9.液压动力机构解析

式中：
Bc 为活塞或负载的粘性阻尼系数 k 为负载的弹性刚度
二、方块图及信号流图
拉式变换后
QL kq X v kc PL Vt S ) PL QL AsY (Ctc 4e P A (ms 2 B S K )Y F c L
三、传递函数
输出量为Y的动特性方程为
推导中，曾假定阀处于中位，可以证明这时液体压缩 性影响最大，与其它位置相比，液压动力机构的固有 频率最低，因而系统的稳定性最差。此点得出的结论 对活塞其它位置都总是偏于安全的。
３、液压缸和负载的力平衡方程
d2y dy Fy ( P Bc ky F 1P 2)A m 2 dt dt
假定活塞处于中位，令此时每个腔室容积为 V0
Vt V1 V2 2V0 则两腔总容积为：
左腔压缩量为：Q V0 dp1
e dt
dV1 dy A dt dt
故左腔的连续性方程为：
dy V0 dp1 Q1 Cic ( p1 p2 ) Cec p1 A dt e dt 对于右腔有： dy V0 dp2 Cic ( p1 p2 ) Cec p2 Q2 A dt e dt
表明，
液压缸的作用就像一个很硬的弹簧，其总刚度等于各 腔受压缩液体产生的液压弹簧刚度总和，当活塞处于 中位时： 1 此时弹簧刚度为：
V1 V2 V0 Vt 2
2e A2 4e A2 Kh V0 Vt
上述传函是一般通用形式，它适用于任何一种四通 阀构成的液压动力机构。
液压弹簧的概念
p2 0
假定图示的液压缸为一个理想的无磨擦无泄漏的液压 缸，两个工作腔内充满高压液体并被完全封闭。
由于液体具有压缩性，当活塞受外力作用时，活塞可 以移动。一腔压力升高另一腔压力降低（不发生气穴 现象 p2 0 )
阀控液压缸的动力特性决定于阀和液 压缸，也和负载有关。研究质量、弹 簧和粘性阻尼构成的单自由度系统， 研究某一稳态工作点附近微量运动时 的特性。
一、动力机构的基本方程
１、滑阀的流量方程
假定：
(1)理想零开口四通滑阀节流窗口匹配、对称; (2)节流口处的流动为紊流，可压缩性忽略不计；
(3)阀具有理想的响应特性，即对应于 X v Pl 的变 化，流量能发生瞬时的变化； (4)液压缸为理想的双缸杆对称液压缸；
两式相加得：
dy V0 dp1 V0 dp2 Q1 Q2 2Cic ( p1 p2 ) Cec ( p1 p2 ) 2 A dt e dt e dt 经简化为：QL A dy Ctc pL Vt dpL dt 4e dt 式中：Ctc Cic 1 Cec 为液压缸总的泄漏系数。 2
设 Vt V1 V2
p10 p20 p0 当y=0时，
V p 由体积弹性模数： e V e 得：p1 p0 p1 p0 Ay
V1 e p2 p0 p2 p0 Ay V2
Ａ－活塞有效面积。
即：
1 1 p1 p2 e Ay ( ) V1 V2
第九章 液压动 力机构
液压动力机构是指液压控制 元件、执行机构和负载组成的 液压装置。液压控制元件可以 是液压控制阀或伺服变量泵。
液压动力机构的四种基本类型
阀控液压缸
阀控马达
泵控液压缸
泵控液压马达 对大多数液压控制系统而言，动力机构的动态 特性很大程度上决定整个系统的特性
第一节 阀控液压缸
四通阀和对称液压缸组成动力机构
Fg ）的传递函数为 输入量为 X V 、输出量为 P （或 L
Kq
2 PL A Vt m 3 mK ce BcVt 2 KVt Bc K ce KK ce XV s ( 2 )s ( 1) s 2 2 2 2 2 4e A A 4e A 4e A A A
(ms 2 Bc s K )
PR 0 (5) Ps 不变，
则:
Q1 CdWxv
2

( ps p1 )
Q2 CdWxv
2

p2
由于管道和液压缸受压会膨胀，油液有压缩及泄漏， Q1 Q2 因而 ， 现定义负载流量 QL pL ;
1 QL (Q1 Q2 ) 2活塞处于中位并使
QL Kq xv Kc pL
２、液压缸连续性方程
假定： （１）连接管路短而粗，磨擦损失、液体质量影响和 管路动特性忽略不计； （２）液压缸每个工作腔的压力处处相等，温度Ｔ， 认为不变； （３）内外泄漏为层流。 则连续性方程为（可压缩流体）：
dV V dp Q入 Q出 dt dt e
K ce Vt XV 2 ( s 1) F A A 4 e K ce Y Vt m 3 mK ce BcVt 2 KVt Bc K ce KK ce s ( 2 )s ( 1) s 2 2 2 2 2 4 e A A 4 e A 4 e A A A Kq
Kce Kc Ctc ——总的流量-压力系数
1 1 p1 p2 e Ay ( ) V1 V2
1 1 A( p1 p2 ) e A y ( ) V1 V2
2
复位力：
2 2 A A 1 1 令： Kh e A2 ( ) e e V1 V2 V1 V2
K h 即为液压弹簧刚度。
2 2 A A 1 1 Kh e A2 ( ) e e V1 V2 V1 V2
V1 V2 则 Q1 Q2 故 ps p1 p2 仍成立
此时，可证明两个节流窗口的线性化流动方程为： Q1 K q xv 2 K c p1
Q2 K q xv 2 K c p2
1 QL (Q1 Q2 ) K q xv K c pL 2 由于系统在稳态工作点附近运动，简写为：