液压控制系统汪首坤第二章作业
液压例题
液压与气压传动-胡竞湘版第二章例2.1 如图所示，容器内盛油液。
已知油的密度ρ=900kg/m3，活塞上的作用力F=1000N ，活塞的面积A=1×10-3m2，假设活塞的重量忽略不计。
问活塞下方深度为h=0.5m 处的压力等于多少？解: 活塞与液体接触面上的压力均匀分布，有2623/101011000m N mN A F p F =⨯==- 根据静压力的基本方程式，深度为h 处的液体压力：2666/10101.0044 0.58.9900 10m N gh p F ≈⨯=⨯⨯+=+ρ从本例可以看出，液体在受外界压力作用的情况下，液体自重所形成的那部分压力ρgh 相对甚小，在液压系统中常可忽略不计，因而可近似认为整个液体内部的压力是相等的。
以后我们在分析液压系统的压力时，一 般都采用这种结论已:D =100mm,d =20mm, G =5000kg 求: F =？解: N mg G 490008.95000=⨯== 由 p 1=p 24422D G d F ππ= NG D d F 196049000100202222=⨯==例: 如图2.10所示，已知流量q1=25L/min ，小活塞杆直径d1=20mm ，直径D1=75mm,大活塞杆d2=40mm ，直径D2=125mm 。
求:大小活塞的运动速度v1、 v2？ 解：根据连续性方程：s m d D q A q v 1.0/)]02.0075.0(4[6010254422321211111=-⨯⨯=-==-πππs m s m D v D A q v /037.0/125.0102.0075.044222212122=⨯===ππ例 2.7 液压泵的流量为q =32L/min ，吸油管通道d =20mm ，液压泵吸油口距离液面高度h =500mm ，液压泵的运动粘度ν＝20×10－6 m2/s ，密度ρ＝900kg/m3，不计压力损失，求液压泵吸油口的真空度。
液压控制系统大作业
大作业
班级：
姓名（学号）：
年月
题目7：
如图所示的电液位置控制系统，要求：
（1）确定系统处于临界稳定的放大ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ增益 ；
（2）幅值裕量为6dB时的 ；
（3）求出系统做0.02m/s等速度运动时的位置误差；
（4）伺服阀死区位1mA时，由此引起的静差是多少？
系统的开环传递函数为：
所以系统的开环频率特性为：
其幅频特性和相频特性分别是：
令 ，
解得
rad/s
所以幅值裕度
也可利用利用相频特性与放大环节Ka*0.02中Ka的大小无关，取Ka=1，然后利用matlab画博得图，求相位等于-180°时所对应的角频率，然后求幅值裕度。过程如下：
用matlab进行计算，编写程序如下：
>> n1=1,d1=[1,0],s1=tf(n1,d1);
>> n2=1,d2=[1/18225,7/675,1],s2=tf(n2,d2);
>> n3=1,d3=[1/5776,3/380,1],s3=tf(n3,d3);
>> sys=s1*s2*s3;
>> margin(sys);
>> grid on;
Bode图如下：
读图可知，到 =60.2rad/s时，相位为-180°。
所以幅值裕度
(1)确定系统处于临界稳定的放大器增益Ka
临界稳定时，有：
即
解得
编程画bode图如下：
>> n1=36.924,d1=[1,0],s1=tf(n1,d1);
>> n2=1,d2=[1/18225,7/675,1],s2=tf(n2,d2);
液压控制系统2
•泄漏曲线：在给定供油压力ps不变的条件下， 泄漏曲线： 泄漏曲线
•中位流量曲线（零位泄漏流量曲线）：是 中位流量曲线（零位泄漏流量曲线）： 中位流量曲线
阀处于中间位置时，当供油压力ps变化时，测得 流经阀的总流量，这个流量称为中间位置流量 Qc0。
25
由图可知： 由图可知： • 新阀和旧阀的中位流量曲线不相同（其原 因是新阀的泄漏间隙小，液流是层流状态； 对于旧阀，由于节流棱边被磨损，泄漏面 积增加，液流接近于紊流状态。） • 该曲线的形状能表明阀的配合质量，所以 非常有用。 • 在选定压下的中位流量值可以用来判定阀 制造中的公差。 • 利用中位流量曲线可以确定实际零开口滑 阀的零位流量－压力系数Kc0。即特定供 油压力ps所对应的中位流量曲线的斜率， 可作为零位流量－压力系数Kc0。 26
41
• 一般希望液压缸双向运动时,最大输出力 在两个方向上相等（F1=F2），即 psAc－psAr＝psAr 则 (2Ac＝2Ar (2-50) 上述关系应当设计成在稳态时控制压力 (2pc0=1/2 ps (2-51) 这样的设计关系允许控制压力升高或下降 的范围相等，否则流量增益呈非线性。
42
38
３）、正开口四边滑阀的中位流量 ）、正开口四边滑阀的中位流量 正开口四边滑阀的中位流量就是零 位泄漏量，它给出了正开口四边阀在零 位时的损耗。 如图2-10 33 所示，正开口四边滑 阀在零位时，PL=xv=0，而A1=A2=ωU，则 正开口四边滑阀的中位流量位
39
３、双边滑阀的静特性 １)、双边滑阀控制液压缸的工作原理 、
二、阀特性的线性化——阀系数 阀特性的线性化 阀系数
为了便于分析起见，首先建立负载流 量QL和负载压力pL两个概念： • 负载流量QL：是指通向负载的流量。它 负载流量 可通过滑阀节流口的流量Q表示。 • 负载压力 L：是指负载压差，即pL=p1-p2， 负载压力p p1是负载进油腔压力，p2是负载回油腔压 力。
液压控制系统汪首坤第四章作业
1.液压动力机构由液压放大元件、执行元件及负载组合而成。
基本组合形式有：阀控缸系统、阀控马达系统、泵控缸系统和泵控马达系统。
2.三个基本方程：忽略弹性负载的简化形式：3.液压固有频率（忽略弹性负载）：液压固有频率（考虑弹性负载）：液压阻尼系数（忽略弹性负载）：液压阻尼系数（考虑弹性负载）：液压固有频率表示液压执行元件动态响应的快速性，固有频率越高，响应速度越快；液压阻尼系数直接影响系统的稳定性，而液压系统本身是低阻尼的，因此提高液压阻尼系数是保证液压系统稳定性的重要措施。
提高液压固有频率的方法：增加活塞有效面积，减小总容腔体积，减小运动部件质量，提高等效弹性模量。
提高液压阻尼系数的方法：采用正开口阀，加大阀预开口量，提高压力-流量系数；采用旁路泄露的方式，加大泄露系数；增大负载阻尼系数。
4. 动力机构的负载匹配问题讨论动力机构的输出速度和输出力是否满足负载速度和负载力的需要，负载匹配要通过负载轨迹与动力机构的输出特性的比较来确定。
负载最佳匹配原则：动力机构的输出特性不仅满足最大负载要求，并且实现了负载轨迹的最小包络（在最大功率点相切）。
9.等效体积弹性模量βe 取6.9*108N/m 2,液压缸两腔的总容积V t ，活塞及由负载折算至活塞上的总质量M t 取1000kg ，活塞有效面积A p ，总压力流量系数K ce =K c +C t ，K c 为压力流量系数，C t 为总泄露系数，C t =C i +C e /2，C i 为内泄露系数，C e 为外泄露系数，K ce 取7.6∗10−12，流量增益系数K q 为0.2m 3/s 。
ωℎ=√4βe A p 2M t V t =√4∗6.9∗108∗(π∗(0.0252−0.0182))21000∗(π∗(0.0252−0.0182)∗0.5)=72.2 rad/s ξℎ≈K ce A p √βe M t V t =7.6∗10−12π∗(0.0252−0.0182)√ 6.9∗108∗1000π∗(0.0252−0.0182)∗0.5=0.31 G(s)=K qA p 1s(s 2ωℎ2+2ξℎωℎs +1)=211.50.0002s 3+0.0086s 2+s。
液压控制系统(王春行编)课后题答案资料(合并版)
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 LVK ∂∂，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 LLK ∂∂，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 LVK ∂∂，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2cc0r =32WK 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。
液压课后答案第二章
1如图示h=2m ，油的密度 3900/kg m ρ=，问球形容器内真空度等于多少？解：019009.8217640p P P gh Pa ρ=-==⨯⨯=答案：容积内真空度17640Pa2图为一鉴定压力表的校正器，器内充满油液，其 330.910/kg m ρ=⨯ ，由密封良好的活塞旋进压缩油液，造成鉴定压力表所需的压力。
活塞直径10D mm =，螺距mm t 2=，在标准大气压下，校正器内充油体积3200V cm =。
当校正器须产生20MPa 的压力时，求手轮须旋转进多少转？（油的体积模量3210K MPa =⨯）解：依dP VK dV⋅=-式求出油液需要减少的体积为：dV V dP K =-⋅/ 再依手轮旋进n 转时，仅使油液减少的体积为：2114dV V V D t nπ=-=-⋅⋅⋅当dV dV =1时，即能造成dP 压力。
故得：24D t n V dP K π⋅⋅⋅=⋅/于是所需旋进转数为：24V dPn D K tπ⋅=⋅⋅⋅ 66329342010200103.14(1010)210210---⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯ 12.7=答案：手轮须旋进12.7转3若已知一油缸，内径mm d 150=，mm l 1000=，在标准大气压下，压力增加到5p MPa ∆=，在不计变形和泄漏的情况下，问油的压缩量是多少？（油的体积模量3210K MPa =⨯）解：在标准大气压下，油缸的容积为：223.14.100015044V l F l d π=⋅=⋅=⨯⨯5331771017700mm cm =⨯=压力增加5MPa 时，油缸容积的变化量：V pV K⋅∆∆=-653390.0177510/ 4.4251044.25210V V p K m cm --⨯⨯∆=-⨯∆==-⨯=-⨯ 所以油液的压缩量：244.250.25 2.53.14154V l cm mm A-∆-∆===-=-⨯ 即在长度上压缩了2.5mm答案：在长度上压缩了2.5mm4．如图示：一管道输送 33/109.0m kg ⨯=ρ的液体，已知m h 15=,1处的压力为MPa 5105.4⨯,2处的压力MPa 5104⨯，求油液的流动方向。
液压控制系统汪首坤第三章作业
1.液压放大元件的主要作用是能量转换、功率放大和压力、流量控制。
典型的液压放大元件有滑阀、喷嘴挡板阀和射流管阀。
2.按照开口形式，滑阀可分为零开口、正开口和负开口。
零开口阀具有较好的线性流量特性；正开口阀在零位有明显的功率损耗，零位附近的流量增益较高；负开口阀在零位有死区，将产生稳态误差以及稳定性问题。
3. Q L=C d Wx v√1ρ(p s−p L)，Q L——负载流量， p L ——负载压力，x v——阀芯位移静态特性方程描叙了负载流量、负载压力和阀芯位移三者间的稳态关系。
4.流量增益系数K q=C d W√1ρ(p s−p L)，表示负载压力不变时，负载流量对阀芯位移的变化率；压力流量系数K c=C d Wx v√1ρ(p s−p L)2(p s−p L)，表示阀芯位移不变时，负载流量对负载压力的变化率；压力增益系数K p=K qK c =2(p s−p L)2x v，表示负载流量不变或为零时，负载压力对阀芯位移的变化率。
5.液压油流经滑阀时，其流速大小和液流方向都要发生变化，这对阀芯产生一个反作用力，该力成为液流力，液流力包括稳态液流力和瞬态液流力。
稳态液流力为阀芯位移不变，阀口流量和压降不变，液体流过阀口时流速变化引起了动量变化，所产生作用于阀芯的力，是阀芯运动的主要阻力，总是趋于使阀芯位移减小。
瞬态液流力为流量变化时，流体加速或减速而引起的液流力，大小与阀芯运动速度成正比，方向由液体流向和加速度方向决定。
10.①在输出功率方面：滑阀负载功率大，适合作功率放大级元件；喷嘴挡板阀负载功率小，适合作功率前置级元件；射流管阀负载功率较小，适合作功率前置级或直接驱动小功率负载。
②在工作效率方面：滑阀效率较低，最高位66.7%；喷嘴挡板阀效率低，低于50%，零位存在功率损耗；射流管阀效率较高，一般在70%以上。
③在动态特性方面：滑阀阀芯惯量较大，动态特性较差；喷嘴挡板阀挡板惯量较小，动态特性较好；射流管阀射流管惯量大，动态特性介于喷嘴挡板阀和滑阀之间。
【汽车液压控制系统-王增才】第二章 液压控制阀解析
第一节 液压控制阀的结构及分类
典型的控制阀是圆柱滑阀(图2-3)、喷嘴挡板阀(图2-4)和射流管阀(图2-5)。 有时还采用它们的组合,如最常见的喷嘴挡板阀和圆柱滑阀组成的两级阀(图26)。 一、圆柱滑阀 随着使用场合的不同,工程上应用的圆柱滑阀具有以下各种结构形式: (1)按进出阀的通道数,圆柱滑阀分为二通阀、三通阀和四通阀等。常用的是四 通阀,而二通阀和三通阀只有一个负载通道,故只能控制差动液压缸的往复运动, 如图2-3e)、d)所示。 (2)根据工作节流棱边数目,圆柱滑阀分为单边、双边和四边滑阀,如图2-3e)、d)、 c)所示。 (3)根据阀芯台肩与阀套槽宽的不同组合,滑阀可以分为正开口(负重叠)阀,零开口 (零重叠)阀和负开口(正重叠)阀,如图2-7 所示它们具有不同的流量增益特性,如 图2-8 所示。
第三节 滑阀静态特性的一般分析
3. 压力-流量特性曲线
阀的压力-流量特性曲线是指阀芯位移 一定时,负载流量qL 与负载压降pL 之间关系的图形描述。压力-流量特性曲线族(图2-14 和图2-18)则全面描述了 阀的稳态特性。
三、阀的线性化分析和阀的系数 阀的压力-流量特性曲线是非线性的。利用线性化理论对系统进行动态分析时, 必须将方程线性化。式(2-14)是负载流量的一般表达式,可以把它在某一特定 工作点 附近展成台劳级数,即
1. 流量特性曲线 阀的流量特性是指负载压降等于常数时,负载流量与阀芯位移之间的关系,即 qL p ,其图形即为流量特性曲线。负载压降pL =0 时的流量特性称为 空载流量特性,相应的曲线为空载流量特性曲线,如图2-11 所示。
2. 压力特性曲线 阀的压力特性是指负载流量等于常数时,负载压降与阀芯位移之间的关系,即pL qL = 常 。其图形即为压力特性曲线。通常所指的压力特性是指负载流量 qL =0 时的压力特性,其曲线如图2-12 所示。