液压控制-第3章 液压动力元件
35页1、液压伺服与比例控制系统,第3章 液压动力元件,本章摘要 液压动力元件(或称液压动力机构)是由液压放大元件(液压控制元件)和液压执行元件组成。有四种基本型式的液压动力元件:阀控液压缸、阀控液压马达、泵控液压缸、泵控液压马达。 本章将建立几种基本的液压动力元件的传递函数,分析它们的动态特性和主要性能参数。,3.1 四通阀控制液压缸,基本结 构形式,一、基本方程: (一) 滑阀的流量方程,定义负载流量:,(二) 液压缸流量连续性方程 进油腔流量:,回油腔流量:,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:,根据:V01 = V02 = V0 = Vt /2 同时:,则液压缸流量连续性方程简化为:,(三) 液压缸和负载的力平衡方程:,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:,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
2、所产生的 活塞速度;,第三项: 是粘性力变化引起的压缩流量产生 的活塞速度; 第四项是活塞运动速度; 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。,三、传递函数简化 (一)、无弹性负载:,简化为:,液压固有频率: 液压阻尼比:,忽略Bp后近似为:,对指令输入Xv的传递函数: 对指令输入FL的传递函数:,(二)、有弹性负载:,简化为:,综合固有频率: 综合阻尼比:,忽略Bp后近似为:,标准传递函数形式: 或进一步简化为:,(三) 其它简化形式:,四、频率响应分析 (一)、无弹性负载系统频率分析: (1)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即为速度放大系数(速度增益)。它表示阀对液压活塞速度控制的灵敏度。速度放大系数直接影响系统的稳定件、响应速度和精度。提高速度放大系数可以提高系绽的响应速度和精度。但使系统的稳定性变坏。速度放大系数随阀的流量增益变化而变化。,(2)液压固有频率 液压固有频率是负载质量
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