液压与气压传动习题参考答案东北农业大学版.pdf

液压与气压传动 张丽春主编教材 部分课后习题答案 东北农业大学 苏文海 1 第一章 绪论 1. 什么叫液压传动？液压传动的工作原理是什么？什么叫液压传动？液压传动的工作原理是什么？ 答：利用液体的压力能来传递动力的传动方式被称之为液压传动。液压传动工作 原理是帕斯卡原理。 2. 液压传动系统由哪几部分组成？各组成部分的作用是什么？液压传动系统由哪几部分组成？各组成部分的作用是什么？ 答： （1）动力装置：动力装置是指能将原动机的机械能转换成为液压能的装置， 它是液压系统的动力源。 （2）控制调节装置：其作用是用来控制和调节工作介质的流动方向、压力和流 量，以保证执行元件和工作机构的工作要求。 （3）执行装置：是将液压能转换为机械能的装置，其作用是在工作介质的推动 下输出力和速度（或转矩和转速） ，输出一定的功率以驱动工作机构做功。 （4）辅助装置：在液压系统中，除以上装置外的其它元器件都被称为辅助装置， 如油箱、过滤器、蓄能器、冷却器、管件、管接头以及各种信号转换器等。它们是 一些对完成主运动起辅助作用的元件，在系统中是必不可少的，对保证系统正常工 作有着重要的作用。 （5）工作介质：工作介质指用来传递能量的液体，在液压系统中通常使用液压 油液作为工作介质。 3. 液压传动的主要优缺点是什么？液压传动的主要优缺点是什么？ 答： 优点： （1）与电动机相比，在同等体积下，液压装置能产生出更大的动力，也就是说， 在同等功率下，液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑，即：它具有大的功率密度 或力密度，力密度在这里指工作压力。 （2）液压传动容易做到对速度的无级调节，而且调速范围大，并且对速度的调 节还可以在工作过程中进行。 （3）液压传动工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。 （4）液压传动易于实现过载保护，能实现自润滑，使用寿命长。 2 （5）液压传动易于实现自动化，可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量 进行调节和控制，并能很容易地和电气、电子控制或气压传动控制结合起来，实现 复杂的运动和操作。 （6）液压元件易于实现系列化、标准化和通用化，便于设计、制造和推广使用。 缺点： （1）由于液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使这种传动无法保证严格的传动 比。 （2）液压传动中有较多的能量损失（泄漏损失、摩擦损失等） ，因此，传动效率 相对低。 （3）液压传动对油温的变化比较敏感，不宜在较高或较低的温度下工作。 （4）液压传动在出现故障时不易找出原因。 4. 如何理解“速度取决于流量”和“压力取决于负载”？如何理解“速度取决于流量”和“压力取决于负载”？ 5. 何谓液压元件的结构原理图？何谓液压元件职能符号式原理图？何谓液压元件的结构原理图？何谓液压元件职能符号式原理图？ 6. 液压油液的粘度有几种表示方法？它们各用什么符号表示？它们又 各用什么单位？ 液压油液的粘度有几种表示方法？它们各用什么符号表示？它们又 各用什么单位？ 答：液压油液的粘度有三种表示方法： （1）动力粘度：动力粘度又称为绝对粘度，由式： f F du A dy 确定。液体动力 粘度的物理意义是：液体在单位速度梯度下流动或有流动趋势时，相接触的液层间 单位面积上产生的内摩擦力。动力粘度的法定计量单位为 Pas （Ns/m2） 。 （2）运动粘度 ：液体的动力粘度与其密度的比值被称为液体的运动粘度，即： 液体的运动粘度没有明确的物理意义，但它在工程实际中经常用到。因为它的 单位中只有长度和时间的量纲，类似于运动学的量，所以被称为运动粘度。它的法 定计量单位为 m2/s，常用的单位为 mm2/s。 （3）相对粘度：相对粘度又称为条件粘度，它是采用特定的粘度计在规定的条件 3 下测量出来的粘度。我国采用恩氏度E。相对粘度无量纲。 7. 略 8. 略 9. 如何选择液压油？如何选择液压油？ 答：对液压油液的选用，首先应根据液压传动系统的工作环境和工作条件来选择合 适的液压油液类型，然后再选择液压油液的粘度。 10. 液压传动的介质污染原因主要来自哪几个方面？应该怎样控制介质 的污染？ 液压传动的介质污染原因主要来自哪几个方面？应该怎样控制介质 的污染？ 答：液压油液被污染的原因是很复杂的，但大体上有以下几个方面： （1）残留物的污染：这主要指液压元件以及管道、油箱在制造、储存、运输、安 装、维修过程中，带入的砂粒、铁屑、磨料、焊渣、锈片、棉纱和灰尘等，虽然经 过清洗，但未清洗干净而残留下来的残留物所造成的液压油液污染。 （2）侵入物的污染：液压传动装置工作环境中的污染物，例如空气、尘埃、水滴 等通过一切可能的侵入点，如外露的活塞杆、油箱的通气孔和注油孔等侵入系统所 造成的液压油液污染。 （3）生成物的污染：这主要指液压传动系统在工作过程中所产生的金属微粒、密 封材料磨损颗粒、涂料剥离片、水分、气泡及油液变质后的胶状物等所造成的液压 油液污染。 控制污染的方法主要有： （1）减少外来的污染：液压传动系统在装配前后必须严格清洗。组成液压系统的 管件，用机械的方法除去残渣和表面氧化物，然后进行酸洗。液压传动系统在组装 后要进行全面清洗，最好用系统工作时使用的油液清洗，特别是液压伺服系统最好 要经过几次清洗来保证清洁。油箱要加空气滤清器，给油箱加油要用滤油机，对外 露件应装防尘密封，并经常检查，定期更换。液压传动系统的维修，液压元件的更 换、拆卸应在无尘区进行。 （2）滤除系统产生的杂质：应在系统的相应部位安装适当精度的过滤器，并且要 定期检查、清洗或更换滤芯。 （3）控制液压油液的工作温度：液压油液的工作温度过高会加速其氧化变质，产 4 生各种生成物，缩短它的使用期限。所以要限制油液的最高使用温度。 （4）定期检查更换液压油液：应根据液压设备使用说明书的要求和维护保养规 程的有关规定，定期检查更换液压油液。更换液压油液时要清洗油箱，冲洗系统管 道及液压元件。 5 第二章 液压传动流体力学基础 略 6 第三章 液压动力元件 1. 液压泵的工作压力取决于什么？液压泵的工作压力和额定压力有什 么区别？ 液压泵的工作压力取决于负载，负载越大，工作压力越大。 液压泵的工作压力是指在实际工作时输出油液的压力值， 即液压泵出油口处的压 力值，也称为系统压力。 额定压力是指在保证泵的容积效率、使用寿命和额定转速的前提下，泵连续运转 时允许使用的压力限定值。 2. 形成容积式泵必须具备什么条件？ 构成容积泵必须具备以下基本条件： （1） 结构上能实现具有密封性能的可变工作容积。 （2） 工作腔能周而复始地增大和减小； 当它增大时与吸油口相连， 当它减小 时与排油口相通。 （3） 吸油口与排油口不能沟通，即不能同时开启。 3. 试说明齿轮泵的困油现象及解决办法。 答：齿轮泵要正常工作，齿轮的重合度必须大于 1（ 1） ，于是在齿轮连续啮合 转动过程中总有两对轮齿同时啮合的时段，在此时段内有一部分油液被困在两对轮 齿形成的封闭油腔之内。当此封闭容积减小时，被困油液受挤压而产生高压，并从 缝隙中流出，导致油液发热并使轴承等机件受到附加的不平衡负载作用；当封闭容 积增大时，又会造成局部真空，使溶于油液中的气体分离出来，产生气穴，这就是 齿轮泵的困油现象。 消除困油的办法，通常是在两端盖板上开卸荷槽。 4. 齿轮泵压力的提高主要受哪些因素的影响？可以采取哪些措施来提 高齿轮泵的工作压力？ 答：齿轮泵压力的提高主要受压力油泄漏的影响。通常采用的方法是自动补偿 端面间隙，其装置有浮动轴套式和弹性侧板式齿轮泵。 7 5. 试说明叶片泵的工作原理。 并比较说明双作用叶片泵和单作用叶片泵 各有什么优缺点。 答：叶片在转子的槽内可灵活滑动，在转子转动时的离心力以及通入叶片根部 压力油的作用下，叶片顶部贴紧在定子内表面上，于是两相邻叶片、配油盘、定子 和转子间便形成了一个个密封的工作腔。当转子旋转时叶片向外伸出，密封工作腔 容积逐渐增大，产生真空，于是通过吸油口和配油盘上窗口将油吸入。叶片往里缩 进，密封腔的容积逐渐缩小，密封腔中的油液往配油盘另一窗口和压油口被压出而 输到系统中去，这就是叶片泵的工作原理。 双作用叶片泵结构复杂，吸油特性不太好，但径向力平衡，转子每转一周每一 对叶片吸、压油两次，流量脉动小；单作用叶片泵存在着不平衡的径向力，但其可 制成变量泵。 6. 限压式变量叶片泵的限定压力和最大流量怎样调节？在调节时， 叶片 泵的压力流量曲线将怎样变化？ 答：调节弹簧预紧力可以调节限压式变量叶片泵的限定压力，这时 BC 段曲线 左右平移；调节流量调节螺钉可以改变流量的大小，AB 段曲线上下平移（如下图所 示） 。 7. 液压泵的额定流量为 100 L/min，液压泵的额定压力为 2.5 MPa，当转速为 1450 r/min 时，机械效率为 m =0.9。由实验测得，当液压泵的出口压力为零时，流量为 106 L/min；压力为 2.5 MPa 时，流量为 100.7 L/min，试求： （1）液压泵的容积效率 v 是多少？（2）如果液压泵的转速下降到 500 r/min，在额定压力下工作时，估算 8 液压泵的流量是多少？（3）计算在上述两种转速下液压泵的驱动功率是多少？ 解： （1）v t q q 1007 106 095 . . （2）液压泵在2.5MPa压力下的泄漏流量为 106 100.75.3 /min lt qqqL 因此，500r/min时的实际流量 222 1 106 5005.3 1450 36.65.331.3 / min t tll q qqqnq n L 此时，液压泵的效率为 2 2 31.3 0.86 36.6 t q q （3）在第一种情况下： 63 3 0 1 2.5 10100.7 10 4.9 10 0.9 0.95 60 t i mV Ppq P W 在第二种情况下： 63 3 0 11 2 2.5 1031.3 10 1.69 10 0.9 0.86 60 t i mV Ppq P W 答：液压泵的容积效率 v =0.95，在液压泵转速为500r/min时，估算其流量为 31.3L/min，液压泵在第一种情况下的驱动功率为4.9103W，在第二种情况下的驱动 功率为1.69103W。 8. 定量叶片泵转速为1500r/min，在输出压力为6.3MPa时，输出流量为53L/min， 这时实测液压泵轴消耗功率为7kW，当泵空载卸荷运转时，输出流量为56L/min， 求：(1)该泵的容积效率是多少？(2)该泵的总效率是多少？ 解： （1）液压泵的容积效率为 53 0.95 56 V t q q （2）液压泵的输出功率为 63 3 6.3 1053 10 5.565 10 60 o Ppq （W）=5.565（kW） 9 则该泵的总效率为 5.565 0.795 7 o i P P 答：该泵的容积效率为0.95；该泵的总效率为0.795。 9. 斜盘式轴向柱塞泵的斜盘倾角为22 30 ，柱塞直径为22 mm，柱塞分布圆直径 为68 mm，柱塞个数为7，该泵的容积效率为0.98，机械效率为0.90，转速为960 r/min，求： （1）该泵的理论流量是多少？（2）该泵的实际流量是多少？（3）若泵 的输出压力为10 MPa时，所需电动机的功率是多少？ 解： （1）斜盘式轴向柱塞泵的理论流量为 23 23 3 (tan )(22 10 )68 10tan22 307 960/60 44 1.20 10 t qd Dzn （m3/s） （2）实际流量为 33 1.20 100.981.18 10 tV qq （m3/s） （3）斜盘式轴向柱塞泵的输入功率为 63 10 101.18 10 13378.7 0.98 0.9 i Vm pq P （W）=13.4（kW） 答：该柱塞泵的理论流量是1.2010-3m3/s；实际流量是1.1810-3m3/s；所需电动 机的功率是13.4kW。 10 第四章 液压执行元件 1. 一个液压泵，当负载压力为一个液压泵，当负载压力为 8MPa 时，输出流量为时，输出流量为 96L/min，而负载压力为，而负载压力为 10MPa 时，输出流量为时，输出流量为 94 L/min。用此泵带动一个排量。用此泵带动一个排量 V=80 m L/r 的液压马达， 当负载为 的液压马达， 当负载为 120Nm 时，液压马达的机械效率时，液压马达的机械效率=0.94 m ，其转速为，其转速为 1100r/min，试求此 时马达的容积效率。 ，试求此 时马达的容积效率。 答：与负载转矩Tm=130Nm相对应的马达负载压力为 6 6 mM 2120 2 =10 =10.03MPa 80 100.94 m m m T P V 泄漏系数 l q9694 =1 L/min/MPa P108 k 因此 压力为10.03MPa时，泄漏量为 l= 10.03-8 1=2.03 L/minq（） 此时泵的输出流量为 p=96-2.03=93.97 L/min q 马达的入口流量 Mp =93.97 L/minqq 液压马达的容积效率为 -3 tMMM M MM n80 101100 =0.9365 93.97 V qV qq 2. 图示系统，泵和马达的参数如下：泵的最大排量图示系统，泵和马达的参数如下：泵的最大排量 max 115/ p VmL r，转速，转速 1000 / min p nr，机械效率，机械效率0.9 mp ，总效率，总效率0.84 p ；马达排量；马达排量 max 148/ p VmL r， 机械效率 ， 机械效率 M 0.9 m ，总效率，总效率0.84 p ，回路最大允许压力，回路最大允许压力 r p=8.3Mpa，若不计管道 损失，试求： ，若不计管道 损失，试求： 1）马达最大转速及该转速下的的输出功率和输出转矩。 2）驱动泵所需的转矩。 1）马达最大转速及该转速下的的输出功率和输出转矩。 2）驱动泵所需的转矩。 解：1）泵的流出流量等于流入马达的流量 pm qq 即有 max max mM ppvp vm nV n V 11 max max 0.840.84 1000 115 0.90.9 /676.9 / 148 ppvpvm m m n V nr minr min V 输出转矩 66 11 8.3 10148 100.9176 22 rmmm Tp VN m 输出功率 0max 676.9 2217612.5 60 m pnTkw 2）驱动泵所需的转矩 由 pp p pp p q T 即 66 0.84 8.3 10115 10 0.9 0.83 23.14 p p n Tn 得 168.8TN m 3. 柱塞缸，其中柱塞固定，缸筒运动。压力油从空心柱塞中通入，压力为柱塞缸，其中柱塞固定，缸筒运动。压力油从空心柱塞中通入，压力为 P，流 量为 ，流 量为 Q。柱塞外径。柱塞外径 d，内径，内径 d0，试求缸筒运动速度，试求缸筒运动速度 v 和产生的推力和产生的推力 F。 解：pdpAF 2 4 ， 2 2 4 4 QQQ Ad d 答：柱塞缸所产生的推力等于 2 4 Fd p ，运动速度等于 2 4Q d 。 4. 略略 5. 如图所示两个结构和尺寸均相同的液压缸相互串联，无杆腔面积如图所示两个结构和尺寸均相同的液压缸相互串联，无杆腔面积 A1=100cm2， 有杆腔面积 ， 有杆腔面积 A2=80cm2，液压缸，液压缸 1 输入压力输入压力 P1=0.9Mpa，输入流量，输入流量 q1=12L/min，不 计力损失和泄漏，试计算 ，不 计力损失和泄漏，试计算 1） 两缸负载相同时（两缸负载相同时（F1=F2） ，负载和运动速度各为多少？） ，负载和运动速度各为多少？ 2） 缸缸 1 不承受负载时，缸不承受负载时，缸 2 能承受多少负载？能承受多少负载？ 3） 缸缸 2 不承受负载时，缸不承受负载时，缸 1 能承受多少负载？能承受多少负载？ P12P 1v 1F 2v F2 A1 2A 12 1q 答：以题意和图示得知： 12 1）P1A1=F1+P2A2且P2A1=F2 因：F1=F2 所以有：P1A1=P2A2+P2A1 故：P2= 4 4 21 11 10)80100( 101009 . 0 AA AP =0.5（MPa） F1=F2=P2A1=0.510610010-4=5000（N） V1=q1/A1=(1010-3)/(10010-4)=1.2（m/min） q2=V1A2 V2=q2/A1=V1A2/A1=0.96（m/min） 因此，负载为 5000（N） ；缸 1 的运动速度 1.2（m/min） ；缸 2 的运动速度 0.96（m/min） 。 2）V1=q1/A1=0.2*10-3/100*10-4=0.02m/s=1.2（m/min） V2=q2/A2=0.02*80*10-4/100*10-4=0.16m/s P2=F2/A1 P1A1=P2A2+F1 F1=0； P2=P1A1/A2=1.125MPa F2=P2A1=11250N 3）F2=0 则，P2=0 F1=P1A1= 6-4 0.9 10100 10=9000 N 6. 如题图所示的叶片泵，铭牌参数为如题图所示的叶片泵，铭牌参数为 q = 18 L/min，p = 6.3 MPa，设活塞直径，设活塞直径 D = 90 mm，活塞杆直径，活塞杆直径 d = 60 mm，在不计压力损失且，在不计压力损失且 F = 28 000 N 时，试求在各图示 情况下压力表的指示压力是多少？（ 时，试求在各图示 情况下压力表的指示压力是多少？（p2=2 MPa） a b c 13 解： （a） 1 2 28000 4.4 0.09 4 F p A MPa （b） 1 0p （c） 622 22 1 2 280002 100.090.06 4 5.5 0.09 4 Fp A p A MPa 7. 设计一单杆活塞液压缸，要求快进时为差动连接，快进和快退（有杆腔进油） 时的速度均为 设计一单杆活塞液压缸，要求快进时为差动连接，快进和快退（有杆腔进油） 时的速度均为 0.1m/s。工进时（无杆腔进油，非差动连接）可驱动的负载为。工进时（无杆腔进油，非差动连接）可驱动的负载为 F = 25 000N，回油背压力为，回油背压力为 0.25 MPa，采用额定压力为，采用额定压力为 6.3 MPa、额定流量为、额定流量为 25 L/min 的液压泵，试确定： （的液压泵，试确定： （1）缸筒内径和活塞杆直径各是多少？（）缸筒内径和活塞杆直径各是多少？（2）缸筒壁厚（缸筒材 料选用无缝钢管）是多少？ ）缸筒壁厚（缸筒材 料选用无缝钢管）是多少？ 解： （1）活塞杆直径：073. 0 660 60102544 3 0 v q d m 缸筒直径：220.0730.103Dd m 22 3 1 0.1 7.854 10 44 D A m2 2222 3 2 ()(0.10.07 ) 4.006 10 44 Dd A m2 按国家标准规定，取活塞杆直径70d mm，100D mm。 （2）按工作压力计算，6.3 n pMPa 16 MPa，1.5 yn pP 1.5 6.39.45MPa， 2 y b p Dn ，取安全系数5n；材料取普通碳素钢Q235，则： 420 b MPa 6 6 9.45 100.1 5 5.625 22 420 10 y b p Dn mm 14 第五章 液压控制阀 1. 画出下列方向控制阀的职能符号：画出下列方向控制阀的职能符号： 二位四通电磁换向阀；三位四通二位四通电磁换向阀；三位四通 Y 型机能的电磁换向阀；液压锁。型机能的电磁换向阀；液压锁。 答：略。 2. 什么是换向阀的什么是换向阀的“位位”与与“通通”？什么是滑阀的中位机能？研究它有何用处？分别 说明 ？什么是滑阀的中位机能？研究它有何用处？分别 说明 O 型、型、M 型、型、P 型、型、K 型和型和 H 型中位机能的特点。型中位机能的特点。 答： 阀芯在阀体内的工作位置数和换向阀所控制的油口通路数即为换向阀的“位” 与“通”。不同的位数和通路数是由阀体内沉割槽和阀芯上台肩的不同组合形成的。 三位换向阀的阀芯在中间位置时，各通口间有不同的连接方式，可满足不同的 使用要求。这种连通方式称为换向阀的中位机能。 “O”型中位机能的P、A、B和O4个油口之间全部相互封闭，液压泵不卸荷， 执行元件闭锁，可用于多个换向阀的并联工作； “M”型中位机能的P、T口相通，A与B口均封闭；活塞闭锁不动，泵卸荷， 也可用多个M型换向阀并联工作； “P”型中位机能的P、A、B口相通，T封闭；泵与缸两腔相通，可组成差动回 路； “K”型中位机能的P、A、T口相通，B口封闭；活塞处于闭锁状态，泵卸荷。 “H”型中位机能的P、A、B和O油口全沟通，执行元件处于浮动状态，在外 力（转矩）作用下可移动（转动） ，液压泵卸荷。 3. 试分析图试分析图 5-36 中的液控单向阀的作用。中的液控单向阀的作用。 答：换向阀中位机能为 Y 型中位机能，液压泵保压，液压缸上下两腔与回油连 通。当换向阀处于中位时，液控单向阀可防止活塞在重物的作用下下行。换向阀左 位接入系统时，高压油通过换向阀左位后推开液控单向阀阀芯，进入有杆腔带动负 载上行，回油通过换向阀左位直接回油箱；当换向阀右位接入液压系统时，高压油 进入液压缸的无杆腔，同时进入液控单向阀的液控口，打开单向阀，液压缸的有杆 腔液压油通过单向阀和换向阀的右位回油箱。 4. 行程阀相关知识，略。行程阀相关知识，略。 5. 如题图所示的液压系统中， 各溢流阀的调定压力分别为如题图所示的液压系统中， 各溢流阀的调定压力分别为 pA= 4 MPa、 pB= 3 MPa 和和 pC = 2 MPa。试求在系统的负载趋于无限大时，液压泵的工作压力是多少？。试求在系统的负载趋于无限大时，液压泵的工作压力是多少？ 答： （a）图中，三个溢流阀并联。当负载趋于无穷大时，A 必须工作，而 A 的溢流压力取 15 决于远程调压阀 B，B 取决于 C，所以2 C pp泵MPa。 （b）图中，三个溢流阀串联。当负载趋于无穷大时，则三个溢流阀都必须工作，则 9 CBA pppp泵MPa。 A b 6. 现有两个压力阀，由于铭牌丢失，分不清哪个是溢流阀，哪个是减压阀，又不 希望将阀拆开，如何根据其特点做出正确判断？ 现有两个压力阀，由于铭牌丢失，分不清哪个是溢流阀，哪个是减压阀，又不 希望将阀拆开，如何根据其特点做出正确判断？ 答：溢流阀是常闭阀，减压阀是常通阀，因此可以将液压油灌入其中一个油口，如 果有液压油从另外一个油口流出，则是减压阀，否则是溢流阀。另外，可以观察阀 的底面，有外泄孔的阀是减压阀。 7. 泵卸荷的好处及卸荷方法泵卸荷的好处及卸荷方法 答：在液压泵驱动电机不频繁启停的情况下，使液压泵在功率损失接近零的情况下 运转，以减少功率损耗，降低系统发热，延长泵和电机的使用寿命。 常用卸荷方法： 1） 利用换向阀的中位机能。采用M型（或K型，H型）中位机能换向阀实现液压 泵卸荷的回路。当换向阀处于中位时，液压泵出口直通油箱，泵卸荷。 2） 采用电磁溢流阀的卸荷回路。电磁溢流阀是带遥控口的先导式溢流阀与二位二 通电磁阀的组合。当执行元件停止运动时，二位二通电磁阀得电，溢流阀的遥控 口通过电磁阀回油箱， 泵输出的油液以很低的压力经溢流阀回油箱， 实现泵卸荷。 8. 分析比较溢流阀、减压阀顺序阀的作用和差别分析比较溢流阀、减压阀顺序阀的作用和差别 溢流阀主要是用来溢去系统多余油液， 在溢流的同时使阀前压力保持基本恒定， 并且可以调节溢流（阀前）压力。下面详述如下： （1） 溢流定压。 在定量泵-节流阀式节流调速系统中， 溢流阀通常与泵并联， 16 泵的供油只有一部分经节流阀进入液压缸，多余油液由溢流阀流回油箱，在溢流的 同时稳定了泵的供油压力。 （2）过载保护。系统一旦过载，溢流阀立即打开，系统压力不再升高， 保证系统安全。又称安全阀。 （3）形成背压。将溢流阀安装在系统的回油路上，可对回油产生阻力， 即形成执行元件的背压，可提高执行元件的运动稳定性。 （4）实现远程调压。液压传动系统中的液压泵、液压阀通常都组装在 液压站上，在控制台上安装一远程调压阀，并将其进油口与安装在液压站上的先导 式溢流阀外控口相连，调节远程调压阀便可对先导式溢流阀实现远程调压。 （5）使液压泵卸荷。 另外，溢流阀可以和其他阀一起构成组合阀，形成多种结构与功能。 减压阀的作用减压阀主要用于降低并稳定系统中某一支路的油液压力，常 用于夹紧、控制、润滑等油路中。 顺序阀的作用是利用油液压力作为控制信号控制油路通断， 控制系统中多个 执行元件的顺序动作；在竖缸或液压马达系统中作平衡阀用；外控顺序阀可作卸荷 阀用。 区别区别：溢流阀是利用作用于阀芯的进油口压力与弹簧力平衡的原理来工作的。 减压阀是利用液流通过阀口缝隙所形成的液阻使出口压力低于进口压力，并使 出口压力基本不变的压力控制阀。它常用于某局部油路的压力需要低于系统主油路 压力的场合。与溢流阀相比，主要差别为：出口测压；反馈力指向主阀口关闭 方向；先导级有外泄口。 顺序阀不是用于控制压力。 顺序阀在油路中相当于一个以油液压力作为信号来控 制油路通断的液压开关。它与溢流阀的工作原理基本相同，主要差别为：出口接 负载；动作时阀口不是微开而是全开；有外泄口。 9. 试说明图所示回路中液压缸往复移动的工作原理。为什么无论是进还是退，只 要负载 试说明图所示回路中液压缸往复移动的工作原理。为什么无论是进还是退，只 要负载 G 一过中线，液压缸就会出现断续停顿的现象？为什么换向阀一到中位，液 压缸便左右推不动？ 一过中线，液压缸就会出现断续停顿的现象？为什么换向阀一到中位，液 压缸便左右推不动？ 用进油压力打开回油路液控单向阀可实现液压缸往复移动。 负载和压力推动方向一致，出现负压，使得泵站输出压力过低，不足以开启 17 液控单向阀，因此液压缸回油无法回油箱，瞬间压力升高，则液控单向阀开启，回 油油路打开，回油回油箱，负载又变小，泵站输出压力降低，不足以开启液控单向 阀，因此液控单向阀再次关闭，重复前面的动作，这就是为什么无论是进还是退， 只要负载G一过中线，液压缸就会出现断续停顿的现象的原因。 换向阀回到中位，中位机能为Y型，此时泵站保压，AB口与油箱相连，压 力为零，两液控单向阀均关闭，使得液压缸两腔液压油封闭，液压缸无法左右移动， 两液控单向阀构成的锁紧回路使液压缸能在任意位置上停留，且停留后不会在外力 作用下移动位置的回路。 10. 如图系统，液压缸的有效面积如图系统，液压缸的有效面积 A1=A2=100cm2，缸负载，缸负载 Fl=35000N,缸运动 时负载为零，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定 压力分别为 缸运动 时负载为零，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定 压力分别为 4MPa、3MPa 和和 2MPa，求下列三种工况下，求下列三种工况下 A、B 和和 C 处的压力。处的压力。 1）液压泵启动后，两换向阀处于中位；）液压泵启动后，两换向阀处于中位； 2）1YA 通电，液压缸运动时和到终端终止时；通电，液压缸运动时和到终端终止时； 3）1YA 断电，断电，2YA 通电，液压缸运动时和碰到档快停止运动时；通电，液压缸运动时和碰到档快停止运动时； 答：1） PA= PB=4MPa PC=2MPa 当泵出口压力达到 2MPa 时，减压阀工作，使得 PC=2MPa，此后，随泵的流量继续 18 输出，顺序阀打开，此后溢流阀打开，最后使得得 PA= PB=4MPa（溢流阀调定压力） 2）运动时，PC=2MPa PA= PB=3.5MPa 缸运动时的压力 PI =PII=FL/A=35000/10010 -4Pa=3.5MPa 缸运动时，顺序阀一直开启，溢流阀关闭，PA= PB=3.5MPa 减压阀工作，PC=2MPa 终端时，PC=2MPa PA= PB=4MPa 缸终端时，PC还是 2MPa，顺序阀一直开启，当活塞运动到右端不动时，由于泵 的流量继续输出，从而使得 A、B 点压力同时升高，当达到溢流阀的调整压力 4MPa 时, 溢流阀溢流定压，此时，PA=PB=4MPa。 3）运动时，PA= PB=PC=0 缸 II 运动时，负载压力为 0，此时减压阀口全开，所以 PA=PC=0 顺序阀关闭，所以 PB=0 终端时，PC=2MPa，PA= PB=4MPa 缸终端时，液压缸负载无穷大，使得减压阀工作，PC=2MPa，由于泵的流量继 续输出，从而使得 A、B 点压力同时升高，当达到溢流阀的调整压力 4MPa 时, 溢流 阀溢流定压，此时，PA=PB=4MPa。 11. 溢流阀和节流阀都能做背压阀使用，其差别何在？溢流阀和节流阀都能做背压阀使用，其差别何在？ 答：溢流阀作背压阀使用时背压的大小是由溢流阀自身调定的，不受流量大小影响。 而节流阀作背压阀使用时，背压的大小随流量的变化而变化。因此常用溢流阀做背 压阀使用。 12. 哪些液压控制阀可以做背压阀使用？哪些液压控制阀可以做背压阀使用？ 答：溢流阀、节流阀、顺序阀、调速阀、单向阀都可以做背压阀用，一般优选溢流 阀，溢流阀作背压阀系统更稳定。 13. 如图所示，先导式溢流阀远程控制口和二位二通电磁阀之间的管路上接一压力 表，试确定在下列不同工况时，压力表所指示的压力。 如图所示，先导式溢流阀远程控制口和二位二通电磁阀之间的管路上接一压力 表，试确定在下列不同工况时，压力表所指示的压力。 （1）二位二通电磁阀断电，溢流阀无溢流；）二位二通电磁阀断电，溢流阀无溢流； （2）二位二通电磁阀断电，溢流阀有溢流；）二位二通电磁阀断电，溢流阀有溢流； 19 （3）二位二通电磁阀通电。）二位二通电磁阀通电。 答：1）此时压力表读数与负载压力相同； 2）此时压力表读数与溢流阀的调定压力相同； 3）先导溢流阀远程控制口通油箱，此时压力表读数为 0。 14. 试确定图示回路（各阀的调定压力在阀的一侧）在下列情况下，液压泵的最高 出口压力。 试确定图示回路（各阀的调定压力在阀的一侧）在下列情况下，液压泵的最高 出口压力。 （1）全部电磁阀断电；）全部电磁阀断电； （2）电磁铁）电磁铁 2DT 通电；通电； （3）电磁铁）电磁铁 2DT 断电，断电，1DT 通电。通电。 答：1）3.5MPa 2） 2MPa 3）0.5MPa（不计管路损失） 15. 图图 a） 、） 、b）回路的参数相同，液压缸无杆腔面积）回路的参数相同，液压缸无杆腔面积 2 50Acm，负载，负载 F=10000N， 各阀的调整压力如图所示，试分别确定此两回路在活塞运动时和活塞运动到终端停 止时 ， 各阀的调整压力如图所示，试分别确定此两回路在活塞运动时和活塞运动到终端停 止时 A、B 两处的压力。两处的压力。 20 3MPa A 5MPa A BB 5MPa F 3MPa F a b 答：答： 4 1000 2 50 10 L B F ppaMpa A a)活塞运动时，PB= PA=2Mpa 此时 PB= 2Mpa 小于减压阀的调整压力，所以减压阀阀口打开，PB= PA=2Mpa 活塞运动到终点时，PB=3Mpa，PA=5Mpa 活塞到终点时，由于泵的流量继续输出，使得 B 点压力升高，当 B 点压力升高到大 于减压阀调整压力时，减压阀工作，使得 PB稳定在 3MPa; 因缸已停止运动，故没有 经减压阀阀口通向缸的流量，随着泵流量的输出，只有一小股经减压阀泄油口回油 箱的流量，所以，A 点压力很快憋高，并最终把溢流阀阀开，使 A 点压力稳定在该 阀的调整压力，即 5MPa。 b) 活塞运动时，PB=2 Mpa ,PA=3Mpa 此时，要使活塞运动，只需打开顺序阀即可，所以 PA=3Mpa，PB=2 Mpa 活塞运动到终点时，PB=PA=5Mpa 液压缸运动时，顺序阀始终保持开启，当活塞运动到右端不动时，由于泵的流量继 续输出，从而使得 A、B 点压力同时升高，当达到溢流阀的调整压力 5MPa 时, 溢流 阀溢流定压，此时，PA=PB=5MPa。 16. 图示回路中，溢流阀的调整压力图示回路中，溢流阀的调整压力5a Y PMP，减压阀的调整压力，减压阀的调整压力2.5 Ja PMP，活 塞运动时负载压力为 ，活 塞运动时负载压力为1 a MP，其损失不计，试求：，其损失不计，试求： （1）活塞在运动时 AB 两点各是多少压力？减压阀阀芯处于什么状态？ （2） 工件夹紧活塞停止运动后， AB 两点各是多少压力？减压阀阀芯处于什么状 态？ （1）活塞在运动时 AB 两点各是多少压力？减压阀阀芯处于什么状态？ （2） 工件夹紧活塞停止运动后， AB 两点各是多少压力？减压阀阀芯处于什么状 态？ 21 答：1）活塞运动时，由于负载压力 1MPa，小于减压阀的调定压力，因此减压阀阀 芯处于最下部，此时减压阀口开度最大，不起减压作用，此时 PA=PB=1MPa。 2）工件夹紧活塞停止运动后，系统压力升高，主阀芯在压差作用下，克服弹簧 力抬起，减压阀口开度减小，压降增大，使出口压力下降到调定的压力值，多余液 压油通过溢流阀溢流，此时，PA=2.5MPa，PB =5MPa. 17. 图示回路中，溢流阀的调整压力图示回路中，溢流阀的调整压力5 Ya PMP，减压阀的调整压力，减压阀的调整压力2.5 Ja PMP，试 分析下列各种情况，并说明减压阀阀口处于什么状态？ ，试 分析下列各种情况，并说明减压阀阀口处于什么状态？ （1）当泵压力（1）当泵压力 YB PP 时，夹紧缸使工件夹紧后，A、C 点的压力为多少？ （2）当泵压力由于工作缸快进，压力降到 时，夹紧缸使工件夹紧后，A、C 点的压力为多少？ （2）当泵压力由于工作缸快进，压力降到 aB MPP5 . 1时（工件原先处于夹紧状 态）A、C 点的压力为多少？ （3）夹紧缸在未夹紧工件前作空载运动时，A、B、C 三点的压力各为多少？ 时（工件原先处于夹紧状 态）A、C 点的压力为多少？ （3）夹紧缸在未夹紧工件前作空载运动时，A、B、C 三点的压力各为多少？ 18. 如图所示为一采用节流调速的液压系统，已知溢流阀调定压力如图所示为一采用节流调速的液压系统，已知溢流阀调定压力 5 40 10 P y pa， 22 液压油缸内径液压油缸内径100Dmm， 活塞杆直径， 活塞杆直径50dmm， 负载， 负载31000RN。 当系统工作时， 发现液压油缸的速度不稳定，试分析原因并提出解决措施。 。 当系统工作时， 发现液压油缸的速度不稳定，试分析原因并提出解决措施。 对活塞列平衡方程： 112L PAFPA 其中，P1由溢流阀调定，P= 2 P，所以 2 P由 L F决定。 5 1py =40 10PPPPa 2 2 1 D3.14 0.01 =0.00785 m 44 A 2 2 2 d3.14 0.0025 =0.0019625 m 44 A 5 5 11 2 -40 100.00785-31000 =2 10 0.0019625 L PA F P A Pa 速度不稳定的原因是调速阀两端压差太小了。调速阀正常工作时，要求调速阀 两端压差大于最小稳定调速流量 min P，当调速阀压差小于最小稳定调速流量 min P时，由 于压差不足以客服减压阀阀芯上的弹簧力，使得阀芯始终处于最下端位置，减压阀保持最大开 口而不起减压作用，此时调速阀的流量特性和节流阀相同，因此液压油缸的速度是不稳定的。 解决措施就是提高溢流阀的调定压力 y P，保证调速阀两端压差至少为 45 5 10Pa。 19. 图中定量泵的输出流量为一定值，若改变泵出口处节流阀的开口大小，问活塞 运动速度会不会改变？流过 图中定量泵的输出流量为一定值，若改变泵出口处节流阀的开口大小，问活塞 运动速度会不会改变？流过 a、b、c 三点出的流量各是多少？三点出的流量各是多少？ 答：活塞速度不会变，因为泵输出流量定值，全部进入液压缸。 23 acP QQQ 2 b 1 P Q A Q A 其中 P Q为泵输出流量。 20. 在节流调速系统中，如果调速阀的进出油口接反了，将会出现什么情况？试根 据调速阀的工作原理进行分析。 在节流调速系统中，如果调速阀的进出油口接反了，将会出现什么情况？试根 据调速阀的工作原理进行分析。 答：在节流调速系统中，如果调速阀的进、出油口接反了，调速阀流量将随负载的 变化而变化，流速不稳定。因为进、出油口接反后，调速阀中的减压阀弹簧腔压力 高，减压口开至最大而不起作用，相当于普通节流阀。 21. 影响流量控制阀流量稳定的因素有哪些？影响流量控制阀流量稳定的因素有哪些？ 答：液压系统在工作时，希望节流口大小调节好后，流量 Q稳定不变。但实际上流 量总会有变化，特别是小流量时流量稳定性与节流口形状、节流压差以及油液温度 等因素有关。 （1）压差变化对流量稳定性的影响）压差变化对流量稳定性的影响 当节流口前后压差变化时，通过节流口的流量将随之改变，节流口的这种特性 可用流量刚度来表征。节流口的流量刚度T为： Q P mP Q T 1 )/(1 流量的刚度反映了节流口在负载压力变化时保持流量稳定的能力。 它定义为节 流口前后压差P的变化与流量Q的波动值的比值。节流口的流量刚度越大，流量 稳定性越好，用于液压系统时所获得的负载特性也越好。 节流口的流量刚度与节流口压差成正比，压差越大，刚度就越大； 当节流口压差一定时，刚度与流量成反比，通过节流口的流量越小，刚度也越 大； 系数m越小，刚度越大。m越大，P变化后对流量的影响就越大，薄壁孔（m 0.5）比细长孔（m1）的流量稳定性受P变化的影响要小。因此，为了获得较 小的系数，应尽量避免采用细长孔节流口，即避免使流体在层流状态下流动；而是 尽可能使节流口形式接近于薄壁孔口，也就是说让流体在节流口处的流动处在紊流 状态，以获得较好的流量稳定性。 （2）油温变化对流量稳定性的影响）油温变化对流量稳定性的影响 24 当开口度不变时，若油温升高，油液粘度会降低。对于细长孔，当油温升高使 油的粘度降低时， 流量Q就会增加。 所以节流通道长时温度对流量的稳定性影响大。 而对于薄壁孔，油的温度对流量的影响是较小的，这是由于流体流过薄刃式节流口 时为紊流状态，其流量与雷诺数无关，即不受油液粘度变化的影响；节流口形式越 接近于薄壁孔，流量稳定性就越好。 （3）阻塞对流量稳定性的影响）阻塞对流量稳定性的影响 流量小时，流量稳定性与油液的性质和节流口的结构都有关。表面上看只要把 节流口关得足够小，便能得到任意小的流量。但是油中不可避免有脏物，节流口开 得太小就容易被脏物堵住，使通过节流口的流量不稳定。 产生堵塞的主要原因是： 油液中的机械杂质或因氧化析出的胶质、沥青、炭渣等污物堆积在节流缝隙处； 由于油液老化或受到挤压后产生带电的极化分子，而节流缝隙的金属表面上存在 电位差，故极化分子被吸附到缝隙表面，形成牢固的边界吸附层，因而影响了节流 缝隙的大小。以上堆积、吸附物增长到一定厚度时，会被液流冲刷掉，随后又重新 附在阀口上。这样周而复始，就形成流量的脉动; 阀口压差较大时容易产生堵塞 现象。 25 第七章 液压基本回路 1. 如图如图 7-17（b