液压控制系统 王春行版 课后题答案

第二章

思考题

1、为什么把液压控制阀称为液压放大元件？

答：因为液压控制阀将输入的机械信号（位移）转换为液压信号（压力、流量）输出，并进行功率放大，移动阀芯所需要的信号功率很小，而系统的输出功率却可以很大。

2、什么是理想滑阀？什么是实际滑阀？

答：理想滑阀是指径向间隙为零，工作边锐利的滑阀。

实际滑阀是指有径向间隙，同时阀口工作边也不可避免地存在小圆角的滑阀。

4、什么叫阀的工作点？零位工作点的条件是什么？

答：阀的工作点是指压力-流量曲线上的点，即稳态情况下，负载压力为p

L

，阀位移

x V 时，阀的负载流量为q

L

的位置。

零位工作点的条件是q=p=x=0

L L V

。

5、在计算系统稳定性、响应特性和稳态误差时，应如何选定阀的系数？为什么？

答：流量增益

q

q =

x

L

V

K ∂

∂

，为放大倍数，直接影响系统的开环增益。

流量-压力系数

c

q =-

p

L

L

K ∂

∂

，直接影响阀控执行元件的阻尼比和速度刚度。

压力增益p p =

x L

V

K ∂∂，表示阀控执行元件组合启动大惯量或大摩擦力负载的能力 当各系数增大时对系统的影响如下表所示。

7、径向间隙对零开口滑阀的静态特性有什么影响？为什么要研究实际零开口滑阀的泄漏特性？

答：理想零开口滑阀c0=0K ，p0=K ∞，而实际零开口滑阀由于径向间隙的影响，存在

泄漏流量2c

c0r =

32W

K πμ

，p0c

K ，两者相差很大。

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度量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。 9、什么是稳态液动力？什么是瞬态液动力？

答：稳态液动力是指，在阀口开度一定的稳定流动情况下，液流对阀芯的反作用力。 瞬态液动力是指，在阀芯运动过程中，阀开口量变化使通过阀口的流量发生变化，引起阀腔内液流速度随时间变化，其动量变化对阀芯产生的反作用力。

习题

1、有一零开口全周通油的四边滑阀，其直径-3d=810m ⨯，径向间隙-6c r =510m ⨯，供油压力5s p =7010a P ⨯，采用10号航空液压油在40C 。工作，流量系数d C =0.62，求阀的零位系数。

解：零开口四边滑阀的零位系数为：

零位流量增益

q0d K C =零位流量-压力系数 2c c0r 32W

K πμ

=

零位压力增益

p0c

K =

将数据代入得

2、已知一正开口量-3=0.0510m U ⨯的四边滑阀，在供油压力5s p =7010a P ⨯下测得零位泄露流量c q =5min L ，求阀的三个零位系数。 解：正开口四边滑阀的零位系数为：

零位流量增益 c

q0q K U

=

零位流量-压力系数 c

c0s

q 2p K =

零位压力增益 q0s

p0c0

2p K K K U

=

=

将数据代入得

第三章

思考题

1、 什么叫液压动力元件？有哪些控制方式？有几种基本组成类型？

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。有四种基本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。

4、 何谓液压弹簧刚度？为什么要把液压弹簧刚度理解为动态刚度？

答：液压弹簧刚度2

e p

h t

4A K V β=

，它是液压缸两腔完全封闭由于液体的压缩性所形成

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闭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闭，因此在稳态下这个弹簧刚度是不存在的。但在动态时，在一定的频率范围内泄露来不及起作用，相当于一种封闭状态，因此液压弹簧刚度应理解为动态刚度。 习题

1、有一阀控液压马达系统，已知：液压马达排量为3

-6m m =610rad D ⨯，马达容积效率

为95%，额定流量为3

-4n m q =6.6610s ⨯，额定压力5n p =14010a P ⨯，高低压腔总容积

-43t V =310m ⨯。拖动纯惯性负载，负载转动惯量为2t =0.2kg m J ⋅，阀的流量增益

2

q m

=4s K ，流量-压力系数3

-16c m =1.510s Pa

K ⨯⋅，液体等效体积弹性模量8e =710a P β⨯。试求出以阀芯位移v x 为输入，液压马达转角m θ为输出的传递函数。 解：由阀控液压马达的三个基本方程

可得

()q

m

m

32

t c tm t t 22

e m m

s s s 4V

K D J K C X V J D D θβ=

+++

马达的容积效率 n v n

q q

q η-∆=

且 tm n q p C ∆= 得 ()

n v 123tm n

q 1 2.3810m a p C P η--=

=⨯⋅

代入数据得 ()

5

m

422

6.6710s 5.9510s 1.3210s 1V X θ--⨯=⨯+⨯+ 2、阀控液压缸系统，液压缸面积-42p =15010m A ⨯，活塞行程L=0.6m ，阀至液压缸的连接管路长度l=1m ，管路截面积-42a=1.7710m ⨯，负载质量t m =2000kg ，阀的流量-压力系数3

-12c m =5.210s Pa K ⨯⋅。求液压固有频率h ω和液压阻尼比h ζ。计算时，取

8e =710a P β⨯，3

kg

=870m ρ。

解：总压缩体积 33t p al 9.17710m V A L -=+=⨯

管道中油液的等效质量 2p

02

m a l 1106kg a

A ρ

=⋅⋅=