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液压与气动课程复习解答第一章 绪论部分1 常见的传动主要包括：机械传动、（液压）传动、（气）动、电机传动、机电传动等。2 液压传动的传动介质是原油炼制而成的各种制品，简称（ 液压油）。 3 液压传动是通过工作介质（液体）来传递动力的；通过液体的（压力）能量来传递动力；工作介质在工作过程中始终受到控制和调节。4 液压传动的基本组成部分包括：1）能源装置即提供压力油的液压（泵），它将机械能转换为（液压）能；执行装置，包括直线运动的液压（缸）或回转运动的液压（马达）；控制调节装置，包括方向控制阀、（压力）控制阀、流量控制阀等；辅助装置，包括（油）箱、（滤油）器、油管等。5 液压传动的优点主要有：同等体积下，相对电气装置，液压装置传递的（动力）更大；同等功率下，相对电机，体积小、重量轻、结构紧凑；液压装置工作较平稳；液压装置可在大范围内（无级）调速；液压装置易于实现自动化；液压装置易于实现（过载）保护；液压元件易于实现标准化、系列化、通用化；选用液压传动实现直线运动远远比机械传动简单等。6 液压传动的缺点主要有：液压传动无法保证严格的（传动）比；液压传动在工作过程中能量损失较大，主要是摩擦、泄漏引起；液压传动对（油温）变化敏感，工作稳定性很容易受到温度影响；为减少泄漏，要求液压元件制造精度高，从而液压元件造价高昂；液压传动对油液（污染）敏感；液压传动需要独立的动力源；液压传动的（故障）不容易诊断。第二章 液压传动流体力学基础1 液压油的作用是传递（动力）或功率的介质且决定着系统的工作可靠性和稳定性；（润滑）作用、冷却作用、防锈作用等。2 液压油液可分为：石油型，包括（机械）油、汽轮机油、普通液压油、专用液压油等；难燃型，包括乳化油、合成油等。3 液压油液的要求随工作机械、工作环境而不同，但基本要求是：（粘）度应合适；较好的（润滑）性能；杂质少、纯净的质地；对金属和密封件具有较好的相容性；对热、氧化、水解、剪切具有良好的稳定性；具有良好的抗泡沫性、抗乳化性、防锈性、抗腐蚀性；流动点、凝固点低；闪点、燃点高等；对人体无害或污染小；在轧钢机、压铸机、挤压机、飞机等场合应有耐高温、热稳定性、不腐蚀、无毒性、不挥发、防火等。4 液压油的最重要因素包括：液压油液的（粘度）；液压系统中，液压（泵）的工作条件最差，一般依据液压泵要求来确定液压油的粘度大小；（油温）对粘度影响很大，必须有油温控制器；选定液压油液后，使用不当也会使油液的性质发生变化。5 许多实践表明，液压系统发生故障的主要原因之一是液压油的（污染）。液压油一旦被污染，直接影响液压系统的工作可靠性、液压元件的寿命。6 液压油液的污染控制常用措施主要有：（定）期清洗液压系统、元件；清除加工及组装过程中残留的污染物；防止污染物从液压系统或元件的（外）界侵入；采用（过滤）器。依据具体情况，可在油箱中放置（磁）铁、一级或多级过滤；严格或重视控制油液的温度；定期检查和更换液压（油液）。11 液体受到二种力：质量力、表面力。液体的应力是单位面积上液体受到的（表面）力，且分解为法向应力和切向应力。注意：液体静止时，仅仅存在法向表面力，故仅有法向应力。12 液体静止时的重要特性是：静止时，液体内部任意点处的压力在各个方向（相等）。13 液体压力包括（绝对）压力和相对压力。14 帕斯卡原理：在密闭容器内，施加在静止液体上的压力将以（等）值同时传递到液体的各个点处。15 流体动力学的四个基本方程是连续方程、运动方程、能量方程、（动）量方程。16 液压传动中的基本假设是：近似认为运动液体处于（恒）温条件，近似认为粘度（恒）定，近似认为密度仅仅与压力有关。17 恒定（或定常或非时变）流动是，假设液体中任何点处的压力、速度、密度均（时）不变。这种假设仅仅用于研究液压系统的静态性能场合。18 流量定义为“单位时间内流过流束通流截面的液体体积”，记做：平均流速定义为：。液压技术中为简单方便起见，经常采用平均流速概念而不采用瞬间流速概念。19 液体的二种流动状态是（层流）状态、紊流状态。这二种流动状态的判断方法是（雷诺数）。20 设计、使用液压系统时，总希望在常用园形管道中液流处于（层）流状态。21 在常用园形管道中液流处于（紊）流状态时，不仅任意点处的流速大小、方向时变，且始终围绕某个“平均值”上下波动；压力也是脉动的。22 流液的压力损失主要由于流体的（粘）性带来的摩擦所致。压力损失转变为热能，使液压系统升温，严重影响系统工作可靠性和稳定性。压力损失包括二部分：沿程压力损失，即液体在等直径直园管中流动时的（摩擦）损失；局部压力损失，即管道截面（突）变、液流方向改变、控制阀阀口、弯管等引起。23 薄壁小孔的作用是，通常用作液压系统的（节）流器。因为（圆形或其他几何形状）小孔的壁很薄，沿程阻力损失很小，通过小孔的流量对油温变化不敏感。24 短管小孔相对薄壁小孔更容易加工，故短管小孔特别适合用作（固）定节流器。25 液压油液中总是含有一定量的空气，故液压油液具有一定的含气量。一定温度下，液压油液的压力低于“某个临界压力值”时，溶解在油液中的那些过饱和空气将会突然地从油液分离出来，产生大量气泡，这“某个临界压力值”叫做空气（分离）压。一定温度下，液压油液的压力低于“某个临界值”时，油液本身迅速汽化，产生大量蒸汽气泡，这“某个临界值”叫做（饱和）蒸汽压。26 流动液体中某处的压力低于“空气分离压”时而产生气泡的现象叫做（气穴）现象。导致液压系统产生振动与噪声，且金属表面被腐蚀。减小气穴现象的关键是设法防止液压系统的油液（压力）过度降低。27 液压系统中，当管道中的阀门突然关闭或开启时，管道内的油液压力发生急剧升降的波动过程现象叫做直接液压（冲击）。后果是，阀门突然关闭，阀门处压力急剧上升，产生峰值，结果是可能损坏液压元件与管道，同时有巨大振动与（噪）声；阀门突然打开，阀门处压力急剧下降。此外，还存在间接型液压冲击；其他因素也可产生液压冲击。如管道内油液的流速（突）变会引起液压冲击；运动部件（制）动产生液压冲击等28 减少液压冲击的主要措施有：尽量延长液压执行元件的换向时间；正确设计阀口，使运动部件制动时其速度变化较均匀；适当加大管道直径，使油液的“流速小于推荐值”；采用（橡胶）软管；在容易发生液压冲击的地方，设置卸荷阀或者（蓄）能器。第3章 液压泵与液压马达1 液压泵是将驱动电机的（机械）能转换为油液的压力能。这里，油箱中压力P=0的油液经过滤油器，再经液压泵，输出一定压力的油液。按可调节性，液压泵可分为（定量）泵、变量泵。结构上分为：齿轮泵、叶片泵、柱塞泵等。2 液压泵用（电机）来驱动，输入量是转矩、转速，而输出量是油液的（压力）、流量。3 液压马达是将一定压力油液的压力能转换为（机械）能。按可调节性，液压马达可分为定量马达和（变量）马达。结构上分为：连续旋转马达、摆动马达等。液压马达的输入量是油液的压力和（流量），而输出量是轴的转矩、转速。4 液压泵的实际工作压力是（输出）的油液压力；液压马达的实际工作压力是（输入）的油液压力5 功率损失包括（容积）损失，即内泄漏、气穴现象、高压下的油液压缩等引起流量损失；机械损失，即摩擦引起的转矩损失等。6 齿轮泵在结构上分为：外啮合、内啮合式。一般地，外啮合齿轮泵的（齿数）越少，脉动率越大；内啮合齿轮泵的流量脉动要小得多。7 对外啮合齿轮泵，齿轮泵欲平稳工作，必须使齿轮啮合重叠系数大于1，故总是有二对轮齿同时啮合，这样有一部分油液被围困在二对轮齿所形成的封闭（空）腔内。此封闭空腔的容积在开始阶段逐渐变小，接着阶段逐渐变大。封闭腔容积的减小将会使被围困的油液受到挤压而从缝隙挤出，从而产生很高的压力且油液发热，进而使系统机件额外地加载；另方面，封闭腔容积的增大将会产生气穴现象。这种过程表现出（困）油现象。后果是，过程中会产生很高的压力且油液发热，进而使系统机件额外地加载；产生气（穴）现象。最终使系统产生振动和噪声。消除方法是，通常在齿轮泵的二个侧面盖板上开设（卸）荷槽。8 （普通）连续旋转式液压马达，它与液压泵相反的是将油液的（压力）能转换为机械能。按结构分类，主要有：齿轮式、（叶）片式、柱塞式等。9 摆动式液压马达可实现往（复）的旋转运动，其输入量是油压力、流量，而输出量是转（矩）和角速度（或转速）。10 液压泵在吸油过程中，一般吸油腔内的绝对压力（即绝对压力=大气压+相对压力）会小于1个大气压；若存在液压泵离油箱的油面高度很大，还存在泵的吸油口处设置的滤油器和管道阻力较大，且油液粘度过大，则会出现泵的吸油腔中的压力很容易小于油液的空气分离压力，导致（气穴）现象产生，进而造成局部冲击，产生振动与噪声，使泵的零部件腐蚀损坏。解决方法主要有：尽量降低泵的吸油（高）度，采用内径较大的吸油管且尽量少用或不用（弯）头管，吸油管端采用容量较大的滤油器以便减小管道的阻力；将液压泵浸泡在油箱中以利于吸油，但是泵的散热性和维修性差。11 影响液压泵噪声的主要原因，总体上取决于泵的种类、结构、大小、驱动液压泵的电机转速、泵工作压力等。其中，驱动液压泵的（电）机（一般安放在油箱上）转速对噪声产生的影响远远大于工作压力。12 降低液压泵噪声的主要措施包括：消除泵内部液体压力的急剧变化；安放在油箱上的驱动电机与泵之间应有（橡胶）垫圈来减振；驱动电机输出轴与泵的输入轴之间应有好的同轴度；压力油管道的某一段采用（橡胶）软管，以便对泵与管道连接进行隔振；设法阻止泵的（气）穴现象。第4章 液压执行元件1 与液压马达一样，液压缸也是液压系统的（执行）元件，二者都是将压力能转换为机械能。所不同的是，液压马达实现（转）动且机械能表现为转动动能，而液压缸实现往复式（直线）平动且机械能表现为平动动能。2 实际使用中，液压缸可以（单独）使用或组合使用。液压缸的输入量是压力、流量，而输出为（推力）、直线平动速度。液压马达输入量是压力、流量，而输出为转矩、角速度或转速。3 液压缸可以是（单杆）或双杆式活塞缸；可以是缸固定而活塞移动，也可以是缸移动而活塞固定。在单杆活塞缸基础上，进一步将缸的左右二腔均接通高压油，便演变成（差动）缸结构，此时活塞或者缸只能沿着一个方向运动。此外，还存在增压缸、（伸）缩缸和齿轮缸等结构的液压缸。4 液压缸的5个基本组成部分是：（缸）筒与缸盖；活塞与活塞（杆）；密封装置；缓冲装置；（排）气装置。第5章 液压控制阀1 在液压系统中，从液压泵到执行装置（如液压缸或液压马达等）之间，用液压（阀）来控制或调节油液流动过程中的压力、流量、方向。因此，按功能可以分为：压力阀、流量阀、（方向）阀。2 任何液压阀均包括三个基本部分：阀（体）、阀（芯）、驱动阀芯的元件。3 液压阀的基本要求包括：动作灵敏，使用可靠，工作过程中冲击与振动小；油液流经它时，应当压力（损失）小；它的（密封）性能好；结构紧凑，便于安装、调整、使用、维护，通用性强。4 液压阀的阀芯可以是座阀或滑阀。就滑阀而言，滑阀的阀孔与阀心之间存在很小缝隙，缝隙中有油液时，移动阀心所需力理论上很小且用于克服油液的粘性摩擦力。实际上尤其在中、高压的液压系统中，阀心停止运动一段时间（约5分钟）后，重新使阀心移动却很费力，因为这个粘性摩擦阻力较大。这种现象叫做液压（卡）紧现象。产生的原因主要包括：（污染）物或肮脏物质进入到缝隙中，而使阀心移动困难；缝隙过小，在油温升高时阀心（膨胀）而卡死；滑阀（液压阀的阀芯可以是座阀或滑阀）副的几何形状误差、同心度发生变化引起径向不平衡力（即液压卡紧力）是最主要原因。解决问题的途径是设法减小液压（卡紧）力。5 一般地，液压阀的座阀类的锥阀不产生（泄漏）现象，但是滑阀存在油液泄漏问题（因为阀心与阀孔之间有间隙，且有油的压力作用）。当滑阀类的液压阀应用于压力阀、方向阀时，压力油通过径向缝隙的泄漏量大小则是阀的主要性能指标之一。当滑阀类的液压阀应用于伺服阀时，滑阀零开口特性的实际与理论间的差异也取决于泄漏量特性。为了减小泄漏，必须设法使阀心与阀孔之间有严格的（同）心度，且较好的制造精度。6 方向控制阀分类为单向阀与（换向）阀二大类。单向阀又可分为普通型和液（控）单向阀。普通型单向阀的作用是限制油液只能沿一个方向流动，而不许反向流动。要求通油方向阻力尽量小，而反向（密封）性尽量好。7 普通型单向阀常安装在液压泵出口处，以便阻止液压系统的冲击现象影响泵工作。8 普通型单向阀可以充当：单方向通过油液作用，且其弹簧的（刚）度选得较小，阀的开启压力仅需（0.03-0.05MPa）；分隔油路作用，以便防止油路间相互干扰；（背压）阀作用,但条件是其弹簧的刚度选得较大，使阀的开启压力达到（0.2-0.6MPa）。9 采用二个液控单向阀的组合形式可对液压缸进行（锁）闭；可用作立式液压缸的（支）承阀。10 换向阀的作用是利用阀（心）相对于阀体的相对运动位置，实现（油）路的接通、关断、变换油液流动方向，进而使液压执行元件（如马达、液压缸等）的启动、停止和变换运动方向。换向阀的基本要求是油液流经换向阀时的压力（损失）小；互不相通的油口之间的泄漏小；换向过程平稳、快速、可靠。换向阀可分为滑阀式、转阀式。但是，滑阀式广泛使用。11 换向阀的（中位）机能是，换向阀的阀心在中间位置时，各个通道口之间有不同的连通方式，以满足不同的使用要求。各种中位机能的获得方法是通过改变换向阀阀（心）的形状与尺寸。12 电磁换向阀的主要性能指标是：工作可靠性；（压力）损失；内泄漏量；换向与复位时间；（换向）频率；使用寿命等。13 常见压力阀包括（溢流）阀、（减压）阀、顺序阀、平衡阀、压力继电器等。14 溢流阀的功用是通过阀口的油液溢出流动来使油路压力维持恒定，即溢流阀（进）油口处压力保持恒定，实现稳压、调压、限压目的。基本要求是调压范围大，调压偏差小，动作灵敏，过流能力大，（噪）声小。15 溢流阀的主要应用场合包括：可作为溢流阀使用，此时起到使油路（压力）恒定的作用；可作为安全阀使用，此时起到使油路（过载）保护的作用；可作为（背压）阀使用，此时接到回油路上可造成一定的回油阻力，改善执行件的运动平稳性作用；实现远程调压或卸载作用。16 减压阀的功用是油液通过阀口后，压力降低；能使与减压阀（出）口处相接的某个回路的压力保持恒定。总之，减压阀可实现直接的降压作用、间接的恒压作用。基本要求是能使（出）口处压力维持恒定，而不受入口压力及通过流量大小影响。17 先导式减压阀与先导式溢流阀的主要区别包括：1）先导式减压阀，保持（出）口处压力基本不变；处于非工作状态时，进口与出口（连通）；为使出口压力调定值恒定，其导阀弹簧腔必须通过泄油口单独外接油箱，而不是出油口直接通到（油箱）。2）先导式溢流阀，保持（入）口处压力基本不变；处于非工作状态时，进口与出口（不）连通；出油口（直）接通到油箱。18 减压阀的主要应用场合包括：要求获得稳定（低）压的回路。如夹紧油路、提供稳定控制压力油的油路等。19 顺序阀的功用是控制多个执行件的顺序动作。此外，通过改变控制方式、泄油方式、二次油路接法，还可形成其他功能阀，如背压阀、（平衡）阀、（卸）荷阀等。20 顺序阀的主要应用场合包括：主要控制多个执行件的顺序动作；与（单）向阀组合成平衡阀；采用外控式顺序阀可使双泵系统的大流量泵卸荷，即形成（卸荷）阀；采用内控式顺序阀接在液压缸回油路上，增大背压，可使活塞运动速度稳定。21 压力继电器的典型应用场合有：刀具移动到指定位置而碰到（行程）档铁时，或者负载过大时，通过压力继电器会自动退刀；润滑系统发生故障时，通过压力继电器会使工作机械自动（停）车。22 流量控制阀的功用是依靠改变阀口的通流截面面积大小，或者改变通流通道长度大小来实现改变液流阻力，调节阀口流量，最终达到控制执行件的运动速度。常用的流量控制阀主要有普通（节流）阀、（调速）阀、溢流-节流阀等。23 普通节流阀一般与定量泵、（溢流）阀组合成节流调速系统。24 电液伺服阀是一种将电气信号转变为液压信号，实现流量/压力控制的转换装置。分二大类：流量型电液伺服阀；压力型电液伺服阀。一般而言，所有伺服阀具有的共同点是（控制）精度高、响应（速度）快。常用于实现：电液位置、速度、加速度、力的精确和快速控制。其使用好坏直接影响系统的性能。25 自动化程度和控制性能上，电液伺服阀（最好），其次是（比例）阀，然而是普通液压阀。26 相对电液伺服阀，性能稍差，但是具有结构简单、（成本）低。比例阀常用于控制精度、动态特性要求（不）高、对液压参数进行远距离连续控制场合。27 比例阀相当于普通压力阀或流量阀或方向阀基础上，附加上一个比例电磁铁作为控制部分。分三大类：比例压力阀（如比例溢流阀、比例减压阀）；比例流量阀（如比例调速阀）；比例方向阀（如电液比例换向阀）。其中，电液比例换向阀既可控制方向，还可控制（流量）。28 比例阀主要应用是，当液压系统的某个参数（如压力）设定值超过（三）个时，控制的最好方法是选择比例阀。29 电液数字阀采用数字信息直接控制的阀，它可直接与（计算机）接口，不需要D/A转换器。相对伺服阀、比例阀，它具有结构简单、工艺性好、廉价、抗污染强、重复性好、工作稳定可靠、功耗小。30 传统的阀连接方式：（管）式连接、法兰式连接。这类连接占用空间较大、装拆及维修保养不便利。板式连接、（插装）式连接正在成为发展趋势。 第七章 液压基本回路1 基本液压回路是为实现特定功能而将某些液压元件、管道按照一定方式组合起来的油路结构。包括：运动（速度）调节油路、整体或局部压力调节油路、运动（方向）调节油路。2 液压传动系统的根本任务是实现功率或动力的（传递）。这种实现主要依靠核心部分，即（调速）回路。3 （调速）回路的主要功能是传递功率或动力，也可调节执行元件的运动速度。4 节流调速回路包括：（定压）式节流调速回路、变压式节流调速回路、使用（调速）阀或溢流阀的节流调速回路5 基于调速阀的节流调速回路主要应用于中小型机床的（进给）系统，此时要求中压或低压、小功率。基于溢流-节流阀的节流调速回路主要应用于中小型机床的（主）传动系统，此时要求运动平稳性较高、功率较大。6 请读懂你教材的第七章所有调速回路的工作原理。重点阅读下列调速回路：图7-12a、图7-13a、图7-14a、7 压力回路包括（调压）回路、减压回路、保压回路、释压回路、（平衡）回路、卸荷回路等。8 请重点读懂你的教材第7章的下列回路的工作原理：图7-1、图7-2、图7-4、图7-5、图7-6、图7-8、图7-10。第八章 简答题部分复习题、画出液控单向阀的图形符号；并根据图形符号简要说明其工作原理。答：（1） （2）a当压力油从油口P1进入，克服弹簧力，推开单向阀阀芯，压力油从油口P2流出；b当压力油需从油口P2进入，从油口P1流出时，控制油口K须通入压力油，将单向阀阀芯打开。2、比较节流阀和调速阀的主要异同点。答：（1）结构方面：调速阀是由定差减压阀和节流阀组合而成，节流阀中没有定差减压阀。（2）性能方面：a相同点：通过改变节流阀开口的大小都可以调节执行元件的速度。b不同点：当节流阀的开口调定后，负载的变化对其流量稳定性的影响较大。而调速阀，当其中节流阀的开口调定后，调速阀中的定差减压阀则自动补偿负载变化的影响，使节流阀前后的压差基本为一定值，基本消除了负载变化对流量的影响。3、何谓液压传动？其基本工作原理是怎样的?答：（1）液压传动是以液体为工作介质，利用液体的压力能来实现运动和力的传递的一种传动方式。（2）液压传动的基本原理为帕斯卡原理，在密闭的容器内液体依靠密封容积的变化传递运动，依靠液体的静压力传递动力。4、液压系统中，当工件部件停止运动后，使泵卸荷有什么好处？答：液压系统中，当工件部件停止运动后，使泵卸荷可减少系统的功率损失，降低系统油液的发热，改善系统性能。卸荷回路。5、溢流阀的主要作用有哪些？答：调压溢流，安全保护，使泵卸荷，远程调压，形成背压，多级调压。6、液压系统中，当执行元件停止运动后，使泵卸荷有什么好处？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。7、液压传动系统主要有那几部分组成？答：动力元件、执行元件、控制调节元件、辅助元件、传动介质液压油。8、什么是泵的排量、流量？什么是泵的容积效率、机械效率？答：（1）泵的排量：液压泵每转一周，由其密封几何尺寸变化计算而得的排出液体的体积。（2）泵的流量：单位时间内所排出的液体体积。（3）泵的容积效率：泵的实际输出流量与理论流量的比值。（4）机械效率：泵的理论转矩与实际转矩的比值。9、什么是三位滑阀的中位机能？研究它有何用处？答：（1）对于三位阀，阀芯在中间位置时各油口的连通情况称为三位滑阀的中位机能。（2）研究它可以考虑：系统的保压、卸荷，液压缸的浮动，启动平稳性，换向精度与平稳性。10、分别说明普通单向阀和液控单向阀的作用？它们有哪些实际用途？答：普通单向阀（1）普通单向阀的作用是使油液只能沿着一个方向流动，不允许反向倒流。（2）它的用途是：安装在泵的出口，可防止系统压力冲击对泵的影响，另外，泵不工作时，可防止系统油液经泵倒流回油箱，单向阀还可用来分隔油路，防止干扰。单向阀与其他阀组合便可组成复合阀。单向阀与其他阀可组成液控复合阀（3）对于普通液控单向阀，当控制口无控制压力时，其作用与普通单向阀一样；当控制口有控制压力时，通油口接通，油液便可在两个方向自由流动。（4）它的主要用途是：可对液压缸进行锁闭；作立式液压缸的支承阀；起保压作用。11、何谓换向阀的“位”和“通”？并举例说明。答：（1）换向阀是利用阀芯在阀体中的相对运动，使阀体上的油路口的液流通路接通、关断、变换液体的流动方向，从而使执行元件启动、停止或停留、变换运动方向，这种控制阀芯在阀体内所处的工作位置称为“位”，将阀体上的油路口成为“通”。（2）如换向阀中，阀芯相对阀体的运动有三个工作位置，换向阀上有四个油路口和四条通路，则该换向阀称为三位四通换向阀。