王春行《液压放大元件》第二章课后思考题.docx
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王春行《液压放大元件》第二章课后思考题
王春行-《液压放大元件》第二章课后思考题
1、‘为什么把液压控制阀成为液压放大元件?
(p8)
液压控制阀是在液压系统中把机械信号(位移或转角)转换为液压信号(流量、压力)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?
(p14)(p16)
理想滑阀是指径向间隙为零,工作边锐利的滑阀。
(没有圆角)
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(铸件的毛边,加工时的误差)的滑阀。
3、什么是三通阀、四通阀?
什么是双边滑阀、四边滑阀?
他们之间有什么关系?
(p8)
三通、四通是指阀的进出口通道;按滑阀的工作边数可分为四边,双边,单边。
一般来说四通阀为四边,三通阀为双边,两通阀必为单边。
4、什么叫阀的工作点?
零位工作点的条件是什么?
(p14)
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pL,阀位移xV时,阀的负载流量为qL的位置。
零位工作点曲线的原点,其条件是
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?
流量增益定义为
其值越大,阀对负载流量的控制就越灵敏;压力—流量系数
其值越小,阀抵抗负载的变化能力越大,即阀的刚度越大。
压力增益
,其值越大,阀对负载的压力的控制灵敏度越高。
流量增益直接影响系统的开环增益,因而对系统的稳定性、响应特性、稳态误差有直接影响。
流量—压力系数直接影响阀控执行元件(液压动力元件)的阻尼比和速度刚度。
压力增益表示阀控执行元件组合起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
6、比较零开口阀与正开口阀、三通阀与四通阀的三个阀系数有什么异同?
为什么?
)
正开口四边滑阀的Kqo值是理想零开口四边滑阀的两倍,这是因为负载流量同时受两个节流窗口的控制,而且它们是差动变化的,相同点是它们的Kco取决于面积梯度,而Kpo与面积梯度无关(p19)。
三通阀与四通阀的零位系数相比较,流量增益是一样的,而压力增益为四通阀的一半,因为四通阀有两个控制通道,且为差动工作,而三通阀仅有一个控制通道。
(p22)
7、径向间隙对零开口阀的静态特性有什么影响?
为什么要研究实际零开口阀的泄漏特性?
(p16)
理想零开口四边滑阀的阀系数为
流量增益
流量压力系数
压力增益
理想零开口四边滑阀的零位阀阀系数为
实际零开口四边滑阀的零位阀阀系数为
产生这样结果的原因是实际零开口滑阀有径向间隙,往往还有很小的正的或负的重叠量,同时阀口工作边也不可避免地存在小圆角。
因此在中位附近某个微小位移范围内
(例如
),阀的泄漏不可忽赂,泄漏特性决定了阀的性能。
而在此范围以外,由于径向间隙等影响可以忽略,理想的和实际的零开口滑阀的特性才相吻合。
8、为什么说零开口四边滑阀性能最好,但最难加工?
(p9)
1)按工作边数
四边滑阀有四个可控的节流口,控制性能最好;双边滑阀有两个可控的节流口,控制性能居中;单边滑阀只有一个可控的节流口、控制性能最差。
为了保让工作边开口的准确性,四边滑阀需保证三个轴向配合尺寸,双边滑闹需保证两个轴向配合尺寸,单边滑阀没有抽向配合尺寸。
因此,四边滑阀结构工艺复杂、成本高,单边滑阀比较容易加工、成本低。
2)按开口类型
零开口具有线性流量增益,性能比较好;负开口阀由于流量增益具有死区,将引起问题误差;正开口阀在开口区内的流量增益变化大,压力灵敏度低,零位泄漏量大。
因此零开口阀性能最好。
9、什么是稳态液动力?
什么是瞬态液动力?
(p22)
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。
方向总是指向使阀口关闭的方向。
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。
方向始终与阀腔内液体的加速度方向相反。
10、滑阀流量饱和的含义是什么?
他对阀的特性有什么影响?
在设计时如何避免?
为了确保节流窗口为可控的节流口以避免流量饱和现象,阀腔通道内的流速不应过大。
为此应使阀腔通道的面积为控制窗口最大面积的4倍以上,即
为了保证阀芯的刚度,一般来说阀芯的颈部直径
,带入上式
对于全周开口阀
则
这是全周开口阀不发生流量饱和的条件
11、求出零开口双边滑阀的最大功率点和最大功率。
阀芯左移时
由
得
此时最大功率
阀芯右移时
时,取最大
此时
12、如何表示阀的规格?
零开口四边滑阀的负载压降
为什么要限制到
?
(p27)
根据负载的工作要求,可以确定阀的额定流量和供油压力,在供油压力一定时,阀的规格也可以用最大开口面积表示。
对阀的输出功率求一阶导,得在PL=2/3PS时,整个液压伺服系统的效率最高,同时阀的输出功率也最大,故通常取PL=2/3PS作为阀的设计负载压力。
限制PL值的另一个原因是在PL≤2/3PS的范围内,阀的流量增益和流量-压力系数的变化也不大。
流量增益降低和流量-压力系数增大会影响系统的性能,所以一般都是将PL限制在2/3PS的范围内。
13、喷嘴挡板的零位压力为什么取0.5
左右?
和
对其性能有什么影响?
因为在零位压力灵敏度最高,为了满足这一要求,进行公式推导,可得出零位的控制压力为
=0.5
,此时,零位的压力灵敏度最高;而且控制压力
能充分的调节,因此,取
=0.5
作为设计准则。
没有影响,不管这两个值如何变化,都能得出这一关系。
(p30)
14、射流管阀有哪些特点?
射流管阀的工作原理和滑阀、喷嘴挡板阀是否一样?
优点:
(1)射流管阀的最大优点是抗污染能力强,对油液清洁度要求不高,从而提高了工作的可靠性和使用寿命。
(2)压力恢复系数和流量恢复系数高,一般均在70%以上,有时可达90%以上。
缺点:
(1)其特性不易预测,主要靠实验确定。
(2)与喷嘴挡板阀的挡板相比,射流管的惯量较大,因此其动态响应特性不如喷嘴挡板阀。
(3)零位泄漏流量大。
(4)当油液粘度变化时,对特性影响较大,低温特性较低。
工作原理不一样。
滑阀是节流原理,射流管阀:
压力油的压力能通过射流管的喷嘴转换为液流的动能,液流被接收后,又将动能转换为压力能。