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目录 第一章 液压与气压传动概述 .3 第二章 液压传动的基础知识 .4 第三章 液压泵与液压马达 .17 第四章 液压缸 .26 第五章 液压基本回路与控制阀 .34 第六章 液压辅助元件 .61 第七章 液压系统实例 .63 第八章 液压系统的设计计算 .66 第九章 液压伺服系统 .75 第十章 气源装置与气动辅件 .79 第十一章 气缸 .79 第十二章 气动控制元件与基本回路 .81 一液压与气压传动概述 1.1 答：液压与气压传动都是借助于密封容积的变化，利用流体的压力能与机械能之间的转换来 传递能量的。 液压传动系统和气压传动系统主要有以下四部分组成： （1） 动力元件：液压泵或气源装置，其功能是将原电动机输入的机械能转换成流体的压力能， 为系统提供动力。 （2） 执行元件：液压缸或气缸、液压马达或气压马达，它们的功能是将流体的压力能转换成机 械能，输出力和速度（或转矩和转速） ，以带动负载进行直线运动或旋转运动。 （3） 控制元件：压力流量和方向控制阀，它们的作用是控制和调节系统中流体的压力、流量和 流动方向，以保证执行元件达到所要求的输出力（或力矩） 、运动速度和运动方向。 （4） 辅助元件：保证系统正常工作所需要的辅助装置，包括管道、管接头、油箱或储气罐、过 滤器和压力计等。 1.2 答：液压传动的主要优点： 在输出相同功率的条件下，液压转动装置体积小、重量轻、结构紧凑、惯性小、并且反应快。 可在运行过程中实现大范围的无级调速、且调节方便。调速范围一般可达 100：1，甚至高达 2000：1。 传动无间隙，运动平稳，能快速启动、制动和频繁换向。 操作简单，易于实现自动化，特别是与电子技术结合更易于实现各种自动控制和远距离操纵。 不需要减速器就可实现较大推力、力矩的传动。 易于实现过载保护，安全性好；采用矿物油作工作介质，滋润滑性好，故使用寿命长。 液压元件已是标准化、系列化、通用化产品、便于系统的设计、制造和推广应用。 液压传动的主要缺点： （1） 油液的泄露、油液的可压缩性、油管的弹性变形会影响运动的传递正确性，故不宜用于 精确传动比的场合。 （2） 由于油液的粘度随温度而变，从而影响运动的稳定性，故不宜在温度变化范围较大的场 合工作。 （3） 由于工作过程中有较多能量损失（如管路压力损失、泄漏等） ，因此，液压传动的效率还 不高，不宜用于远距离传动。 （4） 为了减少泄漏，液压元件配合的制造精度要求高，故制造成本较高。同时系统故障诊断 困难。 气压传动的主要优点： （1） 以空气为传动介质，取之不尽，用之不竭；用过的空气直接排到大气中，处理方便，不 污染环境，符合“绿色制造”中清洁能源的要求。 （2） 空气的粘度很小，因而流动时阻力损失小，便于集中供气、远距离传输和控制。 （3） 工作环境适应性好，特别是在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射及振动等恶劣环境中工 作，比液压、电子、电气控制优越。 （4） 维护简单，使用安全可靠，过载能自动保护。 气压传动的主要缺点： （1） 气压传动装置的信号传递速度限制在声速（约 340m/s）范围内，所以它的工作频率和响 应速度远不如电子装置，并且信号要产生较大的失真和 延滞，不宜用于对信号传递速度要求十分高的场合中，但这个缺点不影响其在工业生产 过程中应用。 （2） 由于空气的可压缩性大，因而气压传动工作速度的稳定性较液压传动差，但采用气液联 合可得到较满意的效果。 （3） 系统输出力小，气缸的输出力一般不大于 50KN；且传动效率低。 （4） 排气噪声较大，在高速排气时要加消声器。 二液压传动的基础知识 2.1 答：由于绝大多数测量仪表中，大气压力并不能使仪表动作。它们测得的是高于大气压的那 部分压力，而不是压力的绝对值。所以压力的测量有两种不同的基准。 （相对压力和绝对压力） 过去工程中常用的压力单位是公斤力/厘米 2 （kgf/cm 2）,和工程大气压(单位较大) 。而在表示 很低的压力或要精密测定压力值时常采用液柱高度作为压力单位（单位较小） 。 2.2 答：压力能可以转换为其它形式的能量，但其总和对液体中的每一点都保持不变为恒值，反 映了液体中的能量守恒关系。 2.3 答：是依据帕斯卡原理实现力的传递力。 2.4 答：因为流动状态由层流转变为紊流和由紊流转变为层流时雷诺数并不相同，后者值小。 雷诺数的物理意义是流动液体的惯性力与粘性力之比。雷诺数小，表示粘性力占主导地位， 由压力与粘性力之间的平衡决定了流动的规律，流体质点受粘性力制约只能按层沿轴线方向运动， 因此流动为层流。 2.5 答：在密封管道内做稳定流动的理想液体具有三种形式的能量，即动力能、动能、和位能， 它们之间可以互相转换，并且在管道内任意处和这三种能量总和是一定，因此也称为能量守 恒。 （1） 在波努利方程中， 、h 和 都是长度的量纲，一般分别称为压力头、位置头和速度gpV2 头，三者之和为一常数，用 H 表示。在图 1-7 中各点的 H 值连线为一水平线，表示管道内任 一处的三种能量之和是相等的。 （2） 若管道水平放置（h1=h2） ， ，表明液体的流速越高，它的压力就gVPg2 21 越低，即截面细的管道，流速较高，压力较低；截面粗的管道，则流速较低，压力较高。 2.6 答：稳态液动力是由于位置变化所产生的力。 2.7 答：这样使 tc 减少而 t 增加，从而将完全冲击降为非完全冲击。 2.8 答：液压传动中的压力损失，绝大部分转变为热能，造成油温升高，泄露增多，使液压传动 效率降低，因而影响液压系统的工作性能。油液流动时，其流速对压力损失影响很大。层流 时的沿程压力损失 与油液的流动速度 V 一次方成正比，紊流时的沿程损失 与油液沿p 沿p 流动速度 成正比；流动油液的局部压力损失与其流速 成正比。可见降低流速对减275.1v 2v 少压力孙失是十分重要的，因此应限制液体在管道中的最高流速。但是液体的流速太低又会 使管路和阀类元件的结构尺寸变大。 2.9 解：压缩率 MPaVKpk v4.150)9.4(71)(0 2.10 解： L/s 0.649841)305(1.307.24/7282 31.89622 dvAq smpvgh 2.11 解： 2.12 解： smlpdhqa /1043.270184.02)/2(1.12)( 333 svst smA45.6105. /./.23 2.13 解： pCqd226307.65901.1mA 2.14 解： sTkVS 6.10279354.187.5. 3PtS .6.0279).2.()28.1(1 4.12734.9 4.397)152()152734.(60)(2212TTkpSS 2.15 解： 33/89410.6mkgVm 2.16 解：1830mm 2.17 解：在 0.1s 内，液压泵输入液压缸压力腔的油液体积 LTQ016.6 MPaVXP 89.32)(1100 2.18 解： sPamkgNmkgsVsEtt 2 326202101069./ /853. /8.19.7.735 2.19 解：轴外径的最大切应力为 vdzui 式中：v轴周围速度， dn 切向摩擦力为 bndbFf 22 摩擦消耗功率为 wsmNPskgdnVPfff 490/4901. )605(2.5.043901323252 2.20 解： ghZA汞 已知 33 33 /106.6.1/ mkgk水汞水 大气压 Aa ZghP汞绝 00325 Pa2975 5.0891.08.913603 24Pa0绝相 aP 2.21 解：设 为容器内的绝对压力绝 PaghPghp 9801.00 绝真绝真 空 度 2.22 解： 490Pa5.810ghP- PCUOB 2).()2()1(c0CC00 绝真真 绝绝真绝 点形 管 交 于与点 取 等 压 面过 aa P 2.23 解： NAhDgF 4163.0)6.230(8.9)2()( 84.801 22 2.24 解： hgdGFxhxg22)(4)(柱 塞 的 力 平 衡 方 程 式 为 压 力 为柱 塞 底 面 上 的 液 体 相 对 2.25 解： mSDdPaGp NLlDdlFGFF25.104)3( 10398)4.(.35042 5624)1(2222 5222 22 小大 大小设 小 活 塞 杆 的 推 理 为 2.26 解： mkdDpxxss310. 104)2.(31054)(2 36202设 弹 簧 的 预 压 缩 量 为 2.27 解：对截面、列出连续性方程和伯努利方程 21VA 21 gVgPp 2 )(21211 2121V)A(P 12 1 )(21 故 。 同理可论21p32p 2.28 解：（1）对截面、列伯努利方程，以油管水平中心线为基准水平面 SMgPHV /5.178.904528.92 0Z,0 62211 ）（ ， （2） min318561.7*02.1434 AQ322 SVdtt）（ 2.29 解：对截面列伯努利方程，设通过中心线的水平面为基准 s/1463cm0*.234VAQs/15*8.912ghV)16( 2g4gh0,212212211 AQZPghp 2.30 解：阀门关闭时，压力表处液体的能量为 gPE 阀门打开时，压力表处液压的能量为 V22 理想液体流动时无能量损失，因此 SL smVdAQP gVpE/2. /10*2.49.)012.(43*/.)6.5()(2 32121 2.31 解：（1）雷诺数 vRe 紊 流 23051023R/64.10*2/e322scmdQvsm （2） cmvRQddv Qecrecr 6.40*2310*4.342临 界 雷 诺 数 ： 2.32 解： cmMQvpdllVPul3.27 273.01*3.901*2864.1643444 2.33 解： scmdv/38260*14.221 Q/1.3220）（ 判断流态： 层流309.*81vdRe 紊流21862060 阻力系数： 039.175Re1 35.00421.1864.6425. e 压力损失： Pavdlp 7420).3(901.3.211 Ml 6835.1).(6.4.00 Pavdlp29)83(95.21 总压力损失： p01总 Ma48. 10*298635.*72 6 对进出口端面列伯努利方程，取过中心线的水平面为基准面 gp2vgp1ps/62m.0v,s/2.3vp,g/012121总总总， 紊 流层 流 hzw 186Mpa.4.10*37624.2.3.96-2 2.34 解：（1）设油液从 对截面列伯努利方程2P hzvz21,21,0 为 正 值 ， 故 假 设 正 确 ，因 w 5521 222h 67m.18.90*1.4hgpwhzgvzv （2）设液流为层流 压力损失： s/51cm.7s/1075.423.01.3v4dAVQ/.95767.2l5Pvllvp d75)(R2vlp pa10*67.890g 334-254222e 5w 判断流态： 层105.2Re 因此阻力系数 的计算正确 2.35 解：通过细长管流量 pldQ284 式中 ghp smsclhlDgdvvlltgdh dtvlDgtgldhDldttAt /8.4/8.025439).0(62326033241284128 22142120 424 2.36 解：（1）对截面列伯努利方程，以油箱液面为基准面 scmdnqAQv Hzpapzphgvgvw/2560314.7,.,0,22221 212 沿程损失 gvlhw2 28cm.168.9*25.9014hgvPH6.289*5.0362.h 17R53091045Wwe22层 流vde （2）当泵的转速增加时，管内流速 增加，速度水头与压力损失与 成正比也增加，因此2v2v 吸油高度 H 将减小。 反之，当泵的转速减少时，H 将增大。 2.37 解：对油箱液面与泵入口处到伯努利方程，以油箱液面为基准面 scmAQvh hzgvpzgvpw/8560.2143,0321 21212 gvdlgvdl dRe 22h07.1635728we2 层 流 059m.8*2.05.*70 w221hHgvp 真空度： w221v hgvp pa10*7.4059.48.993 2 2.38 解：对截面列伯努利方程，以油箱液面为基准面 scmdQAvzphgvgvw/8.10468.143,7.0,2223221 21 0795.43R75 .e2层 流e PahgvZGP mdlhww 820495.8.*2017.89*0245.2.1.122 2.39 解：对截面列伯努利方程，以截面为基准面 scmdQAvvHzzvpgpw/3460214.3,0221 2121 pa10*5.p 1046pa23.*90.146.2vdl.340.162304.3.251紊 流vdRe 24Mpa.8.9*35.1708.9*1042gvhHgP5.78.9*51w2 mhw 2.40 解：对截面 D、d 列伯努利方程，以水平对称面为基准面 4242224221 22121281*0, dDFdgvvdDFPpvdAvQgvpg 列动量方程，取 X 坐标向右 2124)(vdQFx 22vDdx 2214vDdF NdDFFd26478*1302182422 422 2.41 解：取坐标 x、y 取管道入口和出口断面间的液体为控制体积弯管对控制体积在 x 和方向的作用力分别为 列出 x 方向动量方程yx和 cos1cosP-AF)(21x12Qvv 2yxy2Fsinsi)0(n合 力 pvy 液体对弯管的作用力大小与 F 相等，方向与 F 相反 2.42 解：（1）通过阀口的流量： PxCQq2 阀口通流面积周长 d pCxq2 mc37.1.010*42 96*46553 （2）轴向稳态液动力： N PXCFvq7.15 10*69cos10*437.2*4.986*os 45 油液通过二个阀口： NF4.317.5*2 方向向左有使阀口关闭之势。 2.43 解： 4min.251s03.*485QHDvt /c.2.1502.*4.3lpd)( min/09.5*14.32.2.4)1(363232 通 过 间 隙 的 流 量DQAv MpaGWp 2.44 解：冲击波传递速度： Edk1C s/1740*2.1.309.9 8Mpa.102.6*59174tTCps.s68*2l0 V故 为 间 接 冲 击 压 力 升 高电 磁 阀 关 闭 时 间 三液压泵与液压马达 3.1 答： （1） 液压泵作用是把原动机输入的机械能转换为液压能向系统提供一定压力和流量的液流。 液压马达的作用是把输入油液的压力能转换为输出轴转动的机械能，用来推动负载作功。 （2） 液压泵的分类： A）按液压泵输出的流量能否调节分类 液压泵可分为定量液压泵和变量液压泵。 B）按液压泵的结构型式不同分类 3.2 答： （1） 液压泵的工作压力决定于外界负载的大小（而与液压泵的流量无关） ，外负载增大，泵的 工作压力也随之增大。 （2） 泵的工作压力是指液压泵在实际工作时输出油液的压力，即油液克服阻力而建立起来的 压力。 泵的额定压力是指液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转正常工作的最高 工作压力。 液压泵在工作中应有一定的压力储备，并有一定的使用寿命和容积效率，通常它的工作 压力应低于额定压力。 3.3 答: （1） 排量 V：液压泵轴转一周，由其密封容腔几何尺寸变化计算而得的排出液体体积称为液 压泵的排量。 理论流量 q t :是指在单位时间内理论上可排出的液体体积。它等于排量和转速的乘积。 实际流量 q：是指考虑液压泵泄漏损失时，液压泵实际工作时的输出流量。所以液压泵的实际流量 小于理论流量。 3.4 答： （1） 容积损失和机械损失。 （2） 容积损失是因内泄漏而造成的流量上的损失。 机械损失是指因摩擦而造成的转矩上的损失。 3.5 答： （1） 受泄漏大和存在径向不平衡力的影响。 采取措施：A）减小径向不平衡力 B) 提高轴与轴承的刚度 C）对泄漏量最大的端面间隙采用自动补偿装置等。 3.6 答： （1） 表示泵工作时流量随压力变化的关系。A 点为始点表示空载时泵的输出流量（q t） 。B 为 转折点，P b 就是限定压力，表示泵在保持最大输出流量不变时，可达到的最高压力。C 点所 对应的压力是 pc 为极限压力（又称截止压力）表示外载进一步加大时泵的工作压力不再升高， 这时定子和转子间的偏心量为零，泵的实际输出流量为零。 （2） 调整螺钉 1 改变原始偏心量 e0，就调节泵的最大输出流量。当泵的工作压力超过 pb 以后， 定子和转子间的偏心量减小，输出流量随压力增加迅速减小。 调整螺钉 4 改变弹簧预压缩量 ，就调节泵的限定压力。 调节泵的最大输出流量，即改变 A 点位置，使 AB 线段上下平移。 调节泵的限定压力，即改变 B 点位置，使 BC 段左右平移。 3.7 答：区别： （3） 定子和转子偏心安置，泵的出口压力可改变偏心距，从而调节泵的输出流量。 （4） 在限压式变量叶片泵中，压油腔一侧的叶片底部油槽和压油腔相通，吸油腔一侧的叶片 底部油槽和吸油腔相通，这样，叶片的底部和顶部所受的液压力是平衡的。这就避免了双作 用叶片泵在吸油区的定子内表面出现磨损严重的问题。 （5） 与双作用叶片泵相反，限压式变量叶片泵中叶片后倾。 （6） 限压式变量叶片泵结构复杂，泄漏大，径向力不平衡，噪音大，容积效率和机械效率都 没有双作用式叶片泵高，最高调定压力一般在 7MPa 左右。但它能按负载大小自动调节流量， 功率利用合理。 3.8 答：轴向柱塞泵结构紧凑，径向尺寸较小，惯性力小，容积效率高，目前最高压力可达 40MPa，甚至更高，一般用于工程机械、压力机等高压系统。 3.9 答：外啮合齿轮泵注意事项： （1） 泵的传动轴与原动机输出轴之间的连接采用弹性联轴节时，其不同轴度不得大于 0.1mm，采用轴套式联轴节的不同轴度不得大于 0.05mm。受泄漏大和存在径向不平衡力的影 响。 泵的吸油高度不得大于 0.5mm。 吸油口常用网式过滤器，滤网可采用 150 目。 工作油液应严格按规定选用，一般常用运动粘度为 2554mm2/s，工作油温范围为 580。 泵的旋转方向应按标记所指方向，不得搞错。 拧紧泵的进出油口管接头连接螺钉，以免吸空和漏油。 应避免带载起动或停车。 应严格按厂方使用说明书的要求进行泵的拆卸和装配。 叶片泵注意事项： （1） 泵轴与原动机输出轴之间应采用弹性联轴节，其不同轴度不得不大于 0.1mm。 （2） 泵的吸油口距油面高度不得大于 0.5m，吸油管道不得漏气。 （3） 油箱应保持清洁，油液的污染度不得大于国标等级 19/16 级。 （4） 工作油液的牌号应严格按厂方规定选用。一般常用运动粘度为 2554mm2/s,工作油温范围 为 580。 （5） 泵的旋转方向应按标记所指方向，不得搞错。 （6） 应严格按厂方使用说明书的要求进行泵的拆卸和装配。 轴向柱塞泵注意事项： （1） 泵的传动轴与原动机输出轴之间的连接采用弹性联轴节，其不同轴度不得大于 0.1mm，不 允许在泵的传动轴端直接安装皮带轮或齿轮。 （2） 吸油管、压油管和回油管的直径不应小于规定值。对允许安装在油箱上的自吸泵，油泵的 中心至油面的高度不得大于 0.5m，自吸泵的吸油管道上不允许安装过滤器。吸油管道不得 漏气。 （3） 新泵在使用一周后，需将全部油液滤清一次，并清洗油箱和滤油器。正常使用后，一般每 半年更换一次液压油。油液的污染度不得大于国标 19/16 级。 （4） 工作油液的牌号应严格按厂方规定选用。一般常用运动粘度为 1647mm2/s,工作油温范围 为 580。 （5） 油泵的旋转方向应按标记所指方向，不得搞错。 （6） 应严格按厂方使用说明书的要求进行泵的拆卸和装配。 3.10 答：齿轮泵：结构简单，价格便宜，工作可靠，自吸性好，维护方便，耐冲击，转动惯量大。 但流量不可调节，脉动大，噪声大，易磨损，压力低，效率低。高压齿轮泵具有径向或轴向 间隙自动补偿结构，所以压力较高。内啮合摆线齿轮泵因结构紧凑，转速高，正日益获得发 展。 单作用叶片泵：轴承上承受单向力，易磨损，泄漏大，压力不高。改变偏心距可改变流量。 与变量柱塞泵相比，具有结构简单、价格便宜的优点。 双作用叶片泵：轴承径向受力平衡，寿命较高，流量均匀，运转平稳，噪声小，结构紧凑。 不能做成变量泵，转速必须大于 500r/min 才能保证可靠吸油。定子曲面易磨损，叶片易咬死或折 断。 螺杆泵：结构简单，重量轻，流量和压力脉动小，无紊流扰动，噪声小，转速高，工作可靠， 寿命长，对油中的杂质颗粒度不敏感，但齿形加工困难，压力不能过高，否则轴向尺寸将很大。 径向柱塞泵：密封性好，效率高，工作压力高，流量调节方便，耐冲击振动能力强，工作可 靠，但结构复杂，价格较贵，与轴向柱塞泵比较，径向尺寸大，转动惯量大，转速不能过高，对 油的清洁度要求高。 轴向柱塞泵：由于径向尺寸小，转动惯量小，所以转速高，流量大，压力高，变量方便，效 率也较高；但结构复杂，价格较贵，油液需清洁，耐冲击振动性比径向柱塞泵稍差。 3.11 解：（1） 94.06/1053tvq （2） )(7.8453.260/914.32/15. )/(068.0/936343 KWnTp mNqprnViiiitt （3） .94.087 .vmV （4） )(532NTi 3.12 解： WPqp mNTMPasrvqnivmi 4.6395102.79508.128.4.3.25.90716506631 3.13 解： 94.0156.47.1566019403.7.0416. 601902a47.16108.32 333636 36 mtv ntmqsEFEFCDOMPaODABsmVqMPaTp知 ：由 图 图 a 3.14 解：（1）求偏心量 以单作用式叶片泵的理论排量公式计算（忽略叶片厚度） mDB qeq 95.038216,2则 （2）根据已知条件确定最大可能的偏心量 emax ，再求出最大可能的理论排量 定子与转子之间的最小间隙选为 0.5mm rmBDeqm d /1094.35.2892.03maxax 3.15 解： （1） 泵的理论流量 qt in/61907327.04422 ltgzngdt （2） 实际流量 q min/5.9.61lvt （3） 电动机功率 P （4） KWpmvi 074.189.056/736 3.16 解：不相同，因为： Q1QTmv T p 液 压 马 达 ：液 压 泵 ： 两者 虽相同，但液压马达的实际流量 Q 大于理论流量 QT 故 pvm 3.17 解：不相同，因为： TTTmv Tp M1M液 压 马 达 ：液 压 泵 ： 两者 虽相同，但液压马达的实际输入扭矩大于理论扭矩 MT 故 mp 3.18 解： QTpv )2(95.01671 85.0.3621min/7.0456TPVTQL 第 一 种 情 况)( 9kw.40695.017.2pQP36mvin 第二种情况： .1268.23. 36pmvin 3.19 解： 7.0453.056. 232 ZBnQTpv 3.20 解：设定子半径 R，转子偏心量为 e 当二叶片处于最上位置时其密封容积最小，而 到达最下位置时容积最大若不考虑叶片厚度，则每转一圈，二叶片间的密封容积 的吸油量近似为： ZeB22 转子转一圈，共有 Z 个密封容积，故排量：22eRqDBe4 平均流量： （1）eCngQ 式中： C常数， 2 设： 限定压力bp 调压弹簧的初压力缩量0 x 调压弹簧的刚度K 反馈活塞的面积A 已知超过 后，偏心量 e 减小，设 为定子最大偏心量则偏心量为：bp0e K XAPKPeb)()(00 （2）AX 以（2）代入（1）得 Q-P 线 AXPKCcecxeQ200 （3）)(2maxbPKDBnAQ 式中： 最大流量， 00maxDBne2ceQ 由式（3）可知： axbP时 ，当 )(2,0mC BCPKnA时 ，当 斜率 DBn2PQtgbcmax 在 D、B、n、A 一定的情况下，斜率与弹簧刚度 K 成反比，K 越大，直线越平坦。改变 弹簧预紧力即改变 X。斜率不变。 3.21 解：在 BC 线上任一点压力 P 对应的流量为： 0dpPQbmaxmax axa对 于 最 大 功 率功 率 bb bmaxaaxaxmaxbaP21QP21)2(dpP)(4bmax 3.22 解： （1） 泵排量： 3249.0tg18,ZtD4dq2 r/2cm.787.6 .132 min/32L.1049.102.7845pvqnQ311 i/57.960322 3.23 解： （1） MNpqMm 75.1094.14.32069.16in/9.04.693rQnmV 3.24 解： pvmpvmv nqQnMap)2( 57.128.01416 in/109.rpv mi/.10)4( 36.684.32633Lqn KWMPpvm QpmPV 2.68.957. 3 3.25 解： 题 3.25 图 596KW.0160.8513QP4 37.4.20nM)3( minr69.18qnmiLQ4.320)( 8.31.049.3492.)1( 3-ppoutPinmmt 3vppP6 线为 泵 的 流 量 ， 由 特 性 曲设 MpapqMmpm 四液压缸 4.1 答：活塞式液压缸可分为双杆式和单杆式两种结构。 双杆活塞式液压缸：当两活塞直径相同、缸两腔的供油压力和流量都相等时，活塞 （或缸体）两个方向的推力和运动速度也都相等，适用于要求往复运动速度和输出力相同的工况， 如磨床液压系统。缸体固定式结构，其工作台的运动范围约等于活塞有效行程的 3 倍，一般用于 中小型设备；活塞杆固定式结构，其工作台的运动范围约等于缸体有效行程的两倍，常用于大中 型设备中。 单杆活塞式液压缸：由于 ，故 ， 。即活塞杆伸出时，推力较21A21F21v 大，速度较小；活塞杆缩回时，推力较小，速度较大。因而它适用于伸出时承受工作载荷， 缩 回是为空载或轻载的场合。如，各种金属切削机床、压力机等的液压系统。 4.2 答：O 形密封圈： 特点： （1） 密封性好，寿命较长； 用一个密封圈即可起到双向密封的作用； 动摩擦阻力较小； 对油液的种类、温度和压力适应性强； 体积小、重量轻、成本低； 结构简单、装拆方便； 既可作动密封用，又可作静密封用； 可在 较大的温度范围内工作。C1204 但它与唇形密封圈相比，其寿命较短，密封装置机械部分的精度要求高。 注意事项： （1） O 形圈在安装时必须保证适当的预压缩量，压缩量的大小直接影响 O 形圈的使用性能和 寿命，过小不能密封，国大则摩擦力增大，且易损坏。为了保存证密封圈有一定的预压缩量， 安装槽的宽度大于 O 形圈直径，而深度则比 O 形圈直径小，其尺寸和表面精度按有关手册给 出的数据严格保证。 （2） 在静密封中，当压力大于 时，或在动密封中，当压力大于 时，O 形圈就MPa32MPa10 会被挤入间隙中而损坏，以致密封效果降低或失去密封作用。为此需在 O 形圈低压侧安放 厚的聚四氟乙烯或尼龙制成的挡圈。双向受高压时，两侧都要加挡圈。m5.1 （3） O 形圈一般用丁腈橡胶制成，它与石油基液压油有良好的相容性。当采用磷酸酯基液压 油时，应选用其他材料制作的 O 形圈。 （4） 在安装过程中，不能划伤 O 形圈，所通过的轴端、轴肩必须倒角或修圆。通过外螺纹时 应用金属导套。 Y 形密封圈： 特点：Y 形密封圈是一种密封性、稳定性和耐压性较好，摩擦阻力小，寿命较长的密封圈，故应 用比较普遍。 注意事项： （1） Y 形圈安装时，唇口端应对着液压力高的一侧。若活塞两侧都有高压油一般应成对使用。 （2） 当压力变化较大、滑动速度较高时，为避免翻转，要使用支承环，以固定 Y 形密封圈。 （3） 安装密封圈所通过的各部位，应有 的倒角，并在装配通过部位涂上润滑脂或工3015 作油。通过外螺纹或退力槽等时，应套上专用套筒。 4.3 答:单杆活塞式液压刚由缸底、弹簧挡圈、卡环帽、轴用卡环、活塞、O 形密封圈、支承 环、挡圈、Y 形密封圈、缸筒、管接头、导向涛、缸盖、防尘圈、活塞杆、紧定螺钉、耳环 等组成。 4.4 答：活塞式液压缸常见故障及其排除 故障 产生原因 排除方法 1活塞杆拉毛或与缸盖间隙 过大 1。用油石修磨活塞杆或更换 缸盖 2活塞杆上密封圈或防尘圈 损伤 2。更换新密封件 3。缸盖螺纹过松或拧力不均 3均匀拧紧缸盖螺纹 4。安装不良，活塞杆伸出困 难 4拆下检查安装位置是否正 确 外部漏油 5。工作压力过高，造成密封 圈损坏 5调整工作压力至规定值 1液压缸内有空气或油中有 气泡 1松开接头，将空气排出 2液压缸的安置位置偏移 2拆下检查安装位置是否正 确 3活塞杆全长或局部弯曲 3校正活塞杆不直度或更换 新件 活塞杆爬行 4缸内壁拉伤 去除毛刺或更换缸筒 1密封圈扭曲、磨损、内漏 1更换密封圈 严重 2密封圈过紧，油缸阻力大 2选用尺寸合适的密封圈 3活塞杆弯曲 3校直活塞杆 动作缓慢无力 4系统工作压力低 4检查系统各部件 4.5 解： （1） smdqV/173.035612323 NpF4.4613 （2） NA 23065.0.1.205.5.2 26613 4.6 解： （1） 为大气压 3P3P MPaA5.018019.446212 NPF0.4623 smqV/0.106/41 A/1.2.842 NPPF 540182/09.09. 6462121 N51/0. 4612312 A MPaP125.1089.4621 KNAF 25.10. 46231 4.7 解： sllq/7min/ PadAPF smqv 10262612 65.4105405/8.17. 4.8 解： KW094.185.016/8.09.473. 3.70.15.2364112 pqPsLVA mpFDpiv 4.9 解：图 a) 运 动 方 向 向 左smDQv6.9.143232 N30748 106941.30.15dPF 4264262 图 b) 运 动 方 向 向 左smdDQv 8.14325232 N D15762 1094.310.694.0PPF 426421 图 c) 运 动 方 向 向 左smdDQv 8.6.0.135223 N DPd32741094.310.69 .694.2105PPF422 6426 22 图 d) smdQv147.06.1432532 N3PF2 4.10 解： sdv053.61.0432532 92.PF4 4.11 解： min1.30102.5684.97. 10.365.92520442max4maxax0maxLsAVQMpdtvGFPApttv 4.12 解：输出转矩： mN dDbPZM20.58)0.2.(31)262 264dDzbnbQ 转速： srbd n05.163.08.2.142 角速度： sraddDzbQ61.08.2.0318232 4.13 解：无杆腔活塞面积 251 74mA 有杆腔活塞面积 25222 1043)6.1(.)(d （1） 设三液压缸有杆腔压力分别为 ，第一缸无杆腔压力为 p, 321p、 pFApP1221 解得 NAp41097537847851022121 3 设三个活塞速度分别为 、 、v3 312VA Q 由此得 smv/05.61785231 A/32.14512 smVv /08.783205123 设三活塞反向速度为 、 、23v 2312 1AVQ 由此得 smv /159.01457809321 smAVv /276.0145378095213 4.14 解： 设快进速度为 v1,快退速度为 v2, 即 可 ， 可 见 稳 定 性 足 够取一 般式 中 查 表（ 钢 材 ） ，取对 实 心 活 塞 杆 即 可活 塞 杆 最 大 轴 向 负 载 而时 ，当 额 定 压 力缸 筒 壁 厚 428.105.739. 038.741.35011.4)(2.085)(28571. 017.4F)39.5021. 29.3,5MPa6)( .1.042.)7(.32504)(1 )2 /14.6)7.1(4.3025)(/81) 428 2228K31 622232 kkkkkk KkknynynFNmdAaPflnafAFnmrlmrldrmMPappDpdFpFv smDQd 4.15 解： （1） MPaDFp9.70.413522 无杆腔工作压力 达到 7.9MPa 时，活塞才能运动。当溢流阀调定压力 p=6MPa7.9MPa1p 时，前腔达不到所需压力，所以活塞不能推动负载运动。 （2） 溢流阀调至 12MPa 时，前腔压力达到 7.9MPa，活塞就能推动负载运动。运动速度为smDQv /105.609.143232 （3） 活塞运动到底，不及时退回，前腔压力上升至 12MPa，此时消耗功率为KWpP 5.7860236 电动机过载 4.16 解： （1） 设液压缸无杆腔压力为 P1 解： FAP21)( Mpa4.105.2.024621 （2） 8.2P12有 杆 腔 压 力 （3） pa41B液 压 泵 出 口 压 力 压 力 （4） 由图可得 min/L.Q8Mpa.4PB时 ， s/032.61258.V43 （5） 384W1.4.QP6B （6） .0382.10FB 4.17 解： JlFmvlAPENFsVkggMpaP mdDACff82 1025410832910251074.2/08365.019.27 038.)4.08.(413)(45.1 3623362131 2222 MpalAmvPMpalEccC 72.8102538209165.826.03 346ax 34 如液压缸按 设计pan7 则 Pa.1,5.10.8Cmax即 液压缸强度足够。 五液压基本回路与控制阀 5.1 答： 不行，使液控阀两边在先导阀断电时无压力处于中位状态，改用其它中位机能不行， 不能达到上述要求。这样可以保证主阀芯在中位时，油液能回油。 5.2 答：能，二位四通改二位三通将一个油口封闭，改二位二通将 B、T 封闭。 5.3 答： 换向阀的常态位：阀芯在未受到外力作用时的位置。如电磁阀失电状态等。 5.4 解： （1） 由图可知，液控单向阀反向流动时背压为零，控制活塞顶开单向阀阀芯最小控制压 力 ，由缸的受力平衡方程 可得13pApkFAPpk21 MPap MPaAFk5.1385.310)23(1 42 当液控单向阀无控制压力， 时，为平衡负载 F，在液压缸中产生的压力为 k aAFp10341 计算表明：在打开液控单向阀时，液压缸中的压力将增大 5.5 解：如图 5.6 答：用进油压力打开回油路液控单向阀； 负载和压力推动方向一致，出现负压； 锁紧回路是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。 5.7 答：第一种情况油液压力与主阀弹簧力平衡，主阀弹簧很软，稍有压力即会打开。 第二种情况倘若阻尼孔被堵塞，先导阀锥阀关闭，不能产生压力降，进、出油口不能接 通，则溢流阀不能溢流，无论系统压力增加多少，溢流阀也不能溢流，阀一直打不开。 5.8 答：产生卸荷现象，系统压力近乎零。 5.9 答：两个不同调整压力的减压阀串联后的出口压力决定于较小一个减压阀的调整压力。 前大后小决定于第二个；前小后大，后一个不起作用。 如两个不同调整压力的减压阀并联时，出口压力又决定于较大一个减压阀。两个阀分别 调整，油路分拢后决定于高的 5.10 答：顺序阀可代替溢流阀，反之不行。 5.11 答：相同点：都是利用控制压力与弹簧力相平衡的原理，改变滑阀移动的开口量，通过 开口量的大小来控制系统的压力。结构大体相同，只是泻油路不同。 不同点：溢流阀是通过调定弹簧的压力，控制进油路的压力，保证进口压力恒定。出油口 与油箱相连。泄漏形式是内泄式，常闭，进出油口相通，进油口压力为调整压力，在系统中的联 结方式是并联。起限压、保压、稳压的作用。 减压阀是通过调定弹簧的压力，控制出油路的压力，保证出口压力恒定。出油口与减压回 路相连。泄漏形式为外泄式。常开，出口压力低于进口压力，出口压力稳定在调定值上。在系统 中的联结方式为串联，起减压、稳压作用。 顺序阀是通过调定弹簧的压力控制进油路的压力，而液控式顺序阀由单独油路控制压力。 出油口与工作油路相接。泄漏形式为外泄式。常闭，进出油口相通，进油口压力允许继续升高。 实现顺序动作时串联，作卸荷阀用时并联。不控制系统的压力，只利用系统的压力变化控制油路 的通断 5.12 答：（1）4；（2）2；（3）0 5.13 解： （1） 工件夹紧时，夹紧缸压力即为减压阀调整压力， 。减压阀开口MpapCA5.2 很小这时仍有一部分油通过减压阀阀芯的小开口（或三角槽） ，将先导阀打开而流出，减 压阀阀口始终处在工作状态。 泵的压力突然降到 1.5MPA 时，减压阀的进口压力小于调整压力 ，减压阀阀口全开而先导阀处J 于关闭状态，阀口不起减压作用， 。单向阀后的 C 点压力，由于原papBA5.1 来夹紧缸处于 2.5Mpa，单向阀在短时间内有保压作用，故 ，以免夹紧的Mpa5.2 工件松动。 夹紧缸作空载快速运动时， 。A 点的压力如不考虑油液流过单向阀造成的压力损失，0Cp 。因减压阀阀口全开，若压力损失不计，则 。由此可见，夹紧缸空载快速0Ap 0Bp 运动时将影响到泵的工作压力。 5.14 解： （1） MPaBA4 pc2 I 移动： aFBA 5.31041 MPapc2 终端： BA4 c I 移动： PapBA0 固定时： MBA4 MPapc2 5.15 解： （1） smAFpKAFpKqvCvmyTmTd/054. )1025( )104.3()(03.926.0215. 5.46212：液 压 缸 的 速 度 MPap yp4.2：液 压 泵 压 力 00)54.1561(04.2()31ypyppyy vAqq溢 流 功 率 无 损 失 ， 所 以：溢 流 功 率 损 失135.010426. 36321pypqvFq：回 路 效 率 5.16 解：答：回油路、旁油路有作用，进油路无作用。 5.17 解：答： 05.21221 AFpFApyy 节流阀两端压差几乎没有。 改进：如油泵额定压力可以调大溢流阀压力 ，如不行只有改小最大外载。y 5.18 解： （1） MPapy2max min/28.5)102(0.96012. 5.645.0641max21maxlCpKAqqdyT溢 流 阀 的 最 大 流 量 5.19 解： 68.05.980.50198.44 9KW.407675023 658.112 min/0in/9054iL/10mi/10 66 in3max3 mvpvtpvt tqnTP Nv MPapMPrrvqnv马 达泵 ， 出 口 压 力马 达 进 口 压 力马 达 最 高 转 速泵 实 际 流 量泵 理 论 流 量 5.20 答： 5.21 答：双向变量泵使油缸推出时，进油全部回油泵，A 阀起截止作用，反向油缸退回时， 油量有多不能全部回油泵，打开 B 阀，多余油回油箱。 5.22 解：向右时，电磁铁的电 ，BAVq右右 BAq右 向左时，电磁铁失电 ，CB左左左
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