液壓伺服控制3章0

1、12 液壓動力元件液壓動力元件 = 液壓放大元件液壓放大元件 + 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件 液壓放大元件（液壓控制元件）：液壓控制液壓放大元件（液壓控制元件）：液壓控制閥閥、伺、伺服服變量泵變量泵 液壓執(zhí)行元件：液壓液壓執(zhí)行元件：液壓缸缸、液壓、液壓馬達馬達 機機-液耦合（換能）元件液耦合（換能）元件 四種基本型式的液壓動力元件：四種基本型式的液壓動力元件： 閥控閥控（節(jié)流控制）系統(tǒng)：閥控缸，閥控馬達；（節(jié)流控制）系統(tǒng)：閥控缸，閥控馬達； 泵控泵控（容積控制）系統(tǒng)：泵控缸、泵控馬達。（容積控制）系統(tǒng)：泵控缸、泵控馬達。 液壓動力元件是一個關(guān)鍵性的部件，它的動態(tài)特性在液壓動力元件是一個關(guān)鍵性的部

2、件，它的動態(tài)特性在很大程度上很大程度上決定決定著整個著整個系統(tǒng)系統(tǒng)的的性能性能。3零開口零開口四邊滑閥四邊滑閥 + 對稱對稱液壓缸液壓缸 四通閥控制液壓缸四通閥控制液壓缸 p1 p2 V1 V2 xp Q1 Q2 一、基本方程一、基本方程 1）液壓控制閥的流量方程）液壓控制閥的流量方程 2）液壓缸流量連續(xù)性方程）液壓缸流量連續(xù)性方程 3）液壓缸與負(fù)載的力平衡方程）液壓缸與負(fù)載的力平衡方程（一）滑閥的流量方程（一）滑閥的流量方程 假設(shè)：假設(shè)： 1）零開口零開口四邊滑閥四邊滑閥 2）四個節(jié)流窗口是）四個節(jié)流窗口是匹配對稱匹配對稱的的 3）供）供油壓力恒定油壓力恒定，回油壓力為零，回油壓力為零Lcv

3、qLpKxKQ4（二）液壓缸流量連續(xù)性方程（二）液壓缸流量連續(xù)性方程 假設(shè)：假設(shè)： 1）閥與液壓缸的連接管道對稱且短而粗，管道中的壓力）閥與液壓缸的連接管道對稱且短而粗，管道中的壓力損失和管道動態(tài)可以忽略損失和管道動態(tài)可以忽略 2）液壓缸每個工作腔內(nèi)各處壓力相等，油溫和體積彈性）液壓缸每個工作腔內(nèi)各處壓力相等，油溫和體積彈性模量為常數(shù)模量為常數(shù) 3）液壓缸內(nèi)外泄漏均為層流流動）液壓缸內(nèi)外泄漏均為層流流動總流量總流量 = = 推動活塞推動活塞運動所需流量運動所需流量 + + 經(jīng)過活塞密封的經(jīng)過活塞密封的內(nèi)泄漏內(nèi)泄漏流量流量 + + 經(jīng)過活塞桿密封處的經(jīng)過活塞桿密封處的外泄漏外泄漏流量流量 + +

4、 油液油液壓縮壓縮和腔體和腔體變形變形所需的流量所需的流量5流入流入液壓缸進油腔的流量：液壓缸進油腔的流量：從液壓缸回油腔從液壓缸回油腔流出流出的流量：的流量：121111)(pCppCdtdpVdtdxAQeiepp 221222)(pCppCdtdpVdtdxAQeiepp 液體是可壓縮的。液體是可壓縮的。液體液體等效容積彈性模數(shù)等效容積彈性模數(shù)e e表示容器中油表示容器中油液的容積變化率與壓力增長量之間的關(guān)系液的容積變化率與壓力增長量之間的關(guān)系VVpe 28N/m109 . 6 eLPvpAM2Q1Q6dtdpdtdpxAdtdpVdtdpVppCppCdtdxAQQQeppeeippL

5、2120210121212122122dtdpdtdpdtdpppppppppppppLLsLsLs212121212122ppppxAVVxAVV022011 動態(tài)動態(tài)分析時，需要考慮分析時，需要考慮泄漏泄漏和油液和油液壓縮性壓縮性的影響，則流入的影響，則流入液壓缸的流量與流出液壓缸的液壓缸的流量與流出液壓缸的流量不相等流量不相等，為了簡化分析，定，為了簡化分析，定義負(fù)載流量為：義負(fù)載流量為：221QQQL721VVVt 2eitCCC要使壓縮流量相等，要使壓縮流量相等，應(yīng)應(yīng)使液壓缸兩腔的使液壓缸兩腔的初始容積相等初始容積相等，即，即LtLetppLpCdtdpVdtdxAQ 4活塞在活塞在

6、中間中間位置時，位置時， 1 1）液體壓縮性影響最大，固有頻率最低）液體壓縮性影響最大，固有頻率最低 2 2）阻尼比最小）阻尼比最小因此，因此，系統(tǒng)穩(wěn)定性最系統(tǒng)穩(wěn)定性最差。所以，分析時，應(yīng)取活塞的中間位置作為初差。所以，分析時，應(yīng)取活塞的中間位置作為初始位置。始位置。流量方程可整理成流量方程可整理成 ：推動推動液壓缸運動所需流量液壓缸運動所需流量+總泄漏總泄漏流量流量+總壓縮總壓縮流量流量20201022011211211tppppeeVVVxAVVxAVVdtdpdtdpdtdpVdtdpV8（三）液壓缸和負(fù)載的力平衡方程（三）液壓缸和負(fù)載的力平衡方程 負(fù)載力一般包括慣性力、粘性阻尼力、彈性

7、力和任意外負(fù)負(fù)載力一般包括慣性力、粘性阻尼力、彈性力和任意外負(fù)載力。載力。 液壓缸的輸出力與負(fù)載力的平衡方程為：液壓缸的輸出力與負(fù)載力的平衡方程為：LpppptLpFkxdtdxBdtxdMpA 22 此外，還存在庫侖摩擦等非線性負(fù)載，但采用線性化的方此外，還存在庫侖摩擦等非線性負(fù)載，但采用線性化的方法分析系統(tǒng)的動態(tài)特性時，必須將這些法分析系統(tǒng)的動態(tài)特性時，必須將這些非線性負(fù)載忽略非線性負(fù)載忽略。9LtetppLpCsVsxAQ)4( LpptLpFxksBsMpA )(2二、方塊圖與傳遞函數(shù)二、方塊圖與傳遞函數(shù)閥控液壓缸的三個基本方程完全描述了閥控液壓缸的動態(tài)特閥控液壓缸的三個基本方程完全描

8、述了閥控液壓缸的動態(tài)特性，將其拉式變換，則：性，將其拉式變換，則：LcvqLpKxKQKq-+xvxpQLFLMts2+Bps+kpA1KctetCsV 4s1pA1適合于適合于負(fù)載負(fù)載慣量小慣量小、動動態(tài)過程較快態(tài)過程較快的場合。的場合。10Kq-+xvxpPLFLpAtetcCsVK41sApksBsMpt21適合于適合于負(fù)載慣量和泄漏負(fù)載慣量和泄漏系數(shù)都較大系數(shù)都較大，而，而動態(tài)過動態(tài)過程比較緩慢程比較緩慢的場合。的場合。LtetppLpCsVsxAQ)4( LpptLpFxksBsMpA )(2LcvqLpKxKQ11合并合并三個基本方程三個基本方程，消去中間交量，消去中間交量QL及及

9、pL，可得到閥芯輸入，可得到閥芯輸入位移和外負(fù)載力同時作用時液壓缸活塞的總輸出位移：位移和外負(fù)載力同時作用時液壓缸活塞的總輸出位移：222222322) 14()4(4) 14(pcepceppetpetpptcepettLceetpcevpqpAkKsAKBAkVsAVBAMKsAMVFsKVAKxAKx 式中， ，包括泄漏在內(nèi)的總的壓力流量系數(shù)。tcceCKK液壓缸活塞的液壓缸活塞的空載速度空載速度外負(fù)載力作用引起的外負(fù)載力作用引起的速度降低速度降低慣性力、粘性力、彈性力變化引起的慣性力、粘性力、彈性力變化引起的壓縮流量壓縮流量所產(chǎn)生的活塞速度所產(chǎn)生的活塞速度慣性力、粘性力、彈性力慣性力、

10、粘性力、彈性力引起的引起的泄漏流量泄漏流量所產(chǎn)生的活塞速度所產(chǎn)生的活塞速度活塞活塞運動速度運動速度12（一）沒有彈性負(fù)載（一）沒有彈性負(fù)載 （K=0）的情況）的情況 1）很多情況，以慣性負(fù)載為主。）很多情況，以慣性負(fù)載為主。 2）液壓馬達伺服系統(tǒng)中，彈性負(fù)載很少見。）液壓馬達伺服系統(tǒng)中，彈性負(fù)載很少見。 3）粘性阻尼系數(shù)）粘性阻尼系數(shù)Bp一般很小，所以由粘性摩擦力引起的一般很小，所以由粘性摩擦力引起的泄漏流量所產(chǎn)生的活塞速度比活塞的運動速度小得多，可忽泄漏流量所產(chǎn)生的活塞速度比活塞的運動速度小得多，可忽略不計。略不計。三、傳遞函數(shù)簡化三、傳遞函數(shù)簡化對特征方程的簡化。因式分解，對特征方程的簡化

11、。因式分解，化為標(biāo)準(zhǔn)形式化為標(biāo)準(zhǔn)形式。 1441422222sAVBAMKsAMVsFsKVAKxAKxpetpptcepettLceetpcevpqp) 12() 14(222 sssFsKVAKxAKxhhhLceetpcevpqp或或式中式中 h 液壓固有頻率液壓固有頻率 h阻尼比阻尼比13ttpehVMA24 tetppttepcehMVABVMAK4 如果粘性摩擦系數(shù)如果粘性摩擦系數(shù)Bp可以略去，則可以略去，則 22ptcehhAMK ttepcehVMAK 對于對于指令輸入指令輸入xv的傳遞函數(shù)為：的傳遞函數(shù)為：) 12(/22 sssAKxxhhhpqvp對于對于干擾輸入干擾輸入

12、FL的傳遞函數(shù)為：的傳遞函數(shù)為：) 12() 14(222ssssKVAKFxhhhceetpceLp14（二）有彈性負(fù)載（二）有彈性負(fù)載 （K0）的情況）的情況閥控液壓缸中閥控液壓缸中，彈性負(fù)載比較常見：，彈性負(fù)載比較常見：1）帶對中彈簧的功率級滑閥）帶對中彈簧的功率級滑閥2）材料試驗機的負(fù)載是硬彈簧）材料試驗機的負(fù)載是硬彈簧22222322144414pcepetpetpptcepettLceetpcevpqpAkKsAkVsAVBAMKsAMVFsKVAKxAKx2223212) 14(pcehhhhLceetpcevpqpAkKskkssFsKVAKxAKx或或粘性阻尼系數(shù)粘性阻尼系數(shù)

13、Bp一般很小一般很小所以：所以：12ppceABKkh 液壓彈簧剛度：液壓缸液壓彈簧剛度：液壓缸完全封閉完全封閉的兩腔由于的兩腔由于液體液體的的壓縮性壓縮性而形成的而形成的15hhkk10tphtceeMBkkVK1421001/112/112111002002hpcehpcehhkkAkKkkAkKkkkk2002022112) 14(pcehLceetpcevpqpAkKskkssFsKVAKxAKx0 綜合固有頻率綜合固有頻率 0綜合阻尼比綜合阻尼比將將對應(yīng)項系數(shù)相等對應(yīng)項系數(shù)相等，可得：，可得：112242hppcehptcekkkABKkkAkMK11122hppcehppcekkk

14、ABKkkkABK12ppceABK1122hptcekkAkMK滿足滿足 時，有：時，有：1612114100202sssFsKVkxkAKxrLceetvppspceqpsKKKhpcehpcerkkAKkkAkK11122Kps 總壓力增益總壓力增益 r慣性環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率慣性環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率穩(wěn)態(tài)時閥輸入位移所引起的液壓缸活塞的穩(wěn)態(tài)時閥輸入位移所引起的液壓缸活塞的輸出位移輸出位移外負(fù)載力作用所引起的活塞輸出外負(fù)載力作用所引起的活塞輸出位移的減小量位移的減小量時1hkk12142222ssAkKsFsKVAKxAKxhhhpceLceetpcevpqp1）彈性負(fù)載使）彈性負(fù)載使積分環(huán)節(jié)變積分環(huán)

15、節(jié)變成慣性環(huán)節(jié)成慣性環(huán)節(jié)2）隨著負(fù)載彈簧剛度減小，）隨著負(fù)載彈簧剛度減小，轉(zhuǎn)折頻率將變低，慣性環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)折頻率將變低，慣性環(huán)節(jié)接近積分環(huán)節(jié)接近積分環(huán)節(jié)17（三）其它的簡化情況（三）其它的簡化情況0, 0, 0) 1kBMpet慣性環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率,112112tceppqptcepqvpMKAssAKsAMKsAKxx,0)2ek，慣性環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率,11122hpcerrpqpcehpqvpkkAkKsAKAkKskkAKxx0, 0, 0) 3ptBkMsAKxxpqvp/0, 0ptBM18是負(fù)載是負(fù)載質(zhì)量質(zhì)量與液壓缸工作腔中的油也壓縮性所形成的與液壓缸工作腔中的油也壓縮性所形成的液壓彈簧液壓

16、彈簧相互作用相互作用的結(jié)果。的結(jié)果。 假設(shè)：假設(shè)：液壓缸液壓缸無摩擦、無泄漏無摩擦、無泄漏由于液體的壓縮性，當(dāng)活塞受到由于液體的壓縮性，當(dāng)活塞受到外力外力作用產(chǎn)生位移時，作用產(chǎn)生位移時，一腔壓力升高一腔壓力升高，另另一腔壓力降低一腔壓力降低2）液壓固有頻率）液壓固有頻率 ppexVAp11ppexVAp22ppepxVVAppA212211121211VVAkpehpxFV左VpAP壓力1V2V被壓縮液體產(chǎn)生的被壓縮液體產(chǎn)生的復(fù)位力復(fù)位力與活塞位移成與活塞位移成比例，其作用比例，其作用相當(dāng)于一個線性液壓彈簧相當(dāng)于一個線性液壓彈簧，總液壓彈簧剛度為：總液壓彈簧剛度為：總液壓彈簧剛度是液壓缸兩腔液

17、壓彈簧剛度的總液壓彈簧剛度是液壓缸兩腔液壓彈簧剛度的。19Mtkhx 彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)時2021tVVVVtpepehVAVAk20242ttpetpethhMVAMVAMk20242當(dāng)活塞處在當(dāng)活塞處在中間位置中間位置時，液壓彈簧時，液壓彈簧剛度最小剛度最小，當(dāng)在兩端時，當(dāng)在兩端時，V1或或V2為零，液壓彈簧剛度最大。為零，液壓彈簧剛度最大。液壓彈簧與負(fù)載質(zhì)量相互作用所構(gòu)成系統(tǒng)的固有頻率，中間位置液壓彈簧與負(fù)載質(zhì)量相互作用所構(gòu)成系統(tǒng)的固有頻率，中間位置時，其值為：時，其值為：液壓彈簧剛度是在液壓缸兩腔完全封閉的情況下推導(dǎo)出來的，液壓彈簧剛度是在液壓缸兩腔完全封閉的情況下推導(dǎo)出來的，實實際上際上

18、由于閥的開度和液壓缸的由于閥的開度和液壓缸的泄漏泄漏的影響，液壓缸不可能完全封的影響，液壓缸不可能完全封閉，因此在閉，因此在。動態(tài)動態(tài)時，在一定頻率范圍內(nèi)時，在一定頻率范圍內(nèi)來不及泄漏來不及泄漏，相等于一種密封狀態(tài)，相等于一種密封狀態(tài)，因此液壓彈簧是一個因此液壓彈簧是一個動態(tài)彈簧動態(tài)彈簧。20在液壓伺服系統(tǒng)中，在液壓伺服系統(tǒng)中，液壓固有頻率液壓固有頻率限制了系統(tǒng)的限制了系統(tǒng)的響應(yīng)速度響應(yīng)速度。提高提高液壓液壓固有頻率的固有頻率的方法方法：（1）增大液壓缸活塞面積）增大液壓缸活塞面積Ap（有時，（有時，Ap主要由負(fù)載決定）主要由負(fù)載決定） h與與Ap不成比例關(guān)系不成比例關(guān)系 壓縮容積壓縮容積Vt

19、隨之增大隨之增大 同樣的負(fù)載速度，所需負(fù)載流量增大，閥、連接管道、液壓能源同樣的負(fù)載速度，所需負(fù)載流量增大，閥、連接管道、液壓能源裝置的尺寸重量也隨之增大裝置的尺寸重量也隨之增大（2）減小總壓縮容積）減小總壓縮容積Vt （主要是減少無效容積和連接管道容積）（主要是減少無效容積和連接管道容積） 使閥靠近液壓缸，最好裝在一起使閥靠近液壓缸，最好裝在一起 選擇合適的執(zhí)行元件：長行程輸出力小時用液壓馬達，反之用液選擇合適的執(zhí)行元件：長行程輸出力小時用液壓馬達，反之用液壓缸壓缸（3）減小折算到活塞上的總質(zhì)量）減小折算到活塞上的總質(zhì)量Mt（活塞活塞質(zhì)量質(zhì)量 + 負(fù)載負(fù)載折算到活塞上折算到活塞上的質(zhì)量的質(zhì)量

20、 + 液壓缸液壓缸兩腔的油液兩腔的油液質(zhì)量質(zhì)量 + 閥與液壓缸連接閥與液壓缸連接管道中的油液管道中的油液折折算質(zhì)量）算質(zhì)量）（4）提高油液的有效體積模量）提高油液的有效體積模量e e（7001400MPa，或?qū)崪y），或?qū)崪y） 影響因素：受影響因素：受油液油液壓縮性、管道及剛體壓縮性、管道及剛體機械柔性機械柔性、油液中所含、油液中所含空氣空氣（最嚴(yán)重（最嚴(yán)重） 要盡量減少混入空氣，要盡量減少混入空氣，避免避免使用使用軟管軟管220aAmpttpehMVA2421tetppttepcehMVABVMAK4 3）液壓阻尼比）液壓阻尼比決定因素：總流量決定因素：總流量-壓力系數(shù)壓力系數(shù)Kce、負(fù)載粘性

21、阻尼、負(fù)載粘性阻尼Bp因為：因為：BpKce，Ctp1，其，其變化范圍達變化范圍達2030倍倍。因此，是一個難以預(yù)測的軟量。因此，是一個難以預(yù)測的軟量。是液壓伺服系統(tǒng)的一個特點是液壓伺服系統(tǒng)的一個特點)(2)(1LsLsvdLLcppppWxCpQK22液壓阻尼比表示系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性。液壓伺服系統(tǒng)一般低阻尼，液壓阻尼比表示系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性。液壓伺服系統(tǒng)一般低阻尼，提高的辦提高的辦法有：法有：（1）設(shè)置旁路泄漏通道）設(shè)置旁路泄漏通道（增加泄漏系數(shù)（增加泄漏系數(shù)Ctp）但：但： 增大了功率損失增大了功率損失 降低了系統(tǒng)的總壓力增益和系統(tǒng)的剛度，增加了外負(fù)載力引起的誤降低了系統(tǒng)的總壓力增益和系統(tǒng)的剛

22、度，增加了外負(fù)載力引起的誤差差 系統(tǒng)性能受溫度變化的影響大系統(tǒng)性能受溫度變化的影響大（2）采用正開口閥）采用正開口閥但：但： 降低了系統(tǒng)剛度降低了系統(tǒng)剛度 泄漏引起的損失更大泄漏引起的損失更大 非線性流量增益非線性流量增益 穩(wěn)態(tài)液動力變化穩(wěn)態(tài)液動力變化（3）增加負(fù)載的粘性阻尼）增加負(fù)載的粘性阻尼（需要另設(shè)阻尼器，增加了結(jié)構(gòu)復(fù)雜性）（需要另設(shè)阻尼器，增加了結(jié)構(gòu)復(fù)雜性）tetppttepcehMVABVMAK4 231）動態(tài)位置剛度特性）動態(tài)位置剛度特性動態(tài)位置柔度，其倒數(shù)即為動態(tài)位置剛度動態(tài)位置柔度，其倒數(shù)即為動態(tài)位置剛度1412222sKVsssKAxFceethhhceppL慣性環(huán)節(jié)慣性環(huán)節(jié)

23、 + 比例環(huán)節(jié)比例環(huán)節(jié) + 理想微分環(huán)節(jié)理想微分環(huán)節(jié) + 二階微分環(huán)節(jié)二階微分環(huán)節(jié)因為因為 h很小，所以很小，所以2 h h h負(fù)號表示負(fù)號表示負(fù)載力增加使輸出減小負(fù)載力增加使輸出減小動態(tài)位置剛度動態(tài)位置剛度與與負(fù)載干擾力負(fù)載干擾力F FL L的變化頻率的變化頻率 有關(guān)有關(guān)2. 對干擾輸入對干擾輸入FL的頻率響應(yīng)分析的頻率響應(yīng)分析:,24,0則時hhccetpKVB1212222hhhhhceppLssssKAxF24ceppLKAxF2，慣性環(huán)節(jié)和二階微分環(huán)節(jié)不起作用，則，慣性環(huán)節(jié)和二階微分環(huán)節(jié)不起作用，則 =0 0時，得靜態(tài)位置剛度時，得靜態(tài)位置剛度00pLxF在恒定的外負(fù)載力作用下，由于

24、泄在恒定的外負(fù)載力作用下，由于泄漏的影響，活塞將連續(xù)不斷地移動，漏的影響，活塞將連續(xù)不斷地移動，沒有確定的位置。隨著頻率的增加，沒有確定的位置。隨著頻率的增加，泄漏的影響越來越小，泄漏的影響越來越小，。/秒(s1)20lg|G|dB1閥控缸動態(tài)剛度幅頻特性閥控缸動態(tài)剛度幅頻特性hh2h1412222sKVsssKAxFceethhhceppL25上，比例環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)和理想微分環(huán)節(jié)上，比例環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)和理想微分環(huán)節(jié)同時起作用，動態(tài)位置剛度為一常數(shù)：同時起作用，動態(tài)位置剛度為一常數(shù)：在中頻段上，由于負(fù)載干擾力的變化頻率較高，液壓缸工作腔的在中頻段上，由于負(fù)載干擾力的變化頻率較高，液壓缸工作腔的

25、油液來不及泄漏，可以看成是油液來不及泄漏，可以看成是完全封閉完全封閉的，其動態(tài)位置剛度就的，其動態(tài)位置剛度就。上，二階微分環(huán)節(jié)起主要作用，動態(tài)位置剛度由上，二階微分環(huán)節(jié)起主要作用，動態(tài)位置剛度由負(fù)載慣性負(fù)載慣性所決定。動態(tài)位置剛度所決定。動態(tài)位置剛度，但一般很少在此頻，但一般很少在此頻率范圍工作。率范圍工作。htpejsceppLkVAsKAxFhh22241412222sKVsssKAxFceethhhceppL262）動態(tài)速度剛度特性）動態(tài)速度剛度特性 2 h h 的低頻段上的動態(tài)速度剛度為：的低頻段上的動態(tài)速度剛度為：此時，液壓缸相當(dāng)于一個此時，液壓缸相當(dāng)于一個。從從物理意義物理意義上說

26、，在低頻時因負(fù)載壓差產(chǎn)生的泄漏流量被很小的泄漏通道上說，在低頻時因負(fù)載壓差產(chǎn)生的泄漏流量被很小的泄漏通道所阻礙，產(chǎn)生粘性阻尼作用。所阻礙，產(chǎn)生粘性阻尼作用。ceppLKAxF2. =0 0時，得靜態(tài)速度剛度時，得靜態(tài)速度剛度ceppLKAxF20.1412222sKVsssKAxFceethhhccppL27（二）有彈性負(fù)載（二）有彈性負(fù)載 （K0）時的頻率響應(yīng)分析）時的頻率響應(yīng)分析 有彈性負(fù)載時，活塞位移對閥芯位移的傳遞函數(shù)為：有彈性負(fù)載時，活塞位移對閥芯位移的傳遞函數(shù)為：12100202ssskAKxxrppsvpkAKppsr00 其主要性能參數(shù)有：其主要性能參數(shù)有：kAKpps 為為位

27、置放大系數(shù)位置放大系數(shù)，其中總壓力增益，其中總壓力增益Kps包含包含閥的壓閥的壓力增益力增益Kp，其隨工作點在，其隨工作點在很大范圍內(nèi)變化很大范圍內(nèi)變化，零位時最大零位時最大。另外，位置放大系數(shù)還另外，位置放大系數(shù)還，這與無彈性負(fù)載，這與無彈性負(fù)載時不同。時不同。28穿越頻率穿越頻率hpqckkAK120lg|G| dB0 /秒秒(s1)khck1lg201pqchAKkk時，1上式再一次說明，負(fù)載剛度比較小時，它上式再一次說明，負(fù)載剛度比較小時，它對動態(tài)特性的影響可忽略。對動態(tài)特性的影響可忽略。K0時，時，影響影響1）位置放大系數(shù)）位置放大系數(shù)2）慣性環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率）慣性環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率3）

28、0，從而影響高頻段諧振峰值和相頻特性形狀，影響系統(tǒng)的幅值裕量，從而影響高頻段諧振峰值和相頻特性形狀，影響系統(tǒng)的幅值裕量但不影響：穿越頻率但不影響：穿越頻率，因此不影響快速性，因此不影響快速性hpcerkkAkK1212100202ssskAKxxrppsvphhkk10tphtceeMBkkVK142100kAKppsceqpsKKK2930 常用的液壓動力元件，分析方法與閥控液壓缸的相同。常用的液壓動力元件，分析方法與閥控液壓缸的相同。 四邊閥控制液壓馬達 p1 p2 V1 V2 31222222322) 14()4(4) 14(mcemcemmetmetmmtcemettLceetmcev

29、mqmDGKsDKBDGVsDVBDJKsDJVTsKVDKxDK 222222322) 14()4(4) 14(pcepceppetpetpptcepettLceetpcevpqpAkKsAKBAkVsAVBAMKsAMVFsKVAKxAKx LLPmPmFTvxAD代換油缸負(fù)載力將馬達的負(fù)載扭矩代換油缸速度將馬達的角速度代換油缸位移將馬達的角位移代換油缸面積將馬達的角度排量32，另外由于另外由于： 所以：) 12() 14(222sssTsKVDKxDKhhhLceetmcevmqm12mcemDKB) 12() 14(222 sssFsKVAKxAKxhhhLceetpcevpqpttm

30、ehJVD24tetmmttemcehJVDBVJDK4通常負(fù)載粘性阻尼系數(shù)通常負(fù)載粘性阻尼系數(shù)Bm很小，所以：很小，所以： ttemcehVJDKLLPmPmFTvxAD代換油缸負(fù)載力將馬達的負(fù)載扭矩代換油缸速度將馬達的角速度代換油缸位移將馬達的角位移代換油缸面積將馬達的角度排量33三通閥控制液壓缸常用作三通閥控制液壓缸常用作的動力元件，的動力元件，如仿形機床和力操縱系統(tǒng)中如仿形機床和力操縱系統(tǒng)中pc三通閥控缸的結(jié)構(gòu)原理圖 A QL psps xp 3422202202320211hcehcephehephcethetLceehcevhqpAkKsAKBAkVsAVBAKMsAVMFsKVA

31、KxAKxipcceCKK222222322) 14()4(4) 14(pcepceppetpetpptcepettLceetpcevpqpAkKsAKBAkVsAVBAMKsAMVFsKVAKxAKx 相同液壓缸的數(shù)學(xué)模型完全制三通閥控制與四通閥控積三通閥控制一腔等效容積四通閥控制兩腔等效容積不同液壓彈簧剛度的等效容等等04VVVVt35Bp比阻尼系數(shù)比阻尼系數(shù)Ah2/Kce小得多，即：小得多，即：12hcepAKBthehMVA02tehptehcehMVABVMAK0022時，有：，且1122htcehAkMKkk12111220sssFsKVkxkKAKxhhhrLceevcehqp2

32、hcerAkK相同液壓缸的數(shù)學(xué)模型完全制三通閥控制與四通閥控積三通閥控制一腔等效容積四通閥控制兩腔等效容積不同液壓彈簧剛度的等效容等等04VVVVt36當(dāng)負(fù)載剛度當(dāng)負(fù)載剛度k=0時，則：時，則： 三通閥控缸和四通閥控缸傳遞函數(shù)的形式一樣，但前者三通閥控缸和四通閥控缸傳遞函數(shù)的形式一樣，但前者液壓固有頻率液壓固有頻率 h和阻尼比和阻尼比 h（Bp=0）均是后者的）均是后者的原因是：只有原因是：只有，只形成，只形成因此，四通閥控缸的動態(tài)響應(yīng)要好得多。因此，四通閥控缸的動態(tài)響應(yīng)要好得多。1212202sssFsKVAKxAKxhhhLceehcevhqp2/1thehMVA02tehptehcehM

33、VABVMAK0022ttpehVMA24 tetppttepcehMVABVMAK4 20tVV 注：3738 p m3911pCppCDQepripppp流量方程為：流量方程為：V0 一個腔室的總?cè)莘e一個腔室的總?cè)莘e變量泵的排量為：變量泵的排量為：ppKD 其其為：為：1pCKQtpqpp的流量連續(xù)性方程為的流量連續(xù)性方程為：dtdpVdtdDpCppCQemmemrimp1011其其為為：101spVsDpCQemmtmp液壓液壓的力矩平衡方程為：的力矩平衡方程為：LmmmmtrmTGdtdBdtdJppD221其其的拉氏變換為：的拉氏變換為：LmmmmtrmTGsBsJppD2140可

34、簡化為：時，和 012GDCBmtmtmehJVD02temmtemthJVDBVJDC00221212202sssTsCVDCDKhhhLtemtmqpm) 12() 14(222sssTsKVDKxDKhhhLceetmcevmqmttmehJVD24tetmmttemcehJVDBVJDK4tcetvVVKCx0411）l 只有一個控制管道，只有一個控制管道，1/22l 液壓泵的工作腔容積大液壓泵的工作腔容積大2 2）。l C Ct tKKcece，總是欠阻尼，但基本恒定，總是欠阻尼，但基本恒定。l 設(shè)置旁路泄漏通道或內(nèi)部壓力反饋以獲得滿意的阻尼比設(shè)置旁路泄漏通道或內(nèi)部壓力反饋以獲得滿意

35、的阻尼比3 3）。4 4）4243是指液壓動力元件的輸出特性與負(fù)載特性之間的配是指液壓動力元件的輸出特性與負(fù)載特性之間的配合合：液壓執(zhí)行元件運動時所遇到的各種阻力（或阻力矩）：液壓執(zhí)行元件運動時所遇到的各種阻力（或阻力矩） 慣性負(fù)載、彈性負(fù)載、粘性阻尼負(fù)載、摩擦負(fù)載、重力負(fù)載等慣性負(fù)載、彈性負(fù)載、粘性阻尼負(fù)載、摩擦負(fù)載、重力負(fù)載等負(fù)載力與負(fù)載速度之間的關(guān)系負(fù)載力與負(fù)載速度之間的關(guān)系 負(fù)載特性與負(fù)載類型和負(fù)載的運動規(guī)律有關(guān)負(fù)載特性與負(fù)載類型和負(fù)載的運動規(guī)律有關(guān)：以負(fù)載力為橫坐標(biāo)，負(fù)載速度為縱坐標(biāo)所畫出的曲：以負(fù)載力為橫坐標(biāo)，負(fù)載速度為縱坐標(biāo)所畫出的曲 線線44.1xmF txxsin0txxco

36、s0.tmxFsin2011220120.mxFxx0max.xx20max1mxF慣性負(fù)載力可表示為：慣性負(fù)載力可表示為：設(shè)慣性負(fù)載的位移為正弦運動，即：設(shè)慣性負(fù)載的位移為正弦運動，即：則負(fù)載軌跡方程為：則負(fù)載軌跡方程為：將其聯(lián)立可得：將其聯(lián)立可得：最大負(fù)載速度與最大負(fù)載速度與 成正比：成正比：最大負(fù)載力與最大負(fù)載力與 2成正比：成正比：因此，因此，因慣性力隨速度增大而減小，因此負(fù)載軌跡點因慣性力隨速度增大而減小，因此負(fù)載軌跡點45靜摩擦力靜摩擦力 + + 動摩擦力動摩擦力 = = 若若 靜摩擦力靜摩擦力 動摩擦力，則此時的干摩擦力稱為動摩擦力，則此時的干摩擦力稱為。 靜摩擦負(fù)載軌跡靜摩擦負(fù)載軌跡 動摩擦負(fù)載軌跡動摩擦負(fù)載軌跡46慣性、粘性、彈性慣性、粘性、彈性負(fù)載合成負(fù)載合成軌跡方程為：軌跡方程為：1202.20.xmKxBFxxt22220maxBmKxFt負(fù)載軌跡隨頻率增加而加大，設(shè)計時應(yīng)負(fù)載軌跡隨頻率增加而加大，設(shè)計時應(yīng)（有外干擾和不是正弦運動時，很復(fù)（有外干擾和不是正弦運動時，很復(fù)雜）。雜）。最有用的工況點：最有用的工況點：