《气压与液压传动控制技术（第4版）》第八章习题答案

8．1液压回路在设计和分析上与气动回路主要有以下不同点：（1）液压油的粘性远远的高于压缩空气，所以不适合远距离传递能量，所以一般每台液压设备都应单独配备液压泵进行供能。为避免造成过大的压力损失和保证较高响应速度，液压控制回路也不宜过于复杂，或尽量采用电气控制。（2）液压系统的工作压力要远远大于气动系统的工作压力，对元件和回路安全性的要求也应更加严格。（3）气动系统中的排气可以直接排入大气，液压系统的回油则必须通过管路接回油箱，管路数量也相应增加。所以回路设计时应尽量简化，避免管路过于复杂。例如：气动系统中控制双作用气缸常用五通换向阀，一个换向阀有两个排气口，这样可以根据需要分别安装排气节流阀，方便对气缸运动速度的调节。而在液压系统中则基本上都采用四通换向阀，以减少回油管的数量，降低配管的复杂程度。（4）液压油在中、低压下一般可以认为是不可压缩的，所以液压系统中对执行元件的定位准确性、速度稳定性等各方面的要求一般较高。对于回路中出现的气蚀、冲击、噪声等现象也不能忽略不计。（5）液压油与压缩空气不同，它的粘度受温度的影响很大，这一点在液压系统设计时也是不能不考虑的。（6）气动系统的压缩空气通过贮气罐输出，压力波动小，在分析时我们可以将其看作为恒压源；在定量泵作为供能部件的液压系统中，由于液压泵输出流量恒定，则可以将其看作恒流源。两者的区别在进行回路分析和设计时是必须要注意的。8．2座阀式结构的液压控制阀其阀芯大于管路直径，是从端面上对液流进行控制的；滑阀式结构的液压控制阀和气动系统中的滑阀一样是通过圆柱形阀芯在阀套内作轴向运动来实现控制作用的。座阀式结构可以保证关闭时的严密性，但由于背压的存在使得让阀芯运动所需的操作力也相应提高；滑阀的阀芯和阀套间都存在着很小的间隙，当间隙均匀且充满油液时，阀芯运动只要克服磨擦力和弹簧力（如果有的话）即可，操作力是很小的。但由于有间隙的存在，在高压时会造成油液的泄漏加剧，严重影响系统性能，所以滑阀式结构的液压控制阀不适合用于高压系统。8．3一个液压系统中各个液压控制阀的连接方式主要有：管式连接、板式连接、集成式连接，集成式又可分为集成块式、叠加阀式和插装阀式。管式连接不需要其它专门的连接元件，系统中各阀之间油液运行线路明确，但由于结构分散，其所占空间大，管路交错，接头数量多，不便于装拆维修，易造成漏油和空气渗入，易产生振动和噪音；板式连接结构简单，密封性较好，油路检查也较方便，但所需安装空间较大；集成块式连接结构紧凑，装卸维修方便，可以根据控制需要选择相应的集成块组，被广泛用于各种液压系统中。这种方式的缺点是设计工作量大，加工复杂，已经组成的系统不能随意修改；用叠加阀构成的液压系统结构紧凑，配置方式灵活。由于叠加阀已经成为标准化元件，所以可以根据设计要求选择相应的叠加阀进行组装就能实现控制功能，设计、装配快捷，装卸改造也很方便。采用无管连接方式也消除了油管和管接头引起的漏油、振动和噪声。这种方式的缺点是回路形式较少，通径较小，不能满足复杂回路和大功率液压系统的需要；利用插装阀组成的液压系统结构最紧凑，通流能力强，密封性能好，阀芯动作灵敏，对污染不敏感，但故障查找和对系统改造比较困难。8．4液压换向阀常用的操纵方式主要有：手动、机动、电磁动、液动和电液动。电液换向阀是由小型电磁换向阀（先导阀）和大型液动换向阀（主阀）两部分组合而成。电磁阀起先导作用，它利用电信号改变主阀阀芯两端控制液流的方向，控制液压流再去推动液动主阀阀芯改变位置实现换向。8．5液压系统中所用的三位换向阀，当阀芯处于中间位置时各油口的连通情况称为换向阀的中位机能。O型中位换向阀中位时，换向阀各油口全部关闭，液压缸锁紧。液压泵不卸荷，并联的其他液压执行元件运动不受影响。从静止到启动较平稳，但换向冲击大；M型中位换向阀中位时液压缸锁紧，换向阀进出油口P、T相互导通，液压泵卸荷，不能并联其他执行元件。由于液压缸中充满油液，从静止到启动较平稳，但换向冲击大；H型中位换向阀中位时换向阀各油口互通，液压缸成浮动式。液压泵卸荷，其他执行元件不能并联使用。由于液压缸的油液流回油箱，从静止到启动有冲击，换向较平稳；P型中位换向阀中位时，回油口T关闭，P口和两液压缸口连通，形成差动回路。液压泵不卸荷，可并联其他执行元件。启动较平稳，由于液压缸两腔均通压力油，换向冲击最小；Y型中位换向阀中位时，液压缸浮动，液压泵不卸荷，可并联其他执行元件，其运动不受影响。由于液压缸中油液流回油箱，启动有冲击，换向冲击介于O型和H型之间。8．6在分析和选择三位换向阀的中位机能时，通常应考虑：是否需系统保压；是否需系统卸荷；启动平稳性要求；换向平稳性和换向精度要求；是否需液压缸“浮动”和能在任意位置停止。8．7在液压传动系统中，主要采用变量泵供油或采用定量泵和流量控制阀来进行执行元件的速度控制。采用变量泵调速称为容积调速；采用定量泵和流量控制阀调速称为节流调速；采用变量泵和流量控制阀调速称为容积节流调速。8．8在液压系统中，用来控制油液流量的阀统称为流量控制阀。节流阀、单向节流阀和调速阀是液压系统中最常用的流量控制阀。节流阀是结构最简单的流量控制阀，被广泛应用于负载变化不大或对速度稳定性要求不高的液压传动系统中；单向节流阀可以单独调节执行部件某一个方向上的速度；调速阀主要用于负载变化大且速度稳定性要求高的场合。8．9在采用定量泵供油的液压系统中，由于泵排量是恒定的，在回路中调节流量阀的节流口的大小改变液阻，只是改变液流流经节流元件的压力降，对流量不会有任何影响。节流口小，压降大，流速高；节流口大，压降小，流速慢，而总的流量是不变的，液压执行元件的运动速度也不会改变。所以在液压回路中没有用于分流的溢流阀，节流阀就不起调速作用，液压泵输出的液压油会全部流经节流元件进入液压缸。8．10进油节流与排油节流相比：（1）进油节流和回油节流调速，速度都会随负载变化也变化，它们的速度刚性、最大承载能力基本相同。（2）进油节流和回油节流这两种调速回路的效率都较低。两种调速方式的功率损失基本相同，回油节流回路实际效率比进油节流调速回路低。（3）采用进油节流，出现负值负载时可能会出现前冲现象；采用回油节流，在出现负值负载时，可防止执行元件的前冲。回油节流回路中节流阀的背压作用还可提高液压缸运动的稳定性。（4）在进油节流回路中，在启动时由于在进油路有节流阀的存在，可以减少或避免液压缸活塞的前冲现象；在回油节流回路中，由于启动时进油路上没有节流，会造成液压缸活塞的前冲。（5）采用进油节流可以很方便的实现压力顺序控制。采用回油节流实现压力控制由于可靠性差一般不采用。（6）在相同的最小稳定流量下，采用进油节流则可以获得更加低的稳定速度。（7）发热和由此造成的泄漏现象在进油节流调速回路中比在回油节流调速回路中严重。（8）旁路节流调速方式由于不存在功率的溢流损失，效率高于进油节流和排油节流，但负载特性很软，低速承载能力弱，运动速度稳定性差。所以旁路节流调速只适用于高速、重载，对速度平稳性要求不高的场合，有时也可用于要求进给速度随负载增大自动减小的场合。8．11调速阀是节流阀和定差减压阀串接构成的。定差减压阀可以保证节流阀前后压差在负载变化时始终不变，这样通过节流阀的流量只由其开口大小决定。由于调速阀内的节流阀前后的压力差△P始终保持不变，所以也就保证了通过节流阀流量的恒定，即保证了调速阀输出流量的恒定，这样也就保证了执行元件运动速度的良好稳定性。8．12直动式溢流阀由于弹簧的尺寸与系统的液压力相对应，而弹簧的尺寸受阀结构的限制，所以只适用于低压系统；先导式溢流阀由先导阀和主阀两部分组成，通过导阀的打开和关闭来控制主阀芯的启闭动作。压力油与导阀上弹簧作用力相平衡，由于导阀的阀芯一般为锥阀，受压面积很小，所以用一个刚度不大的弹簧就可以对高开启压力进行调节。主阀弹簧在系统压力很高时，也无需很大的力来与之平衡，所以可以用于中、高压系统。8．13溢流阀主要有安全保护作用、溢流作用、远程调压作用、卸荷作用，它还能用作顺序阀或用于产生背压。图示回路可以获得三种压力等级，电磁换向阀处于中位时，溢流阀1起作用；换向阀处于左位时溢流阀2起作用；换向阀处于右位时溢流阀3起作用。8．14图（1）中1Y2得电前调速阀1、2串联工作，液压缸以第一种速度伸出；1Y2得电后调速阀1被短接，只有调速阀2工作，液压缸以第二种速度伸出。图（2）中1Y2得电时，调速阀1工作，液压缸以第一种速度伸出；1Y2断电时，调速阀2工作，液压缸以第二种速度伸出。8．15在液压传动系统中用来控制油液压力和阀统称为压力控制阀，简称为压力阀。常用的压力控制阀主要有溢流阀、顺序阀、减压阀等。8．16直动式顺序阀与直动式溢流阀的区别在于：（1）顺序阀的输出油液不直接回油箱，所以弹簧侧的泄油口必须单独接回油箱。为减小调节弹簧的刚度，顺序阀的阀芯上一般设置有控制柱塞。为了使执行元件准确实现顺序动作，要求顺序阀的调压精度高，偏差小，关闭时内泄漏量小。（2）溢流阀主要用于限压、稳压以及配合流量阀用于调速；顺序阀则主要用来根据系统压力的变化情况控制油路的通断，有时也可以将它当作溢流阀来使用。8．17利用顺序阀等控制阀产生平衡力防止液压缸因为受负值负载而不受节流控制自行运动的回路称为平衡回路。溢流阀、单向阀或节流阀也都能用于产生平衡力。8．18如果顺序阀的开启压力高于溢流阀的设定压力就会造成顺序阀尚未开启，溢流阀就已经先行溢流，油液直接通过溢流阀回到油箱，使得顺序动作无法实现。8．19在课题二十的液压控制回路图（2）中顺序阀1V2进口压力即为液压缸2A1右腔压力，所以不需要改为外控式。8．20压力继电器是一种将油液的压力信号转换成电信号的控制元件。它由压力-位移转换部件和微动开关两部分组成。当油液的压力达到压力继电器的调定压力时，使其内部电气触点发生通断变化，发出电信号，来控制电磁换向阀、继电器等电气元件动作，实现油路换向、卸压、顺序动作等。8．21在课题二十和课题二十一中，液压缸都需要在压力控制下进行动作。在这样的压力控制回路中如采用回油节流，执行元件停止时，其进油腔压力迅速升高，回油腔压力逐渐下降。利用这一过程实现控制可靠性差，所以不采用。8．22减压阀是用于调节系统压力，使出口压力(二次压力)低于进口压力(一次压力)的压力控制阀。它能够降低液压系统中某一局部的油液压力,使得用一个液压源能同时得到多个不同的压力输出，同时它还有稳定工作压力的作用。减压阀和溢流阀不同点在于：溢流阀虽然能够对压力进行调整，但只能限定系统最高压力，而无法在一个泵源的条件下使系统不同部分获得不同的压力；而利用减压阀能将液压系统分成不同压力的油路，以满足在一个泵源条件下各油路对不同工作压力的需要。8．23保压回路就是使系统在液压缸不动或仅有工件变形的产生的微小位移时稳