求 但是：较大的Xv在电磁操作控制元件中受到限制 在机械伺服系统中用的比较多
3, 4)为通过每一阀肩的压降
qs为供油流量，qL为负载流量，qi(1, 2, 3, 4)为
通过每一阀肩的流量
各桥臂的流量为 q1 =g1 p1 q2 =g 2 p2 q3 =g3 p3 q4 =g 4 p4
这里有以下公式： g称为节流口的液导
gi CdAi
2
,其中Cd为阀节流口流量系数，