第4章_液压动力元件
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1、本章摘要 液压动力元件液压动力元件(或称液压动力机构或称液压动力机构)是由液压放是由液压放大元件大元件(液压控制元件液压控制元件)和液压执行元件组成。和液压执行元件组成。四种基本型式：四种基本型式：阀控液压缸、阀控液压马达、泵控液压缸、泵控阀控液压缸、阀控液压马达、泵控液压缸、泵控液压马达。液压马达。 本章将建立几种基本的液压动力元件的本章将建立几种基本的液压动力元件的传递函传递函数，分析它们的动态特性和主要性能参数。数，分析它们的动态特性和主要性能参数。4.1 四通阀控制液压缸四通阀控制液压缸 基本结基本结构形式构形式LcvqLpKxKqLqvcLqK xK p111121()ppipepe
2、dxV dpqACppC pdtdt122Lqqq一、基本方程：一、基本方程：(一一) 滑阀的流量方程滑阀的流量方程定义负载流量：定义负载流量：(二二) 液压缸流量连续性方程液压缸流量连续性方程进油腔流量：进油腔流量：222121()ppipepedxV dpqACppC pdtdt101ppVVA x202ppVVA x12121212120102()()22122pepLpipppeedxCqqqACppppdtA xdpdpdpdpVVdtdtdtdt回油腔流量：回油腔流量：液压缸工作腔的容积：液压缸工作腔的容积：综合以上各式得液压缸流量连续性方程：综合以上各式得液压缸流量连续性方程：根
3、据：V01 = V02 = V0 = Vt /2同时：4ptLLptpLedxVdpqAC pdtdt22pppLtppLd xdxA pmBKxFdtdt1200ppdpdpA xVdtdt，则液压缸流量连续性方程简化为：则液压缸流量连续性方程简化为：(三三) 液压缸和负载的力平衡方程：液压缸和负载的力平衡方程：0VXAPP液液压压 2epiptpCCC液液压压缸缸LqvcLQK XK P4tLpptpLLeVQA sXC PsP2pLtppppLA Pm s XB sXKXF二、方框图与传递函数：二、方框图与传递函数：根据阀控液压缸的基本方程进行拉氏变换得：根据阀控液压缸的基本方程进行拉氏
4、变换得：根据阀控液压缸的拉氏变换方程式绘出系统方框图。根据阀控液压缸的拉氏变换方程式绘出系统方框图。由方框图求得液压缸输出位移传递函数：232222222141444qcetvLppecepptpcetttcetceeppeppeppKKVXs FAAKXB VB KmVm KKVKKsssAAAAAA 式中，分子的第一项是液压缸活塞的空载速度。第二项是外负载力作用引起的速度降低。其分母特征多项式各项意义如下第一项： 是惯性力变化引起的压缩流量所产生的活塞速度；第二项： 是惯性力引起的泄漏流量所产生的活塞速度；324ttpepmVs XA22tceppm Ks XA第三项： 是粘性力变化引起的
5、压缩流量产生 的活塞速度；第四项：1 是活塞运动速度；第五项： 是粘性力引起的泄漏流量所产生的活 塞速度；第六项： 是弹性力变化引起的压缩流量所产生 的活塞速度；第七项： 是弹性力引起的泄漏流量所产生的活 塞速度。224ptpepB Vs XA2pceppB KsXA24tpepKVsXA2ceppKKXA232222222141444qcetvLppecepptpcetttcetceeppeppeppKKVXs FAAKXB VB KmVm KKVKKsssAAAAAA三、传递函数简化（一）、无弹性负载：2222214144qcetvLppeceppttttceeppepKKVXs FAAK
6、XB VmVm KsssAAA简化为：2221421qcetvLppecephhhKKVXs FAAKXsss232222222141444qcetvLppecepptpcetttcetceeppeppeppKKVXs FAAKXB VB KmVm KKVKKsssAAAAAA液压固有频率：液压阻尼比：24ephttAmV4pceetthptpetBKmVAVAm忽略Bp后近似为：ceethptKmAV22hcthpK mA2221421qcetvLppecephhhKKVXs FAAKXsss对指令输入Xv的传递函数：对指令输入FL的传递函数：2221qppvhhhKXAXsss222142
7、1cetppeceLhhhKVsXAKFsss2221421qcetvLppecephhhKKVXs FAAKXsss（二）、有弹性负载：简化为：23222222141444qcetvLppeceppttttcetceeppepeppKKVXs FAAKXB VmVm KKVKKsssAAAAA22221421qcetvLppecephcehhhpKKVXs FAAKXsKK KssKA综合固有频率：综合阻尼比：忽略Bp后近似为：ceethptKmAV22hcthpK mA1ohhKK1421peceoothtBKVK Km标准传递函数形式：或进一步简化为：22114211psptvLecep
8、orooK AVXs FKKKXsss22221421qcetvLppecepcehphhKKVXs FAAKXK KsssA(三) 其它简化形式：2111qqpppvcetpKKXAAXsK msssA211qpqppcevcerhpKA KXAK KsXKK KsKAqppvKXAXs，0, 0,KBpe四、频率响应分析（一）、无弹性负载系统频率分析：n(1)速度放大系数速度放大系数 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 比例系数比例系数:即为速度放大系数(速度增益)。 表示表示:阀对液压活塞速度控制的灵敏度。 直接影响直接影响:系统的稳定
