第二章液压放大元件

第二章 液压放大元件 习题1. 有一零开口全周通油的四边滑阀，其直径m d 3108-⨯=，径向间隙m r c 6105-⨯=，供油压力Pa p s 51070⨯=，采用10号航空液压油在40C ︒工作，流量系数62.0=d C ，求阀的零位系数。

s pa ⋅⨯=-2104.1μ3/870m kg =ρ 解：对于全开口的阀，d W π=由零开口四边滑阀零位系数2. 已知一正开口量m U 31005.0-⨯=的四边滑阀，在供油压力Pa p s 51070⨯=下测得零位泄漏流量min /5L q c =，求阀的三个零位系数。

解：正开口四边滑阀零位系数ρsd q p wc k 20= ssd co p p wuc k ρ=ρsd c p wuc q 2=3. 一零开口全周通油的四边滑阀，其直径m d 3108-⨯=，供油压力Pa p s 510210⨯=，最大开口量m x m 30105.0-⨯=，求最大空载稳态液动力。

解：全开口的阀d W π= 最大空载液动力：4. 有一阀控系统，阀为零开口四边滑阀，供油压力Pa p s 510210⨯=，系统稳定性要求阀的流量增益s m K q /072.220=，试设计计算滑阀的直径d 的最大开口量m x 0。

计算时取流量系数62.0=d C ，油液密度3/870m kg =ρ。

解：零开口四边滑阀的流量增益：故m d 31085.6-⨯=全周开口滑阀不产生流量饱和条件5. 已知一双喷嘴挡板阀，供油压力Pa p s 510210⨯=，零位泄漏流量s m q c /105.736-⨯=，设计计算N D 、0f x 、0D ，并求出零位系数。

计算时取8.00d =C ，64.0df =C ，3/870m kg =ρ。

解：由零位泄漏量ρπs f N df c p X D C q 02⋅⋅⋅= 即160Nf D X =得： mm p C q D s df cN 438.0216=⋅⋅=ρπ 则：若：8.00=d df C C ，1610=Nf D X 则mm D D N 193.044.00== 第三章 液压动力元件 习题1. 有一阀控液压马达系统，已知：液压马达排量为rad m D m /10636-⨯=，马达容积效率为95%，额定流量为s m q n /1066.634-⨯=，额定压力Pa p n 510140⨯=，高低压腔总容积34103m V t -⨯=。

第二章 液压放大元件 习题1. 有一零开口全周通油的四边滑阀，其直径m d 3108-⨯=，径向间隙m r c 6105-⨯=，供油压力Pa p s 51070⨯=，采用10号航空液压油在40C ︒工作，流量系数62.0=d C ，求阀的零位系数。

s pa ⋅⨯=-2104.1μ3/870m kg =ρ解：对于全开口的阀，d W π=由零开口四边滑阀零位系数s m p w C K s d q /4.1870/107010814.362.02530=⨯⨯⨯⨯=⋅=-ρ()s p m r K a c c ⋅⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=----/104.4104.13210814.310514.33231223620μπ m p K K r p C K a c q c s dp /1018.332110020⨯==⋅=πρμ2. 已知一正开口量m U 31005.0-⨯=的四边滑阀，在供油压力Pa p s 51070⨯=下测得零位泄漏流量min /5L q c =，求阀的三个零位系数。

解：正开口四边滑阀零位系数ρsd q p wc k 20= ssd co p p wuc k ρ=ρsd c p wuc q 2=s m q K cq /67.11005.060/1052330=⨯⨯==--ν s a s c c p m p q K ⋅--⨯=⨯⨯⨯==/1095.51070260/1052312530 m p K K K a c q p /1081.211000⨯==3. 一零开口全周通油的四边滑阀，其直径m d 3108-⨯=，供油压力Pa p s 510210⨯=，最大开口量m x m 30105.0-⨯=，求最大空载稳态液动力。

解：全开口的阀d W π= 最大空载液动力：4.113105.010********.343.043.035300=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=--⋅m s s x p W F4. 有一阀控系统，阀为零开口四边滑阀，供油压力Pa p s 510210⨯=，系统稳定性要求阀的流量增益s m K q /072.220=，试设计计算滑阀的直径d 的最大开口量m x 0。

一、简略设计应用电液比例阀控制的速度控制回路。

画出原理图并加以说明。

该液压控制系统由控制计算机、比例放大器、电液比例方向阀、液压泵、液压缸、基座、负载、位移传感器和，数据采集卡组成，如图1所示。

图1 电液比例阀控制的速度控制回路液压系统采用定量泵和溢流阀组成的定压供油单元，用电液比例方向阀在液压缸的进油回路上组成进油节流调速回路，控制活赛的运行速度。

位移传感器检测出液压缸活塞杆当前的位移值，经A/D 转换器转换为电压信号，将该电压信号与给定的预期位移电压信号比较得出偏差量，计算机控制系统根据偏差量计算得出控制电压值，再通过比例放大器转换成相应的电流信号，由其控制电液比例方向阀阀芯的运动，调节回路流量，从而通过离散的精确位移实现对负载速度的精确调节。

二、说明使用电液闭环控制系统的主要原因。

液压伺服系统体积小、重量轻，控制精度高、响应速度快，输出功率大，信号灵活处理，易于实现各种参量的反馈。

另外，伺服系统液压元件的润滑性好、寿命长；调速范围宽、低速稳定性好。

闭环误差信号控制则定位更加准确，精度更高。

三、在什么情况下电液伺服阀可以看成震荡环节、惯性环节、比例环节？在大多数的电液私服系统中，伺服阀的动态响应往往高于动力元件的动态响应。

为了简化系统的动态特性分析与设计，伺服阀的传递函数可以进一步简化，一般可以用二阶震荡环节表示。

如果伺服阀二阶震荡环节的固有频率高于动力元件的固有频率，伺服阀传递函数还可以用一阶惯性环节表示，当伺服阀的固有频率远远大于动力元件的固有频率，伺服阀可以看成比例环节。

四、在电液私服系统中为什么要增大电气部分的增益，减少液压部分的增益？在电液伺服控制系统中，开环增益选得越大，则调整误差越小，系统抗干扰能力就越强。

但系统增益超过临街回路增益，系统就会失稳。

在保持系统稳定性的条件下，得到最大增益。

从提高伺服系统位置精度和抗干扰刚度考虑，要求有较高的电气增益K P，因此，液压增益不必太高，只要达到所需要的数值就够了。

项目三液压放大元件的工作原理一、提出任务1、电液比例换向阀阀芯与普通换向阀的工作状态有何不同？2、电液比例换向阀前置放大级的结构及工作原理？教学目的1、能掌握电液比例换向阀的功能。

2、能掌握液压放大元件工作原理。

二、自主学习㈠新知识储备1、普通换向阀阀芯的停留位置及相应控制状态2、电液比例换向阀阀芯的停留位置及相应控制状态3、力反馈式电液伺服阀的方框图4、电液伺服阀图形符号㈡相关知识链接1、电液比例换向阀的工作过程⑴比例方向阀能够被看作与调光开关具有同样功能。

⑵阀芯能够移动到在任一位置，而不仅仅是三个不连续的位置，阀芯在离开中位的方向仍然确定油缸运动的方向，但阀芯离开中位的距离控制活塞的速度。

图3-1电液比例换向阀状态1⑶实际上比例阀可以同时作为方向阀和流量阀来使用。

图3-2电液比例换向阀状态2⑷一个传统的电磁阀能够被认为是一个简单的开关阀，它可以被一些只有简单电流通断的开关的电设备来控制图3-3电液比例换向阀状态3-a图3-4电液比例换向阀状态3-b⑸通过改变两个之一电磁铁的电流，阀芯移动的位移能够被改变，因此控制了通过阀的流量。

图3-5 电液比例换向阀状态42、喷嘴挡板阀结构喷嘴-挡板阀阀有单喷嘴-挡板阀和双喷嘴-挡板阀两种。

⑴单喷嘴-挡板阀图3-6 单喷嘴-挡板阀单喷嘴-挡板阀相当于带1个固定节流孔的正开口两通阀。

⑵双喷嘴-挡板阀图3-7 双喷嘴-挡板阀3、喷嘴挡板阀工作原理图3-8 双喷嘴-挡板阀工作原理1－挡板2、7固定节流小孔3、6－喷嘴4、5－节流缝隙喷嘴挡板阀因结构不同分单喷嘴和双喷嘴两种形式，两者的工作原理相似。

压力油经过两个固定阻尼小孔进入中间油室再进入液压缸的两腔，并有一部分经喷嘴挡板的两间隙4、5流回油箱。

当挡板处于中间位置时，液压缸两腔压力相等，液压缸不动；当输入信号使挡板向左移动时，节流缝隙5关小，4开大，液压缸向左移动。

因负反馈的作用，喷嘴跟随缸体移动直到挡板处于两喷嘴的中间位置时液压缸停止运动，建立起一种新的平衡。

液压控制系统（电液控制系统）复习资料及试卷一、简略设计应用电液比例阀控制的速度控制回路。

画出原理图并加以说明。

该液压控制系统由控制计算机、比例放大器、电液比例方向阀、液压泵、液压缸、基座、负载、位移传感器和，数据采集卡组成，如图1所示。

图1 电液比例阀控制的速度控制回路液压系统采用定量泵和溢流阀组成的定压供油单元，用电液比例方向阀在液压缸的进油回路上组成进油节流调速回路，控制活赛的运行速度。

位移传感器检测出液压缸活塞杆当前的位移值，经A/D 转换器转换为电压信号，将该电压信号与给定的预期位移电压信号比较得出偏差量，计算机控制系统根据偏差量计算得出控制电压值，再通过比例放大器转换成相应的电流信号，由其控制电液比例方向阀阀芯的运动，调节回路流量，从而通过离散的精确位移实现对负载速度的精确调节。

二、说明使用电液闭环控制系统的主要原因。

液压伺服系统体积小、重量轻，控制精度高、响应速度快，输出功率大，信号灵活处理，易于实现各种参量的反馈。

另外，伺服系统液压元件的润滑性好、寿命长；调速范围宽、低速稳定性好。

闭环误差信号控制则定位更加准确，精度更高。

三、在什么情况下电液伺服阀可以看成震荡环节、惯性环节、比例环节？在大多数的电液私服系统中，伺服阀的动态响应往往高于动力元件的动态响应。

为了简化系统的动态特性分析与设计，伺服阀的传递函数可以进一步简化，一般可以用二阶震荡环节表示。

如果伺服阀二阶震荡环节的固有频率高于动力元件的固有频率，伺服阀传递函数还可以用一阶惯性环节表示，当伺服阀的固有频率远远大于动力元件的固有频率，伺服阀可以看成比例环节。

四、在电液私服系统中为什么要增大电气部分的增益，减少液压部分的增益？在电液伺服控制系统中，开环增益选得越大，则调整误差越小，系统抗干扰能力就越强。

但系统增益超过临街回路增益，系统就会失稳。

在保持系统稳定性的条件下，得到最大增益。

从提高伺服系统位置精度和抗干扰刚度考虑，要求有较高的电气增益K P，因此，液压增益不必太高，只要达到所需要的数值就够了。

第二章液压放大元件液压放大元件也称液压放大器，是一种以机械运动来控制流体动力的控制元件。

输入：机械信号(位移或转角) Xv输出：液压信号(流量、压力)；Xv→功率放大→q(p)作用：信号转换：能量转换元件，机械能—液压能；功率放大：功率放大元件：液压伺服系统核心元件：液压放大元件，它的静、动态特性对液压伺服系统的性能有很大的影响。

液压放大元件特点：结构简单、单位体积输出功率大、工作可靠和动态性能好、标准化。

液压放大元件：1、滑阀2、喷嘴挡板阀3、射流管阀。

第一节圆柱滑阀的结构型式及分类滑阀：靠节流原理工作，借助于阀芯与阀套间的相对运动改变节流口面积的大小，对流体流量或压力进行控制。

图2—0滑阀结构型式多，控制性能好，在液压伺服系统中应用最为广泛。

滑阀的结构型式可分为：一、按进、出阀的通道数划分见(图2—1)。

四通阀：有四通阀(图2—1a、b、c、d)，四个进出油口四通阀有两个控制口工作，可用来控制双作用液压缸或液压马达。

三通阀：(图2，1e) 三个进出油口三通阀只有一个控制口工作，故只能用来控制差动液压缸。

为实现液压缸反向运动，须在液压缸有活塞杆侧设置固定偏压，可由供油压力、弹簧、重物等产生。

二通阀：二通阀(单边阀) 二个进出油，一个可变节流口，固定节流孔配合使用，才能控制一腔压力，用来控制差动液压缸。

二、按滑阀的工作边数划分滑阀控制液体流动的节流口称为控制边。

1、四边滑阀(图2—1a、b、c) 四边滑阀有四个可控的节流口，控制性能最好；四边滑阀需保证三个轴向配合尺寸，四边滑阀结构工艺复杂、成本高；2、双边滑阀(图2，1d、e) 双边滑阀有两个可控的节流口，控制性能居中；双边滑阀需保证一个轴向配合尺寸单边滑阀(图2—1f)。

3、单边滑阀只有一个可控的节流口，控制性能最差。

单边滑阀没有轴向配合尺寸。

单边滑阀比较容易加工、成本低。

三、按滑阀的预开口型式划分阀的预开口型式对其性能，特别是零位附近(零区)特性有很大的影响。