液压控制系统课后思考题

第二章

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？

理想滑阀：径向间隙为零，节流工作边锐利的滑阀

实际滑阀：存在径向间隙，节流工作边有圆角的滑阀

3、什么是三通阀、四通阀?什么是双边滑阀、四边滑阀?它们之间有什么关系?

“二通阀”、“三通阀”、“四通阀”是指换向阀的阀体上有两个、三个、四个各不相通且可与系统

中不同油管相连的油道接口，不同油道之间只能通过阀芯移位时阀口的开关来沟通。

“双边滑阀”、“四边滑阀”是指换向阀有两个、四个可控的节流口。

一般情况下，三通阀是双边滑阀，四通阀是四通阀。

4、什么叫阀的工作点？零位工作点的条件是什么?

阀的工作点是阀的压力—流量曲线上的点。零位工作点即曲线的原点，又称零位阀系数。零位

工作点的条件是0===v L L x p q 。

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？

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。

8、为什么说零开口四边滑阀的性能最好，但最难加工？

（1） 从四边滑阀角度：

四边滑阀有四个可控的节流口，双边滑阀有两个可控的节流口，单边滑阀只有一个可控的节流口，

因此，四边滑阀的控制性能最好；

（2） 从零开口角度：

零开口具有线性流量增益，性能比较好；负开口阀由于流量增益具有死区，将引起问题误差；正

开口阀在开口区内的流量增益变化大，压力灵敏度低，零位泄漏量大。因此零开口阀性能最好；

四边滑阀需要保证三个轴向配合尺寸，双边滑阀需保证一个轴向配合尺寸，单边滑阀没有轴向配合

尺寸。零开口阀还要保证零开口，径向配合要求。因此，零开口四边滑阀结构工艺复杂、成本高，难加

工。

9、什么是稳态液动力，什么是瞬态液动力？

稳态液动力：在阀口开度一定的稳态流动情况下，液流对阀芯的反作用力。方向总是指向使阀口关

闭的方向。

瞬态液动力：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。与阀芯的移动速度成正比，起粘性阻尼力的作用，方向始终与阀腔内液体

的加速度方向相反。

14、喷嘴挡板阀的零位压力为什么取0.5p s 左右，n D 和fo x 对其性能有什么影响？ 因为在零位压力灵敏度最高，为了满足这一要求，进行公式推导，可得出零位的控制压力为

s co p p 21=，此时，零位的压力灵敏度最高；而且控制压力c p 能充分的调节，因此，取s co p p 2

1=作为设计准则。

没有影响，不管这两个值如何变化，都能得出这一关系。

15射流管阀有什么特点，工作原理与滑阀和喷嘴挡板阀一样吗？

工作原理不一样。优点：(1)射流管阀的最大优点是抗污染能力强，对油液清洁度要求不高，从而提高

了工作的可靠性和使用寿命。(2)压力恢复系数和流量恢复系数高，一般均在70%以上，有时可达90%以上。

缺点：(1) 其特性不易预测，主要靠实验确定。(2)与喷嘴挡板阀的挡板相比，射流管的惯量较大，因

此其动态响应特性不如喷嘴挡板阀。(3)零位泄漏流量大。(4)当油液粘度变化时，对特性影响较大，低温特性较低。

滑阀是节流原理，射流管阀：压力油的压力能通过射流管的喷嘴转换为液流的动能，液流被接收后，又将动能转换为压力能。

第三章

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（或称液压动力机构）是指利用液压能源，具有一定功率，直接推动负载运动的液压

装置，由液压放大元件（液压控制元件）和液压执行元件组成的。液压放大元件可以是液压控制阀，也

可以是伺服变量泵；液压执行元件是液压缸、液压马达。

有阀控和泵控两种两种控制方式。

四种基本组成类型：阀控液压缸、阀控液压马达、泵控液压缸、泵控液压马达。

2、 负载类型对液压动力元件的传递函数有什么影响？

答：负载对液压动力元件的传递函数为)

12(2

++=S S S K X X n n V P ωξω 当n ω减小时，则传递函数增大，系统响应变快；

当ξ增大系统变得稳定；

当K 增大时，则传递函数增大，系统的穿越频率会变大，则系统响应变快。

3、 无弹性负载和有弹性负载时，描述传递函数的性能参数分别有那几个？它们对系统动态特性有什么影

响？

答：无弹性负载描述传递函数的性能参数有流量系数q K 、总流量—压力系数ce K 、有效体积弹性模量e β、粘性阻尼系数p B 。当q K 增大时，传递函数增大，系统的穿越频率会变大，则系统响应变快。其中t t p

e h m V A w 24β=，e β越大，则h w 越大，系统带宽越大，系统反应越快。其中

t e t p m t t e P ce

h m V A B V A K ββζ4m +=，p B 较小，可以忽略不计，则h ξ可近似为t t e P ce h V A K m βζ=，ce K 增

大，系统更稳定。

无弹性负载描述传递函数的性能参数有流量系数q K 、总流量—压力系数ce K 、有效体积弹性模量e β、粘性阻尼系数p B 、负载弹簧刚度K 。前四个性能参数影响相同，K 的主要影响是用一个转折频率为r w 的惯性环节代替无弹性负载时液压缸的积分环节。随着负载刚度减小，转折频率将降低，惯性环节就接近积分环节。

4、 何为液压弹簧刚度？为什么要把液压弹簧刚度理解为动态刚度？ 答：液压弹簧刚度是液压缸两腔在完全封闭的情况下，由于液体的压缩性形成的液压弹簧刚度。2e p

h t

4A K V β=它表示液压缸中的被压缩液体所产生的复位力与活塞的位移成正比，在动态时，在一定频率范围内，液压阀的泄露来不及起作用，相当于一种封闭状态。液压缸对外力的响应特性中反映出这样一种液压弹簧的存在，对阀控液压执行元件来说，可理解为动态刚度。静态时不起作用。

5、 液压固有频率和活塞位置有关，在计算系统稳定性时，四通阀控制双作用液压缸和三通阀控制差动液压

缸应取活塞的什么位置？为什么？

答：四通阀控制双作用液压缸应取活塞的中间位置，因为，活塞在中间位置时，液体压缩性影响最大，动力元件固有频率最低，阻尼比最小，此时 稳定性最差。

三通阀控制双作用液压缸应取活塞的最大位置。

6、为什么液压动力元件可以得到较大的固有频率？ 答：t

t P e h m V A 24βω=

，由式子可知，增大固有频率的方法很多：1）可以通过增大液压缸的面积，2）减小总压缩比，3）减小折算到活塞上的总质量，和4）提高油液的有效体积弹性模量