《液压与气压传动》姜继海课后习题答案全

液体传动有哪两种形式它们的主要区别是什么

答：用液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式被称之为液体传动。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，其中液压传动是利用在密封容

器内

液体的压力能来传递动力的；而液力传动则的利用液体的动能来传递动力的。

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：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）T作介质：T作介质指传动液体，在液压系统中通常使用液压油液作为丁作介

质。

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，换句冲击小，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。

（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。

答：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卜工作。

（4）液压传动在出现故障时不易找出原因。

国家新标准规定的液压油液牌号是在多少温度下的哪种粘度的平均值

答：我国液压油的牌号是用它在温度为40℃时的运动粘度平均值来表示的。例如32

号液压油，就是指这种油在40℃时的运动粘度平均值为32mni2/So

液压油的选用应考虑几个方面

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。

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：这主要有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。

什么叫压力压力有哪几种表示方法液压系统的压力与外界负载有什么关系

答：液体在单位面积上所受的内法线方向的法向应力称为玉力。压力有绝对压力和相

对压力，绝对压力是以绝对真空为基准来度量的，而相对压力是以大气压为基准来进

行度

量的。

由公式P=F/A可知液压系统中的压力是由外界负载决定的。

解释下述概念：理想流体、定常流动、通流截面、流量、平均流速、层流、紊流和雷

诺数。

答：理想液体：既无粘性又不可压缩的假想液体。

定常流动：流体流动时，流体中任何点处的压力、速度和密度都不随时间而变化，称

这种流动为定常流动。

通流截面：液体在管道中流动时，垂直于流动方向的截面称为通流截面。

流量：在单位时间内流过某一通流截面的液体体积称为体积流量，简称流量。

平均流速：流量与通流截面积的比值即为平均流速v=q/A

层流：液体质点互不干扰、液体的流动呈线状或层状、且平行于管道轴线。

紊流：液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线的运动外，还存在剧烈的横向

运动。

雷诺数：由平均流速u、管径d和液体的运动粘度v三个参数组成的无量纲数用来

表

明液体的流动状态。

说明连续性方程的本质是什么它的物理意义是什么

答：连续性方程的本质是质量守恒定律。它的物理意义是单位时间流入、流出的质量

流量的差等于体积/中液体质量的变化率。

说明伯努利方程的物理意义并指出理想液体伯努利方程和实际液体伯努利方程有什

么区别

答：伯努利方程表明了流动液体的能量守恒定律。实际液体的伯努利方程比理想液体

伯努利方程多了一项损耗的能量hw和比动能项中的动能修正系数。

理想液体伯努利方程：const

实际液体伯努利方程：

如图所示，已知测压计水银面高度，计算M点处的压力是多少

解：取B—C等压面，：

因为D—B为等压面，故。

取V水平面为等压面，。

如题图所示的液压千斤顶，小柱塞直径d=10mm,行程SI=25mm,大柱

塞直径D=50mm,重物产生的力=50000N,手压杠杆比L：1=500：25,试

求：（1）此时密封容积中的液体压力p是多少（2）杠杆端施加力E1为多少时,

才能举起重物（3）在不计泄漏的情况下，杠杆上下动作一次，重物的上升高

度是多少解：（1）Pa:MPa

（2）F=/?4=25.46xl06x^-x（10xI0-3）2=2000N

/

E=F-=2（X）0x—=I（X）N

1L500

2

⑶S2=S1A=SI（^）2=25X（1^）=1mm

答：密封容积中的液体压力p=MPa,杠杆端施加力Fl=100N,重物的上升高度

=1mm。

一个压力水箱与两个U形水银测压计连接如图，a,b,c,d和e分别为各液面相对

于某基准面的高度值，求压力水箱上部的气体压力pg是多少解：由等压面概念：

整理：

（p“为Ve处大气压力）

如图所示的连通器，内装两种液体，其中已知水的密度？1=1OOOkg/m,hl=60cm,

hl=75cm,试求另一种液体的密度？是多少

解：取等压面1―1列方程：

水池如图侧壁排水管为？m%的正方形断面，己知，h=2m,?=45?,不计盖板自

重及皎链处摩擦影响，计算打开盖板的力T是多少

解：盖板所受的总压力，

0sxwin45。

F=pghGA=1000x9.81x(2+-~~-——)x0.5x0.5=5338.54(N)

压心位置，(m)

对校链力矩平衡，

5338.54x(3.09--

T=---------------sin45°=3949.66(N)

0.5xcos45°

如图所示的渐扩水管，已知d=15cm,D=30cm,pA=X104Pa,pB=X104

?a,h=1m,?B=m/s,求(1)?A=(2)水流的方向，(3)压力损失为多少

解：⑴

£4工皿―6。(m/s)

2B

八d(15x10-2)2

⑵八点总能头贲+翳潟+黑7=8.83(矶。)

B点总能头彖崇乃舒瑞十津1.5⑻2

+1=7.11(矶0)

故水流方向为由力到B

(3)能头损失为8.83-7.11=1.72(mH20)

压力损失为：(Pa)

如图中，液压缸直径D=150mm,活塞直径d=100mm,负载F=5X104N。若不

汁液压油自重及柱塞与缸体重量，试求图示两种情况下液玉缸内的液体压力是多少

解：(a)

4F4x5x104

=6.37xlO6(Pa)

P=乃(100x10-3)2

(b)F=?d】p

4F_4x5xl04

=6.37xlO6(Pa)

正久(1()0X10-3)2

消防水龙软管如图所示，已知水龙出口直径d=5cm,水流流量q=m3/min,水

管直径D=10cm,为保持消防水管不致后退，试确定消防员的握持力为多大

解：(N)；向左

，2.36]

4xl000x

<60J

尸八q=196.98(N)；向上

rv=0-pqu=-pq———1X(10x10-2)2

-D:

4

握持力：，

F-7Ft2+^2=V787.942+196.982=812.19(N)

握持力方向O=arctg±=arc1g19698=凌。平,；(左•下)

F：787.94

如图中所示的压力阀，当「=6MPa时，液压阀动作。若d=10mm,d=15mm,p=MPa,

试求：(1)弹簧的预压力Fs；(2)当弹簧刚度k=100N/mm时的弹簧预压缩量x。

解：(1)力平衡关系：

/；=(7?I-P2)-^I2=(6X106-0.5XI06)X^X(10X10-3)2=431.97(N)

(2)由于

皿［升人431.97.,、

则有/=一二------=4.32(mm)

k100

虹吸管道如图所示，已知水管直径D=10cm,水管总长L=1000*h0=3m,求

流量q是多少(局部阻力系数：入口C=,出口C=,弯头C=,沿程阻力系数入二)

j22

解：〃0=几不｝+(7入口+品头+金口)卜

D2g2g

—=-........-----------------------=4.985x10-3(m)

2g丸+金口+品头+翘山().()6X_^^+0.5+0.3+1.()

D1UX1U

v=^4.985x10-3x2x9.81=0.3i3(m/s)

q=-D2U=工x(10x1()7门x0.313=2.46xlO-3(m/s)

44

压力表校正装置原理如图所示，已知活塞直径d=10mm,丝杠导程S=2mm,装置

内油液的体积弹性模量K=X105MPa。当压力为1个大气压(pa?MPa)时，装置

内油液的体积为200mL若要在装置内形成21MPa压力，试求手轮要转多少转

解：由于

则有：(mL)

而，

故，(转)

如图所示，液压泵的流量q=25L/min,吸油管直径d=25mm,泵口比油箱液面高

出400mm,管长1=600mmc如果只考虑吸油管中的沿程压力损失入，当用32号

液压油，并且油温为40°C时，液压油的密度？=900kg/m3,试求油泵入口处的真空度

是多少

解：

4x25xl(r3

u=

ml14(25x10-3)2x60

?2320,所以液体是层流,

32

AN,,,,600X10-X900X0.8488QQNN__.

△〃中=2—--=0.1131x------------；---------=880.035(Pa)

d225x107x2

忽略液柱高影响，油泵吸油口的真空度为

p=\01325-880.035=100444.965(Pa)

沿直径d=200mm,长度1=3000m的钢管(？=mm),输送密度为？=900kg/m3

的油液，流量为q=9?104kg/h,若其粘度为？=cm2/s,求沿程损失。

解:(m3/s)

流速机=幺=00278=0.884(m/s)

八-x0.22

4

,液体流动是层流

、,几羊口工口小11/1厂门can30000.884",j,,I.

沿程损失h=2----=0.046x-----x-------=27.48o(米油।柱)x

d2g0.22x9.81

△〃=『幽=900x9.81x27.48=2.426xlO5(Pa)

如图所示水的管路，已知：dl=300mm,11=500m；d2=250mm,12=300m：

d3=400mm,13=800m；(1AB=500mm,1AB=800m；dCD=500mm,1CD=400

nuB点流量为q=3001/s,液体粘度s,并设，计算全程压力损失是多少

解：全程压力损失

由于，则有

解得：

=(m/s)

u,=(m/s)

=(m/s)

v

62=与"二62005

?/dl=,?/d2=,?/d3=o

查表：=(mm),则=,=,=o

假设成立，故：

吠=廿等=。必高

4q_4x300x10-3

=1.528(m/s)

呜4•(500x10-3)2

?2320,液体流动是紊流,

8001000x1.5282

媪・£^.=0.02XX=46695.7(Pa)

“25(x)xi(r3

1000x1.5282

=0.025x—加x

A/?CD=A-丝”4=23347.8(Pa)

T8"CDdg2500x10-3~2~

所以Ap沿一^PAB+^PBC+^PCD

=46695.7+753.1+23347.8=70796.6(PA)

如图所示，液压泵从一个大容积的油池中抽吸润滑油，流量为q=L/s,油液的粘

度?E=40,密度？=900kg/ir3,假设液压油的空气分离压为米水柱，吸油管长度1二

10m,直径d=40mm,如果只考虑管中的摩擦损失，求液压泵在油箱液面以上的最大

允许安装高度是多少

解：油液粘度：

=2.9224xIO-4(m2/s)

故为层流,

4x1.2x10-3

900x

乃x(40x1Of『

"=0.5740x10

沿程损失△〃沿=a~,x-----

d240x10-3

=58885.34(Pa)

空气分离压△〃分=2.8x1000x9.81=27468(Pa)

最大安装高度处101325-58885.34-乩z0g=27468

故"max=(l01325-58883.34-27468)/(900x9.81)=1.696(m)

管路系统如图所示，A点的标高为10米，B点的标高为12米，管径d=250mm,管

长1=1000米，求管路中的流量q是多少(沿程阻力系数？=,局部阻力系数：入口

C1=，弯管C2=,出口(3=)。

解：有效静压头为(ni)

2x9.81x4.875_―一、

"^000—……fn8O8O7加/s)

-2-5-0-x-1-0--3x-+0.5+0.2+1.0

q=-d*2u=-x(250xl0-3)2*775=0.0435(m7s)

44

已知容器中空气的压力为？105Pa(绝对压力)，空气的温度为0℃,经管嘴喷入

压力为?105Pa的大气中，计算喷嘴出口处气流的速度是多少

解：空气在0℃、Pa时的密度为(kg/m3),容器中空气的密度为：

4=1.285x117Q5xlQ'=l.483(kg/m3)

°1.0140xl05

54

pk=0.528p0=0.528x1.1705x10=6.18x10(Pa)

因为〃>〃上

=149.2(m/s)

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，齿轮的啮合系数必须大于1,于是总有两对齿轮同时啮合,

并有一部分油液因困在两对轮齿形成的封闭油腔之内。当封闭容积减小时，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。

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的泄漏的影响。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。

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菜各有什么优缺

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；单作用叶片泵存在不平衡

的径向力。

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。

液压泵的额定压力为MPa,当转速为1450r/min时，机械效率为nm=。由实验

测得，当液压泵的出口压力为零时，流量为106L/min；压力为MPa时，流量为L/min,

试求：（1）液压泵的容积效率nV是多少（2）如果液压泵的转速下降到500r/min,在

额定压力下工作时，估算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

从能量的观点来看，液压泵和液压马达有什么区别和联系从结构上来看，液压泵

和液压马达又有什么区别和联系

答：从能量的观点来看，液E泵是将驱动电机的机械能转换成液压系统中的油液压力

能，是液压传动系统的动力元件；而液压马达是将输入的压力能转换为机械能，输出

扭矩和转速，是液压传动系统的执行元件。它们都是能量转换装置。

从结构上来看，它们基本相同，都是靠密封容积的变化来工作的。

在供油流量q不变的情况下，要使单杆活塞式液压缸的活塞杆伸出速度相等和回程速

度相等，油路应该差动连接，而且活塞杆的直径d与活塞直径D的关系为：D=（根号2）

乘以d.

5.1已知单杆液压乐I缸筒田径。=100nun.活案杆内注"=5Cmm.I.作压力八=2

MPa.流址为q=10Lmin,回油背压力为5=0.5MPa,试求活塞往复运动时的推力和运

动速度。

解：（1）无杆腔进油时：＜==（［（A2）加+对

7I=^X［（2X106-0.5X106）X0.12+0.5X106X0.052］=1.08X104N

（］10x10-3八八

=—=---------=0.021uV$

4-X0.12X60

4

（2）有杆腔进油时：石=2-?13-幺）加一〃d］

A=^-X［（2X106-0.5X106）X0.12-2X106X0.052］=0.785X104N

5.2已知单杆液压缸缸筒H径P=50mm,活案杆K役d=35mm.泉供油流最为q=10

L/miii,试求：（1）液压缸差动连接时的运动速度：（2）若缸在差动阶段所能克服的外负

载尸=1000N,缸内油液压力有多大（不计管内压力损失）？

10x10

解：（1）u=-^—=——=0.17in's

-d1-X0.0352X60

1000,八，

(2)p---------------=1.04MPa

-x0.0352

4

答：液压缸差动连接时的运动速度是0.17m/s：若缸在差动阶段所能克服的外负载

尸=1000N时，缸内油液压力是1.04MPa。

5.3一柱泉缸柱来固定，缸筒运动，压力油从空心柱塞中通入，玉力为〃，流吊为外缸

筒内径为。，柱塞外径为a内孔ft径为4,试求柱潴缸所产生的推力厂和运动速度U。

解：F=pA=[d?p，2=々=^—=弱

7

答：柱塞缸所产生的推力等「尸运动速度等「力=兴。

5.4如题5.4图所示的叶片集，铭牌参数为夕=18Lmin,2=6.3MPa,设活塞用径£>=

90mm,活塞杆内径d=60mm.在不计压力损失且尸=28000N时，试求在各图示情况

卜乐力表的指示压力是多少？（幺=2MPa）

题5.4图

5.5如题5.5图所示的串联油缸，域和自为有效工作面枳，可和耳是两活塞杆的外负

皎,在不计损失的情况下，试求夕-p,,必和1＞2各是多少？

5.6如题5.6图所示的并联油缸中，4=省,万＞石，当油缸2的活塞运动时，试求

%、匕和液压泵的出口压力夕界是多少？

题5.6图

解：已知：人＞八,4=.心，当油缸2动作时，而油缸1不运动，此时

%="，"0,p=—

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6m/min。工进时：无杆腔进油，非差动连接）可驱动的负载为F=25000N,

回油背压力为MPa,采用额定压力为MPa、额定流量为25L/min的液压泵，试确定:

（1）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

解.：（1）活塞缸直径：m

缸筒直径：m

按国家标准规定，取活塞杆直径mm,ninio

（2）MPaMPa,MPa,,取；材料取普通碳素钢，则：

9.45X106XQ.1X5

(y=420MPa==5.625mm

h2x420xl06

现有一个二位三通阀和一个二位四通阀，如题图所示，请通过堵塞阀口的办法将它

们改为二位二通阀。问：（1）改为常开型的如何堵（2）改为常闭型的如何堵请画符

号表示（应该指出：由于结构上的原因，一般二位四通阀的回油口。不可堵塞，改作

二通阀后，原。口应作为泄油口单独接管引回油箱）。

答：（1）二位四通阀；（2）改为常开（常通）型二位二通阀，堵住B口（但由于特殊结

构0U不接）：（3）改为常闭1常断）型二位二通阀，堵住ALL

（1）二位三通阀；（2）改为常开（常通）型二位二通阀，堵住B口；（3）改为常闭

（常断）型二位二通阀，堵住A口。

6.2题6.2图中溢流阀的调定爪力为5MPa,战压阀的调定压力为2.5MPa,设液压缸的

无杆腔而积A=50cm2,液流通过单向阀和非I.作状态F的减压阀时，其压力损失分

别为0.2MPa和0.3MPa。求:当负载分别为0kN、7.5kN和30kN时，（1）液压缸能否

移动？（2）A、B和C三点压力数值各为多少？

解：尸=0,液压缸快速空载运动，夕,=0,考虑到单向阀的压力损失，则

6.4用先导式溢流阀调节液压泵的压力，但不论如何调节手轮，压力去显示的泵压都很

低。把阀拆下检查，看到各零件都完好无损，试分析液压泵压力低的原因：如果压力表显

示的泉压都很高，试分析液压泵压力高的原因。（分析时参见先导式溢流阀匚作原理图

6.16）

答：液压泵压力低的原因可能是阻尼孔被堵死，液压泵比力岛的原因可能是先导阀被

堵死。

6.5如题6.5图所示的液压系统中，各溢流阀的调定压力分别为〃，=4MPa、

幺=3、1Pa和々=2MPa。试求在系统的负载趋「无限大时，液压泵的工作压力是多

少？

答：（a）图中，三个溢流阀吊联。当负我趋「无穷大时，则三个溢流阀都必须工作，

则〃泵=〃,+"8+'c=9MPa：

(b)图中，三个溢流阀并联。当负载趋了无穷大时，A必须［作，而A的溢流压力取

决于远程调压阀B,B取决于C,所以〃节=〃u=2MPa。

6.6在题6.6图所示两阀组中，设两减压阀调定*力一大一小(外>届)，并且所在支路有

足够的负战。说明支路的出口压力取决卜哪个减压阀？为什么？

答：(a)图中，两个减压阀串联，旦夕A9B，当负载趋J•无穷大时，支路出口压力取

决JB阀。因为调定压力低的B阀先I.作，然后是调定压力高的A阀I：作，故支路压力

取决了调定压力低的B阀。

(b)图中，两个成压阀并联，支路出口压力取决丁A阀，当负我赵丁无穷大时，出口

压力达到为时，B阀I.作，曲此时A阀阀口全开，由rA阀出口压力品rB阀出口压

力,则B阀立刻关闭，当压力升高达到八时，A阀1：作，故支路压力取决丁•调定压力高

的A阀。

6.7在系统有足够负我的情况下，先导式溢流阀、减压阀及调速阀的进、出油口可否对调

工作？若对调会出现什么现象？

答：若是先导式溢流阀的进、出油口对调I.作，则溢流阀不起溢流作用，液压泵的I：

作压力不能恒定，泵的压力将超过额定压力，泵将损坏：若是激压阀的进、出油口对调I.

作，则减压阀不起减压作用：若是调速阀的进、出油口对调工作，则调速阀不起调速作

+用。

题函6.9

6.8在题图6.6所示的系统中，溢流阀的调定压力为4MPa,如果阀芯阻尼小孔造成的损

失不计，试判断下列情况下压力衣的读数是多少？(1)YA断电，负我为无穷大；(2)YA

断电，负战压力为2MPa：(3)YA通电：负载压力为2MPa.

答：(1)YA断电，负我为无穷大时，压力表的读数pA=4MPa：

(2)YA断电，负载压力为2MPa时，p^lMPa：

(3)YA通电：负载压力为2MPa时，川=0。

6.9如题6.9图所示，顺序阀的调整压力为〃A=3MPa,溢流阀的调整压力为

p>=5MPa,试求在下列情况FA、B点的压力是多少？(1)液压缸运动时，负载压力

pL=4MPa：(2)负战压力4=iMPa：(3)活塞运动到右端时，

答：(1)液压缸运动外=4MPa时，则外=〃s=4MPa：(2)/t=lMPa时,则外=1

MPa,陛=3MPa：(3)活塞运动到右端时,则pA=.=5MPa.

第7章液压与气压传动基本回路思考题和习题

减压回路有何功用

答：减压回路的功用是：使系统中的某一部分油路具有较低的稳定压力；也可采用两

级或多级调压的方法获得两级或多级减压；还可采用比例减压阀来实现无级减压。

在什么情况卜.需要应用保压回路试绘出使用蓄能器的保压回路。

答：执行元件在工作循环的某一阶段内，若需要保持规定的压力，就应采用保压回

路。参见图。

卸荷回路的功用是什么试绘出两种不同的卸荷回路。

答：卸荷回路的功川是使液E泵在接近零压的情况下运转，以减少功率损失和系统发

热，延长泵和电机的使用寿命。参见图。

什么是平衡回路平衡阀的调定压力如何确定

答：为了防止立式液压缸及其工作部件因自重而自行下落，或在下行运动中由于自重

而造成失控失速的不稳定运动，在回路中设置平衡阀，这就是平衡回路。平衡阀的调

定压力应由液压缸及其工作部件重量而定。

进口节流阀调速回路有何特点

答：进口节流阀调速回路特点从三方面分析：

1.速度负载特性，a.在节流阀通流面积一定时，负载越小，这种回路的速度刚度越大:

b.在负载一定时，节流阀通流面积越小，回路的速度刚度越大；c.增大液压缸有效面

积和提高液压泵供油压力可提高这种回路的速度刚度。

2.最大承载能力：在供油压力调定后，这种回路的最大承载能力是不变的。

3.功率特性：这种回路既有溢流损失，又有节流损失，故回路效率低，特别是在负载

和速度变化较大时。故这种问路常用于负载恒定或变化小调速范围不大和无速度稳定

性要求的小功率系统中。

出口节流阀调速回路有何特点

答：出口节流阀调速回路与进口节流阀调速问路的特性基本相同。但承受负值负载能

力比进口节流阀调速回路强，运动平稳性也比进口节流阀调速回路好。又因油经节流

阀直接回油箱，故散热条件比进口节流阀调速回路好。

故这种回路的应用场合也与进口节流阀调速回路基本相同，特别适用于负

值负载。

旁路节流阀调速回路有何特点

答：旁路节流阀调速回路特点：

1.速度负载特性：a.在节流阀通流面积一定时，负载越大，这种回路的速度刚度

越大；b.在负载一定时，节流阀通流面积越小，回路的速度刚度越大；c.增大液压缸

有效面积和降低液压泵供油能力可提高这种回路的速度刚度；

2.最大承载能力：随着节流面积的增加，这种回路的最大承载能力减小；

3.功率特性：这种回路只有流量损失，无压力损失，故回路效率较高。

这种回路适用于功率较大，对速度稳定性要求不高的场合。

为什么采用调速阀能提高调速性能

答：由于调速阀有定差减压阀能自动保持节流阀前后压力差不变，故能保证通过节流

阀的流量不受外界负载变化的影响，故能提高调速性能。

试分析比较三种容积式无级调速回路的特性。

答：变量泵和定量马达的调速回路：这种回路执行元件的速度取决于变量泵的流量,

调速范围较大，可以连续的无级调速；执行元件输出力由负载决定，不囚调速而变化,

乂称恒转矩调速回路。由于泵和执行元件的泄漏，引起速度下降，故有速度随负教增

加而下降的特性。

定量泵和变量马达的调速回路：这种回路执行元件的速度取决于变量马达的

排量。当负载功率恒定时,若调小马达的排量则马达的转数增加、转矩减小，故乂称

恒功率调速。由于马达的转速不能太高，排量不能调的过小，故调速范围很小。

变量泵和变量马达的调速回路：这种回路执行元件的速度可通过调节变量泵和变量马

达的排量实现，因而扩大了调速范围。有较高的工作效率，适用于大功率的场合。

试绘出三种不同的快速运动回路。

答：三种不同的快速运动回路是：差动连接回路；采用蓄能器的快速运动回路；双豕

供油回路，参见图，，。

什么叫差动回路

答：利用液压缸的差动连接，使泉输出的油液和缸有杆腔返回的油液合流，进入缸的

无杆腔，实现活塞快速运动，这种连接方法的回路称差动回路。

如何利用行程阀实现两种不同速度的换接

答：正常时，泉输出的油直接流入油缸，活塞快速运动；当活塞杆上的挡块压下行程

阀，使液压泵的油经节流阀进入油缸，这时转为慢速。这种方法可实现两种不同速度

的换接。

如何利用两个调速阀实现两种不同速度的换接

答：利用两个调速阀并联，由换向阀换接，两调速阀各自独立调节流量，互不影响，

实现两种不同速度的换接，还可以利用两个调速阀串联，当电磁阀将第2个调速阀短

路时，得到一种进给速度，第2个调速阀不短路时，得到第2种进给速度，在第2个调

速阀开口面积比第1个调速阀开口面积小的情况下可以各自调节流量。

如何使用行程阀实现执行机构顺序动作

答：A,B两缸，正常运动时油经行程阀一侧流往A缸，当A缸运动到位，活塞杆上的挡

块，压下行程阀，行程阀换向，油经行程阀另一侧流往啮工，从而实现执行机构顺序

动作。

如何使用顺序阀实现执行机构顺序动作

答：利用顺序阀的压力调节实现执行机构顺序动作。例如A,B两缸，缸B接一顺序阀,

调定顺序阀的压力，使之大于缸A的最大工作压力。压力油先进入缸A,实现动作，A缸

行至终点后压力上升，压力油打开顺序阀进入B缸，实现动作。如此实现A,B两缸顺序

动作。

如何使用延时阀实现执行机构时间控制顺序动作

答：利用延时阀的时间控制实现执行机构时间控制顺序动作。例如A,B两缸，缸B接一

延时阀，调定延时时间。当E力油进入缸A,缸A动作。同时，压力油也进入延时阀通

往缸B,由于延时阀延续一定时间后，才进入缸B,使缸B动作。调节延时阀的时间，便

可调节缸A与缸B的先后动作的时间差，实现执行机构时间控制顺序动作。

试绘出两种不同的容积式同步回路

答：参见图

怎样实现吊联液压缸同步

答：两串联液压缸A,B要实现同步，需使缸A的有杆腔的有效面积与缸B的无杆腔的有

效面积相等。当压力油进入缸A的无杆腔，缸A动作，有杆腔的油进入缸B的无杆腔，使

缸B动作。由于缸A的有杆腔的有效面积与缸B的无杆腔的有效面积相等，故两缸的动作

同步。

怎样实现并联液压缸同步

答：用同步缸来实现并联液后缸同步。即用一个由两个尺寸相同的双杆缸（也称同步

缸）连接此面积相等的并联液压缸A与B,使双杆缸的a与b腔接缸A缸B的无杆腔。当同

步缸的活塞左移时，a与b腔中的油进入缸A缸B的无杆腔，使之缸A缸B的无杆腔运动。

由于a与b腔的面积相等，进入缸A缸B的油流量相等，故缸A缸B的速度也相等，如此实

现并联液压缸同步。

绘出机械联结的同步回路。

答：参见图

如何利用分流集流阀使执行机构实现同步

答：将分流集流比与两油缸面积比相同的分流集流阀的两分流接口接在两油缸的无杆

或有杆腔，分流集流阀的两股油进入两油缸的无杆或有杆腔，使缸同步运动。当换向

后，分流集流阀的集流口起集流作用，使缸同步返回。

如何利用电液比例阀使执行机构实现位置同步

答：将电液比例阀的接口接往缸A,缸B与缸A接有位置检测装置。当缸B与缸A出现位置

误差时，检测装置发出信号，调节电液比例阀的开口度，实现位置同步。

如何利用电液伺服阀使两个执行机构实现同步

答：将电液伺服阀的接口接往缸A,缸B与缸A接有检测装置。当缸B与缸A出现位置误差

时，检测装置发出信号，持续不断地调节电液伺服阀的开口度，使缸A跟随B缸，实现

位置同步。

试设计一双手控制气缸往复运动回路。

答：参见图

试设计一个可使双作用气缸快速返回回路。用下列气阀：一个单电控二位五通阀，

个单向节流阀，一个快速排气阀。

答：参见图。

如图所示，液压泵输出流量L/min,液压缸无杆腔面积cm,液压缸有杆腔面积

cm。溢流阀的调定压力MPa,负载F=10kN。节流阀口视为薄壁孔，流量系数。油

液密度kg/m。试求：（1）节流阀口通流面积cm和cm时的液压缸速度、液压泵压

力、溢流阀损失和回路效率；（2）当cm和cm时，若负载F=0,求液压泵的压力

和液压缸两腔压力和各为多大（3）当F=10kN时，若节流阀最小稳定流量为L/min,

所对应的和液压缸速度多大若将回路改为进油节流调速回路，则和多大把两种结

果相比较能说明什么问题

解：1图示为出口节流调速回路，用液压缸活塞受力平衡方程可求出节流阀的压差：

△p=4一"=24x3x5。xI。；一。。。。=g*]

a25xIO

流过节流阀的流量：

(1)当cm2时，

=?10：(m7s)=7842cm7min

=—=0.0522ir./s=cm/min

4

大腔需要流量：

cm3/min=L/min>qp,阀口开得太大，不可能。

所以：=m/s=200cm/min

流过节流阀的实际流量为：

%=5xA?=200x25=5000cmVmin=5L/min

节流阀的前后实际压差为:

5xl(f3

夕=()2X—=3.25x1()5Pa

2

F+AQ)_10000+3.25xl03x25x10-4

=21X105Pa=MPa

PP=

A50X10-4

Fu100(X)x0.033

rj=----=---------------

P42.1xl06x—xIO;

60

(2)当cm2时，

=X10hm'7s=cm3/min

L>=—==0.010456m/s=cm/min

&25

45

qc=px/\|=X50X10=X5X10m7s=L/min<仇二10L/min

Pp=Pr=MPa。

△分=10—=L/min。

溢流损失：=24X105XXIO-3/60=W

Fu10000x0.010456

rj=----=---------------==

PMP24X105X—xIO3

60

2当尸=0

当4=cmJ

p,A,24X1O5X5OX1O-4za._

△Ap='「=---------------------T---------=48x105Pna

-4

A225X1O

24X105Pa,48X105Pao=MPa。

3当厂=10kN时

Ap,A\_F24xlO5X5OX1O_4-1OOOO。…

△p='"--------=-------------------------------7-----------------=8x10

A25x10-4

=MPa

流过节流阀的流量：

1

q=C<fArA/?=50X10L/min

6

aq50x10,-82in-12

&=-------j=----------/-----=vX1n0m=vX10cm=

C/—Ap0.62J—x8xl05x60

q\p1V900

y二八二50x10”

m,n

A260x25x10-4=X10m/s

改为进口节流调速回路：

FlOxlO3

=5O7T(F=2X10'Pa=2MPa

W=-2=MPa

50x10^

=X10-8m2=X10-2cm2

O.62J—x4xl()5x60

V900

^7rmin50x10'

^min=A—60x50x10-4=17m/s

两种结果比较，说明在节流阀同样的最小稔定流量时：进口节流调速回路的

最小速度比出口节流调速回路小，速度调节范围大些；进口节流调速回路的节流

损失比出口节流调速回路小。

如图所示，各液压缸完全相同，负载。已知节流阀能调节液压缸速度并不计压力损

失。试判断在图（a）和图（b）的两个液压回路中，哪个液压缸先动哪个液压缸

速度快请说明道理。

答：（a）在图液压回路中，A缸先动。负载的大小决定了缸压力，因为，，>,>，所

以A缸先动。

A缸动作时，流过节流阀的流量为，。

B缸动作时，流过节流阀的流量为，。

因为>,所以<,<>

又困，.所以<・

（b）图液压回路中，A缸先动。因为，，Al=Bl,A2=B2。

F2>Fl,<,负载小的活塞运动产生的背压又加负载大的活塞B背腔，更使

活塞B缸不能动，直至A缸到达端点，B缸方能运动，所以A缸先动。

A缸运动时流经节流阀的流量，，。

B缸运动时流经节流阀的流量，，。

因为F2>Fl,<,>,,,A2=B2,有?所以A缸速度快。

如图所示，图示为采用调速阀的进口节流加背压阀的调速回路。负载F=9000N。液

压缸两腔面积cm,cnio背压阀的调定压力MPa。液压泵的供油流量L/min。不

计管道和换向阀的压力损失。试问：（1）欲使液压缸速度恒定，不计调压偏差，溢

流阀最小调定压力多大（2）卸荷时的能量损失有多大（3）若背压阀增加了，溢

流阀调定压力的增量应有多大

解：图示回路中活塞受力平衡方程：

5

=F+=9000+5x105x20x1（）7=X10Pc

一A,-50x10-

（1）欲使液压缸速度恒定：不计调压偏差，溢流阀最小调定压力：

调速阀稳定工作的条件是两端压差即最小为5X10\所以

5

pr=/?,+3=（20+5）X10=MPa

（2）卸荷时的能量损失

5X105X30X10-3

P=1）闾=250W=kW

60

（3）溢流阀调定压力的增量应为/A的增量为入

即，"加，

如图所示，双泉供油，差动快进工进速度换接回路有关数据如下：液压泵的输出流

量L/min,L/min；输送油液密度kg/m,运动粘度m/s,液压缸两腔面积cm,

cm,快进时的负载F=1kN,油液流过方向阀时的压力损失MPa,连接液压缸两腔

的油管ABCD的内径为cm,其中ABC段因较长（L=3m）,计算时需考虑其沿程损失,

其它损失及由速度、高度变化形成的影响皆可忽略。试求：（1）快进时（差动连

接）液压缸的速度和压力表读数；（2）工进时如果压力表读数为MPa,此时同路

承受载荷能力有多大（因流量很小，可不计损失）液控顺序阀的调定压力宜选多

大

解：（1）快进时液压缸的速度和压力表读数

活塞腔的流量：，

差动快进时液压缸的速度：=m/s

雷诺数：=75?,所以是层流。

层流流动：

=Pa=X105Pa

尸+2.505又10〃4_I000+2.505XI05X60XI04

PLA-A—<100-60）xl04=XlO'Pa

P"P.XlO'Pa

5

（2）pr=p.=80X10Pa

工进时若不计损失：plAl=F+p2A2=F

F=80X105X100X10M=80000N

液控顺序阀的调定压力宜选略大于x10Ta。

如图所示的调速回路，液压泵的排量mL/r,转速r/min,容积效率，溢流阀调定

压力MPa,液压马达排量此/r,容积效率，机械效率，负载转矩Nm。节流阀最大开

度cm（可视为薄壁孔口），其流量系数，油