液壓控制系統(tǒng)(王春行版)課后題答案2VIP

1、精品文檔第二章思考題1、為什么把液壓控制閥稱為液壓放大元件？答：因?yàn)橐簤嚎刂崎y將輸入的機(jī)械信號(hào)（位移）轉(zhuǎn)換為液壓信號(hào)（壓力、流量）輸出，并進(jìn)行功率放大，移動(dòng)閥芯所需要的信號(hào)功率很小，而系統(tǒng)的輸出功率卻可以很大。2、什么是理想滑閥？什么是實(shí)際滑閥？答：理想滑閥是指徑向間隙為零，工作邊銳利的滑閥。實(shí)際滑閥是指有徑向間隙，同時(shí)閥口工作邊也不可避免地存在小圓角的滑閥。4、什么叫閥的工作點(diǎn)？零位工作點(diǎn)的條件是什么？答：閥的工作點(diǎn)是指壓力-流量曲線上的點(diǎn)，即穩(wěn)態(tài)情況下，負(fù)載壓力為pL,閥位移xV時(shí),閥的負(fù)載流量為qL的位置。零位工作點(diǎn)的條件是qL=pL=xV=0。5、在計(jì)算系統(tǒng)穩(wěn)定性、響應(yīng)特性和穩(wěn)態(tài)誤差時(shí)

2、，應(yīng)如何選定閥的系數(shù)？為什么?答：流量增益K=qL,為放大倍數(shù)，直接影響系統(tǒng)的開環(huán)增益。q-xv流量-壓力系數(shù)Kc=-£qL,直接影響閥控執(zhí)行元件的阻尼比和速度剛度。池壓力增益K = p表示閥控執(zhí)行元件組合啟動(dòng)大慣量或大摩擦力負(fù)載的能力當(dāng)各系數(shù)增大時(shí)對(duì)系統(tǒng)的影響如下表所示。精品文檔答：理想零開口滑閥7、徑向間隙對(duì)零開口滑閥的靜態(tài)特性有什么影響？為什么要研究實(shí)際零開口滑閥的泄漏特性？Kc0=0,Kp0=°0,而實(shí)際零開口滑閥由于徑向間隙的影響，存在泄漏流量Kc0二空，Kp0=3f",兩者相差很大。32p二r：理想零開口滑閥實(shí)際零開口滑閥因有徑向間隙和工作邊的小圓角，

3、存在泄漏，泄漏特性決定了閥的性能，用泄漏流量曲線可以度量閥芯在中位時(shí)的液壓功率損失大小，用中位泄漏流量曲線來判斷閥的加工配合質(zhì)量。9、什么是穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力？什么是瞬態(tài)液動(dòng)力？答：穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力是指，在閥口開度一定的穩(wěn)定流動(dòng)情況下，液流對(duì)閥芯的反作用力。瞬態(tài)液動(dòng)力是指，在閥芯運(yùn)動(dòng)過程中，閥開口量變化使通過閥口的流量發(fā)生變化，引起閥腔內(nèi)液流速度隨時(shí)間變化，其動(dòng)量變化對(duì)閥芯產(chǎn)生的反作用力。習(xí)題1、有一零開口全周通油的四邊滑閥，其直徑d=8Ml0-3m,徑向間隙rc=5Ml0-6m,供油壓力Ps=70>d05Pa,采用10號(hào)航空液壓油在40°C工作，流量系數(shù)Cd=0.62,求閥的零位系數(shù)。解：

4、零開口四邊滑閥的零位系數(shù)為:零位流量增益Kq0= CdW二 Q2W c零位流量-壓力系數(shù)32零位壓力增益將數(shù)據(jù)代入得KcoKqo=1.4m2/sKc0=4.410"m3/sPaKp0=3.171011Pam35_2、已知一正開口量U=0.0510m的四邊滑閥，在供油壓力Ps=70M10Pa下測(cè)得零位泄露流量qc=5*n，求閥的三個(gè)零位系數(shù)。解：正開口四邊滑閥的零位系數(shù)為：零位流量增益K00quqcU零位流量-壓力系數(shù)Kcoqc2Ps零位壓力增益K 0puKq0 _ 2PsKco 一 U將數(shù)據(jù)代入得Ka0=1.67m2.sqKc0=5.9510J2m3sPaKpo=2.81011Pam

5、第三章思考題1、什么叫液壓動(dòng)力元件？有哪些控制方式？有幾種基本組成類型？答：液壓動(dòng)力元件（或稱為液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)）是由液壓放大元件（液壓控制元件）和液壓執(zhí)行元件組成的。控制方式可以是液壓控制閥，也可以是伺服變量泵。有四種基本形式的液壓動(dòng)力元件：閥控液壓缸、閥控液壓馬達(dá)、泵控液壓缸和泵控液壓馬達(dá)。4、何謂液壓彈簧剛度？為什么要把液壓彈簧剛度理解為動(dòng)態(tài)剛度？答：液壓彈簧剛度KhVt,它是液壓缸兩腔完全封閉由于液體的壓縮性所形成的液壓彈簧的剛度。因?yàn)橐簤簭椈蓜偠仁窃谝簤焊變汕煌耆忾]的情況下推導(dǎo)出來的，實(shí)際上由于閥的開度和液壓缸的泄露的影響，液壓缸不可能完全封閉，因此在穩(wěn)態(tài)下這個(gè)彈簧剛度是不存在的。但在

6、動(dòng)態(tài)時(shí)，在一定的頻率范圍內(nèi)泄露來不及起作用，相當(dāng)于一種封閉狀態(tài)，因此液壓彈簧剛度應(yīng)理解為動(dòng)態(tài)剛度。習(xí)題1、有一閥控液壓馬達(dá)系統(tǒng)，已知：液壓馬達(dá)排量為Dm=610-6m/rad,馬達(dá)容積效率為95%,額定流量為qn=6.66104m3/,額定壓力Pn=140M10Pa高低壓腔總?cè)莘eVt=3M10-4m3。拖動(dòng)純慣性負(fù)載，負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為Jt=0.2kgm2,閥的流量增益Kq=4 m2/ ,流量-壓力系數(shù)Kc= 1. 511Pa'液體等效體積彈性模量Pe=7M108Pa。試求出以閥芯位移Xv為輸入，液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)角10m為輸出的傳遞函數(shù)。解：由閥控液壓馬達(dá)的三個(gè)基本方程Ql=KqXV-KcPlQ

7、l =DmS% CtmPL .4一：-sPlePLDm=JtS2%可得2mXVVJt 345KqDmJt Kc2 ctm S2SDm馬達(dá)的容積效率1=qn-Aq且Aq=Ct很nqn得ctm=qn1-v=2.3810,2m3sPaPn代入數(shù)據(jù)得工=6.671。-Xvs5.95f0s1.3210s12、閥控液壓缸系統(tǒng)，液壓缸面積Ap=150x10-4m2,活塞行程L=0.6m,閥至液壓缸的連接管路長(zhǎng)度l=1m,管路截面積a=1.77x10-4m2,負(fù)載質(zhì)量mt=2000kg,閥的流量-壓力系數(shù)-12Kc=5.2 10c。求液壓固有頻率Eh和液壓阻尼比，h。計(jì)算時(shí)，取 Pe=7M108Pa,P=87

8、0kgzm30解：總壓縮體積Vt=ApLal=9.17710,m3管道中油液的等效質(zhì)量m° =a l ：A2 =1106kga液壓缸兩腔的油液質(zhì)量則折算到活塞上的總質(zhì)量mt =mt+m0+m1 =3113kg所以液壓固有頻率看Vtmit=148.5rad. s液壓阻尼比h = KcApPemt二et=5.3410Vt4、有一四邊滑閥控制的雙作用液壓缸，直接拖動(dòng)負(fù)載作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。已知：供油壓力Ps=140M1dPq負(fù)載質(zhì)量mt=300kg,負(fù)載位移規(guī)律為Xp=Xmsincot,負(fù)載移動(dòng)的最大振幅Xm=8M10，m,角頻率©=30rad/s。試根據(jù)最佳負(fù)載匹配求液壓缸面積和四邊閥

9、的最大開面積WXVm。計(jì)算時(shí)，取Cd=0.62,P=870kg/m3。解：負(fù)載速度L=xp-xmcos4負(fù)載力FL=mtHxp=-mxm2sint一1.功率N=|FL普L=-mtcoxmsin2ot則在2切t=土?xí)r，負(fù)載功率最大222取大功率點(diǎn)的負(fù)載力FL=mtxm2最大功率點(diǎn)的負(fù)載速度*2-L=xm2故液壓缸面積a =*FL2一 Ps3 s32=1.64 10 mq0m 3AL = CdWxVm. Ps :可求得四邊閥的最大開面積由于最大空載流量第四章思考題1、什么是機(jī)液伺服系統(tǒng)？機(jī)液伺服系統(tǒng)有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：由機(jī)械反饋裝置和液壓動(dòng)力元件所組成的反饋控制系統(tǒng)稱為機(jī)械液壓伺服系統(tǒng)。機(jī)液伺服系統(tǒng)

10、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、容易維護(hù)。2、為什么機(jī)液位置伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性、響應(yīng)速度和控制精度由液壓動(dòng)力元件的特性所定？答：為了使系統(tǒng)穩(wěn)定，Kv<(0.20.4)3,穿越頻率8c稍大于開環(huán)放大系數(shù)Kv而系統(tǒng)的頻寬又稍大于0c,即開環(huán)放大系數(shù)越大，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快，系統(tǒng)的控制精度也越高，而Kv取決于Kf、Kq、Ap,所以說機(jī)液位置伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性、響應(yīng)速度和控制精度由液壓動(dòng)力元件的特性所定。3、為什么在機(jī)液位置伺服系統(tǒng)中，閥流量增益的確定很重要？答：開環(huán)放大系數(shù)越大，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快，系統(tǒng)的控制精度也越高，而Kv取決于Kf、Kq、Ap,在單位反饋系統(tǒng)中，Kv僅由Kq和Ap所確定，而Ap主要由負(fù)載

11、的要求確定的，因此Kv主要取決于Kq,所以在機(jī)液位置伺服系統(tǒng)中，閥流量增益的確定很重要。5、低阻尼對(duì)液壓伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性有什么影響？如何提高系統(tǒng)的阻尼？這些方法各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：低阻尼是影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和限制系統(tǒng)頻寬的主要因素之一。提高系統(tǒng)的阻尼的方法有以下幾種：1）設(shè)置旁路泄露通道。在液壓缸兩個(gè)工作腔之間設(shè)置旁路通道增加泄露系數(shù)Ctp。缺點(diǎn)是增大了功率損失，降低了系統(tǒng)的總壓力增益和系統(tǒng)的剛度，增加外負(fù)載力引起的誤差。另外，系統(tǒng)性能受溫度變化的影響較大。2）采用正開口閥，正開口閥的Kco值大，可以增加阻尼，但也要使系統(tǒng)剛度降低，而且零位泄漏量引起的功率損失比第一種辦法還要大。另外正開口閥還

12、要帶來非線性流量增益、穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力變化等問題。3）增加負(fù)載的粘性阻尼。需要另外設(shè)置阻尼器，增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。4）在液壓缸兩腔之間連接一個(gè)機(jī)-液瞬態(tài)壓力反饋網(wǎng)絡(luò)，或采用壓力反饋或動(dòng)壓反饋伺服閥。6、考慮結(jié)構(gòu)剛度的影響時(shí)，如何從物理意義上理解綜合剛度？答：結(jié)構(gòu)感度與負(fù)載質(zhì)量構(gòu)成一個(gè)結(jié)構(gòu)諧振系統(tǒng)，而結(jié)構(gòu)諧振與液壓諧振相互耦合，又形成一個(gè)液壓-機(jī)械綜合諧振系統(tǒng)。該系統(tǒng)的綜合剛度Kn是液壓彈簧剛度Kh和結(jié)構(gòu)剛度Ks1、Ks2串聯(lián)后的剛度，它小于液壓彈簧剛度和結(jié)構(gòu)剛度。7、考慮連接剛度時(shí)，反饋連接點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有什么影響？答：1）全閉環(huán)系統(tǒng)對(duì)于慣性比較小和結(jié)構(gòu)剛度比較大的伺服系統(tǒng)，6s>>&

13、#174;h,因而可以認(rèn)為液壓固有頻率就是綜合諧振頻率。此時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定性由液壓固有頻率coh和液壓阻尼比，n所限制。有些大慣量伺服系統(tǒng)，往往是w/,此時(shí)，綜合諧振頻率就近似等于結(jié)構(gòu)諧振頻率，結(jié)構(gòu)諧振頻率成為限制整個(gè)液壓伺服系統(tǒng)頻寬的主要因素。2）半閉環(huán)系統(tǒng)如果反饋從活塞輸出端Xp引出構(gòu)成半閉環(huán)系統(tǒng)，此時(shí)開環(huán)傳遞函數(shù)中含有二階微分環(huán)節(jié)，當(dāng)諧振頻率8s2與綜合諧振頻率con靠的很近時(shí)，反諧振二階微分環(huán)節(jié)對(duì)綜合諧振有一個(gè)對(duì)消作用，使得綜合諧振峰值減小，從而改善了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。習(xí)題5、1、如圖4-15所示的機(jī)液位置伺服系統(tǒng)，供油壓力Ps=20父10Pa,滑閥面積梯度W=2M10?m,液壓缸面積Ap=2

14、0乂10"m2,液壓固有頻率8卜=3205%,阻尼比匚h=0.2。求增益裕量為6dB時(shí)反饋杠桿比Kf=上為多少？計(jì)算時(shí)，取Cd=0.62,l2P=870%3。解：由圖可得：xv=kjXi-kfxp其中ki =ll又因?yàn)閘2kg = -20lgkv2Vhkg=6dBgkq=CdWPs所以kvAkf=p=0.22fkq2、如圖4-16所示機(jī)液伺服系統(tǒng)，閥的流量增益為Kq,流量-壓力系數(shù)Kc,活塞面積Ap,活塞桿與負(fù)載連接剛度Ks,負(fù)載質(zhì)量mL,總壓縮容積Vt,油的體積彈性模量Pe,閥的輸入位移Xi,活塞輸出位移Xp,求系統(tǒng)的穩(wěn)定條件。Kv<2 n解：由圖可知，該系統(tǒng)為半閉環(huán)系統(tǒng)，且

15、半閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定條件為n.91-（一2'1s2其中：綜合阻尼比，n=KM96n2Ap綜合諧振頻率結(jié)構(gòu)諧振頻率液壓彈簧剛度4 7A2VtKqKf開環(huán)放大系數(shù)Kv=A反饋放大系數(shù)Kf=一1-l1l2綜上所述，將各系數(shù)代入不等式，可得系統(tǒng)的穩(wěn)定條件為:li4飛EKqVt第五章1、已知電液伺服閥在線性區(qū)域內(nèi)工作時(shí)，輸入差動(dòng)電流出=10mA,負(fù)載壓力Pl=20父lOPa負(fù)載流量qL=60%冶。求此電液伺服閥的流量增益及壓力增益。解：電液伺服閥的流量增益為Kq=qL=O.Im3/八q.jsA壓力增益Kp+=2108PaA2、已知一電液伺服閥的壓力增益為5M105pa/A,伺服閥控制的液壓缸面積為i

16、mA424Ap=50父10m。要求液壓缸輸出力F=5父10N，伺服閥輸入電流'為多少?解：負(fù)載壓力PL=1107PaAp則伺服閥輸入電流,i-PL-20mAKp5、已知電液伺服閥額定流量為10ymin，額定壓力為210M105Pa,額定電流10mA,功率滑閥為零開口四邊滑閥，其零位泄露流量為額定流量的4%,伺服閥控制的雙作用液壓缸Ap=20M104m2,當(dāng)伺服閥輸入電流為0.1mA時(shí)，求液壓缸最大輸出速度和最大輸出力。解：流量增益 Kq_qk 一 In流量-壓力系數(shù)KcPn=3.17父103mz- s Pa壓力增益 KppKq Kc5.25Pn負(fù)載流量為qL=Kq=1.67>d0

17、*mZ則液壓缸最大輸出速度為Vmax =* =8.33 10 Kms AP最大輸出力為Fmax-pL.=iAP=1.05104N第六章思考題6、未加校正的液壓伺服系統(tǒng)有什么特點(diǎn)？答：液壓位置伺服系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)通?？梢院?jiǎn)化為一個(gè)積分環(huán)節(jié)和一個(gè)振蕩環(huán)節(jié)，而液壓阻尼比一般都比較小，使得增益裕量不足，相位裕量有余。另一個(gè)特點(diǎn)是參數(shù)變化較大，特別是阻尼比隨工作點(diǎn)變動(dòng)在很大范圍內(nèi)變化。7、為什么電液伺服系統(tǒng)一般都要加校正裝置？在電液位置伺服系統(tǒng)中加滯后校正、速度與加速度反饋校正、壓力反饋和動(dòng)壓反饋校正的主要目的是什么？答：因?yàn)樵陔娨核欧到y(tǒng)中，單純靠調(diào)整增益往往滿足不了系統(tǒng)的全部性能指標(biāo)，所以就要在系

18、統(tǒng)中加校正裝置。加滯后校正的主要目的通過提高低頻段增益，減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，或者在保證系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的條件下，通過降低系統(tǒng)高頻段的增益，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。加速度與加速度反饋校正的主要目的是提高主回路的靜態(tài)剛度，減少速度反饋回路內(nèi)的干擾和非線性的影響，提高系統(tǒng)的靜態(tài)精度。加壓力反饋和動(dòng)壓反饋的目的是提高系統(tǒng)的阻尼。8、電液速度控制系統(tǒng)為什么一定要加校正？加滯后校正和加積分校正有什么不同？答：系統(tǒng)在穿越頻率coc處的斜率為40dB/l0oct,因此相位裕量很小，特別是在阻尼比Jn較小時(shí)更是如此。這個(gè)系統(tǒng)雖屬穩(wěn)定，但是在簡(jiǎn)化的情況下得出的。如果在缶和與卜之間有chl其它被忽略的環(huán)節(jié)，這時(shí)穿越頻率處的斜率將變?yōu)?60dB/10dec或-80dB/10dec,系統(tǒng)將不穩(wěn)定。即使開環(huán)增益K0=1,系統(tǒng)也不易穩(wěn)定，因此速度控制系統(tǒng)必須加校正才能穩(wěn)定工作。加滯后校正的系統(tǒng)仍然是零型系統(tǒng)，加積分校正的系統(tǒng)為I型無差系統(tǒng)。9、在力控制系統(tǒng)中負(fù)載剛度對(duì)系統(tǒng)特性有何影響？影響了哪些參數(shù)？答：1）K>>Kh,即負(fù)載剛度遠(yuǎn)大于液壓彈簧