1本操动机构的控制阀系统由一级阀组成，从电-机械转换器驱动一级阀开始，由一级阀驱动二级阀，再由二级阀控制液压缸工作。根据建立控制阀系统数学模型。

　　根据a二级阀的力平衡方程和合闸一级阀阀口流量方程（忽略单向阀压力损失）得：m 2 x 1 = A 21 P V1 - A 22 P S - B 2Ⅹx 1 - Kx 1 - F（1）A 21Ⅹx 1 = C d 11 x 11 2（P S - P V 1）（2）整理，得m 2 x 1 + B 2Ⅹx 1 + A 3 21 2C d 2 11 X 2 11Ⅹx 2 1 +K x 1 + F - （A 21 - A 22）P S = 0 （3）同理，b的二级阀力平衡方程和分闸一级阀阀口流量方程为m 2 x 2 = A 22 P S - A 21 P V1 - B 2Ⅹx 2 - Kx 2 - F（4）A 21Ⅹx 2 = C d 12 x 12 2 P V1（5）m 2 x 2 + B 2Ⅹx 2 + A 3 21 2C d 2 12 X 2 12Ⅹx 2 + KX 2 + F -A 22 P S = 0（6）

　　其中： A 21， A 22作用在二级阀芯上油腔油压有效面积（m 2）；11，12一级合闸、分闸阀阀口面积梯度（m ）； x 11， x 12一级合闸、分闸阀阀芯位移（m ）； m 2二级阀阀芯质量（ kg）； P V1， P V2控制油油腔压力（ Pa）； B 2二级阀芯上粘性阻尼系数（N S /m ）； K二级阀芯上弹性力和稳态液动力刚度（N /m ）； F负载力（N ）； C d阀口流量系数； A 0一级阀回油口过流面积（m 2）；油液密度（ kg/m 2）；P S供油压力（Pa）。

　　可见，该阀控缸系统得数学模型是二阶非线性微分方程。可以根据所建立的阀控缸数学模型进行仿真和优化设计。

　　2液压操动机构的速度模型高压断路器的操作速度被视为*能表征其工作能力的参数，而产生这条速度曲线的是断路器的液压操动机构。为了建立液压缸活塞速度模型，作如下假设：（ 1）忽略液压缸和锥阀的粘性阻尼。

　　（ 2）忽略锥阀的阀芯质量以及液动力、弹簧力、油压力，认为锥阀阀口是瞬时开启的。

　　（ 3）忽略管道的液阻。

　　（ 4）认为供油压力不变。

　　（ 5）油液是不可压缩的。

　　由此，可写出活塞力平衡方程和阀口流量方程：m dv dt = （A 1 - A 0）P S - A 1 P - F（ 7）C d A v 2 P = A 1 V（ 8）其中： m活塞总质量（ kg）； P S供油压力（M pa）； P活塞无杆腔油压（M pa）； V活塞运动速度（m /s）； F负载力（N ）； A V阀口过流面积（m 2）； A 1活塞截面积A 1 = D 2 /4（m 2）； A 0活塞杆截面积A 0 = d 2 /4（m 2）；C d流量系数（一般C d = 0. 61）；油液密度（kg /m 2）。

　　整理，得dV dt +K V 2 - J = 0（ 9）其中：K = A 3 1 2C 2 d A 2 V m > 0 J =（A 1 - A 0）p s - F m > 0解微分方程（ 9），得活塞运动速度的数学模型：V= J K e 2 JK t- 1 e 2 JK t+ 1（ 10）因为V= ds/dt，所以对式（ 10）求解，可得出活塞杆位移S的数学公式：S = J K + 1 K ln（ 0. 5+ 0. 5e - 2 JK t）（ 11）3液压操动机构的速度-位移曲线已知整个行程S = 200mm，液压缸活塞负载力F = 30kN.其速度-位移曲线如所示。

　　由速度、位移的数学模型得到主要参数对速度-位移曲线的影响（加速阶段）：（ 1）负载力F对速度-位移曲线有影响，负载力增大，速度上升减慢，活塞位移量减小。

　　（ 2）活塞质量m （质量归一化后）对速度-位移曲线有影响。随和质量的增加，速度上升减慢，活塞位移量减小。

　　（ 3）阀口过流面积对速度-位移曲线有影响。A V很小时，速度很快达到*大速度，随着A V增加，曲线几乎保持不变。说明在一定行程内，过分增大阀口过流面积是不能加快活塞运动速度的。

　　（ 4）供油压力P S对速度-位移曲线有影响。随着供油压力增高，速度上升加快，活塞位移量加大。

　　（ 5）液压缸活塞直径D （即截面积）对速度-位移曲线有影响。活塞直径存在一个*优值。

　　4结论本文对液压操动机构所涉及的理论进行细致的研究，为液压机构的设计及以后的结构优化提供了理论依据。所做工作如下：（ 1）建立液压机构阀体系统的数学模型，采用流体动力学及运动学原理进行描述。

　　（ 2）断路器速度特性曲线的好坏直接影响到断路器的开断特性。为了保证速度曲线，液压机构阀控系统的设计至关重要。为此，建立了速度模型和位移模型。