液压控制系统(王春行编)课后题答案
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
L
，阀
位移x
V 时，阀的负载流量为q
L
的位置。
零位工作点的条件是q=p=x=0
L L V
。
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？
答：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、理想零开口阀具有线性流量增益，性能比较好，应用最广泛，但加工困难；因为实际阀总存在径向间隙和工作边圆角的影响。 9、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-3d=810m ?，径向间隙
-6c r =510m ?，供油压力5s p =7010a P ?，采用10号航空液压油在40C 。工作，流
量系数d C =0.62，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
q0d K C =零位流量-压力系数 2c c0r 32W
K πμ
=
零位压力增益
p0c K =
将数据代入得
2q0 1.4m s K =
123c0 4.410m s a K P -=??
11p0 3.1710a m K P =?
2、已知一正开口量-3=0.0510m U ?的四边滑阀，在供油压力5s p =7010a P ?下测得零位泄露流量c q =5min
L
，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 c
q0q K U
=
零位流量-压力系数 c
c0s
q 2p K =
零位压力增益 q0s
p0c0
2p K K K U
==
将数据代入得
2q0 1.67m s K =
123c0 5.9510m s a K P -=??
11p0 2.810a m K P =?
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2
e p
h t
4A K V β=
，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3
-6m m =610rad
D ?，马达容
积效率为95%，额定流量为3
-4n m
q =6.6610s
?，额定压力5n p =14010a P ?，高低
压腔总容积-43t V =310m ?。拖动纯惯性负载，负载转动惯量为2t =0.2kg m J ?，阀
的流量增益2
q m
=4s
K ，流量-压力系数3
-16c m
=1.510s Pa
K ??，液体等效体积弹
性模量8e =710a P β?。试求出以阀芯位移v x 为输入，液压马达转角m θ为输出的传递函数。
解：由阀控液压马达的三个基本方程 q c L V L Q K X K P =-
t
m m tm e
s p s 4L L L V Q D C P θβ=++
2m t m s L P D J θ=
可得
()q
m
m
32
t c tm t t 22
e m m
s s s 4V
K D J K C X V J D D θβ=
+++
马达的容积效率 n v n
q q
q η-?=
且 tm n q p C ?= 得 ()
n v 123tm n
q 1 2.3810m s a p C P η--=
=?? 代入数据得 ()
5
m
4226.6710s 5.9510s 1.3210s 1V X θ--?=?+?+ 2、阀控液压缸系统，液压缸面积-42p =15010m A ?，活塞行程L=0.6m ，阀至液压缸的连接管路长度l=1m ，管路截面积-42a=1.7710m ?，负载质量
t m =2000kg ，阀的流量-压力系数3
-12
c m =5.210
s Pa
K ??。求液压固有频率h ω和液压阻尼比h ζ。计算时，取8e =710a P β?，3
kg =870m ρ。
解：总压缩体积 33t p al 9.17710m V A L -=+=?
管道中油液的等效质量 2p
02
m a l 1106kg a
A ρ
=??=
液压缸两腔的油液质量 1p m 7.38kg A L ρ=??=
则折算到活塞上的总质量 t t 01m m +m +m 3113kg ==， 所以液压固有频率
h 148.5rad s ω=
=
液压阻尼比
3h 5.3410ζ-==?
4、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。已知：供油压力5s p 14010a P =?，负载质量t m 300kg =，负载位移规律为p m x x sin t ω=，负载移动的最大振幅2m x 810m -=?，角频率30rad ω=。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m x V W 。计算时，取d 0.62C =，
3870kg m ρ=。
解：负载速度 p m x x cos t L υωω==
负载力 2t p t m F m x m x sin t L ωω==-
功率 32t m 1
F m x sin 2t 2L L N υωω=?=
则在2t=
2
π
ω时，负载功率最大
最大功率点的负载力
*2t m m x 2L F ω=
最大功率点的负载速度
*m x 2
L
υ= 故液压缸面积 *
32p s 1.6410m 2p 3
L F A -==? 由于最大空载流量
m *
0m p d x q V L
C W υ==可求得四边阀的最大开面积
m *
52x 6.1310m V W υ-==?
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，v h K ω<
（0.2～0.4），穿越频率c ω稍大于开环放大系数v K 而系统的频宽又稍大于c ω，即开环放大系数越大，系统的响应速度越快，
系统的控制精度也越高，而v K 取决于f q p K K A 、、，所以说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。 3、为什么在机液位置伺服系统中，阀流量增益的确定很重要？
答：开环放大系数越大，系统的响应速度越快，系统的控制精度也越高，而v K 取决于f q p K K A 、、，在单位反馈系统中，v K 仅由q K 和p A 所确定，而p A 主要由负载的要求确定的，因此v K 主要取决于q K ，所以在机液位置伺服系统中，阀流量增益的确定很重要。
5、低阻尼对液压伺服系统的动态特性有什么影响？如何提高系统的阻尼？这些方法各有什么优缺点？
答：低阻尼是影响系统的稳定性和限制系统频宽的主要因素之一。提高系统的阻尼的方法有以下几种：