液压控制系统_第三章_液压动力元件 (2)
液压控制系统
液压控制系统第一章绪论1. 液压伺服控制系统：是以液压动力元件作驱动装置所组成的反馈控制系统，在这种系统中，输出量能够自动的、快速而准确的复现输入量的变化规律，对输入信号进行功率放大，是一个功放装置。
2. 液压伺服控制系统的组成：分法一：（1）输入元件：给出输入信号加于系统的输入端；（2）比较元件：给出偏差信号；（3）放大转换元件（中枢环节）：将偏差信号放大、转换成液压信号。
（4）控制元件：伺服阀；（5）执行元件：液压缸和液压马达；（6）反反馈测量元件：测量系统中的输出并转换为反馈信号；（7）其他元件：伺服油源、校正装置、油箱。
分法二：执行元件、动力元件、介质、辅助元件、控制元件（伺服阀）、比较元件、伺服反馈元件。
3. 液压伺服控制系统的分类：按系统输入信号的变化规律不同分为：定值控制系统、程序控制系统、伺服控制系统。
按被控物理量的名称不同可分为：位置伺服控制系统、速度伺服控制系统、力控制系统、其它物理量的控制系统。
按液压动力元件的控制方式或液压控制元件的形式可分为：节流式控制（阀控式）系统和容积式控制（变量泵控制或变量马达控制）系统两类。
按信号传递介质的形式或信号的能量形式可分为：机械液压伺服系统、电气液压伺服系统、气动液压伺服系统。
4. 泵控与阀控系统的优缺点：阀控系统的优点是响应速度快、控制精度高、结构简单；缺点是效率低。
泵控系统的优点是效率高；缺点是响应速度慢，结构复杂，操纵变量机构所需的力较大，需要专门的操纵机构。
5. 液压伺服控制的优点：（1）液压元件的功率—重量比和力矩—惯量比大，可组成结构紧凑、体积小、重量轻、加速性好的伺服系统；（2）液压动力元件快速性好，系统响应快，由于液压动力元件的力矩—惯量比大，所以加速能力强，能快速启动、制动和反向；（3）液压伺服系统抗负载的刚度大，即输出位移受负载变化的影响小，定位准确，控制精度高。
优点：液压伺服系统体积小，重量轻，控制精度高，响应速度快。
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 -⨯=。
液压与气动技术(第三版)部分习题参考答案
液压与气动技术(第三版)部分习题参考答案第2章 液压传动基础2-7 解： st t t E t 51121==︒2.351.45123040>==︒E E E ︒-︒=46.7ν ）（）（s mm s mm 2232389.33887.0276.3451.4451.46.7≈=-=-⨯= )(10390010389.33236s P m kg v a ⋅⨯=⨯⨯==--ρμ2-8 解：机械（杠杆）增力75025⋅=⋅'F F )(6)(600025750KN N F F ===' 液压增力 2244d F D Gππ'= )(04.41613342222KN F d D G =⨯='⋅=2-9 解：取等压面M-M21gh p gh p a s a ρρ+=+ )m kg 800( 10175603321=⨯⨯==h h s ρρ2-10 解：（1）取等压面M-M由于不计油液重量，不计大气压力（管内相对压力为1个标准大气压）则U 形管左边A M p p =左 ， 右边gh p g M ρ=右即 gh p A ρ=)(760)(76.08.9106.1310101325.036mm m g p h g A g ==⨯⨯⨯==ρ （2）管内压力为1个工程大气压（a MP 0981.0）)(1110)(1.118.9900100981.06cm m g p h y a y ==⨯⨯==ρ 2-11 解：（a ）)(3.6)(103.61.0410546242MPa P d Fp a =⨯=⨯⨯==ππ (b))(3.642MPa d Fp ==π2-12 解： v d Av q V 24π== )(85.025*********1062526242s m A q v v =⨯⨯=⨯⨯⨯==-ππ w p v g h p v g h p ∆+++=++22222211112121ραρραρ 式中a p p =1， 01=h ， 01=v ，2h =H ，代入上式，整理可得2222222v d l v gH p p a ρλραρ⋅++=- el e R vdR <=⨯⨯⨯==--5.10621020102585.063ν=2300， 层流，2=α 0705.075==eR λ 2p p a -285.090010254.00705.0285.029004.08.9900232⨯⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=-=4545(Pa)第3章 液压动力元件3-6 已知：p =10MPa ，n =1450r/min ，V =200mL/r ，95.0=V η，9.0=η 求：?0=P ， ?=i P解：（1）求液压泵的输出功率液压泵的实际流量)min (5.27595.01450102003LVn q q v v vt v =⨯⨯⨯===-ηη液压泵的输出功率 )(92.45)(1092.451065.27510103460kW W pq P v =⨯=⨯⨯⨯== （2）求电机的驱动功率)(519.092.450kW P P i ===η3-7 已知：m =3mm ，z =15， b =25mm ， n=1450r/min ， m in/25L q v = 求：?=V ， ?=V η 解：)(48.22102531566.666.6322r mL b zm V =⨯⨯⨯⨯==- )min (59.3214501048.223L Vn q vt =⨯⨯==-7671.059.3225===vt v v q q η （可见齿轮泵容积效率较低）3-8 已知：转子外径d =83mm ，定子内径D =89mm ，叶片宽度b =30mm求：（1）当rmL V 16=时，?=e ； （2）?max =V 解：（1）beD V π2=)(954.0)(0954.010893014.321622mm cm bD V e ==⨯⨯⨯⨯==-π （2）)(32mm d D e =-= )(30.501086330223max rmL beD V =⨯⨯⨯⨯==-ππ 3-9 已知：︒=18γ，d =15mm ，D =116mm ， z =7， 95.0==m V ηη，n =980r/min ，p =32MPa 求：?max =V ， ?=vt q ， ?=V q ， ?=i P解：z r D d V ⋅=tan 42max π)(60.46718tan 1161542r mL =⨯︒⨯⨯⨯=π )min (67.4598060.46L Vn q vt =⨯== )min .(38.4395.067.45Lq q v vt v =⨯=⋅=η m v v i pq P P ηηη==0)(6.25)(2563595.095.0)106/(1038.433246kW W ==⨯⨯⨯⨯=第4章 液压执行元件4-4 已知：p =3.5MPa ， D =0.09m ， d =0.04m ， v =0.0152m/s求：F =？，?=V q解：)(86.17)(178585.3)(422kN N d D F ==⨯-=π )(40152.022d D vA q v -⨯==π =7.76×10-5m 3/s = 4.6L/min4-6 已知：min /30L q V =, MPa p 4=求：（1）若 v 2 =v 3 = 4m/min ，D =？，d =? (2) F =?解： D =1.414d 324v d q v ⋅=π34v q d v π= )(78)(108.760/614.3)106/(30424mm m d =⨯=⨯⨯⨯=- 查表4-4，取d =80mm)(14.1132mm d D ==查表4-5，取D =110mm)(38)(37994411044221kN N p D F ==⨯⨯==ππ)(18)(178984)80110(4)(422222kN N p d D F ==⨯-=-=ππ )(20)(20096423KN N p d F ===π4-7 已知：单杆缸， D =125mm ，d =90mm ， min /40L q v =，a MP p 5.21= ，02=p求：（1）无杆腔进油，v 1，F 1=?（2）有杆腔进油，v 2，F 2=?（3）差动连接，v 3，F 3=？解：（1）无杆腔进油)(66.30)(30665.212544212111kN N p D A p F ==⨯⨯===ππ(2)有杆腔进油5.210)90125(4)(422122212⨯⨯-⨯=⋅-==ππp d D A p F =14768N=14.77(kN)min)/(77.6)/(1128.0)(42221m s m d D q A q v v v ==-==π (3)差动连接)(9.15)(15896259044212313KN N p d A p F ==⨯⨯===ππmin)/(29.6)/(105.01090106/4044624233m s m d q A q v v v ==⨯⨯⨯⨯===-ππ第5章 液压控制元件5-6 解：（a ）a MP p 2=， (b)a MP p 11=5-7 解：(a) 取决于调定压力值低的阀；（b ）取决于调定压力值高的阀。
学习任务2 液压传动系统动力和执行元件的学习
二、液压执行元件 (液压缸、液压马达)
1.液压缸
（1）活塞式液压缸 1）双杆式液压缸
（1）活塞式液压缸 1）双杆式活塞缸
活塞两端都有一根直径相等的活塞杆 伸出的液压缸称为双杆式活塞缸。
根据安装方式可分为缸筒固定式和活塞杆 固定式两种。
固定缸体时，工作台的往复 运动范围约为有效行程L的3 倍。
二、液压传动系统的组成
1)叶片泵具有结构紧凑、输出流量均匀、运转平稳、噪声小等优点。 2)自吸性和抗污染能力较差,结构复杂,造价高。 3)叶片泵多用于中高压液压系统中。
6.柱塞泵
柱塞泵是靠柱塞在缸体中做 往复运动造成密封容积的变 化来实现吸油与压油的。
柱塞泵的优点：
第一,构成密封容积的零件为圆柱形的柱塞和缸孔,加工方便,可 得到较高的配合精度,密封性能好,在高压下工作仍有较高的容积 效率。
当转子每转一周,每个工作空间要完成 两次吸油和压油, 称为双作用叶片泵。
这种叶片泵由于有两个吸油腔和两个压 油腔,并且各自的中心夹角是对称的,所 以作用在转子上的油液压力相互平衡, 因此双作用叶片泵又称为卸荷式叶片泵。
为了要使径向力完全平衡,密封空间数 (即叶片数)应当是双数。
（3）叶片泵的特点
视频
2.液压泵的主要性能参数 （1）压力 油液的压力是由油液的自重和油液受到外力作用而产生的。
由于油液自重而产生的压力一般很小,可忽略不计。 所以油液的压力为:
p--油液压强N/m2,也称帕(Pa) ; F一作用的外力，N; A-油液表面的承压面积,即活塞的有效作用面积, m2。
1)工作压力 实际工作时输出的压力。 压力取决于负载和管路上的压力损失，与液压泵的流量无关。
液压动力的元件习题(液压传动)教学内容
液压动力的元件习题(液压传动)第2章液压动力元件一、填空题1．液压泵是靠________的变化来进行工作的，所以又称液压泵为________式泵。
2．液压泵按结构特点一般可分为________、________、________三类泵。
3．外啮合齿轮泵位于轮齿逐渐脱开啮合的一侧是________腔，位于轮齿逐渐进入啮合的一侧是________腔。
4．变量泵是指________可以改变的液压泵，常见的变量泵有________、________、________；其中________和________是通过改变转子和定子的偏心距来实现变量，________是通过改变斜盘倾角来实现变量。
5．叶片泵一般分为________和________两种。
6．柱塞泵一般分为________和________柱塞泵。
7．液压泵的实际流量比理论流量________；而液压马达实际流量比理论流量________ 。
8．外啮合齿轮泵的_______、_______、_______是影响齿轮泵性能和寿命的三大问题。
9．径向柱塞泵改变排量的途径是_______，轴向柱塞泵改变排量的途径是_______。
10．为了保证齿轮泵的连续地可靠供油，要求其齿轮的啮合系数必须________，这必然产生________，为了克服这一现象，在齿轮泵中开了________。
11．液压泵的总效率等于_______和_______的乘积。
12．为了消除齿轮泵的困油现象，通常在两侧盖板上开________ ，使闭死容积由大变小时与________ 腔相通，闭死容积由小变大时与________腔相通。
13．齿轮泵产生泄漏的间隙为________间隙和________间隙，此外还存在________间隙，其中________泄漏占总泄漏量的80～85%。
14．对额定压力为2.5Mpa的齿轮泵进行泵性能测试，当泵输出的油液直接通向油箱，不计管道阻力，泵输出压力为_______ 。
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。
第三章-补充知识-液压传动基础知识-精简版2020
二、液压传动的主要缺点
与机械传动、电气传动相比，液压传动具有以下缺点
1、由于流体流动的阻力损失和泄漏较大，所以效率较低。如果处理不当，泄 漏不仅污染场地，而且还可能引起火灾和爆炸事故。
2、工作性能易受温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。 3、液压元件的制造精度要求较高，因而价格较贵。由于液体介质的泄漏及可
液压传动
第一章 液压传动概述
第一节 液压传动的定义、工作原理及组成
一、基本概念 1、液压传动的定义
用液体作为工作介质，在密封的回路里，以液体的压力能进行能 量传递的传动方式，称之为液压传动。
2、液压控制的定义
液压控制与液压传动的不同之点在于液压控制是一个自动控制系 统，具有反馈装置，系统具有较强的抗干扰能力,所以系统输出量 的精度高。
与机械传动、电气传动相比，液压传动具有以下优点
1、液压传动的各种元件、可根据需要方便、灵活地来布置； 2、重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快； 3、操纵控制方便，可实现大范围的无级调速(调速范围达2000:1)； 4、可自动实现过载保护； 5、一般采用矿物油为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长； 6、很容易实现直线运动； 7、容易实现机器的自动化，当采用电液联合控制后，不仅可实现更高程
低速液压马达的基本形式是 径向柱塞式，例如多作用内曲线式、单作 用曲轴连杆式和静压 平衡式等。
低速液压马达的主要特点是：排量大，体积大，转速低，有的可低到每 分钟几转甚至不到一转。通常低速液压马达的输出扭矩较大，可达 几千 到几万 ，所以又称为低速大扭矩液压马达。
第三节 液压缸
一、 液压缸的类型和特点
3、 活塞式液压缸典型结构
液压传动第三章
4.限压式变量叶片泵
（1）.结构特点:
o
o’
弹簧、反馈柱塞、 限位螺钉。 转子中心固定，
定子可以水平移动
e
来改变流量。
中国地质大学远程教学
外反馈、限压
（2）.工作原理：靠反馈力和弹簧力平衡，控制偏心距的大小，
36
4.限压式变量叶片泵（续）
限压式变量叶片泵在工作过程中,当工作压力p小于预先调定的限 定压力pc时,液压作用力不能克服弹簧的预紧力,这时定子的偏心距保 持最大不变,因此泵的输出流量q不变,当工作压力p大于预先调定的限 定压力pc时，泵的工作压力愈高,偏心量就愈小,泵的输出流量也就愈 小,且当p达到一定值时,泵的输出流量为零,控制定子移动的作用力 是将液压泵出口的压力油引到柱塞上,然后再加到定子上去,这种控制 方式称为外反馈式。
中国地质大学远程教学
15
1.外啮合齿轮泵的结构及工作原理(续1）
CB—B齿轮泵的结构
1-轴承外环 2-堵头 3-滚子 4-后泵盖 5-键 6-齿轮 7-泵体8-前泵盖 9-螺钉 10-压环 11-密封环 12-主动轴 13-键 14-泻油孔15-从动轴 16-泻油槽 17-定位销
中国地质大学远程教学
m
Tt
Ti
pVn qv
总效率：是指液压泵的实际输出功率与其输入功率的比值,即：
Po pi
pqv 2 n Ti
2 n Ti V n
v m
13
中国地质大学远程教学
3.2
齿轮泵
中国地质大学远程教学
14
3.2.1 外啮合齿轮泵 1.外啮合齿轮泵的结构及工作原理
(1).主要结构：齿轮、壳体、端盖等
液压传动习题
一、填空 1.液压系统由一般 液压系统由一般（ 1.液压系统由一般（ 2.液压传动是以（ 2.液压传动是以（ 液压传动是以 来传递动力。 来传递动力。
答案：液体、压力能 答案：液体、
）五个主要组成部分。 五个主要组成部分。 ）为传动介质，依靠液体的（ 为传动介质，依靠液体的（ ）
答案：动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件、 答案：动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件、工作介质
6.液压泵或液压马达的总效率等于 6.液压泵或液压马达的总效率等于 和 的 乘积。 乘积。 答案：容积效率、 答案：容积效率、机械效率 7.变量叶片泵通过改变 来改变输出流量， 7.变量叶片泵通过改变 ，来改变输出流量，轴向 来改变输出流量。 柱塞泵通过改变 ，来改变输出流量。 答案：偏心距、 答案：偏心距、斜盘倾角的大小 8.液压泵按结构形式常分为 8.液压泵按结构形式常分为 、 、 。 答案：齿轮泵、叶片泵、 答案：齿轮泵、叶片泵、柱塞泵
第二章 液压流体力学基础
6.在研究流动液体时， 的假想液体称为理想液体。 6.在研究流动液体时，将既 在研究流动液体时 又 的假想液体称为理想液体。 答案：无粘性、 答案：无粘性、不可压缩 7.当液压缸的有效面积一定时 当液压缸的有效面积一定时， 决定。 7.当液压缸的有效面积一定时，活塞的运动速度由 决定。 答案： 答案：流量 8.液体的流动状态用 来判断。 8.液体的流动状态用 来判断。 答案： 答案：雷诺数 9.液体的连续性方程为 它说明液体在管路中流动时， 9.液体的连续性方程为 ，它说明液体在管路中流动时，通过 任一通流面积的__是相等，且流速和通流面积成__ __是相等 __比 任一通流面积的__是相等，且流速和通流面积成__比。 答案： =q=常数 流量、 常数、 答案：v1A1=v2A2=q=常数、流量、反 10.液体流动中的压力损失可分为__压力损失和__压力损失 液体流动中的压力损失可分为__压力损失和__压力损失。 10.液体流动中的压力损失可分为__压力损失和__压力损失。 答案：沿程压力、 答案：沿程压力、局部压力 __和__是液压系统产生振动和噪声的主要原因 是液压系统产生振动和噪声的主要原因。 11. __和__是液压系统产生振动和噪声的主要原因。 答案：液压冲击、 答案：液压冲击、空穴现象 12.液体受压力作用发生体积变化的性质称为液体的 12.液体受压力作用发生体积变化的性质称为液体的 ，一 液体中混入空气时， 般可认为液体是 。液体中混入空气时，其压缩性 将 。 答案：可压缩性、不可压缩的、 答案：可压缩性、不可压缩的、增强
液压控制系统（王春行版）课后题答案2
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，阀位移时，p L x V 阀的负载流量为的位置。
q L零位工作点的条件是 。
q =p =x =0L 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，为放大倍数，直接影响系统的开环增益。
q q =x LVK ∂∂流量-压力系数，直接影响阀控执行元件的阻尼比和速度刚度。
c q =-p LLK ∂∂压力增益，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p p =x LVK ∂∂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，，而实际零开口滑阀由于径向间隙的影响，存在泄c0=0K p0=K ∞漏流量，，两者相差很大。
2cc0r =32WK πμp0K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，径向间隙，供油-3d=810m ⨯-6c r =510m ⨯压力，采用10号航空液压油在40工作，流量系数，求阀的零5s p =7010a P ⨯C 。
第三章 液压泵与液压马达
（三）液压泵排量和流量
1.排量Vp (m3/r) 是指在不考虑泄漏的情况下，液压泵主轴每转一 周所排出的液体体积。 2.理论流量qt (m3/s) 是指在不考虑泄漏的情况下，单位时间内排出的 液体体积。 qt =Vn 3.实际流量qp 指液压泵工作时的输出流量。 qp= qt - △ q 4.额定流量qn 指在额定转速和额定压力下泵输出的流量。
（动画） 2、工作原理：
旋转一周，完成二次吸油，二次排油——双作用泵
径向力平衡——平衡式叶片泵(两个吸油区，两个排油区）
3、 流量计算
忽略叶片厚度:
V=2π(R2-r2)B q=Vnηv = 2π(R2-r2)Bn ηv
如考虑叶片厚度: V=2π(R2-r2)B -2BbZ(R-r)/cosθ q=Vnηv = 2π(R2-r2)Bn ηv -2BbZ(R-r)/cosθ nηv
2、液压泵进口压力 p 0 0MPa ， 出口压力 pp 32MPa ， 实际输出流量q 250 L min，泵输入转矩 T pi 1350N m ， 输入转速 n 1000r min ，容积效率 0.96 。试求： （1）泵的输入功率 P i ，（2）泵的输出功率 P o ，（3） 泵的总效率 ，（4） 泵的机械效率 m
第三章 液压泵与液压马达
液压泵--动力元件： 将驱动电机的机械能转换成液体的压力能， 供液压系统使用，它是液压系统的能源。
3-1概
液压控制系统(常同立编著,清华大学出版社)PPT课件
12
应用案例 5——机器动物
高功率体积比和结构紧凑
13
应用案例 5——机器动物
14
应用案例 5——机器动物
15
应用案例 6——两足机器人
高功率体积比和结构紧凑
16
应用案例 6 —— 两足机器人
17
小结
液压控制技术是一门机电液一体化新技术，它是自动控制技术的 一个重要分支。液压控制技术包括开环控制和闭环控制两类，其中液 压闭环控制较为复杂。
29
第2章 参考文献
[1] Katsuhiko Ogata. System dynamics. 北京：机械工业出版社. 2004.3 [2] 吴重光. 仿真技术. 北京：化学工业出版社. 2000.5. [3] Katsuhiko Ogata. Modern control engineering. Prentice Hall, 2010 [4] John J. D’Azzo and Constantine H. Houpis, Stuart N. Sheldon. Linear Control System Analysis and Design with Matlab. New York: Marceld Dekker, Inc. 2003 [5] 王广雄，何朕. 控制系统设计. 北京：清华大学出版社, 2008.3. [6] 高钟毓等. 机电控制工程. 北京：清华大学出版社, 2011.8. [7] www. [8] Roland S. Burns. Advanced Control Enginineering. Oxord: Butterworth-Heinemann. 2001. [9] J.R. Leigh. Control theory. London: The institution of engineering and technology. 2004. [10] Isaac Horowitz. Some ideas for QFT research. International Journal of Robust and Nonlinear Control, 2003, 13: 599-605. [11] 刘兵，冯纯伯. 基于双重准则的二自由度预测控制——连续情况. 自动化学报. 1998，24(6):721-726. [12] 冯勇等. 现代计算机控制系统. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社, 1998.7. [13] D. M. Auslander, J. R. Ridgely, J. D. Ringgenberg. Control software for mechanical systems: object-oriented design in a real-time world. Pearson Education, Inc. 2002.
液压动力的元件习题(液压传动)
第2章液压动力元件一、填空题1．液压泵是靠________的变化来进行工作的，所以又称液压泵为________式泵。
2．液压泵按结构特点一般可分为________、________、________三类泵。
3．外啮合齿轮泵位于轮齿逐渐脱开啮合的一侧是________腔，位于轮齿逐渐进入啮合的一侧是________腔。
4．变量泵是指________可以改变的液压泵，常见的变量泵有________、________、________；其中________和________是通过改变转子和定子的偏心距来实现变量，________是通过改变斜盘倾角来实现变量。
5．叶片泵一般分为________和________两种。
6．柱塞泵一般分为________和________柱塞泵。
7．液压泵的实际流量比理论流量________；而液压马达实际流量比理论流量________ 。
8．外啮合齿轮泵的_______、_______、_______是影响齿轮泵性能和寿命的三大问题。
9．径向柱塞泵改变排量的途径是_______，轴向柱塞泵改变排量的途径是_______。
10．为了保证齿轮泵的连续地可靠供油，要求其齿轮的啮合系数必须________，这必然产生________，为了克服这一现象，在齿轮泵中开了________。
11．液压泵的总效率等于_______和_______的乘积。
12．为了消除齿轮泵的困油现象，通常在两侧盖板上开________ ，使闭死容积由大变小时与________ 腔相通，闭死容积由小变大时与________腔相通。
13．齿轮泵产生泄漏的间隙为________间隙和________间隙，此外还存在________间隙，其中________泄漏占总泄漏量的80～85%。
14．对额定压力为2.5Mpa的齿轮泵进行泵性能测试，当泵输出的油液直接通向油箱，不计管道阻力，泵输出压力为_______ 。
15. 液压泵将_______转换成_______，为系统提供_______；液压马达将_______转换成_______，输出_______和_______。
第三章液压机
二、液压机的选用
应以在该设备上进行的主要工艺为依据， 确保其主要参数都满足工艺要求，结合使用 条件，投资情况，制造厂情况并参考国内外 同类设备的参数和使用效果来决定。
在选用液压机时还应注意以下几个问题：
(1)关于最大偏心距
液压机的主要技术参数中，除锻造液压机外， 一般不专门列出允许的最大偏心距。但这不等 于可以在任意位置进行加载，相反，成形生产 中所用的大多数液压机如冲压液压机、塑料制 品液压机等都是按较小的偏心距甚至中心载荷 进行设计的，其承受偏心载荷的能力更差。
（0）手动液压机：用于一般压制、压装等工艺。 （1）锻造液压机：用于自由锻、钢锭开坯及金属模锻。 （2）冲压液压机：用于各种薄板、厚板的冲压。 （3）一般用途液压机：用于各种工艺，通常称为万能液压机。 （4）校正压装液压机：用于零件的校正及装配。 （5）层压液压机：用于胶合板、刨花板、纤维板及绝缘材料板 的压制。 （6）挤压液压机：用于挤压各种有色及黑色金属材料。 （7）压制液压机：用于各种粉末制品的压制成形，如粉末冶金、 人造金刚石、耐火材料的压制。 （8）打包、压块液压机：用于将金属碎屑及废料压成块。 （9）其他液压机：包括轮轴压装、冲孔等专门用途的液压机。
立柱与横梁的连接形式
（a）双螺母式（b）锥台式（c）锥台式（d）锥套式（e）锥套式
双 螺 母 式
26
双 螺 母 式
27
3） 立柱的预紧方式 注意：为什么要预紧？何处被预紧？ ● 加热预紧 过程：o 立柱、横梁安装到位；
o
o o o
内外螺母冷态拧紧；
加热立柱两端； 拧紧外螺母； 冷却后即产生很大的预紧力。
整个机身的刚性较差，受力时会产生角变形，且
机身上无导轨，运动精度较差，有时为了保证机 身有足够的强度和刚度，结构上做得比较笨重。
液压传动课后习题及解答
第一章绪论一、填空题1 、一部完整的机器一般主要由三部分组成，即 、 、2 、液体传动是主要利用 能的液体传动。
3 、液压传动由四部分组成即 、 、 、 。
4 、液压传动主要利用 的液体传动。
5 、液体传动是以液体为工作介质的流体传动。
包括 和 。
二、计算题：1:如图 1 所示的液压千斤顶，已知活塞 1 、 2 的直径分别为 d= 10mm ， D= 35mm ，杠杆比 AB/AC=1/5 ，作用在活塞 2 上的重物 G=19.6kN ，要求重物提升高度 h= 0.2m ，活塞 1 的移动速度 v 1 = 0.5m /s 。
不计管路的压力损失、活塞与缸体之间的摩擦阻力和泄漏。
试求：1 ）在杠杆作用 G 需施加的力 F ；2 ）力 F 需要作用的时间；3 ）活塞 2 的输出功率。
二、课后思考题：1 、液压传动的概念。
2 、液压传动的特征。
3 、液压传动的流体静力学理论基础是什么？4 、帕斯卡原理的内容是什么？5 、液压传动系统的组成。
6 、液压系统的压力取决于什么？第一章绪论答案一、填空题第1空：原动机；第2空：传动机；第3空：工作机；第4空：液体动能; 第5空 ：液压泵； 6 ：执行元件； 7 ：控制元件； 8 ：辅助元件； 9 ：液体压力能； 10 ：液力传动； 11 ：液压传动二、计算题：答案：1 ）由活塞2 上的重物 G 所产生的液体压力=20×10 6 Pa根据帕斯卡原理，求得在 B 点需施加的力由于 AB/AC=1/5 ，所以在杠杆 C 点需施加的力2 ）根据容积变化相等的原则求得力 F 需施加的时间3 ）活塞 2 的输出功率第二章液压流体力学基础一、填空题1、油液在外力作用下，液层间作相对运动进的产生内摩擦力的性质，叫做 。
2、作用在液体内部所有质点上的力大小与受作用的液体质量成正比，这种力称为 。
3、作用在所研究的液体外表面上并与液体表面积成正比的力称为 。
4、 液体体积随压力变化而改变。
液压控制系统4
将式(3-29)等式两边同乘 将式(3-29)等式两边同乘ω h / ζ h，则得： 等式两边同乘ω 则得：
52
结论： 当K / Kh « 1时，即负载刚度K远远小 于液压弹簧刚度Kh时，第一个数学条件 可以满足。而通常Kh比K大的多。 若s项的系数相等，式(3-30)应该成立。
21
• s xp是活塞的运动速度，是推动活塞运 动的实际流量QL1被活塞有效面积除，即 sxp=QL1/Ap。 • 活塞位移xp是由活塞速度积分得到的，
22
• 活塞上总阻力是由三部分组成:
作用在活塞上的任意外负载力FL； 与活塞位移有关的阻力Kxp； 与活塞速度有关的阻力（Mts+Bp)sxp，即 Fg=FL+Kxp+(Mts+Bp)sxp。
35
为了建立液压弹簧刚度的概念，可设想 活塞左右两腔液体体积相同，两腔压力相等， 完全封闭无任何泄漏。由于油的压缩性和容器 的机械柔度的存在，活塞就相当于支承在左右 两个弹簧上。当活塞上加外力作用时，活塞产 生位移xp，一侧的弹簧压缩，另一侧的弹簧拉 伸，如图3-4所示。
36
１)、对于左腔：
左腔的液压弹簧刚度：
42
当xv作阶跃输入时，活塞的输出速 Kq 度sxp是经过一段滞后才达到 xv的。 Ap 在式(3-21)中还包含一个积分环节， 它表明在时间常数Ｔ0足够小的情况，或经 过足够长的时间以后，活塞速度sxp和阀芯 Kq 位移xv成正比，即 s xp = xv。 Ap 其中：Kq/Ap称为速度放大系数或速度增 益。
５)、活塞两腔的容积V1和V2的比例不同， 、活塞两腔的容积V 对ωh也有影响：
1 从上式可知，只用当V1=V2= －Vt（活塞处 2 于液压缸中间位置）时， ωh最小。
液压部分习题答案
绪论二、判断题(× )1、液压传动不容易获得很大的力与转矩。
(√ )2、液压传动可在较大范围内实现无级调速。
(√ )3、液压传动系统不宜远距离传动。
(√ )4、液压传动的元件要求制造精度高。
(√ )5、气压传动的适合集中供气与远距离传输与控制。
(√ )6、与液压系统相比,气压传动的工作介质本身没有润滑性,需另外加油雾器进行润滑。
(× )7、液压传动系统中,常用的工作介质就是气油。
(√ )8、液压传动就是依靠密封容积中液体静压力来传递力的, 如万吨水压机。
(√ )9、与机械传动相比, 液压传动其中一个优点就是运动平穏。
第一章液压传动基础二、判断题(√)1、以绝对真空为基准测得的压力称为绝对压力。
(×)2、液体在不等横截面的管中流动,液流速度与液体压力与横截面积的大小成反比。
(×)3、液压千斤顶能用很小的力举起很重的物体,因而能省功。
(√)4、空气侵入液压系统,不仅会造成运动部件的“爬行”,而且会引起冲击现象。
(×)5、当液体通过的横截面积一定时,液体的流动速度越高,需要的流量越小。
(√)6、液体在管道中流动的压力损失表现为沿程压力损失与局部压力损失两种形式。
(√)7、2、液体能承受压力,不能承受拉应力(×)8、油液在流动时有粘性,处于静止状态也可以显示粘性。
(√)9、用来测量液压系统中液体压力的压力计所指示的压力为相对压力。
(×)10、以大气压力为基准测得的高出大气压的那一部分压力称绝对压力。
第二章液压动力元件三、判断题(×)1 、容积式液压泵输油量的大小取决于密封容积的大小。
(√)2、齿轮泵的吸油口制造比压油口大,就是为了减小径向不平衡力。
(×)3.叶片泵的转子能正反方向旋转。
(× )4.单作用泵如果反接就可以成为双作用泵。
(× )5、外啮合齿轮泵中,轮齿不断进入啮合的一侧的油腔就是吸油腔。
液压试题库(答案)
第一章液压传动概述一、填空题：1．液压传动是以（液体）为传动介质，利用液体的（压力能）来实现运动和动力传递的一种传动方式。
2．液压传动必须在（密闭容器内）进行，依靠液体的（压力能）来传递动力，依靠（压力能）来传递运动。
3．液压传动系统由（动力元件）、（执行元件）、（控制元件）、（辅助元件）和（工作介质）五部分组成。
4．在液压传动中，液压泵是（动力）元件，它将输入的（机械）能转换成（压力）能，向系统提供动力。
5．在液压传动中，液压缸是（执行）元件，它将输入的（压力）能转换成（机械）能。
6．各种控制阀用以控制液压系统所需要的（压力）、（方向）和（流量），以保证执行元件满足各种不同的工作需求。
7．液压元件的图形符号只表示元件的（功能），不表示元件的（具体结构）和（参数），以及连接口的实际位置和元件的（空间位置）。
8．液压元件的图形符号在系统中均以元件的（静止位置或常态位）表示。
二、判断题：（×）1. 液压传动不易获得很大的力和转矩。
（×）2. 液压传动装置工作平稳，能方便地实现无级调速，但不能快速起动、制动频繁换向。
（√）3．液压传动与机械、电气传动相配合时，易实现较复杂的自动工作循环。
（×）4.液压传动系统适宜在传动比要求严格的场合采用。
三.简答题：1. 简述液压传动的工作原理?2. 液压传动有哪些优缺点?1．液压传动是以液体为工作介质，利用压力能来驱动执行机构的传动方式。
具体的工作原理是：电动机驱动液压泵从油箱中吸油，将油液加压后输入管路。
油液经过一系列控制通断、流量和方向的液压阀进入液压缸一腔，推动活塞而使工作台实现移动。
这时液压缸另一腔的油液经换向阀和回油管流回油箱。
2．答：优点：1）在同等的体积下，液压装置能比电气装置产生更多的动力；2）液压装置工作比较平稳；3）液压装置能在大范围内实现无级调速，也可在运行的过程中调速；4）液压传动易于自动化；5）液压装置易于实现过载保护；6）液压元件已标准化、系列化和通用化。
第三章 液压动力元件
式中： R和r — 定子圆弧的长短半径；
θ— 叶片的倾角；
s— 叶片的厚度；
Z —叶片数。
45
2）、流量脉动：
双作用叶片泵若不考虑叶片的厚度，则瞬时流 量是均匀的。但实际上叶片是有厚度的，且R和r也 不可能完全同心，尤其叶片底部槽设计成与压油腔 相通时，泵的瞬时流量仍将出现微小的脉动。但脉 动率较其他泵（螺杆泵除外）小得多，且在叶片数 为4得倍数时最小，一般取12和16片。
53
2）、为何为变量泵：改变斜盘的倾角δ，可以改变柱 塞往复行程的大小，因而改变流量q。
2、流量的计算
1）、流量： 轴向柱塞泵的实际输出流量：
q
4
d 2 Dtg zn v
式中：z — 柱塞数；
d — 柱塞直径；
D — 柱塞分布园直径； δ — 斜盘与缸体轴线间的夹角。
54
2）、流量脉动：
轴向柱塞泵的输出流量是脉动，当柱塞 数为单数时流量脉动较小，一般取7、9或11。 3、优缺点 1）、优点：结构紧凑、径向尺寸小、易实现变 量，压力可以很高（可达30Mpa以上）。 2）、缺点：对油液污染较敏感。
8
2 、排量 V ：指在不考虑泄漏的情况下，轴 转过一整转时所能输出（或所需输入）的油 液体积。 3 、流量 q 1〉、液压泵（液压马达）的油液流量 qt : 指在不考虑泄漏的情况下，单位时间内 所能输出（或所需输入）的油液体积。 设液压泵（液压马达）的转速为n
qt = V n
9
2〉、液压泵（液压马达）的额定流量：指 在额定转速和额定压力下液压泵输出 （或输入马达）的流量。
近似计算可认为“排量=两个齿轮的齿间槽容
积之和”，而“齿间槽的容积≈轮齿的体 积”。
- 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)。
3.2.四边滑阀控对称液压缸的分析
3.2.1 系统数学模型 3.2.2 系统频率特性分析
3.2. 四边滑阀控对称液压缸的分析
3.2.1 系统数学模型
假定：ps C, pr 0，温度和
密度均为常数，且不计管道
损失及其动态性
QL
QL
（1）滑阀负载流量方程
QL Kq xv Kc pL
拉氏变换后得
3.1.2 液压频率
单作用液压缸的液压频率比双作用缸低一倍
h min
Ap2
Vt .m
K h m in
Ap2
Vt
对于液压马达，只需用马达排量 m 代替面积 Ap
转动惯量 J 代替质量m 即可
hmin
4Dm2
Vt J
K h m in
4Dm2
Vt
3.1.3 等效质量
液压频率与系统质量密切相关 管道中的液体质量不容忽视
a —管道过流截面积，m2，
m —管道中的液体质量，㎏
d2 dt
y
2
—管道中液体运动的加速度，sm2
ps
x
p1
A
p2
y
a
如果不计液体的可压缩性，由连续性方程得： m
dx A
a
dy
dt dt
于是就有
d2 dt
y
2
p2
A a
d2x dt2
A m
a2
带入管道力平衡方程中得：
d2x
d2
dt 2
p2a m dt
3.1. 液压频率
3.1.1 液压弹簧 3.1.2 液压频率 3.1.3 等效质量
3.1.1 液压弹簧
零开口阀中位时，液压缸工作腔中的液体压力
p10 p20
在外力F 作用下，质量m联
Ap
xp
同活塞要产生微小的位移 xp 左腔压力升高，右腔压力降 低。根据液体可压缩性定义
V10
V20
p10 p20
第三章 液压动力元件
3.0. 引言 3.1. 液压频率 3.2. 四边阀控对称液压缸分析 3.3. 液压动力元件负载匹配
3.0. 引言
液压动力元件=液压控制阀+液压执行器 液压控制元件：液压控制阀或伺服变量泵 液压执行元件：液压缸或液压马达 液压动力元件 ➢ 阀控液压缸 ➢ 阀控液压马达 ➢ 泵控液压缸 ➢ 泵控液压马达
QL (s) Kq X v (s) KcPL (s) （1）
3.2. 四边滑阀控对称液压缸的分析
(2) 连续性方程
流入
QL
Cep p1 Cip ( p1
p2
)
V1
e
•
p1 Ap
•
xp
流出
QL
Cep
p2
Cip
(
p1
p2 )
V2
e
•
•
p2 Ap xp
QL
QL
两式相加除以2取其平均值，并且考虑到
Vt V1 V2 , pL p1 p2 ,Ctp Cip Cep
QL
Ctp
pL
Vt
4e
•
•
pL Ap xp
拉氏变换后得
QL (s)
内外泄漏
所 需Ap流sX量p
(Ctp液 所体需4V压流t 缩量e s)
pL
活塞运动
所(需2流) 量
式中：Ctp —液压缸的总泄漏系数, Vt —液压缸的总容积，m3
液压弹簧刚度低，系统响应慢，最低刚度制约系统响应特性
3.1.1 液压弹簧
确定系统最低液压弹簧刚度
令液压缸的总容积为Vt
则 Vt V10 V20
V20 Vt V10
所以
Kh
Ap2
(Vt
Vt V10 )V10
Ap
xp
V10
V20
p10 p20
mF
极可Kh小见有值，极V。小t 一求值定dd时VK1Kh0，h等m0in效得液V410压AVpt2弹12V簧t 刚V度20 时K（h 是K即hV活10塞函A处p2数于(，V中11并0位且时V存12）0在)
就有
1 1 V
V0 p
p1
V10
Apxp , p2
V20
Ap x p
ps
mF
3.1.1 液压弹簧
式中：β—等效体积弹性模量，Pa， xp —活塞位移，m
Ap —活塞有效工作面积，㎡ 上式两边同乘 Ap 得 p
p1Ap K1xp
式中：K1 Ap2 /V10
ps p1
p2
当阀门突然打开时，液压缸的
力平衡方程：
d2x ( p1 p2 ) A M dt2
或
p1 A
p2 A
M
d2x dt 2
Ap
m
p2是活塞突然启动推动回流管中原本静止的
液体加速运动必需的压力，于是：
p2a
m
d2y dt2
h min
x
M
a
4 Ap2
Vt .m
3.1.3 等效质量
式中：
e—液体等效体积弹性模量，Pa，Ap —液压缸工作面积，㎡
3.2. 四边滑阀控对称液压缸的分析
（3）液压缸力平衡方程
pL Ap
mt
d 2xp dt 2
Bp
dxp dt
Kxp
FL
拉氏变换后整理得
ApPL (s) (mt s2 Bps K)X p FL (s) (3) QL
QL
式中：
mt
p2 Ap K2xp
K2 Ap2 /V20
Ap
xp
将两式相减并令 pL p1 p2
V10
V20
m
则有 pL Ap Khxp
p10 p20
式中
Kh
Ap2
1 ( V10
1 )
V20
——等效弹簧刚度
可见，液压缸中的受压液体犹如弹簧——液压弹簧，其刚度与
工作腔的容积相关，并且随液压缸两腔容积的变化而变化
活塞中位时液压系统的液压弹簧刚度最低，动态响应特性最差
3.1.2 液压频率
在机械系统中，无阻尼谐振频率 K
m
类比液压系统频率 h
Ap2Vt
(Vt V10 )V10m
当活塞处于中位时，液压频率最低：
m
K
结论：
h min
4 Ap2
Vt .m
液体体积模量很大，所以液压谐振频率可以很高 增大缸面积，减少不液压缸不必要的空行程，防止气 体混入，可有效提高液压谐振频率
y
2
3.1.3 等效质量
将 p2 m 式中：me
A d2x
a2md(tAp2 1)A带2 入Mm液—e压dd—t2缸2x系力统平的衡等方效程质整量理后p1得A 到 ：p2 A a
尽管管道中液体质量 m << M（负载质量），但是由于(
所以m的影响不容忽视
A a
d2x M
dt 2
)2 很大，
减少不必要的管道长度、增大管道的直径是提高系统液压频率的 有效途径
mp
mel
mov
mod
(
Ap a
)2
等效总质量
mp —活塞及活塞杆的质量，㎏，
mmeolv——负油载缸的工等作效腔质液量体，质㎏量，㎏，
mod—管道中液体质量，㎏ a —阀与缸间的管道截面积，m2,
B p—粘性阻尼系数
K——弹簧刚度，N/m
3.2. 四边滑阀控对称液压缸的分析
由以上3个方程可得系统方框图：[ pL ([sQ)QLA(pLs)(sF)LA(pss)XK]/pq(m]X/t(svC(2tsp)B4pVsKtecKsP)L)(sp)XL p ((123))