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在液压系统中,液压泵的额定压力和油缸的额定压力之间是什么关系?系统的最大工作压力又该如何计算有人说P1>P2>P3就这么简单```P1>P2>P3怎么理解啊
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液压泵的额定压力就是指该液压泵能长期、正常工作的压力,这个值一般液压泵上都有标示.油缸的额定压力是指该油缸能长期稳定正常工作的压力,超过这个压力这个油缸可能不能正常工作甚至损坏.一个液压系统可能只有一个油缸,也可能有多个油缸,在多油缸的系统中,根据需要各个油缸可能工作在不同的压力区间中,而油泵一般一个系统只有一个（不包括双联的油泵）,所以选定油缸时额定压力不能选得很大,因为油缸时额定压力大体积肯定大,价位也会高一点,而且会给安装调试都会带来不便.油缸的额定压力一般选择≥该油缸所在回路的最高压力.一般来说,在一个液压系统中,油泵的额定压力就是该系统的最大压力.所以油泵的额定压力的选择很重要,在满足工作的前提下,一般从以下几个方面来考虑：1、容积效率及发热,压力越高,泄漏越大,发热越大；2、执行件、管路、密封件的耐压能力；3、压力要能够满足系统设计功能的需求.所谓“P1>P2>P3”意思是：P1——油泵输出压力P2——液压干路的压力P3——液压支路的压力这个分法基本上是对的但不完整.
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扫描下载二维码液压与气压传动习题集(附解答)[1]_学习资料共享网
液压与气压传动习题集(附解答)[1]
第一章液压泵和液压马达本 章 提 要本章主要内容为：①液压泵和液压马达的基本原理与性能参数；②齿轮式、叶片式、柱塞式液压泵； ⑧高速液压马达及低速大扭矩马达。 通过本章的学习， 要求掌握这几种泵和马达的工作原理(泵是如何吸油、 压油和配流的，马达怎样产生转速、转矩)、结构及主要性能特点；掌握各种泵和马达的流量、排量、功率、 效率、转矩等参数的计算方法，理解其内在联系；了解不同类型的泵和马达之间的性能差异及适用范围， 为日后正确选用奠定基础。 一、基本概念：液压泵和马达的性能参数二、填空题 1.一部完整的机器一般由三部分组成，即__________、__________、___________。 （答案：原动机、传动机构、工作机） 2.液力传动主要是利用__________________________能的液体传动。 （答案：液体动能） 3.传动机构通常分____________、____________、_____________。 （答案：机械传动、电气传动、流体传动） 4.液压传动由五部分组成，即_________、_________、_________、_________、________。 （答案：动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件、工作介质） 5.液压传动主要利用__________________的液体传动。 （答案：液体压力能） 6.液体传动是以液体为工作介质的流体传动。包括__________和_________。 （答案：液压传动、液力传动） 7.液压泵是一种能量转换装置，它将机械能转换为______，是液压传动系统中的动力元件。 （答案：压力能） 8.液压传动中所用的液压泵都是靠密封的工作容积发生变化而进行工作的，所以都属于 ______________。 （答案：容积式液压泵） 9.泵每转一弧度，由其几何尺寸计算而得到的排出液体的体积，称为_________________。 （答案：每弧度排量或角排量） 10.在不考虑泄漏的情况下，泵在单位时间内排出的液体体积称为泵的______________。 （答案：理论流量） 11.泵在额定压力和额定转速下输出的流量称为泵的_________________。 （答案：额定流量） 12.齿轮泵的泄漏一般有三个渠道：____、____、_____。其中以______最为严重。 （答案：端面间隙、齿轮啮合间隙、径向间隙。端面间隙。 ）113.我国液压油的牌号是以____C0 时的______粘度的______值来表示的。 （答案：40,运动，中心） 14.液压泵的实际流量是考虑________下的输出流量。 （答案：泄漏） 15.设液压马达的排量为 VMcm3/r，液压马达轴的转速为 nMr/min，则其理论输入流量为_______L/min。 如果实际输入流量 q，则该马达的容积效率为_______。 （答案：V?n×10-3,V ? n × 10 ?3 ） q16.为减轻和消除齿轮液压泵的困油现象，在两泵盖内侧开设的困油卸荷槽，应保证被密封的容积由大 到小变化时，__________连通；被密封的容积由小到大变化时___________连通。 （答案：压油腔,吸油腔） 17.液压传动系统中油液的作用有两个：一是________；二是______________。 (答案：传递能量；润滑和冷却运动零件） 18.根据结构形式的不同，液压泵主要分为_______式、_______式、_______式三种类型。 (答案：齿轮、叶片、柱塞） 19.液压系统原理图通常采用________符号来绘制。 (答案：图形） 20.增大外啮合齿轮泵的流量最有效的措施是增大___________。 (答案：齿轮模数） 21.液压缸容积效率的表达式为________，液压马达的机械效率的表达式为_________,液压泵的容积效 率表达式为____________。 (答案：qp T Av , M , ） Av + Δq TMt q pt22.所学几类液压泵中，效率最高的是__________。 (答案：柱塞泵） 23.液压泵最高工作压力受_________和_________限制。 (答案：结构强度，密封性能） 24.柱塞泵为奇数时的脉动率_______而为偶数时的脉动率________。 (答案：小，大） 三、选择题 1.选择液压油时，主要考虑油液的_____。 （密度，成份，粘度） （答：粘度） 1.液压系统的工作压力取决于_________。 （泵的额定压力，溢流阀的调定压力，负载） （答：负载） 3.在_______工作的液压系统容易发生气蚀。 （洼地，高原，平地） （答：高原） 4.液压系统利用液体的_____来传递动力。 （位能，动能，压力能，热能） （答：压力能） 5.高压系统宜采用_________。 （齿轮泵，叶片泵，柱塞泵） （答：柱塞泵） 6.液压系统的故障大多数是由_______引起的。 （油液粘度不对，油温过高，油液污染） （答：油液污染）27.野外工作的液压系统，拟选用粘度较______的液压油。 （高，低） （答：低） 8.限制齿轮泵压力提高的主要因素是_______。 （流量脉动，困油现象，泄漏，径向不平衡力） （答：泄漏） 9.叶片泵的数量增多后，双作用式叶片泵输出流量______，单作用式叶片泵输出流量_______。 （增大， 减小，不变） （答：减小，不变） 10.根据外反馈限压式单作用叶片变量泵的工作原理，试分析调整以下环节后，下述参数将发生什么变 化： 1)流量调节螺钉向内伸：空载流量 q0_____，限定压力 pc____，最大压力 pmax_____。 限定压力 pc____， 最大压力 pmax_____， 2)压力调节螺钉向外旋出， 减小弹簧压缩量： 空载流量 q0_____， BC 曲线斜率______。 3)更换原有弹簧，放置刚性系数较小的弹簧，装拆后其它条件（弹簧压缩量、流量和压力调节螺钉位 置）均不变：空载流量 q0_____，限定压力 pc____，最大压力 pmax_____，BC 曲线斜率______。 （答：1）减小，增大，不变；2)不变，减小，减小，不变；3)不变，减小，减小，增大。 ） 11.下列几种泵在结构上不可作成变量泵的是___________。(齿轮泵,单作用叶片泵,径向柱塞泵,轴向柱 塞泵) （答：齿轮泵） 四、简答题 1.液压油粘度的选择与系统工作压力、环境温度及工作部件的运动速度有何关系？ 答：当系统压力较高时，应选择粘度较大的液压油，以减少泄漏；当液压系统工作部件运动速度较高 时，因选用粘度较小的液压油，以减轻液流的摩擦损失；当环境温度较高时，应选用粘度较大的液压油。 2.轴向柱塞泵的柱塞数为什么都取单数？ 答：为了减小流量脉动。 3.确定双作用叶片泵的叶片数应满足什么条件？通常采用的叶片数为多少？ 答：双作用叶片泵的叶片数影响输出流量的脉动。故其叶片数应利于减小流量脉动，即应使同时位于 过渡曲线内的叶片数是 4 的整数倍。常采用叶片数为 12 和 16。 4.为什么柱塞泵一般比齿轮泵或叶片泵能达到更高的压力？ 答：油泵的泄漏量随压力的提高而增加。柱塞泵的工作腔是规则的圆柱面配合，密封好，泄漏少，因 而即使在高压下工作也可获得较高的效率。 5.何为油泵的困油？并说明困油引起的后果。 答：油泵正常工作时变化着的密封容积应该与配油装置的相应吸排腔相通。而由于泵结构上的原因形 成：“闭死容积”（不与吸排油腔相通）叫困油现象。 “困油”将导致液体受挤压使压力升高， 或产生局部真空造成气蚀。 其后果是功率损失增加， 油温升高、 引起噪声、振动，影响泵工作的平稳性和寿命。 6.液压传动的优缺点? 答：1)与机械传动、电气传动相比，液压传动具有以下优点： (1)液压传动的各种元件，可根据需要方便、灵活地来布置； (2)重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快； (3)操纵控制方便，可实现大范围的无级调速(调速范围达 2000：1)； (4)可自动实现过载保护。 (5)一般采用矿物油为工作介质，相对运动面可行润滑使用寿命长； (6)很容易实现直线运动； (7)容易实现机器的自动化，当采用电液联合控制后，不仅可实现更高程度的自动控制过而且可3以实现灌控)。 2)液压传动的主要缺点 (1)由于流体流动的阻力损失和泄漏较大，所以效率较低。如果处理不当，泄漏不仍污染场地而 且还可能引起火灾和爆炸事故。 (2)工作性能易受温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。 (3)液压元件的制造精度要求较高，因而价格较贵。 (4)由于液体介质的泄漏及可压缩性影响，不能得到严格的定比传动。 (5)液压传动出故障时不易找出原因；使用和维修要求有较高的技术水平。 7.试述液压泵工作的必要条件。 答：(1)吸油腔和压油腔要互相隔开，并且有良好的密封性。 (2)由吸油腔容积扩大吸入液体；靠压油腔容积缩小排出(相同体积的)液体。 (3)吸油腔容积扩大到极限位置后，先要与吸油腔切断，然后再转移到压油腔中来；压油腔容积缩 小到极限位置后，先要与压油腔切断,然后再转移到吸油腔中来。 8.试述内啮合齿轮泵的特点。 答：1)流量、压力的脉动小。 2)噪声小。 3)轮齿接触应力小，磨损小，因而寿命长。 4)主要零件的加工难度大，成本高，价格比外啮合齿轮泵高。 9.叶片泵能否实现正、反转?请说出理由并进行分析。 答：叶片泵不能否实现正、反转。因为叶片的安装角度是沿转子旋转方向向前倾斜一角度 θ，通常 θ ＝100～140。其目的是为了减小叶片的压力角，保证叶片能够顺利地从叶片槽中滑出，以防叶片被卡死或 折断。单作用叶片泵为沿转子旋转方向向后倾斜，而双作用叶片泵却沿转子旋转方向向前倾斜，如果叶片 泵反向旋转，将使叶片损坏，无法实现吸油和压油。 10.要提高齿轮泵的压力需解决哪些关键问题?通常都采用哪些措施? 答：要提高齿轮泵的压力需解决的关键问题是端面泄漏。通常采用能自动补偿端面间隙的装置，如浮 动轴套和弹性侧板。 11.根据图说明内反馈限压式变量叶片泵的工作原理， 并根据其压力――流量特性曲线说明如何按需要 对泵的参数进行调整。答：内反馈式变量泵的操纵力来自泵本身的排油压力，内反馈式变量叶片泵配流盘的吸、排油窗口的 布置如图 2。由于存在偏角 θ，排油压力对定子环的作用力可以分解为垂直于轴线 oo1 的分力 F1 及与之平 行的调节分力 F2，调节分力 F2 与调节弹簧的压缩恢复力、定子运动的摩擦力及定子运动的惯性力相平衡。 定子相对于转子的偏心距及由此决定的泵的排量大小可由力的相对平衡来决定，其变量特性曲线如图 2 所4示。 当泵的工作压力所形成的调节分力 F2 小于弹簧预紧力时，泵的定子环对转子的偏心距保持在最大值， 不随工作压力的变化而变化，由于泄漏，泵的实际输出流量随其压力增加而稍有下降，如图 2 中 AB；当 泵的工作压力超过 pB 值后，调节分力 F2 大于弹簧预紧力，随工作压力的增加，力 F2 增加，使定子环向减 小偏心距的方向移动，泵的排量开始下降。当工作压力到达 pC 时，与定子环的偏心量对应的泵的理论流量 等于它的泄漏量，泵的实际排出流量为零，此时泵的输出压力为最大。 改变调节弹簧的预紧力可以改变泵的特性曲线，增加调节弹簧的预紧力使 pB 点向右移，BC 线则平行 右移。更换调节弹簧，改变其弹簧刚度，可改变 BC 段的斜率。调节弹簧刚度增加，BC 线变平坦，调节 弹簧刚度减弱，BC 线变陡。调节最大流量调节螺钉，可以调节曲线 A 点在纵坐标上的位置。13.根据下图所示，简述齿轮液压泵的困油现象的产生和消除措施。答：分析过程见教材。 五、计算题 、流量为 qp（L/min） ，试求泵的输出功率的表达式。 1.设泵的输出压力为 pp（MPa） 解：泵的输出液压功率为N ? ? 10 ?3 m 3 ? ? ? Ppo = p p (MPa) × q p (L/min) = p p q p ?10 6 2 ? × ? m ? ? 60s ? ? ? ?=ppqpppqp ? N ? m ? ppqp (kW) × 10 3 (W) = × 10 3 ? ?= 60 60 60 ? s ?2.某液压泵的输出油压 pp＝100MPa，转速 np＝1450r/min，排量 Vp＝46.2mL/r，容积效率 ηVp＝0.95， 总效率 ηp＝0.9。求液压泵的输出功率和驱动泵的电动机功率各为多大？ 解：1)求液压泵的输出功率 液压泵输出的实际流量为q p = q ptη pV = V p n pη pV = 46.2 × 10 ?3 × 1450 × 0.95 L / min = 63.64 L / min液压泵的输出功率为Pp o = p p q p =2)求电动机的功率 电动机功率即泵的输入功率10 × 10 6 × 63.64 × 10 ?3 W = 10.64kW 605Pp i =Pp oηp=10.6 kW = 11.77 kW 0. 93. 某 液 压 泵 排 量 为 10mL/r ， 工 作 压 力 为 10MPa ， 转 速 为 1500r/min ， 泵 的 泄 漏 系 数 为 λB ＝ 2.5×10-6mL/Pa?s，机械效率为 0.90，试求：1)输出流量；2)容积效率和总效率；3)输出和输入功率；4)理论 转矩和实际输入转矩。 解：1)输出流量 qpq p = q pt ? Δq = n pV p ? λ B p p = 1500 × 10 ? 2.5 × 10 ?6 × 10 × 10 6 × 60 = 13.5 × 10 3 mL = 13.5 L / min2)液压泵的容积效率 η p V 和总效率 η pη pV =qp 13.5 × 10 3 × 100% = × 100% = 90% 1500 × 10 qptη p = η p V ? η p m = 0.9 × 0.9 × 100% = 81%3)输出功率和输入功率的计算 输出功率： PP o =ppqp600Ppo==100 × 13.5 kW = 2.25kW 600输入功率： Ppi =η2.25 kW = 2.78kW 0.813）理论转矩和实际输入转矩 理论转矩： T pt =p pV p2π=10 × 10 6 × 10 × 10 ?6 N ? m = 15.92 N ? m 2π = 15.92 N ? m = 17.69 N ? m 0.9实际输入扭矩： Tip =Tp tη pm4.某液压马达排量 VM＝250mL/r，入口压力为 9.8MPa，出口压力为 0.49MPa，其总效率为 ηM＝0.9， 容积效率 ηMV＝0.92。当输入流量为 22L/min 时，试求： 1)液压马达的输出转矩； 2)液压马达的输出转速。 解：液压马达的输出转矩为TM = =液压马达的转速为ΔpVM ΔpVM η M ? ηm = 2π 2π η MV (9.8 ? 0.49) × 10 6 × 250 × 10 ?6 0.9 ? N ? m = 362.6 N ? m 2π 0.92nM =q Mt q M × η MV 22 × 0.92 = = r / min = 81r / min VM VM 250 × 10 ?3。此泵可兼作液压马达使用。当二者运 5.一泵排量为 Vp，泄漏量 qL＝klpp（k 为常数，p 为工作压力）6转速度相同时，其容积效率是否相同？为什么？ 解：泵的理论流量 qtp 为qtp = V p n p泵的实际流量 qp 为q p = qtp ? qlp = qtp ? k l p p = V p n p ? k l p p泵的容积效率 ηVp 为ηVp =马达的理论流量 qtM 为V p n p ? kl p p VpnpqtM = VM n M马达的实际流量 qp 为q M = qtM + qlp = VM n M + k l p p马达的容积效率 ηVM 为ηVM =VM n M VM n M + k l p p因液压马达的转速和泵的转速相等（排量也相等） ，故有ηVM =Vpnp V p n p + kl p p可见泵与其兼做的液压马达转速相同时，其容积效率并不相同。6.斜盘式轴向柱塞泵的机构简图如下所示。已知柱塞分布圆直径 D＝80mm，柱塞直径 d＝16mm，柱 塞数 z＝9，斜盘倾斜角 α＝220，泵的输出油压 p＝10MPa，转速 n＝1000r/min，容积效率 ηV＝0.9，机械效 率 ηm＝0.9。试求： 1)泵的理论流量； 2)泵的实际输出流量； 3)所需驱动功率。 解：1）求泵的理论流量 qtq pt = Vpnp =π4 = 0.974 × 10 ?3 m 3 / s = 58.4 L / minD tan αz × n p =π (16 × 10 ?3 ) 24× 80 × 10 ?3 × tan 22 0 × 9 ×1000 m 3 ? 60 s题6图2)求泵的实际流量 qpq p = qtpηVp = 58.4 × 0.9 = 52.6 L / min3)求所需驱动功率 Pip7Pip = P0 p / η P = Pop / ηVp ? η mp =ppqp 60/ ηVp ? η mp? 10 × 52.6 ? / 0.9 × 0.9 ?kW = 10.82kW =? ? 60 ?7.一液压泵，当负载压力为 80×105Pa 时，输出流量为 96L/min；而负载压力为 100×105Pa 时，输出流 量为 94L/min。用此泵带动一排量为 VM＝80mL/r 的液压马达。当负载转矩为 130N?m 时，液压马达的机械 效率为 0.94，其转速为 1100r/min。求此液压马达的容积效率。 解：根据题意，绘出液压回路示意图如图 7 所示。 与负载转矩 TM＝130N?m 相对应的负载压力（液压马达入口压力）为pM =TM 2π 130 × 2π N = ? 2 = 10.9.MPa ?6 VM η mM 80 × 10 × 0.94 m变化单位压力引起的泄漏量（即泄漏系数为）kl =Δq ( 94 ? 96 )L / min ? L/min ? = = ?1? ? 5 Δp ( 100 ? 80 ) × 10 Pa ? MPa ?题7图压力为 pM＝10.9MPa 时，泄漏量为ql = (10.9 ? 8) MPa × k l = 2.9 × (?1) L / min = ?2.9 L / min此即为压力从 8MPa 增加到 10.9MPa 时泵的输出流量减少值，故此时（pM＝10.9MPa 时）泵输出流量 为q p = (96 ? 2.9) L / min = 93.1L / min该值亦为液压马达的入口流量 qM。因此液压马达的容积效率为ηVM =qtM VM n M 80 × 10 ?3 × 1100 = = = 0.95 93.1 qM qM8.图示为一轴向柱塞变量泵和定量液压马达系统。低压辅助油泵使变量泵的吸油管和液压马达的出油 管压力保持在 p0=4×105Pa，变量泵的最大排量 VPmax＝100mL/r，转速 np＝1000r/min，容积效率 ηVP＝0.9， 机械效率 ηmP＝0.85。马达排量为 VM=50mL/r，容积效率为 ηVM＝0.95，机械 效率 ηmM＝0.9。不计管道损失，当马达的输出转矩为 TM＝40N?m，转速为 nM＝160r/min 时，求变量泵的排量、工作压力和输入功率。 解：1)求泵的排量 VpVp =qtp np=qpηVp/ np =ηVpqM/ np =qtM / ηVMηVp/ np=VM n M / ηVMηVp? 50 × 160 / 0.95 ? mL / np = ? / 1000 ? = 9.36mL/r 0.9 ? ? r题8图2)求泵的压力 pp 不计算管道损失，pp 即为液压马达入口压力，p0 为液压马达出口压力，故有8TM =或( p p ? p0 )q M η mM 2πp p ? p0 =则TM 2π 40 × 2π N = = 5.58MPa ?6 q M η mM 50 × 10 × 0.9 m 2p p = 5.58MPa + p 0 = ( 5.58 + 0.4 )MPa = 5.98MPa3)求泵的输入功率 Pip 泵的输出功率为P0 p =ppqp 60=p pV p n pηVp 60=5.98 × 9.36 × 10 ?3 × 1000 × 0.9 kW = 0.83kW 60则泵入口需要提供的功率为′ Pip = Pop / η p = 0.84 / 0.9 × 0.85 = 1.098kW由于泵的吸油管道油压为 4×105Pa，此压力对于轴向柱塞泵起到帮助泵旋转的作用（克服一部分泵的 出口阻力、做功） ，即对于入口输入的 p0＝4×105Pa 的压力油，泵相当处于液压马达工况，故由压力 p0 产 生的转矩为′ TM =与之相适应的功率为p0 q p 2πη mp =0.4 × 10 6 × 9.36 × 10 ?6 × 0.85N ? m = 0.51N ? m 2π′ ′′ ′ Pop = TM ω p = TM 2πn p = ( 0.51 × 2 × π × 1000 / 60 )W = 0.053kW相应的输入功率为′ Pip′ = 0.053 / ηVp ? η mp = 0.053 / 0.9 × 0.85 = 0.07kW功率 0.07kW 是油泵入口油压 p0(即系统内部)提供的，则外部（即电机）所需提高功率应为′ ′ Pip = Pip ? Pip′ = ( 1.098 ? 0.07 )kW = 1.028kW ≈ 1.03kW9.齿轮泵转速为 1200r/min，理论流量为 12.28L/min，齿数 z＝8，齿宽 B＝30mm，机械效率和容积效 率将均为 90%，工作压力为 5MPa。试求该齿轮泵的齿轮模数 m，输出功率和输入功率。 解：由泵的理论流量q pt = n pV p = 2πm 2 zBn p得m=输出功率为q pt 2πzBn p=16.286 × 10 ?3 m ≈ 3.14 × 10 ?3 m ≈ 3mm ?3 2π × 8 × 30 × 10 × 1200Ppo = p p ? q p =50 × 10 5 × 16.286 × 10 ?3 × 0.9 W = 1.22 × 10 3 W = 1.22kW 609输入功率为Ppi =Ppoηp=1.22 kW ≈ 1.5kW 0.9 × 0.910.某变量叶片泵转子外径 d＝83mm，定子内径 D＝89mm，叶片宽度 B=30mm，试求：1)叶片泵排量 为 16mL/r 时的偏心量 e；2)叶片泵最大可能的排量 Vpmax。 解：本题的求解内容为两个，一个是在已知排量的情况下求片心量，而另一个是求在最大偏心量时的 最大排量。 1)偏心量 e 当忽略叶片厚度 δ 和安装倾角 θ 时，单作用叶片泵的排量为e=Vp2πDB=16 × 10 3 mm = 0.95mm 2π × 89 × 302)叶片泵的最大可能排量 VpmaxV p max = 2πDemax B而emax = R ? r =D ? d 89 ? 83 = mm = 3mm 2 2考虑到转子与定子之间必须保持一定的最小间隙，取最小间隙为 0.5mm，则可取emax = ( 3 ? 0.5 )mm = 2.5mmV p max = 2π × 8.9 × 0.25 × 3mL/r = 41.94mL/r10第二章液压缸本 章 提 要本章主要内容是液压缸的类型和工作原理， 液压缸的典型结构， 液压缸的密封及液压缸的设计计算等， 通过本章学习应做到：①熟知液压缸的类型及性能参数，掌握各类液压缸的工作原理；重点掌握双作用单 活塞杆液压缸的结构、工作原理及压力、速度的计算。②了解液压缸的设计过程，特别是设计中应考虑的 主要问题。 一、填空题 1.液压缸的______效率是缸的实际运动速度和理想运动速度之比。 (答：容积) 2.工作行程很长的情况下，使用_____油缸最合适。 (答：柱塞) 3.柱塞缸的运动速度与缸筒内径_____。 (答：无关) 4.液压缸在低速运动时，由于____特性，常发生周期性的停顿和跳越运动，称为______。 (答：摩擦力的“降落”，“粘着――滑脱”现象或称爬行现象) 5.液压缸按作用方式不同可分为________液压缸和_______液压缸；按运动方式又可分为_______液压 缸和_______液压缸。 (答：单作用，双作用，移动式，摆动式) 二、简答题 1.多级伸缩缸在外伸、内缩时，不同直径的柱塞以什么样的顺序运动?为什么? 答： 当活塞上的负载不变时， 多级伸缩缸按先大活塞后小活塞的顺序伸出， 而按先小后大的顺序缩回。 这是由于大活塞运动所需压力较低，故伸出时大活塞先动。但一般大活塞（及活塞杆）上的摩擦力比小活 塞大的多，故空载缩回时推动小活塞所需的压力较低，小活塞先动。 2.试述柱塞式液压缸的特点。 答：1)柱塞式液压缸是单作用液压缸，即靠液压力只能实现一个方向的运动，回程要靠自重(当液压缸 垂直放置时)或其它外力，为此柱塞缸常成对使用； 2）柱塞和缸筒内壁不接触，缸筒内孔只需粗加工，甚至不加工，故工艺性好，行程液压缸； 3）工作时柱塞总是受压，因此它必须具有足够的刚度； 4）柱塞重量往往比较大，水平放置时容易因自重而下垂，造成密封件和导向件单边磨损，故柱塞式 液压缸垂直使用更为有利。 3.液压缸为什么要设置缓冲装置？通常采用什么样的缓冲装置？ 答：液压缸当活塞运动速度很高和运动部件质量很大时，为防止活塞在行程终点处与缸盖或缸底发生 机械碰撞，引起噪声和冲击，甚至造成液压缸的损坏，则必须设缓冲装置。 缓冲装置按其缓冲原理可分为节流缓冲装置和卸压缓冲装置。 4.液压缸为什么要设置排气装置？ 答：液压系统往往会混入空气，使系统工作不稳定，产生振动、噪声及工作部件爬行和前冲等现象， 严重时会使系统不能正常工作。因此设计液压缸时必须考虑排除空气。 5.差动液压缸的原理如何？若输入的油压及流量完全相同，差动与非差动对所承受的负载、运动速度 有何不同？ 答：当单活塞杆液压缸进、出油口同时通入液压油，即接成差动缸。由于液压缸左，右腔的有效面积 不等，活塞左侧的作用力大于右侧的作用力，若缸体固定不动，活塞在左右两侧作用力差值作用下，向右 运动，液压缸右侧排出的油液也进入左侧，增加了进入左腔的流量，此时相当于活塞的有效作用面积为活 塞杆的面积，所以液压缸差动联结时活塞的移动速度比非差动时大大提高。但由于作用面积的减小，差动 液压缸的所能承受的负载比非差动液压缸大大减小。11三、计算题 1.已知液压缸活塞的有效面积为 A，运动速度为 v，有效负载为 FL，供给液压缸的流量为 q，压力为 p。液压缸的总泄漏量为 ql，总摩擦阻力为 Ff，试根据液压马达的容积效率和机械效率的定义，求液压缸 的容积效率和机械效率的表达式。 解：1)液压缸的容积效率 液压缸入口输入流量（相当于液压马达入口实际流量）为 q，液压缸产生速度 v 所需流量（相当于液 压马达理论流量）为 Av，则由容积效率定义有ηV =式中， q l 为液压缸的泄漏量。q Av q ? ql = = 1? l q q q2)液压缸的机械效率 液压缸的供油压力为 p、产生的推力为 pA（相当于液压马达的理论转矩） ，液压缸的有效负载为 FL （相当于液压马达的实际输出转矩） ，则由机械效率定义有ηm =pA ? F f Ff FL = = 1? pA pA pA式中，Ff 为液压缸的摩擦负载。 2.如图 2 所示，一单杆活塞缸，无杆腔的有效工作面积 A1，有杆腔的有效工作面积为 A2，且 A1＝2A2。 求 1)当供油量为 q＝30L/min 时，回油量 q ′ ＝？2)若液压缸 差动联接，其它条件不变，则进入液压缸无杆腔的流量为多 少？ 解：1)回油流量 q ′ 液压缸运动速度为v=则q q′ = A1 A2图2q′ =A2 1 q = × 30 L / min = 15L / min A1 22)液压缸差动联接时进入无杆腔流量 q ′′ 此时液压缸的速度为v=q q q ′′ = = A1 ? A2 A1 / 2 A1q ′′ =A1 q = 2q = 2 × 30 L / min = 60 L / min A1 / 23.图 3 所示为一柱塞液压缸，其柱塞固定，缸筒运动。压力 油从空心柱塞通入，压力为 p，流量为 q。柱塞外径为 d，内径图312为 d0，试求缸筒运动速度 v 和产生的推力。 解：v=qF=πd / 4 πd 22=4q πd 24?p此题主要考查对有效承压面的概念是否清楚，即有效承压面为πd 24而不是π (d 2 ? d 02 )4。4.图 4 中用一对柱塞实现工作台的往复运动。 若两个柱塞直径分别为 d1 和 d2， 供油流量和压力分别为 q 和 p，求其两个方向运动的速度和推力，又如两柱塞缸同时通以压力油时将产生怎样运动？ 解： 设 d1&d2，工作台向左运动的速度为 v1，推力为 F1；向右运动的 速度位 v2，推力为 F2。 1)压力油从 A 管进入时（B 管回油）v1 = F1 =qπd / 42 1=4q πd12图4πd124 qp2)压力油从 B 管进入时（A 管回油）v 21 = F2 =πd / 42 2=4q πd 22πd 224p3)两柱塞缸同时进油时，形成差动联接，设其速度为 v3(方向向左)，推力为 F3(方向向左)v3 =q 4q = 2 2 π (d ? d 2 ) / 4 π (d1 ? d 22 ) π (d ? d 22 ) F3 = p 42 1 2 15.某一差动液压缸，要求快进速度 v1 是快退速度 v2 的两倍，试判定直径为 D 的活塞面积 A 与直径为 d 的活塞杆面积 a 的大小关系。 解：依题意有v1 = 2v 2设进油管路流量为 q，则v1 =qπd 2 / 4v2 =故q π (D ? d 2 ) / 4213qπd / 42= 2×q π (D ? d 2 ) / 42得出D 2 = 3d 2即π4所以D2 = 3×π4d2A＝3a 6.图 6 所示一与工作台相联的柱塞缸， 工作台质量为 980kg， 如缸筒与柱塞间的摩擦阻力为 Ff＝1960N， D＝100mm，d＝70mm，d0=30mm，求工作台在 0.2s 时间内从静止加速到最大稳定速度 v＝7m/min 时，泵 的供油压力和流量各为多少？ 解：1)求泵的供油压力 p 使工作台从静止开始加速到最大稳定速度 v＝7m/min 时，所需的惯性力 （负载）为Fm = ma = m ×7 / 60 Δv = 980 × N = 571.7 N 0.2 Δt式中，Fm 是质量为 980kg 的工作台的惯性力，m 为工作台的质量，Δt／为工作 台从静止到稳定运动的速度变化量，Δv 为与 Δt／相应的时间变化量。 工作台向上运动时要克服惯性阻力、自重和摩擦阻力三者之合，因柱塞缸 有效承压面积为 πd2／4，故液压泵的供油压力为p=Fm + FG + F fπd 2 / 4571.7 + 980 × 9.81 + 1960 N = = 31.6 × 10 5 Pa 2 ?3 2 m π ( 70 × 10 ) / 4图62)求泵的供油流量 qq=πd 24v=π (70 × 10 ?2 ) 24× 7 × 10 L / min = 26.9 L / min7.如图，液压缸中充满了油液，设活塞与液压缸筒同心，忽略活塞杆与缸盖间的摩擦力，油液粘度 η ＝2×10-2Pa?s，活塞直径 D＝95.5mm，活塞有效工作面积为 A＝50cm2，活塞宽度（厚度）为 L＝100mm， 活塞与缸筒的间隙 δ＝1mm。求为使活塞移动速度为 v＝10mm/s 时所需推力 F 的大小。 解：设活塞在 F 力的作用下以 v＝10mm/s 的速度运动时，液压缸右腔油压为 p1，如图 7 所示。现在 水平方向上列出活塞的受力平衡方程式为F + p 2 A = p1 A或题7图F = ( p1 ? p 2 ) A = ΔpA由同心环形缝隙流量公式 图7q=有πDδ 3 πDδ Δp ? v 12ηL 214Δp =( q + πDδv / 2 ) ×12ηL πDδ 3 ( vA + πDδv / 2 ) ×12ηL = πDδ 3 ( 10 ×10 ?3 × 50 ×10 ? 4 + π × 95.5 ×10 ?3 ×1×10 ?3 ×10 ×10 ?3 / 2 ) ×12 × 2 ×10 ? 2 ×100 ×10 ? 3 = π × 95.5 ×10 ?3 × ( 1×10 ?3 ) 3 = 4122Pa所以F = ΔpA = 4122 × 50 × 10 ?4 N = 20.6 N8.如图 8 所示，两个结构相同的液压缸串联起来，无杆腔的有效工作面积 A1=100cm2，有杆腔的有效 工作面积 A2=80cm2，缸 1 输入的油压 p1=18×105Pa，流量 q1=16L/min，若不考虑一切损失，试求： 1)当两缸的负载相同（FL1=FL2）时，能承受的负载为多少？两缸运动的速度各为多少？ 2)缸 1 不承受负载（FL1＝0）时，缸 2 能承受多少负载？ 3)又若缸 2 不承受负载（FL2＝0）时，则缸 1 能承受多少负载？哪个大？为什么？图8 解：1)解答本题第一问时，往往最容易出错的是直接用压力乘以 A1 求出 FL1,这实际上是忽略了 p2,亦 即缸 2 的工作压力，现在 FL2≠0，所以 p2≠0，因而必须从缸 2 开始列方程从而求出 FL1=FL2=F 的负载值。FL 2 = p 2 ? A1因为 所以 则FL1 = p1 ? A1 ? p 2 ? A2FL1 = FL 2 = FL p 2 = FL / A1 p1 A1 ? FL ? A2 / A1 = FLFL =p1 A1 18 × 10 5 × 100 × 10 ?4 = N = 10000 N A2 80 1+ 1+ 100 A1所以q 16 × 10 ?3 = = 1.6m/min v1 = A1 100 × 10 ? 4 v2 = v1 A2 A2 80 = v1 = × 1.6m/min = 1.28m/min A1 A1 100所以两液压缸推力相同而速度不等。 2)当 FL1＝0 时15p2 =p1 A1 100 = × 18 × 10 5 N/m 2 = 22.5 × 10 5 N/m 2 80 A2FL 2 = p 2 A1 = 22.5 × 10 5 × 100 × 10 ?4 N = 22500 N3)当 FL2＝0 时当FL 2＝0时， p 2 = 0FL 1 = p1 A1 = 18 × 10 5 × 100 × 10 ? 4 N = 18000 N FL 2 max & FL 1 maxFL2max&FL1max 的根本原因是：当 F1＝0 时，两缸串联，由于单杆活塞液压缸两腔面积不等，缸 1 的输 出压力 p2 大于输入压力 p1，相当于增压缸在工作。而当 FL2＝0 时，相当于单个液压缸在无背压的情况下 工作，而没有增压作用，所以 FL2max&FL1max。 9.如图 9 所示，已知泵的流量 q＝10L/min，工进速度 v1=0.5m/min，快进和快退的速比为 求：1)缸两腔的有效面积及快进及快退的速度；2）通过换向阀的最大流量。 解：1)缸两腔的有效面积：v3 3 = , 试 v2 2A1 =q 10 × 10 ?3 2 = m = 2 × 10 ? 2 m 2 = 200cm 2 0.5 v1 q (差动连接） A1 ? A2 q A2图9快进速度和快退速度： 因为 v3 =v2 =q v v A2 A ? A2 3 3 = = 由已知可得 3 = , 则 3 = 1 A1 ? A2 2 v2 2 q v2 A2 A2 = v3 =由此解得3 3 A1 = × 200cm 2 = 120cm 2 5 510 × 10 ?3 m/min = 1.25m/min ( 200 ? 120 ) × 10 ? 4 10 × 10 ?3 m/min = 0.838m/min 120 × 10 ? 4v2 =2)快进时，通过换向阀的最大流量为泵流量与液压缸有杆腔输出流量之和q3 = q + v3 A3 = 10 + 12.5 × 120 × 10 ?2 L / min = 25L / min快退时回油路通过换向阀的流量16q 2 = v 2 A1 = 8.38 × 200 × 10 ?2 L / min = 16.76 L / min差动快进时，通过换向阀的流量为最大值，这一定要引起重视。 10.差动液压缸如图 10 所示，若无杆腔面积 A1＝50cm2，有杆腔面积 A2=25cm2,负载 F＝27.6×103N， 机械效率 ηm＝0.92，容积效率 ηv＝0.95，试求：1)供油压力大小；2)当活塞以 0.95m/min 的速度运动时所需 的供油量；3)液压缸的输入功率。 解：1)供油压力 pp=27.6 × 10 3 F N/m 2 = ?4 ( A1 ? A2 )η m ( 50 ? 25 ) × 10 × 0.92= 120 × 10 5 N/m 22)所需供油量q=( A1 ? A2 ) ? vηv=( 50 ? 25 ) × 10 ?2 × 0.95 × 10 L/min = 2.5L/min 0.95图 103)液压缸的输入功率N=Fvη mη v= pq = 120 × 10 5 ×2.5 × 10 ?3 W = 500W 60解答本题的关键就是要正确应用差动连接条件下的计算公式，公式中的面积应是液压缸两腔的面积 差。 11.五种不同形式的液压缸如图 11 所示。设供油压力为 p，供油流量为 q，活塞直径为 D，活塞杆和 柱塞直径为 d。试确定：1)缸筒或活塞（或柱塞）的运动方向；2)液压缸输出作用力的大小；3)液压缸输出 速度大小。图 11 解：计算结果见下表 图 a 运动方向 向右 作用力 运动速度F = p?π (D 2 ? d 2 )4v=4q π (D 2 ? d 2 )b c d e向右 向左 向左 向右F = p?F = p?π4d2π4D2v=4q πd 2 4q v= πD 2 v=2q π (D ? d 2 )2F = p?π (D 2 ? d 2 )2F = p?π4d2v=4q πd 21712．如图 12a 所示，小液压缸（面积 A1）排油腔的油液进入大液压缸（面积 A3） ，而在如图 12b 中两活塞用机械直接相联，油路连接见图，若供给左端液压缸的流量为 q，压力为 p，试分别计算两图中右端 活塞上的推力和运动速度。图 12 解：1)图 a 中右端活塞上的推力和运动速度分别为F = p3 ? A3 = p ? v= q3 A3 q3 A1 = q A2∴ q3 =A2 ? A3 A1又QA1 ?q A2则v=A1 ?q A2 ? A32)图 b 中的推力和速度分别为（活塞中间为刚性连接） ：F = pA1 v= q A113．图 13 所示各液压缸的供油压力 p＝2MPa，供油量 q＝30L/min，各液压缸内孔面积为 100cm2， 活塞杆（或柱塞）的断面为 50cm2，不计容积损失和机械损失，试确定各液压缸或活塞杆（或柱塞）的运 动方向，运动速度及牵引力（或推力）的值。其中，b 图中两缸速度相等；d 图中两缸负载相等。图 13 解：a 图为一柱塞缸，缸筒的运动方向向左，则缸筒的运动速度：v=牵引力：q 30 × 10 ?3 = = 6m / min A2 50 × 10 ? 4F = pA2 = 20 × 10 5 × 50 × 10 ?4 = 10000 Nb 图为两个活塞杆固定的单活塞杆液压缸并联形式，缸筒的运动方向向左，则其运动速度：18v=牵引力：?3 q / 2 30 × 10 / 2 = = 1.5m / min A1 100 × 10 ? 4F = pA1 = 20 × 10 5 × 100 × 10 ?4 = 20000 N v = q / A2 = 30 × 10 ?3 /( 50 × 10 ?4 ) = 6m / minc 图为一单活塞缸差动联结型式，缸筒运动方向向左，则缸筒运动速度：牵引力：F = pA2 = 20 × 10 5 × 50 × 10 ?4 = 10000 N 30 × 10 ?3 q = = 6m/min A1 ? A2 ( 100 ? 50 ) × 10 ? 4d 图为两个活塞杆固定的双杆活塞缸串联型式，缸筒运动方向向右，则其运动速度：v=牵引力：F=1 1 p( A1 ? A2 ) = × 20 × 10 5 × ( 100 ? 50 ) × 10 ? 4 = 5000 N 2 219第三章液压控制阀本 章 提 要本章主要内容是各种方向控制阀、压力控制阀及流量控制阀的类型、工作原理、典型结构及其应用。 通过本章学习应达到如下要求：①重点掌握各种控制阀的结构、工作原理及实际应用，②掌握各种控制阀 的特点及使用条件：③牢记各种控制阀的职能符号，并能用职能符号绘制简单的液压回路；④弄清各种阀 之间的区别与联系；⑤能够对压力控制回路中指定点进行压力分析或确定．这是本章的重点也是难点，望 学习时给予足够的重视。 一、填空题 1.滑阀机能为_____型的换向阀，在换向阀处于中间位置时油泵卸荷；而______型的换向阀处于中间 位置时可使油泵保持压力（每空白只写出一种类型） 。 答：M；O。 2.顺序阀如果用阀的进口压力作为控制压力，则称该阀为_______式。 答：内控式。 3.调速阀是由______和节流阀串联而成的。 答：压差式减压阀。 4.溢流节流阀是由差压式溢流阀和节流阀_____联构成的。 答：并联。 5.采用出口节流的调速系统，若负载减小，则节流阀前的压力就会______。 答：增大。 6.节流阀流量公式 q = C d A(Δp ) ，节流口形状近似细长孔时，指数 m 接近于______；近似薄壁孔m时，指数 m 接近于______。 答：1，0.5。 7.当溢流阀通过______流量时，进口处的压力称为全流压力；全流压力与_______之差称为静态调压 偏差。 答：额定，开启。 8.产生滑阀卡紧现象的主要原因是_______所引起的径向不平衡力，减小该力的方法是________。 答：滑阀副几何形状误差和中心线不重合，在阀芯上开均压槽。 9.滑阀的瞬态液动力只与阀的_______有关，而与阀的________无关。 答：阀芯的移动速度，阀口开度本身。 10.弹簧对中型电液阀，先导阀的中位应选_______型。 答：Y。 11.液压控制阀按其用途可分________阀、________阀和_________阀三大类。 答：方向控制阀，压力控制阀，流量控制阀。 12.方向控制阀按其用途可分为_______和_______两大类。 答：单向阀，换向阀。 13.如图 1 所示，设溢流阀的调整压力为 p0，关小节流阀 a 和 b 的节流口，得节流阀 a 的前端压力为 p1，后端压力为 p2，若再将节流口 b 完全关死，此时节流阀 a 的前端压力为_____；后端压力为_______。 答：p0，p0 14.如图 2 所示，开启压力分别为 0.2MPa，0.3MPa，0.4MPa 的三个单向阀实现串联或并联，当 O 点 刚有油液流过时，p 点压力各为：串联（图 a）时 p＝_________，并联（图 b）时 p＝________。 答：0.9MPa，0.2MPa。20图1 图2 15.方向控制阀主要有________和________两大类。 答：单向阀，换向阀。 16.单向控制阀主要有________和________两类。 答：普通单向阀，液控单向阀。 17.按操纵方式分，换向阀主要有_________、________、_________、_________、________五种类型。 答：手动式，机动式，电磁式，液动式，电液动式。 18.电磁换向阀所使用的电磁铁分为______电磁铁和_______电磁铁两类。 答：直流电磁铁，交流电磁铁。 19.压力控制阀有_________、_________、_________、_________四大类。 答：溢流阀，顺序阀，减压阀，压力继电器。 20.溢流阀能保持________处的压力稳定，而减压阀能保持________处的压力稳定。 答：入口，出口。 21.溢流阀的阀口常____，而减压阀的阀口常____。 答：常闭，常开。 22.液压控制阀按结构形式可分为：______、_______、______、______和球阀五大类。 答：滑阀，锥阀，转阀，喷嘴挡板式。 23.根据结构不同，溢流阀可分为_________、_________两类。 答：直动式，先导式。 24.液压控制阀按连接方式可分为_________、_________、_________、_________、_________四种形 式。 答：管式连接、板式连接、叠加式连接、插装式连接。 25.直动型溢流阀可分为_________、_________、_________三种形式。 答：锥阀式，球阀式，滑阀式。 26.溢流阀卸荷压力是指：当溢流阀作卸荷阀用时，额定流量下进、出油口的_________称卸荷压力。 答：压力差。 27.顺序阀的功用是以________使多个执行元件自动地按先后顺序动动作。 答：系统压力为信号。 28.流量控制阀是通过改变________的局部阻力的大小，从而实现对流量的控制。 答：节流口通流面积或通流通道的长短。 29.减压阀是使出口压力低于进口压力的________。 答：压力控制阀。 30.定压输出减压阀有________和________两种结构形式。 答：直动式，先导式。 31.调速阀中的定差减压阀的作用是保持________________不变。 答：节流阀前后压差。 二、问答题 1.何谓控制阀?它可分哪些类型? 答：在液压系统中，用于控制系统中液体的压力、流量和液流方向的元件，总称为液压控制阀。按用 途可分为，压力控制阀，流量控制阀和方向控制阀三大类。212.简述直动式溢流阀和先导式溢流阀的工作原理，并定性分析其进口压力和流量发生微小波动时，如 何调节进口压力保持不变。 答：直动式溢流阀的工作原理：压力油直接作用在阀芯下端，超过弹簧预调力时，阀芯开启，压力油 经此溢出，压力降低时，弹簧力使阀芯关闭。 先导式溢流阀的工作原理：用直动式溢流阀作先导阀控制主阀动作压力，压力油经阻尼孔至主阀阀芯 上部，并通至先导阀。当压力小于调定压力时，先导阀及主阀皆关闭。压力增至调定值时，先导阀即 开启，一部分油液经阻尼孔、先导阀及主阀中心孔流回油箱，使主阀芯两端形成压力差，主阀开启溢 流。 3.解释概念：开启压力、调定压力、额定压力、稳态特性、动态特性、压力超调，启闭特性。 答：开启压力――在压力油作用下溢流阀刚刚开始溢流时的油液压力为开启压力。 调定压力――溢流阀某个调压弹簧在规定范围内调节时，所确定的压力叫调定压力。 稳态特性――指在稳定状态情况下，溢流阀某些参数之间的关系。 动态特性――指溢流阀被控参数在发生瞬态变化情况下，某些参数间的关系。 压力超调――是溢流阀动态特性的一项重要指标，即阀开启的瞬间，系统油液压力比调整压力高 出的值。 启闭特征――指阀在启闭时，由于摩擦力的方向不同而造成的开启与闭合压力特性曲线不重合的 特性。 额定压力――液压阀进、出口允许的最高压力差。 4.结合溢流阀的特点回答问题： ①先导式溢流阀主阀芯的阻尼孔有何作用?可否加大或堵死?有何后果? ②遥控口可否接油箱，如这样会出现什么现象? ③遥控口的控制压力可否是任意的?与先导阀的限定压力有何关系? ④溢流阀的进出口可否反接?原因如何? 答： ①先导式溢流阀阻尼孔的作用是当油液流过时产生压降， 使阀芯顶端的压力小于底端的油液压力， 通过这个压差作用使阀芯开启，使主阀的弹簧刚度降低，溢流阀在溢流量变化时控制压力变化较小。 阻尼孔不可加大或堵死，若阻尼孔加大，使液流产生降压过小，上下压力基本相等，主阀没有压差使 之开启(液体从先导阀口溢出但流量很小)。若将阻尼孔堵死，先导阀就失去对主阀的压力调节作用，当进 油压力很低时，就能使主阀打开溢瀛，由于主阀弹簧力很小，因此系统建立不起压力。若减小阻尼孔，对 提高主阀芯运动平稳性，起减振作用，效果更为显著，但过小时，将会使溢流阀开启时的压力超调量增大， 过渡过程时间加长。 ②在当溢沉阀使用时，遥控口不能接油箱，若这样会使系统或油泵卸荷，系统不能建立起压力。 ③遥控口的压力可以是任意的， 当遥控口压力大于先导阀的限定压力时， 先导阀对主阀才起控制作用。 否则，先导阀不起控制作用，主阀芯受遥控压力控制。 ④溢流阀进、出口不可反接。反接时，主阀芯始终打不开，不起稳压、溢流作用。使系统超压。 5.顺序阀可作溢流阀吗?溢流阀可作顺序阀吗? 答：顺序阀可作溢流阀使用，即当内控式顺序阀出口直接连抽箱，就相当于一个溢流阀。 溢流阀不可直接作顺序阀使用，必须把溢流阀的泄油口通道堵死，另钻新孔向外引出泄漏油液，即可 当顺序阀使用。 6.画出以下各种方向阀的职能符号，二位四通电磁换向阀，二位五通手动换向阀，二位三通液压换向 阀，双向液压锁，三位四通 P 型机能转阀，三位五通液压换向阀。 答：各符号如图 3 所示。22图3 7.从原始状态时阀口状况、什么压力控制阀芯移动，进出口压力状况；泄油方式起的作用等项目比较 溢流阀，减压阀,顺序阀的异同，列表说明之。 答：见表 1 所示． 表1 溢流阀 相同点 阀口状况 减压阀 顺序阀1)都是通过阀芯开闭或改变阀芯与阀座的通流面积达到控制压力的目的； 2)液流通过三种阀的开口时，压降、流量与开口的关系基本上是相同的。 当压力低于调定值时，阀口是常 无论压力高于还是低于调 当压力低于调定值时， 阀 闭的。 定值，阀口均常开。 口常闭。不 控制压力 一次压力为控制压力 二次压力为控制压力 一次压力为控制压力 同 进、出口压力 进油口压力恒定，出油口压力回 出口压力恒定， 进口压力高 当阀开启时进口压力等 点 油箱。 于出口压力的某一波动值。 于出口压力 泄油方式 联接方式 作用 内泄式 并联在油路中 外泄式 串联在油路中 外泄式 串联在油路中 使多个执行元件依次先 后动作起稳压、溢流或起限压和安全保 减压、稳压 护作用。8.选泽换向滑阀。 ①要求阀处手中位时液压泵可卸荷；②要求阀处于中位时不影响其它执行元件动； ③要求换向平稳；④要求对液压缸进行差动控制；⑤要求阀处于中位时执行元件处于浮动状态；⑧要 求阀处于中位时可短时锁紧执行元件； 答：所选滑阀如图 4 所示（答案不是唯一的） 。图4 图5 9.调速阀在使用中，进出油口能反接吗?进出油口反接会出现怎样的情况? 答：调速阀在使用中进、出油不能反接；进出油口反接，减压阀阀口开启最大，不起减压、稳压作用， 仅是一个普通的节流阀而不为调速阀。 10.将溢流节流阀装在回油路上，能否起速度稳定作用? 答：如图 5 所示：当溢流节流阀装在回油路上时，节流阀出口压力为零，差压式溢流阀在弹簧的一腔 油液压力也为零。当液压缸回油进入溢流节流阀的无弹簧腔时，只要克服软弹簧的作用力，就能使溢流口 开度最大。这样，油液基本上不经节流阀而由溢流口直接回油箱，溢流节流阀两端的压力差很小，在液压 缸回油腔建立不起背压，故无法对液压缸实现速度的稳定与调节。 11.有哪些阀可以在液压系统中作为背压阀使用？23答：可以做背压阀的有溢流阀、单向阀、顺序阀以及节流阀。 12.流量阀的节流口为什么通常采用薄壁孔而不采用细长小孔？ 答：1)薄壁小孔的流量特性好（节流指数 m＝0.5，而细长孔 m＝1） ； 2)薄壁小孔的流量公式中不含粘度参数，因而流量受温度的影响小； 3)薄壁小孔的流量不易堵塞，可以获得最小开度，故薄壁小孔可以得到更小的稳定流量。 13.为什么调速阀比节流阀的调速性能好？ 答：所谓调速性能系指速度――流量特性和功率特性。用节流阀的调速回路，流量随负载而变化，特 性软，溢流和节流损失大，用调速阀时，流量不随负载变化，有效功率随负载增加而线性上升而节流损失 劓随之线性下降。 14.试述节流阀刚度的定义。它对流量阀的性能有什么影响？ 答：节流阀的刚度定义为速度――负载特性曲线斜率的倒数。节流阀的刚度影响其流量的稳定性，刚 度愈大，流量受负载的影响愈小。 15.说明直流电磁铁和交流电磁铁换向阀的特点。 答：电磁换向阀用交流电磁铁操作力较大，起动性能好，换向时间短。但换向冲击和噪声较大，当阀 芯被卡阻时线圈容易因电流增大而烧坏，换向可靠性差，允许的换向频率低。而直流电磁铁换向频率高、 冲击小，寿命长，工作可靠。但操作力小，换向慢。 16.液压系统中溢流阀的进、出口接错后会发生什么故障？ 答： 液压系统中溢流阀的进出口接错后因溢流阀始终不能开启， 因而将产生超压现象， 损坏液压元件。 17.何谓溢流阀的启闭特性？说明含义。 答：启闭特性系指阀在启闭时，由于摩擦力的方向不同而造成的开启与闭合压力特性曲线不重合的特 性。 18.何谓溢流阀的超调压力。说明产生的原因。 答：超调压力是溢流阀动态特性的一项重要指标。即阀开启的瞬间，系统曲液压力比调整压力高出的 值。是由惯性和阻尼作用产生。 19.说明作用在电磁换向阀内的圆柱式滑阀上的作用力有多少种，以及产生的原因。 答：作用在电磁换向阀圆柱阀芯上的力有： (1)电磁力。由于电磁铁通电产生。 (2)摩擦力。由油液粘性产生。 (3)侧向力(液压卡紧力)。由于圆柱阀芯的锥度和安装偏心产生。 (4)稳态液动力。由于液流通过滑阀通道时，因动量变化而产生。 (5)瞬态液动力。是滑阀移动过程中，阀腔内液流因加速或减速而产生。 (6)弹簧的弹性力。由于弹簧被压缩而产生。 20.若把先导式溢流阀远程控制口接通油箱，液压系统会产生什么问题？ 答：若把先导式溢流阀远程控制口接通油箱，则溢流阀主阀上腔油压便很低(接近于零)，这样阀的入 口只需很低的油压(克服主阀平衡弹簧和摩擦力所需的油压)便可打开溢流阀溢流，故可实现系统卸荷。 21.若将减压阀的进出口反接，会出现什么情况？（分两种情况：压力高于减压阀的调定压力和低于 调定压力时） 答：将减压阀进出油口反接，即将进油接通减压阀的出油口；将负载接通减压阀的进油口。这样，一 是当来油油压低于减压阀调定压力时，减压阀阀口不变，即保持常开状态；二是当来油油压高于减压阀调 定压力时，减压阀导阀打开，减压阀口关小，甚至关闭，有少量油液经导阀泄回油箱。 22.现有 Y 型先导式溢流阀、先导式减压阀各 1 个，其铭牌不清楚，试问在不拆阀的情况下，如何判 断哪个是减压阀，哪个是溢流阀？ 答：可从下面几个方面加以区别： ①溢流阀口常闭，减压阀口常开：吹一口气，通气者为减压阀；不通气者为溢流阀。 ②减压阀有外泄油口；溢流阀则没有。24③若阀是在管路上安装着，则 a：减压阀和所控制的油路成串联，溢流阀则成并联； b：减压阀进出油口均为压力油，其出油口与系统相通，溢流阀出口不是压力油，其出口与油箱相通。 23.若减压阀在使用中不起减压作用，原因是什么？又若出口压力调不上去，原因是什么？ 答：减压阀不起作用，是因其减压阀口全开：当减压阀的负载压力 pL 小于减压阀的调定 压力 pJ 时，即 pL＜pJ 时，减压阀芯不能抬起，其开口最大――全开，不起减压作用；当减压阀入口压力 p1，小于其调定压力时，即 p1＜pJ 时，减压阀口也全开，不起减压作用。 减压阀出口压力调不上去的原因是：①没有负载(负载没加上)。因压力决定于负载，没有负载就建立 不起来压力，当然也就调不上去。②负载虽有，但由其所决定的压力值小于减压阀的欲调定值。③减压阀 进出油口压差偏低。当进出油口压差低于 0.5MPa 时，其出口压力不稳，调节困难，即调不上去。④减压 阀进、出油口接反。 24.何谓滑阀的滑阀机能？ 答：滑阀机能――指滑阀在不同的工作位置，各液口的连接关系。一般情况下，主要是指滑阀处在中 间位置时，各液口的连通形式。 25.不同类型的液压控制阀有哪些共同特点？ 答：不同的液压控制阀具有以下共同特点：①结构上，都是由阀体、阀芯和操纵控制机构三个主要部 分组成，②原理上，都是通过阀的开闭或改变阀芯与阀座间的通流面积，达到改变液流流量，方向和控制 压力的目的。③性能上，液流流过各种阀的开口时，压降、流量与开口大小的关系基本上是相同的（都符 合孔口流量公式） 。 26.液压卡紧力是怎样产生的？它有什么危害？ 答：液压卡紧力是由于阀芯和阀体孔的几何形状及相对位置误差，使液体在流过阀芯与阀孔间隙时产 生了径向不平衡力。由于这个径向不平衡力的存在，引起阀芯移动时轴向摩擦阻力，称之为卡紧力。如果 阀芯的驱动力不足以克服这个阻力，就会发生所谓卡紧现象。 三、分析说明题 1.图 1 所示阀组，各阀调定压力示于符号上方。若系统负载为无穷大，试按电磁铁不同的通断情况将 压力表读数填在表中。 1YA － ＋ － ＋ 2YA － － ＋ ＋ 压力表 读 数 12MPa 9MPa 7MPa 4MPa 图1 答：答案见上表。 2.图 2 所示回路(a)、(b)最多能实现几级调压?阀 1、2、3 的调整压力之间应是怎样的关系?图(a)、(b) 有何差别?图2图325答：如图 2 所示，当图(a)、(b)中的三位四通电磁阀处中位时，泵的出口压力、即系统压力由溢流阀 1 调定；当(a)、(b)图中的 1YA 带电时，泵的出口压力由阀 3 调定；2YA 带电时，泵的出口压力由阀 2 调定。 故(a)、(b)两回路都能调出三级压力来。但是在两回路中，1YA 带电时，阀 3 与阀 1 呈并联；2YA 带电时， 阀 2 与阀 1 呈并联。因此阀 2、阀 3 的调定压力 p2，p3 必须分别都小于阀 1 的调定压力 p1 (p2，p3＜ p1)时， 才能实现上述三级调压。 两回路的区别。(a)图所示回路中的溢流阀 1、2、3 相互独立，每个阀的额定流量都较大，都等于泵的 额定流量，且阀 1 是直动式还是先导式溢流阀均可；(b)图所示之回路，阀 1 的流量较大，为泵的额定流量， 且必须是先导式溢流阀。而阀 2、3 的流量较小，为阀 1 导阀的过流量，但其值必须大于 3L／min(溢流阀 的最小稳定流量)，即(b)图阀 2、3 的流量规格小于(a)图。 3.三个溢流阀的调定压力如图 3 所示。试问泵的供油压力有几级？数值各多大？ 答：泵的供油压力共有 8 级，其数值如表所示。 A － + － + － + － + 4.图 4 所示为三个阀的结构示意图： ⑴说出每个阀的名称； ⑵画出每个阀的职能符号； B － － + + － － + + C － － － － + + + + 压力 0 2 4 6 8 10 12 14图4 图5 答：图 4(a)为先导式溢流阀；(b)为先导式减压阀；(c)为先导式液控顺序阀。每个阀的职能符号及通油 口符号如题解 4-1 图所示。图 4-126对于图(a)，p 口为溢流阀进油口，与系统相连。当阀的进油压力大于其导阀调定压力 pY 时，溢流阀开 启，溢流定压；O 口为出油口，经管道直接和油箱相连，将溢流阀的溢流量引回油箱。K 口为远程控制口， 当 K 口接通油箱时，可使溢流阀用于系统卸荷；当该口和远程调压阀相通时，可实现溢流阀的远程控制。 L 口为先导阀泄漏油口，将先导阀泄漏的油液经阀体内部从阀的出油口排回油箱。 对于图(b)，pl 口为减压阀的进油口，即主油路、一次压力入油口；p2 为减压阀出油口，该口直接与负 载相通，当该口即负载压力大于减压阀的调定压力抑时，减压阀启动、关小减压阀口 xR，将出口油压稳定 在调定压力向 pJ 上；xR 口为减压阀口，减压阀不工作时，该口全开，最大，不起减压作用；工作时，xR 口关小，将入口一次压力 p1 降低为二次压力 p2；L 口为泄油口，将经导阀泄漏的油液经管道从阀体外引回 油箱。 对于图(c)，pl 口为进油口，与进油路相通；p2 口为出油口，与出油路相通；K 口为控制油口，与控制 油路相通，L 口为泄油口，把从导阀泄漏的油液从阀体外引回油箱。当 K 口的控制油压大于导阀的调定压 力 pX 时，主阀芯抬起，进出油口 pl、p2 接通，致使与之相连的油路接通；当控制油压低于 pX 时，主阀芯 不动，进出油口切断，致使与之相连的油路被切断。 5.图 5 所示回路，顺序阀调定压力为 px＝3MPa，溢流阀调定压力为 py＝5MPa，求在下列情况下，A、 B 点的压力等于多少？ 1)液压缸运动时，负载压力 pL＝4MPa； 2)负载压力变为 1MPa； 3)活塞运动到右端位不动时。 答：1)pA＝pB＝4MPa； 2) pA＝1MPa；pB＝3MPa 3) pA＝pB＝5MPa 6.试分析图 6 所示回路之压力表 A 在下列情况时，能显示出哪些压力读数？ 1)卸荷时；2)溢流阀溢流时；3)系统压力低于溢流阀开启压力时。图6 图7 答：1) 卸荷时，pA＝0。2)溢流阀溢流时，pA＝溢流阀调定压力；3)系统压力低于溢流阀开启压力时， pA＝油泵出口压力。 7.图 7 所示系统，液压缸的有效面积 A1=A2＝100cm2，缸Ⅰ负载 FL＝35000N，缸Ⅱ运动时负载为零， 不计摩擦阻力、 惯性力和管路损失。 溢流阀各阀、 顺序阀和减压阀的调定压力分别为 4MPa， 3MPa 和 2MPa。 求下列三种工况下 A、B 和 C 处的压力。 1) 液压泵启动后，两换向阀处于中位； 2) 1YA 通电，液压缸Ⅰ活塞运动时及活塞运动到终点后； 3) 1YA 断电，2YA 通电，液压缸Ⅱ活塞运动时及活塞碰到固定挡块时。 解：1)液压泵启动后，两换向阀处于中位时：顺序阀处于打开状态；减压阀的先导阀打开，减压阀口 关小，A 点压力憋高，溢流阀打开，此时 pA＝4MPa，pB＝4MPa，pC＝2MPa272)1YA 通电，液压缸Ⅰ活塞运动时pB =F 35000 = = 3.5MPa A1 100 × 10 ? 4pA＝pB＝3.5MPa pC＝2MPa（不考虑油液流经顺序阀压力损失） 活塞运动到终点后，B、A 点压力升高至溢流阀打开，此时 pC＝2MPa pA＝pB＝4MPa 3)1YA 断电，2YA 通电，液压缸Ⅱ活塞运动时 pA＝0（不考虑油液流经减压阀压力损失） pC＝0 pB＝0 活塞碰到固定挡块时 pA＝pB＝4MPa pC＝2MPa 8.如图 8 所示， 随着负载压力的增加， 个不同调定压力的减压阀串联后的出口压力决定于哪个减压阀? 2 为什么?另一个阀处什么状态?又，2 个不同调定压力的减压阀并联后的出口压力决定于哪个减压阀?为什么? 另一个阀处什么状态?图8 解：图 8 为两不同调定压力的减压阀串联[图(a)]、并联[图(b)]的回路图。串联时，出口(C 点)压力决 定于调定压力较低者：当阀 2 调定压力较低时，随着负载压力的增加，其导阀先被负载压力顶开，阀 2 首 先动作，把出口 C 点压力定在阀 2 的调定值 pJ2 上。之后，随着流量的不断输入，阀 2 入口、即阀 1 出口 油压升高，阀 1 动作，使阀 1 出口、即 B 点压力定为阀 1 的调定值 pJ1，对出口(C 点)压力无影响。当阀 1 调定压力较低时，随着负压力的增加，阀 1 先导阀首先被负载压力顶开，阀 1 起作用，使出口压力为阀 1 的调定值 pJ1，而阀 2 则因出口压力不会再升高，使其阀口仍处全开状态，相当一个通道，不起减压作用。 并联时，出口(点 B、C)的压力决定于调定压力较高者(设 pJ2＞ pJ1)：当负载压力 pL 增加并首先达到 阀 1 的调定值 pJ1 时，阀 1 导阀打开，其减压阀口关小，出口压力此瞬时由阀 1 调定为 pJ1。因阀 2 的阀口 仍全开，而泵的供油量又不断输入，故使负载油压继续增加，阀 1、2 的出口(点 B、C)的油压也等值同时 增加，故阀 1 定压失效(定不住压)。此时因出口压力的增加，使阀 1 导阀开度加大，减压阀口进一步关小。 当负载压力增加到阀 2 的调定值 pJ2 时(此时阀 1 的减压阀口是否关闭， 取决于 pJ2 值与使阀 1 减压阀口关闭的压力 pg 大小的关系：pJ2&pg 时， 阀 1 阀口已关闭；pJ2&pg 时，阀 1 阀口尚未关闭)，阀 2 动作，关小其 减压阀口，使出口油压定在较高的 pJ2 值上，不再升高。此时阀 1 的入 口、出口油压与阀 2 相同，其导阀开度和导阀调压弹簧压缩量都较原 调定值加大，减压阀口可能关闭或关小(关闭时，阀 1 导阀的泄漏量来 自阀 2；关小时则来自阀 1 本身和阀 2)。 9.如图 9 所示，已知两油缸的负载压力以及各阀的调定值，请分析 并回答如下问题： （1YA 和 2YA 同时得电） ⑴1、2 缸哪个先动作？ ⑵1 缸动作中与动作完毕后 A、 C 三点的压力分别是多少？ B、 （在 2 缸动作之前） ⑶2 缸动作中与动作完毕后 A、B、C 三点的压力分别是多少？ 图928解：1)当 1YA 和 2YA 同时得电时，由于 1 缸压力小于 2 缸，所以 1 缸先动作； 2)1 缸动作中 pC＝5.5MPa pA＝pB＝3.5MPa 1 缸动作结束后 pB＝4.5MPa pC＝5.5MPa pA＝5.0MPa 3) 2 缸动作中 pB＝4.5MPa pC＝5.5MPa pA＝5.5MPa 2 缸动作结束后 pB＝4.5MPa pA＝pC＝7.0MPa 10.分析图 10(a)，(b)所示减压回路中，a，b 点压力为多少？ 解：对于图 10(a)，由于减压阀的出口压力为 0，所以 pa＝pb＝0 对于图 10(b)，减压阀调定压力为 2MPa 液压缸Ⅰ无杆腔压力为 液压缸Ⅱ无杆腔压力为1000 = 2MPa 5 × 10 2 3000 pⅡ＝ ＝1.5MPa 20 × 10 2 pΙ =所以当液压缸Ⅱ先运动时 pb＝1.5MPa，缸Ⅱ运动到终点后，液压缸Ⅰ运动，此时 pb＝2MPa 11.在图 11 所示回路中，减压阀调定压力 pJ，溢流阀调定压力为 py，负载压力为 pL，试分析在下述各 情况下，减压阀进、出口压力的关系及减压阀口的开启状况： ⑴ py＜pJ，pJ＞ pL； ⑵ py＞ pJ，pJ＞pL ⑶ py＞pJ pJ＝pL； ⑷ py＞ pJ，pL＝∞图 10 图 11 答：1)当 py＜pJ，pJ＞ pL 时，即负载压力小于减压阀的调定值，溢流阀调定值也小于减压阀调定值。 此时减压阀口处于全开状态，进、出口压力及负载基本相等。 2)当 py＞ pJ，pJ＞ pL 时，减压口处于全开状态，其进口压力、出口压力及负载压力基本相等。 3)当 py＞pJ pJ＝pL 时，减压口处于小开口的减压工作状态，进口压力、出口压力等于溢流阀调定值 时，出口压力等于负载压力。 。此时减压阀口处于基本关闭状 4) py＞ pJ，pL＝∞时，即负载压力相当大（为液压缸运动到行程终点） 态，只有少量油液通过阀口流至先导阀；进口压力等于溢流阀调定值，出口压力等于减压阀调定值。 12.图 12 所示回路中，油缸 B 进、退所需压力均为 2MPa，各阀调定压力如图示试确定在下列工况时 C 缸的工作压力。 （1）在图示状况下，C 缸压力是多少？ （2）图示状况下，当 B 缸活塞项上死挡块时，C 缸压力是多少？ （3）A 阀通电后，B 缸活塞退回不动时，C 缸压力是多少？29图 12 图 13 解： （1）C 缸压力为 5MPa。 （2）C 缸压力为 1.5MPa。 （3）C 缸压力为 1.5MPa。 13.图 13 所示回路最多能实现几级调压?各溢流阀的调定压力 pY1、pY2、pY3 之间的大小关系如何? 解：3 级，而且 pyl＞py2＞py3（其原理见下图）图 14 14.图 14 所示 3 个回路中各溢流阀的调定压力分别为①pYi＝3MPa，②pY2=2MPa，③pY3=4MPa。问在 外负载无穷大时，泵的出口压力各为多少? （b）pp＝9MPa。 （c）pp＝7MPa。 （其原理见下图） 解： （a）pp＝2MPa。3015.一夹紧回路，如图 15 所示，若溢流阀的调定压力为户 py=5MPa，减压阀的调定压力为 pJ=2.5MPa， 试分析活塞快速运动时，A、B 两点的压力各为多少?减压阀阀芯处于什么状态?工件夹紧后，A、B 两点的 压力各为多少?减压阀的阀芯又处于什么状态?此时减压阀阀口有无流量通过?为什么? 解：当回路中的二位二通电磁搁处于图示状态时，在活塞运动期间，由于活塞为空载运动，并忽略活 塞运动时的摩擦力、惯性力和管路损失等，则 B 点压力为零，A 点压力也为零(不考虑油液流过减压阀的 压力损失)。这时减压阀中的先导阀关闭，主阀芯处于开口最大位置。当活塞停止运动后 B 点压力升高， 一直升到减压阀的调整压力 2.5MPa，并保持此压力不变，这时减压阀中的先导阀打开，主阀芯开口很小。 而液压泵输出油液(由于活塞停止运动)全部从溢流阀溢回油箱，A 点的压力为溢流阀的调定压力 5MPa。图 15 图 16 求①当系统负载趋向无穷大时， 16.图 16 示之回路， 顺序阀和溢流阀串联， 其调整压力分别为 pX 和 pY。 泵的出口压力 pp 为多少?②若将两阀的位置互换一下，泵的出口压力又是多少？ 解：如图 16-1 所示。 （1）当 px＞pY 时，因负载无穷大，故在顺序阀人口油压憋高到顺序阀调定压力时，顺序 阀打开并接 通溢流阀入口。当溢流阀入口油压达到其调定压力时，溢流定压，使其入口即顺序阀出口油压为较低的 pY 值。顺序阀的入口、即泵的出口油压则为 pP＝px；当 pY&px 时，在顺序阀开启接通的瞬间，泵的压力为 px， 但因负载无穷大，泵的流量在不断输出，故当泵出口油压憋高到溢流阀的调定值时，溢流阀打开，溢流定 压。故此时泵的压力为溢流阀的调定值：pP＝py (2)两阀的位置互换后两阀互换后，当顺序阀导通时，其入口油压为其开启压力 px，而此压力又经溢流 阀出口、溢流阀体内孔道 h、g 进入其阀芯上腔。如题解 16-1 图所示。这样溢流阀开启时，其入口油压必 须大于等于其调定压力与顺序阀的开启压力之和，即泵的压力为 pP＝py＋px。 17.图 17 所示之回路，负载压力为 pL，减压阀调定压力为 pJ，溢流阀调定压力为 pY，且 pY＞pJ，试分31析泵的工作压力为多少? 解：因减压阀出口接通油箱，即减压阀负载压力为零，减压阀不动作，故减压阀阀口全开，相当于一 个通道。液压泵启动后，其全部流量在零压或较低压力下通过减压阀阀口流回油箱，即液压泵卸荷(压力卸 荷)，所以泵的出口压力为零或近似为零。图 16-1 图 17 18.图 18(a)、(b)所示为采用液动阀的换向回路。在主油路上装 1 个节流阀，当液压缸活塞运动到行程 终点时，切换控制油路中的电磁阀 3，利用节流阀进、出口压差来切换液动阀 4 换向，从而实现液压缸换 向(返回)。试分析判断图示两种方案是否都能正常工作?图 18 解：对于本题所示的两种回路，执行元件液压缸的换向是由液动换向阀 4 控制的，即阀 4 要能切换， 液压缸就能换向、返回，否则则不能。而液压缸的速度是由节流阀控制的，节流阀的过流量若可调，液压 缸的速度便可调节，否则液压缸的速度则不能调节。对于图(a)，当液压缸运动到终点不动并同时使电磁阀 3 切换，使其上位导通时，液动换向阀 4 的上位控制油路经阀 3 的上位接通于节流阀 1 的进油口，而阀 4 下位的控制油路则经阀 3 的上位接通于阀 1 的出油口。此时因液压缸不动，泵的全部流量经节流阀 1、溢 流阀 2 流回油箱，即节流阀仍有液压油在流通，故其进口油压大于其出口油压，因此与之相通的液动换向 阀 4 的上位控制油压大于下位控制油压，致使阀 4 换向，其上位导通，从而使泵的供油经阀 1、阀 4 上位 进入液压缸有杆腔，液压缸反向退回，其回油经阀 4 上位流回油箱。但在该图中，节流阀与定量泵成串联， 泵的供油量全部经节流阀 1 输出，不论如何调节节流阀开口断面大小，其过流量都是不变的。例如，关小 节流阀阀口，其过流量本应减小，但其人口油压又因阀口关小而增加，其出口油压由溢流阀定压而不变， 故节流阀两端压差加大，这又使节流阀过流量增大，即改变节流口断面大小，同时也改变了节流阀两端压 差。综合这一减小、增大两个相反的作用，最后的结果是节流阀的过流量不变，不可调，故液压缸速度不 能调节。所以此方案(回路)不能正常工作。对于图(b)，当液压运动到终点不动并同时使电磁阀 3 换向后，32虽然液动换向阀 4 的上、下位控制油路经阀 3 的上位后，改变了原来与节流阀 1 进、出油口的接通部位， 但此时泵的供油因液压缸不动而全部经溢流阀 2 溢回油箱，因而节流阀 1 没有过流量，即节流阀进出油口 油压相等，故与节流阀进出油口相通的液控换向阀 4 的上下两端的控制油压也相等，阀 4 保持原态而不能 换向，致使液压缸不能换向返回。但在此回路中，因节流阀 1 与溢流阀 2 相对液压泵呈并联形式，泵的供 油量一部分经溢流阀溢流(同时定压)，另一部分经节流阀 1 调节后进人液压缸。因此，液压缸在从左向右 运动时，其速度可调。但，如前所述，液压缸向右运动到终点后，不能返回，故此方案(回路)也不能正常 工作。 19.二位四通电磁阀能否作二位三通阀或二位二通阀使用?具体如何接法? 解：题解 19-1 图(a)、(b)分别为二位四通阀改成二位三通和二位二通阀使用时的具体接法。即将二位 四通阀通向回油的油口堵死[图(a)]或将回油口与某一个工作油口同时都堵死[图(b)]，便成了二位三通阀或 二位二通阀。图 19－1 20.在如图 20 所示的回路(节流阀进口节流调速回路)中，溢流阀溢流，在考虑溢流阀的调压偏差时， 试分析： ①若负载不变，将节流阀口减小，泵的供油压力如何变化? ②若节流阀开口不变，负载减小，泵的供油压力如何变化? 解：在本题回路中，溢流阀为泵定压，即溢流阀的入口油压就是泵的出口压力：pp＝py，关小节流阀 口时，液流经节流阀口的阻力增加，流量 qT，减少从而使定量泵的额定流量 qp，经滥流阀溢流的流量 qy 增加。从溢流阀的特性曲线可见，由于溢流阀存在调压偏差，即当溢流阀的溢流量增加时，其人口油压也 随之增大。所以，泵的供油压力 pp 增大。 当其他条件不变，负载 FL 减小时，因压力决定于负载，所以节流阀出口的压力 p1 减小，液体流出节 流口的阻力减小，流量 qT，增加，从而使定量泵流经溢流阀的流量 qy 减少。从溢流阀的特性曲线上可见， 由于存在调压偏差，当溢流阀的溢流量减小时，其入口油压也随之减小。所以泵的供油压力 pp 减小。图 20 图 21 图 22 21.用若干个二位二通电磁阀可使双作用液压缸换向，用二位三通电磁阀可否?试画出回路图。 解：下图(a)为二位二通电磁阀的换向回路；图(b)为二位三通电磁阀的换向回路。33在图(a)中，当 1YA、2YA、3YA、4YA 都带电时，泵的来油 p 经阀 2 左位进入液压缸无杆腔(此时阀 3 左位不通)，产生速度 v1，有杆腔的回油经阀 4 左位流回油箱(此时阀 1 左位不通)。当 1YA、2YA、3YA、 4YA 都断电时(即图示之位置)，泵的来油户经阀 1 右位进入液压缸有杆腔(此时阀 4 右位不通)，产生速度 v2，实现换向，无杆腔的回油经阀 3 右位流回油箱(此时阀 2 右位不通)。 在图(b)中，当 1YA,2YA、3YA 都带电时，泵的来油 p 经阀 2 的左位进入液压缸无杆腔(此时左分支油 路不通)，产生速度 v1，有杆腔的回油经阀 3 流回油箱。当 1YA、2YA、3YA 都断电时(即图示之位置)，泵 的来油经阀 2 的右位、阀 3 右位进入液压缸有杆腔(此时阀 1 右位不通)，产生速度 v2，实现换向，无杆腔 回油经阀 1 右位流回油箱(此时阀 2 右位不通)。 22.试分析内控式顺序阀出口处负载压力 pL、调定压力 pX 和阀的进口压力 p1 之间的关系。 答：对于内控式顺序阀，若 p1≥pX，在进口压力作用下，阀口处于全开状 态，此时 当 pL＞pX，阀口保持全开状态，进、出口压力相等，即 p1＝p2= pL，其 值取决于负载大小。 进口液压力 p1 与顺序阀调压弹簧力保持平衡， 阀口自行关小， 当 pL＜pX， 以保持进口压力 p1＝pX，出口压力仍由负载大小决定。 当出口直接连油箱，则相当于一个溢流阀。 若 p1＜pX，则阀口关闭。 23.在图 21 所示系统中，巳知两溢流阀的调定压力分别为：pJ1＝35×105Pa，pJ2＝20×105Pa，试问活塞 向左和向右运动时，油泵可能达到的最大工作压力各是多少? 解：当 DT 断电时，活塞右移。这时，远程调压阀 2 进、出口压力相等且出口压力较高，阀 2 始终处 于关闭状态， 不起调压作用。 系统压力由溢流阀 l 决定。 故泵的最大工作压力为溢流阀 1 的调定值。 pbmax 即 ＝50×105Pa。当 DT 通电时，活塞左移。这时，远程调压阀 2 的出口接油箱，阀 2 起调压作用，系统压力 由远程调压阀 2 的调定值决定，故泵的最大工作压力为 pbmax＝20×105Pa。 24．如图 22 所示，两个减压阀串联，巳知减压阀的调整值分别为 pJ1＝35×105Pa；pJ2＝20×105Pa，溢 流阀的调整值为 pY＝45×105Pa；活塞运动时，负载力 F=1200N，活塞面积 A＝15cm2，减压阀全开时的局 部损失及管路损失不计。试确定：①活塞运动时和到达终点位置时，A，B，C 各点压力为多少?②若负载 力增加到 F=4200N，所有阀的调定值仍为原来数值，这时 A，B，C 各点的压力为多少?34解：①活塞运动时：pL=F/A＝1200/（15×10-4）＝8×105 Pa 所以 pB= pA= pC = pL = 8×105 Pa 活塞在终点位置时，即负载为∞，则有pC = p J 2 = 20 × 10 5 Pa p A = p J 1 = 35 × 10 5 Pa p B = p JY = 45 × 10 5 Pa当负载力 F＝4200N 时：pL=F/A＝4200/（15×10-4）＝28×105 Pa 因为 pJ2& pL，故无法推动活塞运动pC = p J 2 = 20 × 10 5 Pa p A = p J 1 = 35 × 10 5 Pa p B = p JY = 45 × 10 5 Pa图 23 图 24 25.如图 23 所示，两个减压阀并联，巳知减压阀的调整压力分别为：pJ1=20×105Pa，pJ1=35×105Pa，溢 流阀的调整压力 pY=45×105Pa，活塞运动时，负载力 F=1200N，活塞面积 A=15cm2，减压阀全开时的局部 损失和管路损失不计。试确定：①活塞在运动时和到达终端时，A，B，C 各点处的压力为多少?②若负载 力增加到 F=4200N，所有阀的调整值仍为原来数值，这时 A，B，C 各点压力为多少? 解：①活塞运动时：pL=F／A=l200／(15×10-4)=8×105Pa，因为 pL ＜ pJ1，pL ＜ pJ2，两个减压阀均处 于最大开口，故 pB＝pA＝pC＝pL＝8×105Pa。 活塞运动到终端位置时：pL 升高，当 pL＞ pJ1 时，减压阀 l 的先导阀打开，减压阀口关小。减压阀 2 的阀口仍处于全开状态，来自泵的压力油将使 pL 继续升高，同时压力油还从反向流经减压阀 l 的先导阀， 使减压阀 1 的阀口完全关闭。直至压力油上升到 pL＝pJ2；减压阀 2 的阀口关小，处于平衡状态的减压阀 2 保持一小开口状态，维持出口压力为调定压力值，即： pA= pC= pA= pJ2＝35×105Pa，此时，溢流阀处于工 作状态，即：pB＝pY＝45×105Pa。 ②当负载力 F=4200N 时：pL=F／A= 4200／(15×10-4)=28×105Pa，因为 pL & pJ1，因而减压阀 1 的阀口 关闭，压力油经减压阀 2 进入油缸，由于 pL& pJ2，故减压阀 2 的阀口处于全开状态，此时，pB= pA= pC= pL=28×105Pa。活塞运动至终端位置时，同①分析，即：pC= pA= pJ2＝35×105Pa，pB= pY =45×105Pa。 由以上分析可知，活塞运动至终端后，油缸内的压力由并联减压阀中调定压力值较高的那个减压阀决 定。 顺序阀的调定压力为 30×105Pa， 26.如图 24 所示， 液压系统回路， 巳知溢流阀的调定压力为 50×105Pa， 液压缸 1 的有效面积 A＝50cm2，负载 F＝10000N。当两换向阀处于图示位置时，试求活塞 1 运动时和活 塞 1 运动到终端后，A，B 两处的压力各为多少？又当负载 F＝20000N 时，A，B 两处的压力各为多少?(管 路压力损失忽略不计)。 解：①活塞运动时，B 点的压力为：pB＝F／A=10000／(50×l0-4)=20×105 Pa。A 点的压力为顺序阀的 调定压力：pA=30×105。 ②活塞运动到终端后，B 点压力上升，A 点压力也同时上升，直至溢流阀打开，B 点压力均稳定在溢35流阀调定压力值，即：pA＝pB ＝50×105Pa。 ③当负载 F＝20000N，活塞运动时：pB ＝F／A＝20000/（50×10-4）＝40×105 Pa，pA＝40×105Pa。活 塞 1 停止运动后，溢流阀打开，此时，pA＝pB ＝50×105Pa。 27．图 25 所示液压系统，液压缸的有效面积 A1＝A2=100cm2，缸 I 负载 F=35000N，缸Ⅱ运动时负载 30×105Pa 为零。 不计摩擦阻力、 惯性力和管路损失。 溢流阀、 顺序阀和减压阀的调整压力分别为 40×105Pa， 和 20×105Pa。求在下列三种工况下 A，B，C 三点的压力：①液压泵启动后，两换向阀处于中位，②1DT 通电，液压缸 I 活塞运动时及活塞运动到终端后，③1DT 断电，2DT 通电，液压缸Ⅱ活塞运动时及活塞碰 到固定挡块时。图 25 图 26 解：①液压泵启动后，两换向阀处于中位时，顺序阀处于打开状态，减压阀的先导阀打开，减压阀口 关小，A 点压力增高，溢流阀打开，这时：pA＝40×105Pa；pB＝40×105Pa；pC＝20×105Pa。 ②当 1DT 通电，液压缸 I 活塞运动时，pB＝F／A=35000/（100×10-4）＝35×105Pa；pA＝pB ＝35×105Pa （不考虑油液流经顺序阀的压力损失） C＝20×105Pa。活塞运动至终点后，B，A 点压力升高至溢流阀打 ；p 5 开，这时：pB＝pA ＝40×10 Pa；pC＝20×105Pa。 ； ③1DT 断电，2DT 通电，液压缸Ⅱ活塞运动时，pC＝0；pA＝0（不考虑油液经过减压阀的压力损失） pB＝0。 活塞碰到挡块时：pC＝2×105Pa；pB＝pA ＝40×105Pa。 28.如图 26 所示，由电液换向阀控制油缸换向，但当电磁铁 1DT 或 2DT 通电吸合时，液压缸不动作， 试分析其原因。 答：图中换向阀为电液换向阀。当 1DT 或 2DT 带电吸合后电磁阀（先导阀）动作，主阀为液控换向 阀，由于主阀中位为 M 型，且控制油压由泵出口提供，则在主阀处于中位时，泵始终处于卸荷状态，不能 提供控制油压，使主阀变位移动，所以液压缸并不动作。图 27图 283629.如图 27 所示系统，已知各溢流阀单独使用时的调整压力分别为，pY1＝40×105Pa，pY2＝30×105Pa， pY3＝20×105Pa，pY4＝10×105Pa 问当系统的外负载趋于无穷大时，在电磁铁 1DT 通电或断电情况下，油泵 出口压力 p 各为多少? 答：当 1DT 通电时，泵出口处的压力为 pp＝40×105Pa；当 1DT 断电时泵出口处的压力为 pY1 ＋ pY2=70×105Pa。 30.在图 28 所示系统中，两溢流阀串联使用，已知每个溢流阀单独使用时的调整压力分别为 pY1＝ 20×105Pa，pY2＝40×105Pa，若溢流阀卸荷时的压力损失不计，试判断二位三通阀在不同工况下，A 点和 B 点的压力各为多少? 答：答案见下表： 1DT 2DT pA pB － － 0 0 ＋ ＋ 40×10 Pa 60×10 Pa5 5－ ＋ 0 0＋ － 0 20×105Pa37第四章液压基本回路本 章 提 要本章主要叙述了压力控制回路、速度控制回路和方向控制回路中比较典型的回路。介绍了各种常用回 路的组成、工作原理及其特点，本章重点是压力控制回路和速度控制回路。通过本章学习应做到；①熟练 掌握调压回路、减压回路及卸荷回路的基本组成和工作原理，其中卸荷回路是压力控制回路的重点；②掌 握三种节流调速回路的调速特性及适用场合；③掌握容积调速原理及变量泵一定量马达；定量泵一变量马 达的调速特性及适用场合；④了解速度换接回路、增速回路和方向控制回路。 一、填空题 1.压力控制回路是利用________的典型回路。用来实现系统的调压、减压、增压、保压、卸荷、平衡 等多种控制，以满足液动机的力或力矩的要求。 (答：压力控制阀来控制系统压力或利用压力控制原理以达到某一目的) 2.根据改变进入液动机的流量 q 来改变运动速度的原理，液压系统的调速方法有__________、 __________和___________。 （答：节流调速，容积调速，容积节流联合调速） 3.容积调速系统按变量元件不同可分为________系统、________系统、__________系统。 （答：变量泵――定量马达，定量泵――变量马达，变量泵――变量马达） 4.使执行元件增速的方法主要有_________、__________和__________3 种。 （答：增大输入执行元件的流量，减少执行元件的有效工作面积（或排量） ，上述两种方法联合使用） 5.在定量液压泵――变量液压马达的容积调速回路中，当系统的工作压力不变时，液压马达的输出 ________是恒定的。 （答：功率） 6.进油路比旁油路节流调速系统效率低，主要原因是__________。 （答：节流损失） 7.速度换接回路的功用是使_________在一个_________中，从一种运动速度变换到另一种运动速度。 （答：执行元件，工作循环） 8.锁紧回路的功用是在执行元件不工作时，切断其_________、_________油路，准确地使它停留在 _________原定位置上。 （答：进，出，原定位置） 9.浮动回路是把执行元件的进、回油路连通或同时接通油箱，借助于自重或负载的惯性力，使其处于 无约束的_________。 （答：自由浮动状态） 10.时间控制顺序动作回路是_________使多个缸按时间完成先后动作的回路。 （答：利用延时元件） 11.节流调速回路它用定量泵供油，用节流阀(或调速阀)改变进入执行元件的流量使之变速。根据流量 阀在回路中的位置不同，分为_________、_________、_________三种回路。 （答：进油路，回油路，旁油路） 12.速度控制回路包括_________、_________、_________三种回路。 （答：调速回路，增速回路，速度换接回路） 13.所谓基本回路，就是由有关的_________组成，用来完成特定功能的典型油路。 （答：液压元件） 14.增压回路用提高系统中_________中的压力。它能使局部压力远远高于油源的压力。 （答：局部油路） 15.卸荷回路的功用是，在液压泵的驱动电机不频繁起闭，且使液压泵在接近零压的情况下运转，以减 少_________和_________，延长泵和电机的使用寿命。38（答：功率损失，系统发热） 16.当存在负值负载时，宜采用__________节流调速。 （答：回油路节流调速） 二、简答题 1.简述回油节流阀调速回路与进油节流阀调速回路的不同点。 答：(1)回油节流阀调节回的节流阀使缸的回油腔形成一定的背压，因而能承受负值负载，并提高了 缸的速度平稳性。 (2)进油节流阀调速回路容易实现压力控制。因当工作部件在行程终点碰致死挡铁后，缸的进油腔油 压会上升到等于泵压，利用这个压力变化；可使并联于此处的压力继电器发讯，对系统的下步动作实现控 制；而在回油节流阀调速时，进油腔压力设有变化，不易实现压力控制。 虽然工作部件碰到死挡铁后，缸的回油腔压力下降为零，可利用这个变化值使压力继电器失压发讯， 对系统的下步动作实现控制，但可靠性差，一般不采用。 (3)若回路使用单杆缸，无杆腔进油流量大于有杆腔回流量。故在缸径、缸速相同的情况下，进油节 流阀调速回路的节流阀开口较大，低速时不易堵塞。 （4）回油路节流调速回路中，油液流经节流阀时产生能量损失并且发热，然后回油箱，通过油箱散热 冷却后再重新进入泵和液压缸；而在进油路节流调速回路中，经节流阀后发热的油液直接进入液压缸，对 液压缸泄漏影响较大，从而影响速度的稳定性。 2.简述容积节流调速回路的工作原理 答：容积进节流调速回路的工作原理是：用压力补偿变量泵供油，用流量控制阀调定进入缸或由缸流 出的流量来调节活塞运动速度，并使变量泵的输油量自动与缸所需流量相适应。这种调速回路，没有溢流 损失，效率较高，速度稳定性也比单纯的容积调速回路好。 3.简述调压回路、减压回路的功用。 答： （1）调压回路的功用是：使液压系统整体或某一部分的压力保持恒定或不超过某个数值。 （2）减压回路功用是，使系统中的某一部分油路具有较低的稳定压力。 4.为什么节流调速系统皆采用开式回路？而容积调速系统多采用闭式回路？ 答：节流调速系统简单、价廉，使用维护方便，能在较大范围内实现无级调速，在功率不大的液压系 统中应用甚广。但缺点是存在溢流损失和节流损失，其节流损失引起油液的发热，油液粘度也相应下降， 系统效率较低，所以通常采用开式系统，可使油液在油箱中很好地散热、冷却和沉淀杂质。目前，凡是执 行元件是液压缸的节流调速系统均采用开式系统。容积调速多为变量泵或变量马达的调速，既无流最损失 也无压力损失(无节流阔)，发热小，因而油液温度升得不会太高，效率较高，且在大功率的液压系统中使 用较多，所以目前大功率的容积调速多采用闭式系统。 5.速度换接与速度调节有何区别？如何实现速度换接？ 答：速度换接是对执行机构运动速度的变换，速度变化呈“阶梯”形，有突变点或拐点，即速度不是平 缓过渡。但也要求变换时速度要平稳、位置要准确。速度调节是用来调节执行元件运动速度的回路，通常 是改变进入液动机的流量来实现无级速度变化的。速度换接：①可用不串入或串入节流阀进入快慢速度的 换接；②在连接执行元件的进油路或回油路中用两个调速阀并联或串联可进行两种不同速度的变换。 6.采用双泵供油有什么好处？如何实现？ 答：双泵供滚可组成快速运动回路，即使执行元件增速，功率利用合理、效率较高、速度换接比较平 稳。双泵供液的两泵通常一个是低压大流量泵，另一个是高压小流量泵，并联在执行机构的供油路上。快 速时，双泵在低压下同时供油；当执行元件快速运行到预定的位置时，采用增加负载的方法使系统压力增 高，通过压力控制，使低压大流量泵卸荷，仅用高压小流量泵单独向执行元件供液，实现慢速运动。 7.卸荷回路有什么特点？有哪些形式？ 答：卸荷回路特点：液压泵仍在不停地运转，但压力很低。或泵的排油压力虽高，但流量很小。功率 损失很小，回路中的油液不易发热。另外对功率较大的液压泵，为了保护电机可在卸荷情况下轻载启动。 常见的形式有：①利用换向阀中位机能卸荷，如三位换向阀具有 M 型，H 型和 K 型等中位机能。②二位39二通阀卸荷，系统不工作时，利用二位二通阀使泵与油箱连通。③用先导式溢流阀卸荷。④用卸荷阀卸荷。 8.调压回路、减压回路和增速回路各有什么特点？各用于什么场合？ 答：见表 回路类型 特 点 适用场合 回路中的压力通过压力阀控制可进行调节与 适用于系统在不同阶段需要不同的压力控 其承受的负载相适应， 既满足液动机的力或力 制。 矩的要求，又节省动力消耗，减少油液发热， 并可提高运动平稳性，保证系统安全。 泵源压力受限， 即使用较低压力的液压泵， 通 过增压器等使执行元件用的压力很高， 节省能 源消耗。 通过减压阀使系统某支路中的压力降低， 满足 需要低压的负载要求。 减压回路 在某些液压设备中，系统或系统的某一支 路，需要压力高但流量不大的压力油，而 液压泵压力较低而不能满足要求。 在有多个执行机构共用一个液压泵供油的 液压系统中，当其中某个执行元件或某支 路所需要的工作压力低于溢流阀调定的溢 流压力，或要求有较稳定的工作压力时， 常采用减压回路，如控制油路、润滑油路 等。调压回路增压回路9.节流调速和容积调速各有什么特点？ 答：节流调速的优点：①能获得稳定的低速(节流阀的最小稳定流量约为 20mL}