液压控制系统(王春行版)课后题答案.docx

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1、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阀位移Xy时,阀的负载流量为九的位置。零位工作点的条件是qL=Pl=xv=Oo5、在计算系统稳定性、响应特性和稳态误差时，应如何选定阀

2、的系数？为什么？答：流量增益Kq=妙，为放大倍数，直接影响系统的开环增益。qxv流量-压力系数KC=妙，直接影响阀控执行元件的阻尼比和速度刚度。血压力增益KIl=g,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pv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答：理想零开口滑阀Kg=O,KPo=8,而实际零开口滑阀由于径向间隙的影响，存在泄漏仝必，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

3、量曲线来判断阀的加工配合质量O9、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d=8xl-3,径向间隙z=5xl6m,供油压力Ps=70xl()5pa,采用10号航空液压油在40C工作，流量系数Cd=O.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K将数据代入得Kqo=I.4n?/sKCo=4.4xl()T2sPaKPO=3.17x

4、l0Mm2、已知一正开口量U=O.O5xlO-3m的四边滑阀，在供油压力r=70xIOf5Pa下测得零位泄露流量qc=5%h,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KqO=含零位流量-压力系数KeO=BJ2Ps零位压力增益KDO=O也=也p0KCOU将数据代入得Kqo=I.67sCc0=5.9510,2m7sPaKPO=2.8x10”M/m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

5、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Kh=竺&,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Om=6乂10.6明退，马达容积效率为95%,额定流量为qn=6.66xl(T4m

6、Z,额定压力Pn=I40x10$Pa,高低压腔总容积Vl=3104m拖动纯惯性负载，负载转动惯量为4=0.2kgn,阀的流量增益(Em%,流量压力系数KC=ISxlO-wm/pa，液体等效体积弹性模量A=7XlO8Pao试求出以阀芯位移XV为输入，液压马达转角Q1为输出的传递函数。解：由阀控液压马达的三个基本方程Ql=KqXv-KcPlVQL=DmSem+CmP/.+彷PLDm=JFemKqn可得3=泮XVX，3/(+/)丁SHS+S4RD；马达的容积效率Z=qiq且Aq=GmPnq得Gm=q，,)=2.3810,2m3sPaPn代入数据得组XV6.67X1()5s(5.9510-4s2+1.

7、3210-2s+1)2、阀控液压缸系统，液压缸面积4=150xl04m2,活塞行程L=0.6m,阀至液压缸的连接管路长度I=Im,管路截面积a=1.77xl4m2,负载质量叫二2000kg,阀的流量-压力系数KC=5.2x10/2噗Pa。求液压固有频率叫和液压阻尼比7h。计算时，取凤=7x108Pa,NO%。解：总压缩体积X=AL+al=9.177x103m3A-管道中油液的等效质量m0=alp-=l106kga-液压缸两腔的油液质量m=ApL0=7.38kg则折算到活塞上的总质量m；=mt+m0+m1=3113kg148.5rads所以液压固有频率h液压阻尼比1=工刎L乂5=5.34x104

8、、有一四边滑阀控制的双作用液压缸，直接拖动负载作简谐运动。己知：供油压力P.=140x10Pa,负载质量=300kg,负载位移规律为XP=XmSinGt,负载移动的最大振幅Xm=8l0-2m,角频率G=30rads。试根据最佳负载匹配求液压缸面积和四边阀的最大开面积郁。计算时，取Cd=O.62,p=870kgm解：负载速度A=大P=69XmCOSfWt负载力FL=mlxp=-mlxm69sintt功率INl=HuzJ=gm03jsin2以则在269t=-时，负载功率最大2最大功率点的负载力F=-mlxm2最大功率点的负载速度ul=-xmF故液压缸面积4=j=1.64XIO32由于最大空载流量q

9、0m=SL=QW”腐可求得四边阀的最大开面积W13l0-5m2Cd第四章思考题1、什么是机液伺服系统？机液伺服系统有什么优缺点？答：由机械反馈装置和液压动力元件所组成的反馈控制系统称为机械液压伺服系统。机液伺服系统结构简单、工作可靠、容易维护。2、为什么机液位置伺服系统的稳定性、响应速度和控制精度由液压动力元件的特性所定？答：为了使系统稳定，(h,因而可以认为液压固有频率就是综合谐振频率。此时系统的稳定性由液压固有频率叫和液压阻尼比所限制。有些大惯量伺服系统，往往是此时，综合谐振频率就近似等于结构谐振频率，结构谐振频率成为限制整个液压伺服系统频宽的主要因素。2）半闭环系统如果反馈从活塞输出端X

10、P引出构成半闭环系统，此时开环传递函数中含有二阶微分环节，当谐振频率42与综合谐振频率”靠的很近时，反谐振二阶微分环节对综合谐振有一个对消作用，使得综合谐振峰值减小，从而改善了系统的稳定性。习题1、如图4-15所示的机液位置伺服系统，供油压力P$=20x105a,滑阀面积梯度W=210-2m,液压缸面积A=20xl(4m2,液压固有频率为=320%,阻尼比7h=02.求增益裕量为6dB时反馈杠杆比Kf=L为多少？计算时，取Cd=O62,*2p=87(解：由图可得：xv=kixi-kfxp其中K=kf=i-又因为k=-201g-21外kg=6d8所以l=乜%=0.22k,2、如图416所示机液伺

11、服系统，阀的流量增益为Kq,流量.压力系数K/活塞面积Ap,活塞杆与负载连接刚度负载质量m总压缩容积匕，油的体积弹性模量风，阀的输入位移Xj活塞输出位移Xp,求系统的稳定条件。解：由图可知，该系统为半闭环系统，且半闭环系统的稳定条件为K?或g其中：综合阻尼比=与*4综合谐振频率结构谐振频率液压弹簧刚度开环放大系数K,反馈放大系数Kf=-1+12综上所述，将各系数代入不等式，可得系统的稳定条件为:1.+1；KqK第五章1、已知电液伺服阀在线性区域内工作时，输入差动电流Ai=IOmA,负我压力P=20105P3,负载流量Ck=60%也。求此电液伺服阀的流量增益及压力增益。解：电液伺服阀的流量增益为

12、Kq=舞=0.ImNA压力增益Tp=2108p2、已知一电液伺服阀的压力增益为5x10P%,伺服阀控制的液压缸面积为45=50104m2o要求液压缸输出力F=5x1(Xin,伺服阀输入电流不为多少？F解：负载压力P1=IxlO7Pa4则伺服阀输入电流Ai=2OmAKP5、已知电液伺服阀额定流量为10%也，额定压力为210x10Pa,额定电流IOrnA,功率滑阀为零开口四边滑阀，其零位泄露流量为额定流量的4%,伺服阀控制的双作用液压缸p=20104m2,当伺服阀输入电流为SlmA时，求液压缸最大输出速度和最大输出力。解：流量增益Kq=L%Pa流量-压力系数KC=曳=43%=3.17l()3PnPn压力增益KP=2=5.25lOoP%负载流量为qt=rqi=1.67