《液压动力机构》PPT课件.ppt

《《液压动力机构》PPT课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第3章液压动力机构主讲：邓晓刚单位：机械工程学院机械电子教研室3液压动力机构四通阀控液压缸动力机构1三通阀控液压缸动力机构2负载折算、轨迹及参数选择3前言本章主要介绍液压动力机构，其中包括四通阀控液压缸、三通阀控液压缸、对称阀控非对称液压缸等，讨论了动力机构的基本方程、传递函数、频率特性响应及主要性能参数分析。本章是本课程的重点，要求学生熟练掌握动力机构基本方程的列写、系统方块图的绘制、传递函数的推导及其频率特性的分析，熟悉动力机构结构参数对性能参数的影响、负载折算及负载最佳匹配等。液压动力机构由液压控制元件、执行元

2、件和负载组成。控制元件可以是控制阀，也可是变量泵。执行机构有液压伺服缸，液压伺服马达。本章重点介绍液压伺服缸。控制方式分两种：泵控系统阀控系统，又称节流式控制系统。液压源通常是恒压源。阀控液压动力缸动力机构的动态特性取决于伺服阀、液压缸和负载。动力机构的分析中，假定系统负载为质量-弹簧和粘性阻尼组成的单自由度系统。3.1四通阀控液压缸动力机构3.1.1四通阀控液压缸基本方程滑阀流量方程：假设：零开口四边滑阀四个节流窗口是匹配对称的供油压力恒定，回油压力为零四通阀控制液压缸Xvp1p2V1V2xpFLQ1Q2流量连续性方程假设：阀

3、与液压缸的连接管道对称且短而粗，管道中的压力损失和管道动态可以忽略液压缸每个工作腔内各处压力相等，油温和体积弹性模量为常数液压缸内外泄漏均为层流流动流量连续性方程总流量=推动活塞运动所需流量+经过活塞密封的内泄漏流量+经过活塞杆密封处的外泄漏流量+油液压缩和腔体变形所需的流量Xvp1p2V1V2xpFLQ1Q2流入液压缸进油腔的流量：从液压缸回油腔流出的流量：液体是可压缩的。液体等效容积弹性模数βe表示容器中油液的容积变化率与压力增长量之间的关系M动态分析时，需要考虑泄漏和油液压缩性的影响，则流入液压缸的流量与流出液压缸的流量不

4、相等，为了简化分析，定义负载流量为：要使压缩流量相等，应使液压缸两腔的初始容积相等，即活塞在中间位置时，1）液体压缩性影响最大，固有频率最低2）阻尼比最小因此，系统稳定性最差。所以，分析时，应取活塞的中间位置作为初始位置。流量方程可整理成：推动液压缸运动所需流量+总泄漏流量+总压缩流量（三）液压缸和负载的力平衡方程负载力一般包括惯性力、粘性阻尼力、弹性力和任意外负载。液压缸的输出力与负载力的平衡方程为：此外，还存在库仑摩擦等非线性负载，但采用线性化的方法分析系统的动态特性时，必须将这些非线性负载忽略。液压推动力负载活塞及负载的总

5、质量粘性阻力系数负载弹簧刚度3.1.2四通阀控液压缸动力机构方块图该方框图是以阀的位移为输入量，以液压缸位移为输出量绘出的。反映了在阀的位移及干扰力作用下，液压缸的输出响应。根据动力机构方框图，可以直接写出阀控液压缸动力机构传递函数。合并三个基本方程，消去中间交量QL及pL，可得到阀芯输入位移和外负载力同时作用时液压缸活塞的总输出位移：式中，，包括泄漏在内的总的压力流量系数。3.1.3液压刚度及传递函数的简化液压弹簧刚度与液压固有频率负载质量与液压缸工作腔中的油液压缩性所形成的液压弹簧假设：液压缸无摩擦、无泄漏由于液体的压缩性，

6、当活塞受到外力作用产生位移时，一腔压力升高，另一腔压力降低被压缩液体产生的复位力与活塞位移成比例，其作用相当于一个线性液压弹簧，总液压弹簧刚度为：总液压弹簧刚度是液压缸两腔液压弹簧刚度的并联。当活塞处于中间位置时，，此时的液压刚度最小。如果负载为质量负载，质量为m，则组成一个质量-液压弹性系统。这是一个机械振荡系统注意：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漏的影响，液压缸不可能完全封闭，因此在稳态下不存在弹簧刚度。动态时，在一定频率范围内来不及泄漏，相等于一种密封状态，因此液压弹簧

7、是一个动态弹簧。如果负载为质量-弹簧系统，则等效的机械振动系统可以看为两个弹簧串联。这时：传递函数简化形式分两种情况讨论动力机构无弹性负载，K=0，忽略因泄漏产生的阻尼系数。动力机构存在弹性负载，K≠0很多情况，以惯性负载为主。液压马达伺服系统中，弹性负载很少见。无弹性负载（K=0）时传递函数阀芯位移对液压缸输出的传递函数外负载对液压缸输出传递函数活塞速度对阀位移的传递函数稳态时，活塞位移没有确定的值。但活塞速度与阀位移之间有确定的稳态关系。这在速度控制系统中很有用处。有弹性负载（K≠0）时传递函数阀控液压缸中，弹性负载比较常见

8、：1）带对中弹簧的功率级滑阀2）材料试验机的负载是硬弹簧粘性阻尼系数Bc一般很小有弹性负载（K≠0）时传递函数弹性负载对阀控缸动力系统的主要影响为：由于弹性负载的存在，传递函数中出现一个转角频率为的低频惯性环节，代替了无弹性负载的积分环节。动力机构固有频率增加动