王春行《液压放大元件》第三章课后思考题

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？（p40）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。2、负载类型对液压动力元件的传递函数有什么影响？（p44）惯性负载对液压动力元件的传递函数为)12(2swwssAKXXnnnPqVP当减小时，则传递函数增大，系统响应变快；当增大系统变得稳定，当K增大时，则传递函数增大，系统的穿越频率会变大，则系统响应变快。3、无弹性负载和有弹性负载时，描述传递函数的性能参数分别有那几个？它们对系统动态特性有什么影响?无弹性负载描述传递函数的性能参数有流量系数qK、总流量—压力系数ceK、有效体积弹性模量e、粘性阻尼系数pB。当qK增大时，传递函数增大，系统的穿越频率会变大，则系统响应变快。e越大，则越大，系统带宽越大，系统反应越快。ceK增大，系统更稳定。弹性负载描述传递函数的性能参数有流量系数qK、总流量—压力系数ceK、有效体积弹性模量e、粘性阻尼系数pB、负载弹簧刚度K。前四个性能参数影响相同，K的主要影响是用一个转折频率为rw的惯性环节代替无弹性负载时液压缸的积分环节。随着负载刚度减小，转折频率将降低，惯性环节就接近积分环节。4、何为液压弹簧刚度？为什么要把液压弹簧刚度理解为动态刚度？（p49）液压弹簧刚度tpehVAK24，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。5、液压固有频率和活塞位置有关，在计算系统稳定性时，四通阀控制双作用液压缸和三通阀控制差动液压缸应取活塞的什么位置？为什么？nwnw四通阀控制双作用液压缸应取活塞的中间位置，因为，活塞在中间位置时，液体压缩性影响最大，动力元件固有频率最低，阻尼比最小，此时稳定性最差。三通阀控制双作用液压缸应取活塞的最大位置。6、为什么液压动力元件可以得到较大的固有频率？（p49）ttpenmVAw24由式子可知，增大固有频率的方法很多：1）可以通过增大液压缸的面积，2）减小总压缩容积3）减小折算到活塞上的总质量，4）提高油液的有效体积弹性模量7、为什么说液压阻尼比n是一个“软量”？提高阻尼比的简单方法有哪几种？它们各有什么优缺点？（p50）n由总流量压力系数ceK和负载的粘性阻尼系数PB决定。PB较ceK小的多可忽略，ceK中tpC较cK小的多，故n由cK值决定。cK随工作点不同会有很大的变化。其变化范围达20~30倍，所以是一个难以准确估计的软量。提高阻尼比方法，及其优缺点入下：（1）设置旁路泄露通道。缺点是增大了功率损失，降低了系统的总压力增益和系统刚度，增加外负载力引起的误差。另外，系统性能受温度变化影响较大。（2）采用正开口阀。可以增加阻尼，但也要使系统刚度降低，而且零位泄露量引起的功率损失比第一种办法还打，并且会带来非线性流量增益，稳态液动变化等问题。（3）增加负载的粘性阻尼。需要另外设置阻尼器，增加了结构的复杂性。8、何谓液压动力元件的刚度？cePKA2代表什么意义？（p51）负载干扰力对液压缸的输出位移和输出速度有影响，这种影响可用刚度表示。液压动力元件的刚度，包括阀控液压缸的动态位置刚度和动态速度刚度。它代表低频段的动态速度刚度。9、三通阀控制液压缸和四通阀控制液压缸的固有顾率有什么不同?为什么?（p56）三通阀控制液压缸和四通阀控制液压缸的传递函数形式是一样的，但前者的液压固有频率是后者的21。原因：在三通阀的控制差动液压缸中只有一个控制腔，因而只形成一个液压弹簧。四通阀的控制双作用液压缸中有两个控制腔，形成两个液压弹簧，总刚度是一个控制腔的二倍。10、阀控液压马达和泵控液压马达的特性有何不同，为什么?（p59）答:1）泵控液压马达的液压固有频率较低2）.泵控液压马达的阻尼比较小，比较恒定3）.泵控液压马达的增益和静态速度刚度比较恒定4）.泵控液压马达的液压固有频率和阻尼比较低，所以动态特性不如阀控液压马达好。但由于总泄露系数较小，故静态速度刚度要好。总之，泵控液压马达相当是线性元件，动态特性更易预测。但是其液压固有频率小，还要附加变量控制伺服机构，因此总的响应特性较差。11、为什么把VK称为速度放大系数?速度放大系数的量纲是什么?（p47）由于传递函数中包含一个积分环节，所以在稳态时，液压缸活塞的输出速度与阀的输入位移成比例．比例系数pqAK即为速度放大系数(速度增益)。是积分环节，量纲为1s12、何谓负载匹配?满足什么条件才算最佳匹配?答：1）负载匹配定义：根据负载轨迹来进行负载匹配时，只要使动力元件的输出持性曲线能够包围负载轨迹，同时使输出特性曲线与负载轨迹之间的区域尽量小，便认为液压动力元件与负载相匹配。2）如果动力元件的输出特性曲线不但包围负载轨迹，而且动力元件的最大功率点与负载的最大功率点重合，就认为动力与负载是最佳匹配。13、如何根据最佳负载匹配确定动力元件参数?可以采用解析法确定液压动力元件的参数。在阀最大功率点有sPLPAF32*，pmlAqv30在供油压力一定的情况下，由上式可得slpPFA*23则阀的最大空载流量为plmAvq*0314、泵控液压马达系统有没有负载匹配问题?满足什么条件才是泵控液压马达的最佳匹配?有。计算阀控液压马达组合的动力元件时，只要将上述计算方法中液压缸的有效面积A换成液压马达的排量D，负载力F换成负载力矩T，负载速度换成液压马达的角速度，就可以得到相应的计算公式。15、在长行程时，为什么不宜采用液压缸而采用液压马达？液压缸是实现的对直线位移的控制，马达是实现对转角的控制。若采用长行程需要液压缸有很长活塞和缸体，体积增大。而液压马达是回转运动的执行元件，能够很好的适应长行程要求。