液压与气压传动 习题及答案

单元一液压传动概述

思考与练习

1-1简述液压传动的概念

答：用液体作为工作介质进行能量传递的传动方式称为液体传动。按照其工作原理的不

同，液体传动又可分为液压传动和液力传动两种形式。液压传动主要是利用液体的压力能来

传递能量；而液力传动则主要利用液体的动能来传递能量。

1-2液压传动系统由哪几部分组成？试说明各组成部分的作用。

答：液压传动系统主要由以下四个部分组成：

(1)动力元件将原动机输入的机械能转换为液体压力能的装置，其作用是为液压系统

提供压力油，是系统的动力源。如各类液压泵。

(2)执行元件将液体压力能转换为机械能的装置，其作用是在压力油的推动下输出力

和速度(或转矩和转速)，以驱动工作部件。如各类液压扛和液压马达。

(3)控制调节元件用以控制液压传动系统中油液的压力、流量和流动方向的装置。如

溢流阀、节流阀和换向阀等。

(4)辅助元件除以上元件外的其它元器件都称为辅助元件，如油箱、过滤器、蓄能器、

冷却器、油雾器、消声器、管件、管接头以及各种信号转换器等。它们是•些对完成主运动

起辅助作用的元件，在系统中也是必不可少的，对保证系统正常工作有着重要的作用。

1-3国家标准对液压系统职能符号的绘制主要有哪些规定？

答：为此一般液压传动系统都应按照GB/T786.1-2021所规定的液压图形符号来绘制。

使用图形符号可使液压传动系统图简单明了，便于绘制。图形符号只表示元件的功能、操作

(控制)方法和外部接口，不表示元件的具体结构和参数；只表示各元件的连接关系，不

表示系统管道布置的具体位置或元件在机器中的实际安装位置；图形符号通常以元件的静止

位置或零位来表示。

1-4液压传动的主要优、缺点是什么？

答：液压传动的优点：

(1)液压传动容易做到对■速度的无级调节，且其调速范围大，并且对速度的调节还可以

在工作过程中进行；

(2)在相同功率的情况下，液压传动装置的体积小、重量轻、结构紧凑；

(3)液压传动工作比较平稳、反应快、换向冲击小，能快速起动、制动和频繁换向；

(4)液压装置易实现自动化，可以方便地对液体的流动方向、压力和流量进行调节和控

制，并能很容易地与电气、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；

(5)液压传动易实现过载保护，液压元件能够自行涧滑，故使用寿命较长；

(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。

液压传动的缺点：

(1)液体的泄漏和可压缩性使液压传动难以保证严格的传动比；

(2)液压传动在工作过程中能量损失较大，因此，传动效率相对低，不宜作远距离传动；

(3)液压传动对油温变化比较敏感，不宜在较高和较低的温度下工作；

(4)液压系统出现故障时，不易诊断。

总的说来，液压传动的优点非常突出，其缺点也将随着科学技术的发展逐渐得到克服。

1-5液压传动技术有哪些发展趋势？

答：目前，液压技术王向高压、高速、大功率、高效率、低能耗、低噪音、高度集成化

等方向发展；在元件的质量和体积，提高元件寿命，研制新的传动介质，以及液压传动系统

的优化设计、微机控制等方面，也取得口益显著的成果。

单元二液压传动基础

思考与练习

2-120C时水的运动粘度为LOmn/s,密度为looo.Okg/m"20C时空气的运动粘度

为15.OimnVs,密度为1.2kg/m3o请比较水和空气的粘性。（提示：只有动力粘度才能直接

反映粘性大小）

解：由于是等式比较，且单位相同，所以可直接比较。

由"=夕”得〃水=1,0*1000=1000空气=15*1.2=18,所以水的粘性比空气大。

2-2液压油有哪些主要品种？如何选用液压油？

答：（1）液压油的品种

我国液压油的主要品种、粘度等级、组成和特性见下表：

我国液压油（液）的主要品种

油名（品种）粘度等级组成和特性

L-HL15、22、32、46、68、100、150精制矿油、R&O

Z-//I/15、22、32、46、68、100、150精制矿油、R&O、A琳

L-HG32、46、68精制矿油、R&O、AH,.ASS

L-HFC15、22、32、46、68、100含聚合物水溶液、LS、出“、LPP

L-HFDR15、22、32、46、68、100磷酸酯无水合成液、LS.AH'

L-HFAE7、10、15、22、32水包油乳化液、LS

L-HFB22、32、46、68、100油包水乳化液、LS

L-HV15、22、32、46、68、100精制矿油、R&0、刖'、小7、LPP

I-lIS10、15、22、32、46合成液（合成成油）、R&0、月队HVI、I.PP

注：〃及“抗氧防锈，力〜抗磨，川7-高粘度指数，£外一低倾点，NSS一防爬，ZS-难燃

（2）液压油品种的选择

液压油品种的选择通常可参照卜表，根据液压传动系统的工作环境、工况条件和液压泵

的类型等选择液压油的品种。一般而言，齿轮泵对液压油的抗磨性要求比叶片泉和柱塞泵低,

因此齿轮泵可选用L-HL或L-HM油，而叶片泵和柱塞泵一般则选用L-HM油。

液压油（液）品种的选择

玉力：7.0MPa以下压力：7.0-14.OMPa压力:7.OMPa以上

环境、工况

温度：50℃以下温度：50℃以下温度：50〜100C

室内、固定液压设备L-HLL-HL,L-IIML-HA1

露天寒冷和严寒区L-HVL-HV,L-HSL-HV,L-HS

高温热源或明火附近I.-HFAEL-HFB,L-HFCL-HFDR

2-3什么是液体的层流与紊流？说明其判别方法。

答：在层流时，液体质点互不干扰，流动呈层状且平行于导管轴线；在紊流时，液体质

点的运动杂乱无章，除了平行于导管轴线的运动外，还存在剧烈的横向运动。

实验证明，液体在圆管中的流动状态与管内液体的平均流速D、管道内径d和液体的运

动粘度-有关。判定液体流动状态常用由这三个参数所组成的雷诺数Reo液流从紊流变为

层流时的雷诺数，工程中一般都以次作为判断液流状态的依据，称其为临界雷诺数，记作

Rec。当Re<Rec时液流为层流，反之，则称为紊流。

2-4伯努利方程的物理意义是什么？实际液体伯努利方程与理想液体伯努利方程的区

别是什么？

答：（1）伯努利方程的物理意义是：在某通道内作稳定流动的理想液体具有三种形式

的能量，即压力能、位能和动能。这三种形式的能量在液体流动过程中可以相互转化，但其

总和在各个截面处均为定值。

（2）在实际液体的计算当中，还要考虑液体粘性和流态的影响，对其加以修正。

2-5液压冲击和空穴现象是如何产生的？有什么危害？如何防止？

答：（一）液压冲击

（1）产生液压冲击的原因

a阀门突然关闭引起液压冲击：b运动部件突然制动引起液压冲击；c液压系统中元

件反应不灵敏造成液压冲击。

（2）液压冲击的危害

在液压系统中产生液压冲击时，瞬时压力峰值有时比正常压力要大好几倍，会引起振动

和噪声，导致密封装置、管路和液压元件的损坏，甚至还会使某些液压元件（如压力继电器、

顺序阀等）产生误动作，从而影响系统正常工作。可见应力求减小液压冲击。

（3）通常可采取下列措施来减少液压冲击：

a延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间；b限制管路内液体的流速及运动部件的速

度；c适当增大管径；d尽量缩小管道长度，可以减小压力波的传播时间；e用橡胶软管或

在冲击源处设置畜能器，以吸收冲击的能量；也可以在容易出现液压冲击的地方，安装限制

压力升高的安全阀。

（二）空穴现象

（1）产生空穴的原因

在液压系统中，如果某处压力低于油液工作温度下的空气分离压时，油液中的空气就会

分离出来而形成大量气泡；当压力进一步降低到油液工作温度下的饱和蒸汽压力时，油液会

迅速汽化而产生大量汽泡，这些气泡混杂在油液中，产生空穴，使原来充满管道或液压元件

中的油液成为不连续状态，这种现象一般称为空穴现象。

空穴现象一般发生在阀口和液压泵的进油口处。油液流过阀口的狭窄通道时，液流速度

增大，压力大幅度下降，就可能出现空穴现象。液压泵的安装高度过高，吸油管道内径过小，

吸油阻力太大，或液压泵转速过高、吸油不充足等，均可能产生空穴现象。

（2）空穴现象的危害

液压系统中出现空穴现象后，气泡随油液流到高压区时，在高压作用下气泡会迅速破裂,

周围液体质点以高速来填补这一空穴，液体质点间高速碰撞而形成局部液压冲击，使局部的

压力和温度均急剧升高，产生强烈的振动和噪声。在气泡凝聚处附近的管壁和元件表面会因

空穴现象而产生气蚀。故应力求避免空穴现象得产生。

（3）避免措施

a减小阀孔或其他元件通道前后的压力差；

b降低液压泵的吸油高度，采用内径较大的吸油管，并尽量少用弯头，以减小管路阻力，

必要时对大流量泵采用辅助泵供油：

C各元件的连接处要密封可靠，以防止空气进入；

d整个系统管路应尽可能直，避免急弯和局部狭窄等；

e提高元件的抗气蚀能力。

对容易产生气蚀的元件，如泵的配油盘等金属材料，增加元件的机械强度。

2-6如图2-13所示，一直径为d,重量为G的活塞浸在液体中，并在力F的作用下处

于静止状态。若液体的密度为P,活塞浸入深度为h,试确定液体在测压管内的上升高度X。

图2T3题2-6图

解：取活塞底端为研究水平面

则有：pgx+pgh=^F+G）/jal2

4（尸+G）,

x=---------Z——八

故Pg血一

2-7在图2-3所示液压千斤顶中，若大活塞的直径为50.0cm,小活塞的直径为12.5cm。

问在小活塞上所加的力为多大才能将重力为5X103N的重物顶起？

—F=i=312.5N

解：由帕斯卡原理得人人,所以人

2-8如图2T4图所示，容器内充满密度为P的油液，容器内的压力由水银压力计的读

数h来确定。若压力计与容器用软管连接，将压力计的测压管向下移动距离a,这时容器

内的压力不变，但测压管的读数由h变为h+Ah。试确定Ah与a的关系。

图2-14题2-8图

解：设初始油柱高度为丫="。，则有

P+4〃・g・%=4g・g/

户+0而•g•(g+a)=0/•g•(〃+加

联立两方程可得〃=凶"P。"

2-9如图2-15所示具有一定真空度的容器用一管子倒置于一液面与大气相通的槽中,

液体在管中上升的高度h=0.5m。。设液体的密度P=1000kg/n)3,试求容器内的真空度。

图2T5题2-9图

解:设P。为大气压，R为绝对压力，则真空度：

P=Po-P；.

取水槽液面为基面，列出静力学基本方程：

生+九=2

pgPS

则真空度为:P=P(rP产Pgh=1000X9.8X1=9.8X103Pa

2T0如图2-16所示，管道输送密度P=900kg/m3的液体，已知h=15m,1处的压力

为4.5X105Pa,2处的压力为4X105Pa,试判断管中液流的方向。

解：假设液体从1流向流则：P1+1/2Pv2=p2+pgh2+l/2pv2+pw

由连续性方程可得：qvl=qv2

vlAl=v2A2

所以，pl=p2+pgh2+pw

450000=40000+900*1D*15+pw

所以，pw=-85000pa

所以，流向与假设方向相反，液体由2流向1.

2-11图2T7所示为变截面水平圆管，通流截面直径dl=d2/4,在1-1截面处的液体

平均流速为8.Om/s、压力为1.OMPa,液体的密度为1000.0kg/m3,（求2-2截面处的平均流

速和压力。（按理想液体考虑）

=PA

解:UA2

1,12

片+Pgh】+-*=P2+pgh2+-pu2

联立上面两方程得“2=05"/5,£=L3M《。

2-12如图2-18所示，液压泵输出流量可手动调节，当流量为25.0L/min时，测得阻

尼孔前的压力为0.05MPa；若流量为50.0L/min时，阻尼孔前的压力为多大？（提示：阻尼

孔分别按细长孔和薄壁孔两种情况考虑，阻尼孔后压力为零）

解：（1）细长孔

q、尸三JAP

由公式128〃/

代入数据得巴=S1M与

（2）薄壁孔

由公式V。巴得

P2=0.2MP,

单元三液压泵

思考与练习

3-1液压泵要完成正常的工作过程，必须具备哪些条件？

答：（1）具有密闭工作容积，且该密闭工作容积周期性变化；

（2）吸油过程中.必须使油箱与大气接通;压油过程中，油液压力取决于外界负载；

（3）具有配油结构，保证液压泵有规律连续吸排油。

3-2简述齿轮泵、叶片泵和柱塞泵的结构特点及应用场合。

答：由于各类液压泵各自突出的特点，其结构、功用和动转方式各不相同，因此应根据

不同的使用场合选择合适的液压泵。一般在机床液压系统中，往往选用双作用叶片泵和限压

式变量叶片泵；而在筑路机械、港II机械以及小型工程机械中往往选择抗污染能力较强的齿

轮泵；在负载大、功率大的场合往往选择柱塞泵。

3-3齿轮泵产生困油现象是什么原因，有何危害，如何解决？

答：齿轮泵要能连续地供油，就要求齿轮啮合的重叠系数£大于1，也就是当一对齿轮

尚未脱开啮合时，另一对齿轮已进入啮合，这样就出现同时有两对齿轮啮合的瞬间，在两对

齿轮的齿向啮合线之间形成了一个封闭容积。一部分油液也就被困在这一封闭容积中，齿轮

连续旋转时，这一封闭容积便逐渐减小。齿轮再继续转动时，封闭容积又逐渐增大。在封闭

容积减小时，被困油液受到挤压，压力急剧上升，使轴承上突然受到很大的冲击载荷，使泵

剧烈振动，这时高压油从一切可能泄漏的缝隙中挤出，造成功率损失，使油液发热等。当封

闭容积增大时，由于没有油液补充，因此形成局部真空，使原来溶解于油液中的空气分离出

来，形成了气泡。油液中产生气泡后，会引起噪声、气但等一系列恶果。以上情况就是齿轮

泵的困油现象。这种困油现象极为严重地影响着泵的工作平稳性和使用寿命。

为了消除困油现象，在CB-B型齿轮泵的泵盖上铳出两个困油卸荷凹槽。卸荷槽的位置

应该使困油腔由大变小时，能通过卸荷槽与压油腔相通；而当困油腔由小变大时，能通过另

一卸荷槽与吸油腔相通。两卸荷槽之间有距离，必须保证在任何时候都不能使压油腔和吸油

腔互通。

3-4液压泵在工作过程中会产生哪两方面的能量损失?产生这些损失的原因是什么？

第一种，工作介质的损失：内泄漏（因为泵站内部有好多的油路；控制阀）；外泄漏（外

部的管线，接头等造成的泄漏）；工作介质在高压的作用下，受外力的作用受压缩，从而造

成流量的损失；外部或内部环境的温度的变化也使工作介质产生损失。

第二种，机械能量的损失：不管是叶片泵的还是栓塞泵，当他工作时都要克服自身零件

之间的摩擦从而造成能量的损失。

3-5齿轮泵压力的提高主要受哪些因素的影响?可以采取哪些措施提高齿轮泵的工作压

力？

齿轮泵是依靠泵缸与啮合齿轮间所形成的工作容积变化和移动来输送液体或使之增压

的回转泵。由两个齿轮、泵体与前后盖组成两个封闭空间，当齿轮转动时，齿轮脱开侧的空

间的体积从小变大，形成真空，将液体吸入，齿轮啮合侧的空间的体积从大变小，而将液体

挤入管路中去。吸入腔与排出腔是靠两个齿轮的啮合线来隔开的。齿轮泵的排出口的压力完

全取决于泵出口处阻力的大小。齿轮泵压力的提高主要最重要影响因素受泄漏，第二个影响

因素其次径向不平衡力等因素。

解决泄漏，一般采用轴向间隙自动补偿法；解决径向不平衡力，一般可用扩大泵体内

腔高压区径向间隙来实现径向补偿。

3-6齿轮泵存在哪些泄漏途径，如何减少齿轮泵的泄漏？

答：齿轮泵工作时有三个主要泄漏途径：齿轮两侧面与端盖间的轴向间隙；泵体孔和齿

轮外圆间的径向间隙；两个齿轮的齿面啮合间隙。其中对泄漏量影响最大的是轴向间隙，因

为这里泄漏面积大，泄漏途径短，其泄漏量可占总泄漏量的75%-80M轴向间隙越大，泄漏

量越大，会使容积效率过低；间隙过小，齿轮端面与泵的端盖间的机械摩擦损失增大，会使

泵的机械效率降低。泄漏是影响齿轮泵高压化的主要障碍。

解决泄漏问题的对•策是选用适当的间隙进行控制：通常轴向间隙控制在0.03mm-0.04mm;

径向间隙控制在0.13mm-C.16mm。高压齿轮泵往往通过在泵的前、后端盖间增设浮动轴套或

浮动侧板的结构措施，以实现轴向间隙的自动补偿。

3-7某液压泵的工作压力为12.OMPa,转速为1450.Or/min,排量为46.2mL/r,容积效

率为0.95,总效率为0.9。求泵的实际输出功率和驱动该泵所需的电机功率。

解：泵的实际输出功率为

J=4P%=12X104X462X1450XIO_*XQ95/6O=1Z7281U

驱动电机功率为h=12.7281/Q9=14.14231m

4液压缸与液压马达

思考与练习

4-1液压缸与液压马达在功能特点上有何异同？

答：液压缸是输出直线运动和推力，而液压马达是输出旋转运动和转矩。

4-2活塞与缸体、活塞杆与端盖之间的密封形式有几种？各应用于什么场合？

答：液压缸中常见的密封装置如下图所示。

图中3）所示为间隙密封，它依靠运动间的微小间隙来防止池漏。为了提高这种装置的

密封能力，常在活塞的表面上制出几条细小的环形槽，以增大油液通过间隙时的阻力。它的

结构简单，摩擦阻力小，可耐高温，但泄漏大，加工要求高，磨损后无法恢复原有能力，只

有在尺寸较小、压力较低、相对运动速度较高的缸筒和活塞间使用。

图中（b）所示为摩擦式密封，它依靠套在活塞上的摩擦环（尼龙或其他高分子材料制成）

在。形密封圈弹力作用下贴紧缸壁而防止泄漏。这种材料效果较好，摩擦阻力较小且稳定,

可耐高温，磨损后有自动补偿能力，但加工要求高，装拆较不便，适用于缸筒和活塞之间的

密封。

图中（c）、（d）所示为密封圈（0形圈、V形圈等）密封，它利用橡胶或塑料的弹性使各种

截面的环形圈贴紧在静、动配合面之间来防止泄漏。它结构简单，制造方便，磨损后有自动

补偿能力，性能可靠，在缸筒和活塞之间、缸盖和活塞杆之间、活塞和活塞杆之间、缸筒和

缸盖之间都能使用。

密封装置

（a）间隙密封（b）摩擦环密封（c）O形圈密封（d）V形圈密封

4-3查阅资料，了解液压缸工作时为什么会出现爬行现象？如何解决？

答：液压缸工作时出现爬行现象的原因和排除方法如下：

1）缸内有空气侵入。应增设排气装置，或者使液压缸以最大行程快速运动，强迫排除

空气。

2）液压缸的端盖处密封圈压得太紧或太松。应调整密封圈使之有适当的松紧度，保证

活塞杆能用手来回平稳地拉动而无泄漏。

3）活塞与活塞杆同轴度不好。应校正、调整。

4）液压缸安装后与导轨不平行。应进行调整或重新安装。

5）活塞杆弯曲。应校直活塞杆。

6）活塞杆刚性差。加大活塞杆直径。

7）液压缸运动零件之间间隙过大。应减小配合间隙。

8）液压缸的安装位置偏移。应检查液压缸与导轨的平行度，并校止。

9）液压缸内径线性差（鼓形、锥形等）。应修复，重配活塞。

10）缸内腐蚀、拉毛。应去掉锈蚀和毛刺，严格时应镶磨。

11）双出杆活塞缸的活塞杆两端螺帽拧得太紧，使其同心不良。应略松螺帽，使活塞处

于自然状态。

4-4要使差动连接单活塞杆缸快进速度是快退速度的2倍，则活塞与活塞杆直径之比

应为多少？

解：设快进速度为匕，快退速度为2。

差动连接时，快进匕=44/演产，快退匕=4。/［乃（。2_/）］,由匕=2匕可得

D=yf3d

所以，要使差动连接单活塞杆缸快进速度是快退速度的2倍，活塞与活塞杆直径之比应

为反

4-5图4-26所示的液压系统中，液压泵铭牌参数qv=18L/min,P=6.3MPa,设活塞直

径D=90mm,活塞直径d=60mm,当F=26000N时，不计压力损失，试求在各图示情况下压力

表的指示压力。

解：设无杆腔面枳为A”有杆腔面枳为人。

(1)Pj=—="26x1042=4.1MPa：

2

Al2X(90X1O-)

⑵P]=0；

（3）=F+&P：得Pl=5.2MPa

4-6已知单杆液压缸缸筒内径D=100mm,活塞杆直径d=50mm,工作压力Pi=2MPa,

流量qv=10L/min,回油压力PzR.8MPa。试求活塞往返运动时的推力和速度。

解：(1)活塞伸出时：

4%

H==0.02〃z/s

7TD2

22

（2）活塞退回时：F2=Px;（D-d）-P2^=5.49SW

v,=—，,=0.028m/s

-1（》一屋）

4-7图4-27为两结构尺寸相同的液压缸,ALlOOcn^A^gOcn/,PiW).9Mpa,qvx=18L/mino

若不计摩擦损失和泄漏，试求：

(1)当两缸负载相同(F1=F2)时，两缸能承受的负载是多少?

(2)此时，两缸运动的速度各为多少？

图4-27题4-7图

解.：由题意可得，缸1的有杆腔与缸2的无杆腔压力相等，设为"：

则：(1)6.4=A/+6

分4=鸟

FT

由以上3式可得耳=工=5叫

(2)匕=%/A=0.025m/s

匕=今匕=0.02m/s

4-8设计一差动连接液压缸，已知泵的公称流量为20L/min,公称压力为6.3MPa,工

作台快进、快退速度为5n/min<,试计算液压缸内径D和活塞杆直径d。当快进外负载为20

XUfN时，液压缸的压力为多少？

解:d=调)%=71.4(mm),

按标准系列取d=70mn),

乂因快进和快退速度相等，所以D=V2d=100mm

*_乃/

r一丁/俎P=4F/(7rd2)=4.99MPa

|h1号»

4-9如题4-28,泵输出压力〃=10MPa,排量VP=10mL/r,转速〃=1450r/niin,机械效率%

=0.9,容积效率%?=0.9；马达排%二10mL/r,机械效率%M=0.9,容积效率小"=0.9。泵出

口和马达进油管路间的压力损失为0.5MPa,假设其它损失不计，且系统无过载，试求:

<1）泵的输出功率；

（2）驱动泵的电机功率；

（3）马达的输出转矩；

（4）马达的输出转速。

图4-28题4-9图

解：(1)口"=""小=2.'75即

Pitl=^-=2.6S5kw

(2)%

T=—APV^,=13.92Vm

(3)2万

V

/1=q、//VM=〃•〃•小P"%=1174.5"min

(4)

单元5液压控制阀

思考与练习

5-1液控单向阀和单向阀功能上有何区别？

答：液控单身阀当控制油路给油时，可以反向导通，而意向阀只能正向导通。

5-2换向阀的种类有哪些？举例说明“位”和“通”的含义是什么？分别说明0型、

M型、P型和H型三位四道换向阀在中间位置时的性能特点？

答：（1）按换向阀按阀芯在阀体孔内的工作位置数和换向阀所控制的油口通路数可分

为二位二通、二位三通和三位五通等；按换向阀的控制方式可分为手动、机动、电动、液动

和电液动等；按阀芯运动方式可分为滑阀、转阀等类型。

（2）A、位置数

位置数（位）是指阀芯在阀体孔中的位置，有几个位置就称之为几位；比如有两个位置

即称之为为“两位”，有三个位置我们就称之为“三位”，依次类推。职能符号图形中“位”

是用用粗实线方格（或长方格）表示，有几位即耐几个方格来表示.

三位换向阀的中格和二位换向阀靠近弹簧的一格为常态位置（或称静止位置或零位置.），

即阀芯末受到控制力作用时所处的位置；靠近控制符号的一格为控制力作用下所处的位置。

B、通路数

通路数（通）是指换向阀控制的外连工作油口的数目。一个阀体上有几个进、出油口就

是几通。将位和通的符号组合在一起就形成了阀体整体符号。在图形符号中，用和

表示油路被阀芯封闭，用“I”或表示油路连通，方格内的箭头表示两油口相通，但

不表示液流方向。一个方格内油路与方格的交点数即为通路数，几个交点就是几通。

（3）0性中位机能的特点：液压阀从其它位置转换至中位时，执行元件立即停止，换向

位置精度高，但液压冲击大：执行元件停止工作后，油液被封闭在阀后的管路、元件中，重

新启动时较平稳；在中位时液压泵不能卸荷。

P型中位机能的特点：T口封闭，P、A、B导通。换向平稳，液压缸冲出量大，换向位

置精度低；执行元件浮动（差动液压缸不能浮动）；重新启动时有冲击；在中位时液压泵不

卸荷。H型中位机能的特点：换向平稳，液压缸冲出量大，换向位置精度低；执行元件浮动；

重新启动时有冲击；在中位时液压泵卸荷

M型中位机能的特点：液压阀从其它位置转换到中位时，执行元件立即停止，换向位置

精度高，但液压冲击大；执行元件停止工作后，执行元件及管路充满油液，重新启动时较平

稳；在中位时，液压泵卸荷

5-3滑阀阀芯的卡紧现象是怎样引起的？如何解决？

答：引起液压卡紧的原因，可能是由于脏物进入缝隙而使阀芯移动困难，或者缝隙过小

在油温升高时阀芯膨胀而卡死，但是主要原因是来自滑阀结构主体的几何形状误差和同心度

变化所引起的径向不平衡液压力。如下图中（a）所示，当阀芯和阀体孔之间无几何形状误差，

且轴心线平行但不重合时，阀芯周围间隙内的压力分布是线性的（图中A1和A2线所示）,且

各向相等，阀芯上不会出现不平衡的径向力；当阀芯因加工误差而带有倒锥（锥部大端朝向

高压腔）月.轴心线平行而不重合时，阀芯周围间隙内的压力分布如下图中（b）中曲线A1和A2

所示，这时阀芯将受到径向不平衡力（图中阴影部分）的作用而使偏心距越来越大，直到两者

表面接触为止，这时径向不平衡力达到最大值；但是，如阀芯带有顺锥（锥部大端朝向低压

腔）时，产生的径向不平衡力将使阀芯和阀孔间的偏心距减小；下图中（c）所示为阀芯表面有

局部凸起（相当于阀芯碰伤、残留毛刺或缝隙中楔入脏物时，阀芯受到的径向不平衡力将使

阀芯的凸起部分推向孔壁，当阀芯受到径向不平衡力作用而和阀孔相接触后，缝隙中存留液

体被挤出，阀芯和阀孔间的摩擦变成半干摩擦乃至干摩擦，因而使阀芯重新移动时所需的力

增大。

(a)(b)(c)

5-4选用换向阀时要考虑哪些问题？

答：①根据系统的性能要求，选择滑阀的中位机能及位数和通数。②考虑换向阀的操纵

要求。如人工操纵的用手动式、脚踏式；自动操纵的用机动式、电动式、液动式、电液动式；

远距离操纵的用电动式、电液式；要求操纵平稳的用机动式或主阀芯移动速度可调的电液式;

可靠性要求较高的用机动式。③根据通过该阀的最大流量和最高工作压力来选取（查表最

大工作压力和流量一般应在所选定阀的范围之内，最高流量不得超过所选阀额定流量的

120%,否则压力损失过大，引起发热和噪声。若没有合适的，压力和流量大一些也可用，只是经

济性差一些。④除注意最高工作压力外，还要注意最小控制压力是否满足要求（对于液动阀和

电液动换向阀）。⑤选择元件的联接方式一一管式（螺纹联接）、板式和法兰式，要根据流量、

压力及元件安装机构的形式来确定。⑥流量超过63L/min时,不能选用电磁阀，否则电磁力太

小,推不动阀芯。此时可选用其他控制形式的换向阀，如液动、电液动换向阀。

5-5电液换向阀适用于什么场合？它的先导阀中位机能为X型行吗？为什么？

答：（1）电液换向阀适用于高压大流量，因为高压大流量场合时，需要很大的推理打

开控制油路的主阀芯，电液换向阀控制油路的主阀芯不是靠电磁铁的吸力直接推动的，是靠

电磁铁操纵控制油路上的压力油液推动的，因此推力可以很大，操纵也很方便。此外，主阀

芯向左或向右移动的速度可以由节流阀控制，这就可以使系统中的执行元件能够得到平稳无

冲击的换向。所以电液换向阀的换向性能也是很好的，适用与高压大流量场合。

（2）它的先导阀中位机能可以为X型，X型的特点是：在中位时，A、B、P油口都与T

回油口相通。

5-6直动式溢流阀为何不适用于作高压大流量的溢流阀？

答：因为直动式是靠液压系统中的压力油直接作用在阀芯上与弹簧力相平衡，控制阀芯

的启闭动作实现溢流，当系统压力较高时，作用在阀芯上的液压力较大，控制压力稳定度下

降。

5-7画出溢流阀、减压阀及顺序阀的职能符号图形，井比较它们在结构上的异同之

处？

答:

（1）溢流阀（2）减压阀（3）顺序阀

三者在结构上的异同:

溢流阀减压阀顺序阀

从阀的进油端引压力油去实从阀出油端引压力油去从进油端或从外部油源引

控制压力

现控制实现控制压力油控制

连接溢流阀的油路与主油路串联在减压回路上,出口并联在主油路上出口到工

连接方式

并联；阀出口直接通油箱油到减压油路去工作作系统

泄漏回油方式泄漏由内部回油外泄回油外泄回油

原始状态是常开的.工作原始状态是常闭的.工作状

阀芯状态原始状态一般为常闭

状态是微开的态、中阀口常开

5-8采用先导式溢流阀为何能减小系统的压力波动？阀中的小孔各起什么作用？

答：（1）由于需要通过先导阀的流量较小，锥阀的阀孔尺寸也较小，调压弹簧2的刚

度也就不大，因此调压比较轻便。主阀芯因两端均受液压力作用，平衡弹簧只需很小刖度，

当溢流量变化而引起主阀平衡弹簧4压缩量变化时，溢流阀所控制的压力变化也就较小。

（2）各小孔作用为：下图所示为Y型先导型溢流阀，由先导阀和主阀两部分组成，压

力油从进油口进入进油腔P后，经主阀芯5的径向孔再分为两路，一路经轴向孔f进入主阀

芯的下端；另一路经阻尼孔。进入主阀芯的上端，再经孔c和b作用于先导阀的锥阀3上。

系统压力较低时，先导阀关闭，主阀芯两端液压力相等，主阀芯在平衡弹簧4作用下处于最

下端（图示位置），主阀溢流阀口关闭；系统压力升高到作用于锥阀的液压力大于先导阀调压

弹簧2的作用力时，先导阀（先导阀可视为小型直动型溢流阀）开后，此时，P油腔压力油经

孔e、c、b、锥阀阀口、孔〃和T油腔流回油箱，由于阿尼小孔。的作用，在主阀芯两端形

成一定压力差，主阀芯在比压力差作用下克服平衡弹簧的弹力而向上移动，主阀溢流周口开

启，实现溢流稳压作用；调节手轮1可调节调压弹簧的预压缩量，进而调整系统压力。

5-9先导顺序阀的工作过程是什么？其符号是什么？

答：当控制油口K控制油液压力超过顺序阀的调定压力时，阀口打开，油腔P1和P2

相通。顺序阀的阀口启闭与其进油腔P1的压力高低无关，决定于控制油口K处控制油液压

力。符号如下图：

IL1J

P.

5-10调速阀的有哪些结构特点，为什么在流量控制方面比节流阀好？

答：调速阀是由一个定差减压阀和一个可调节流阀串联组合而成的。用定差减压阀来保

证可调节流阀前后的压力差Ap不受负载变化的影响，从而使通过节流阀的流量保持稳定,

调速阀调速性能更好。

用节流阀的调速归I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则随之线性下降。

5-11试举例绘图说明溢流阀在系统中的不同用处。

答：（1）溢流恒压；（2）安全限压；（3）远程调压；⑷造成背压；（5）使系统卸荷。

5T2如图5-64所示回路，溢流阀的调整压力为5MPa,顺序阀的调整压力为3MPa,问

下列情况时A、B点的压力各为多少？

（1）液压缸活塞杆伸出时，负载压力pL=4MPa时；

（2）液压缸活塞杆伸出时，负载压力pL=lMPa时；

（3）活塞运动到终点时。

图5-64题5-12图

解：（l）A=B=4\『a；

（2）A=lMPa：B=3MPa；

（3）A=B=5MPao

5-13为什么减压阀的调压弹簧腔要接油箱？如果把这个油口堵死将会怎样？

答：减压阀调压弹簧腔接油箱是为了使弹簧所在油腔不处于封闭状态，阀芯可在压力油

的作用下向上移动，从而实现调压；如将池油口L堵死，则阀芯不能移动，此时阀将不能工

作。

5-14有哪些阀在系统中可以当背压阀使用？性能有何差异？

答：一•般单向阀、节流阀、调速阀、溢流阀和顺序阀可以当背压阀使用，单向阀背压较

小，溢流阀作背压阀效果最好，能较好保持压力恒定。

5-15在图5-65中，各溢流阀的调定压力如图所示，当完全关闭节流阀时，系统的压

力P各为多少？。

图5-65题5T5图

解：图a中P=2MPa；图b中P=9MPa；图c中，图示状态P=13MPa,当1DT得电时，P=4MPa。

5-16在题图5-16所示的回路中，已知两活塞面积相同，Al=20cm2,但负载分别为

Fu=8kN,Fu>=4kN,若溢流阀的调定压力4.5MPa,分析减压阀调定压力pj=IMPa、4MPa

时，两缸的动作情况。

图5-66题5T6图

解：(1)0i=IMPa时

液压缸II负载压力P2为：P，==4却）,=2MPa

因减压阀出口压力〃JI=IMPa4〃=2MPa故液压缸H不动。

液压缸I的负载压力m为：郊1。=4MPa

A20x1（尸

因p\=4MPa处=,则节流阀的进口压力差:W-PY-P\~Q.5MPa

汉明有滑■通过节漪列迸入渣ININ液压ft!I运动.

<2）m4MRaH

因遁压Mil负H/i力P"2MPJ</>：-4MPu所以掰口常开.能够推动液£11II

液压III.H帽对干母星并联但强压dII金©小.故液压IIH-光菽推动.

因在溢压缸U三动过程中,T叔不受泉的工作压力不实谡身.故液压ill不动.

当值终点时C。区力升高井上1达液自ill的负0©力时液Adi才送动.

单元6液压辅助元件

思考与练习

6-1液压系统中油箱作用主要有哪些？安装、使用油箱时应注意哪些问题？

答：油箱的功用主要是储存油液。此外，它还起着散发油液热量（在周围环境温度较低

的情况下则是保持油液热量：）、释放出混在油液中的气体、沉淀油液中污物，以及作为其他

液压元件安装平台等作用，

安装、使用油箱时应注意以下几个方面：

（1）箱体要有足够的强度和刚度。必要时可以加焊加强筋或者在其内部焊接角钢或槽

钢。

（2）液压泵的吸油管上应安装100〜200目的网式过滤器。过滤器与箱底间的距离不

应小于20mm。过滤器不允许露出油液面，防止泵卷吸空气产生噪声。系统的回油管必须插

入油面以下，防止回油飞喊产生小气泡。

（3）吸油管与回油管间的距离应尽量远些。其间应用隔板隔开，以增加油液的循环距

离，使油液中的污物和气泡充分沉淀或析出。隔板高度一般为液面高度的3/4,阀的泄油管

应处于液面上方，以避免产生背压。

（4）防污密封。为防止油液污染，盖板及窗口各连接处均需加密封垫，各油管通过的

孔都要加密封圈。防止油箱出现负压而设置的通气孔上须装空气滤清器。油箱内回油集中部

分及清污口附近宜加一些磁性块，以去除油液中的铁屑和带磁性颗粒。

（5）油箱底部应有坂度，箱底与地面间应有一定距离，箱底最低处要设置放油塞。

（6）油箱内壁表面要做专门处理。为防止油箱内壁涂层脱落，新油箱内壁要经喷洗和

表面清洗，然后再涂一层与工作液相容的塑料薄膜或耐油清漆。铸造的油箱内壁一般只进行

喷砂处理，不涂漆。

（7）油箱外壁涂极薄（厚度不超过0.025mm）的黑漆，可有很好的辐射冷却效果。

6-2举例说明常用油管的种类及使用范围？

答：

种类特点和适用场

能承受高压，价格低廉，耐油，抗腐蚀，刚性好，但装配时不能任意弯曲；在

钢管

装拆方便处常用作压力管道；中、高压用无缝管，低压用焊接管

硬管

易弯曲成各种形状，承压能力一般不超过4.5~10卜仔@,抗振能力较弱，又易

紫铜管

使油液氧化；常用在液压装置内配接不便之处

乳白色半透明，加热后可以随意驾曲成形或扩口，冷却后又能定形不变，承压

尼龙管

能力因对质而异，2.5MPa〜8MPa不等

质经耐油，价格便宜，装配方便，但承压能力低，长期使用会变质老化，只宜

塑料管

软管用作压力低于0.5MPa的回油管、泄油管等

高压管由耐油橡胶夹几层钢丝编织网制成，钢丝网层数越多，耐压越高，价格

橡胶管昂贵，用作中、高压系统中两个相对运动件之间的压力管道；低压管由耐油橡胶夹

帆布制成，可用作回汕管道

6-3过滤精度与系统工作压力间的关系有哪些?

表8-1过谑精度与工作压力的关系

P(Pa)<70X103>70X105>320X1034210乂10$

颗粒直径（加）<0,025<0.01<0,005

U.Ut>

6-4滤油器的作用是什么，过淀精度等级有哪些？

油过滤器属于管道粗过滤器系列，也可用于气体或其他介质大颗粒物过滤，安装在管道

上能除去流体中的较大固体杂质，使机器设备（包括压缩机、泵等）、仪表能正常工作和运

转，达到稳定工艺过程，保障安全生产的作用。篮式过滤器主要过滤材料有不锈钢多孔板、

不锈钢编织网和不锈钢烧结网等。就油过滤器能根据客户具体要求（特殊压力、特殊口径）

定制。篮式过滤器具有纳污量大、耐压高、安装清理方便等优点。

油过滤器按其过滤精度（滤去杂质的颗粒大小）的不同，有粗过滤器、普通过滤器、精密

过滤器和特精过滤器四种，它们分别能滤去大于100Um、10〜1（）0um、5〜10“m和1〜5U

m大小的杂质。

6-5蓄能器有哪些用途？安装和使用蓄能器时应考虑哪些问题？

答：蓄能器的用途主要是储存油液多余的压力能，并在需要时释放出来；还可以用作短

时供油和吸收系统的振动和冲击的液压元件。

使用蓄能器必须注意以下内容：

（1）充气式蓄能器中应使用惰性气体（一般为氮气），工作压力视蓄能器结构形式而定（皮

囊式为35〜32MPa）；

（2）蓄能器各有其适用的工作范围，皮囊式蓄能器的皮囊强度不高，不能承受很大的压

力波动，只能在-20〜70℃的温度范围内工作；

（3）皮囊式蓄能器原则上应垂直安装（油口向下），只有在空间位置受限制时才允许倾斜

或水平安装：否则使蓄能器的气囊与壳体磨损影响蓄能器的使用寿命：

(4)装在管路上的蓄能器须用支板或支架固定，以承受蓄能器蓄能或释放能量时所产生

的反作用力；

(5)蓄能器与管路系统之间应安装截止阀，供充气、检修时使用。蓄能器与液压泵之间

应安装单向阀，防止液压泵停车时蓄能器内储存的压力油液倒流；

(6)蓄能器安放位置视其功能来确定：吸收液压冲击或压力脉动时宜放在冲击源或脉动

源近旁；补油保压时宜放在尽可能接近有关的执行元件处；

(7)拆装及搬运蓄能器时应该先排出压缩气体。

单元7液压基本回路

思考与练习

7-1何谓压力控制回路？压力控制回路有几种？各有何功用？

答：压力控制回路是利用压力控制阀来控制液压系统的工作压力，以满足执行元件驱动

负载的要求，达到系统的调压、减压、增压、卸荷以及平衡等目的。

(1)调压回路是用来调定或限定液压系统的最高工作压力，或者使执行元件在工作过程

中的不同阶段获得不同的压力。

(2)减压问路是用来使某个执行元件或某一支路获得比溢流阀所调定的压力低的稔定

工作压力，即从调定压力的液压源处获得一级或几级较低的稳定工作压力。

(3)增压回路是在系统的整体工作压力较低的情况下，用来提高系统中某一支路或某个

执行元件的工作压力，以满足局部工作机构的需要。

(4)卸荷回路是在液压泵不停止转动的情况下，使液压泵在零压或很低压力下运转，以

减少系统功率损耗和噪声等，延长液压泵的工作寿命。

7-2何谓多缸工作控制回路？多缸工作控制回路有几种？各有何功用？

答：多缸工作控制回路是用来控制多个执行元件的运动，达到使多个执行元件按照一定

顺序依次动作或同步动作的目的。多缸工作控制回路主要有顺存动作I可路、同步控制归I路等

两种。顺序动作回路是用来控制多个执行元件使其按照一定的顺序依次动作；同步控制回路

是用来控制多个执行元件使其保持同步运动。

7-33个溢流阀的调定压力如图7-37所示，试分析液压泵供油压力有几级？数值各是

多少？

题7-3图

答：共8级:根据1YA、2YA、3YA的通电组合，可得到:0,2,4,8,6,12,10,14MP

共8级压力。

7-4在容积节流调速回路中，流量阀和变量液压泵之间是如何实现流量匹配的？

答：在容积节流调速回路中，若变量液压泵的输出流量大于流量阀调节的流量，由于回

路中没有溢流阀，多余的油液没有出路，变量液压泵的出口压力就会上升，由限压式变量液

压泵工作原理可知，通过压力反馈使变量液压泵的流量自动减小，直至二者相等；反之，如

果变量液压泵的输出流量小于流量阀调节的流量，变量液压泵的出口压力就会卜降，通过压

力反馈乂使变量液压泵的输出流量自动增大，直至二者相等，所以变量液压泵的输出流量总

是与流量阀调节的流量（却液压缸负载所需的流量）相匹配。

7-5在图7-38所示回路，若液压缸的有效工作面积为80cm2,负载为25000N,节流阀

的压降为0.3MPa。问在不计其它损失的情况下溢流阀的调定压力应为多少?若溢流阀按上述

要求调好后，负载从25000N降低至零时，液压泵的工作压力和活塞运动速度各有什么变化

趋势？

题7-5图

解：p=F/A=25000/（80X10'）=3.125X10fipa

所以，溢流阀的调定压力为：3・125+0.3=3.425Mpa

若溢流阀按上述要求调好后，负载从25000N降低至零时，液压泵的工作压力和活塞运

动速度各有什么变化趋势为：泵工作压力不变，速度随负载的减小而增加。

7-6双向变量液压泵一液压缸的容积调速回路如题7-39图所示，试分析回路中单向阀

和液控单向阀的作用。在液压缸正反向工作时，为了向系统提供过载保护，试问溢流阀应

如何接入回路？（作图表示）

答：双向变量液压泵一液压缸的容积调速回路，执行元件是单活塞杆液压缸，其无杆腔

有效工作面积大于有杆腔有效工作面积。当双向变显液压泵向无杆腔供油时，压力油使液控

单向阀关闭，活塞右行，有杆腔的回油进入液压泵吸油腔，同时液压泵通过单向阀从油箱吸

油进行油液补充：当双向变量液压泵向有杆腔供油时，单向阀关闭，活塞左行，同时压力油

打开液控单向阀，使无杆控多余的回油通过液控单向阀流回油箱。

在液压缸正反向工作时，为了向系统提供过载保护，溢流阀应如下图接入回路：

7-7某人设计绘制的液压回路如图7-40所示，用来实现活塞“快进-a工进一快退”

动作（活塞右行为进，左行为退），设置压力继电器的目的是为了控制活塞换向，试分析

该图中存在哪些错误？应该如何改正？

题7-7图

答：如图所示的液压回路存在以下错误：采用先导型溢流阀卸荷的画法有错误；单向阀

的方向有错误；压力继电器设置的位置有错误。改正如下图所示：

AB-

nd11jIwi[jt0

7-8液压缸差动连接为什么能实现活塞快速动作？怎样实现液压缸差动连接？

答：液压缸差动连接时，液压泵同时接通液压缸两腔，由于无杆腔的有效工作面积比有

杆腔的大，故活塞向有杆腔减小的方向运动，而有杆腔排出的回油只能进入无杆腔，这样,

进入无杆腔的实际流量比单纯靠液压泵供油时要大，因而提高了活塞运动速度。要实现液压

缸差动连接，可以利用三位四通换向阀P型中位机能来实现，也可以利用二位三通阀的换向

来实现。

7-9在图7-41所示的夹紧回路中，如溢流阀调整压力PY=5MPa,减压阀调整压力

Pj=2.5MPa,试分析：

(1)夹紧缸在未夹紧工件前做空载运动时A、B、C三处的压力各为多少？

(2)夹紧缸夹紧工件后，泵的出口压力为5MPa时，A、C两处的压力各为多少？

(3)夹紧缸夹紧工件后，因其他执行元件的快进使泵的出口压力降至1.5MPa时，A、

C两处的压力各为多少？

题7-9图

答：(1)PA=O;PB=O;PC=O

(2)PA=2.5;PC=2.5

(3)PA=1.5;PC=2.5

7-10试分析图7-42所示的回路能否实现“夹紧缸先夹紧工件，然后进给缸再动作”

的顺序(要求夹紧缸的速度必须能够调节)，并证明应该如何解决？

夹米缸

Lip、进给缸

乜目

题7-1()图

答：如图所示的回路不能实现“夹紧缸先夹紧工件，然后进给缸再动作”的顺序，因为

该回路对夹紧缸采用的是进口节流调速，多余流量经溢流阀流回油箱，液压泵始终是在溢流

阀的调定压力下工作。要实现“夹紧缸先夹紧工件，然后进给缸再动作”，同时夹紧缸的速

度能够调节，可以对夹紧虹采用旁路节流调速。

7-11试分析图7-43所示的顺序动作回路是如何实现①一②一③一④顺序动作的？在

液压元件数目不增加的前提下，如何实现①f②一④一③的顺序动作？

题7-11图

答：如图所示的顺序动作回路中，按下启动按钮，电磁铁1YA通电，左缸换向阀左位接

入，左缸实现动作①；左缸活塞行至右端终点后系统压力升高，压力继电器1PD使