45
7-7 题7-7图所示回路的电磁铁通电后，液压缸并不动作，试分析其原理，并画出改进后的回路。
解：回路换向阀的中位机能选择不当，液压泵卸荷，故液压缸不动作。而且，系统中缺少控制系统安全的溢流阀。
改进后的回路如下图所示：可以实现两个液压缸的同步运动，两个调速阀分别串联在液压缸的进油回路上（也可安装在回油路上）。两个调速阀分别调节两液压缸活塞的运动速度。由于调速阀具有当外负载变化时仍然能够保持流量稳定这一特点，所以只有调整两个调速阀开口的大小，就能使两个液压缸保持同步。
用调速阀控制的同步回路，结构简单，并且同步运动的速度可以调节。
第 45 页
4DT 3DT 1DT 2DT 46
7-8 试按下列要求分别画出液压缸的换向回路：
（1）活塞向右运动时由液压力推动返回时靠弹簧力的推动（题7-8图（a））；
（2）活塞作往复运动时，随时能停止并锁紧；停止时，液压泵卸荷（题7-8图（b））；
（3）活塞由液压缸差动连接前进，非差动连接退回（题7-8图（c））。
（a） (b) (c)
题7-8图
第 46 页
47
解：
（a） (b) (c) 注：由于设计者思路不同，答案不唯一。
第八章 典型液压系统
8-1 题8-1图所示组合机床液压系统的工作循环如下:夹紧缸Ⅱ夹紧→保压→工作缸Ⅰ快进(差动)→工进→快退→夹紧缸Ⅱ松开→停止. 已知工作缸Ⅰ大腔活塞面积A1=50cm2,小腔有效面积A2=25cm2,夹紧缸Ⅱ活塞面积A3=100cm2,夹紧力F4=3000N.工作缸Ⅰ快进时负载F1=5000N,进油路压力损失为0.6MPa(不计回油力为损失),快进速度v=6m/min.工进时负载F2=20000N,进油路压力损失为0.6MPa,回油背压力为0.6MPa,工进速度v=0.1m/min,快退时,负载F3=5000N,进油路
第 47 页
48
压力损失为0.4MPa,回油背压力为0.4MPa,快退速度v=6m/min.试问: (1)完成电磁铁动作表中的电磁铁得电情况。
(2)写出工作缸快进,工进,快退时通路情况及泵的工作压力。 (3)各工作阶段系统的工作压力;阀A、B的调整压力及阀C压力继电器DP的压力阀调整范围；蓄能器E及阀Ｄ的作用。
（4）两泵的流量各为多少(如溢流阀的最小流量为３Ｌ／ｍｉｎ,且不计系统泄漏损失)？
（5）泵总效率均为η=0.8,电动机的功率是多少
快进 工进 快退 停 3DT Ⅰ 夹紧 Ⅱ 松夹 1DT 2DT 4DT D B C A E P1 P2
第 48 页
49
（１）电磁铁动作表 解： １ＤＴ ２ＤＴ ３ＤＴ ４ＤＴ 压力继电器 缸Ⅰ夹紧 － 保压 快进 工进 快退 － ＋ ＋ － － － － － ＋ － － － － ＋ － － － － ＋（左位） ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 缸Ⅱ松开 － 原位 － －（右位） － ＋ － （２）１.快进
工作缸快进时两泵打开单向阀同时供油，４ＤＴ左位接入，蓄能器工作。压力继电器工作缸Ⅱ保持夹紧。电磁铁１ＤＴ左位接入，３ＤＴ得电，缸Ⅰ差动连接，工作缸实现快速运动。
泵的工作压力
由缸Ⅰ活塞受力平衡列方程?ｐｐ１－?ｐＡ－Ａ＝Ｆ１??１２?１则泵的工作压力ｐｐ＝１?Ｆ５０００５?１ ＋?ｐ＝＋６?１０Ｐａ＝２．６ＭＰａ１??－４??１０Ａ－Ａ５０－２５???１２２.工进时两泵打开单向阀同时供油，４ＤＴ左位接入，蓄能器工作。压力继电器工作缸Ⅱ保持夹紧。电磁铁１ＤＴ左位接入，３ＤＴ失电，液压油通过调速阀流入缸Ⅰ左腔。
泵的工作压力
第 49 页
液压与气压传动
YEYA YU QIYA CHUANDONG
习题详解XI TI XIANG JIE
天津职业技术师范大学
主审：孟庆国
冯 娜
解题：机师1111班
排版：郝祥兵
1
目录
§1 绪论 ?????????????????????????????????3
1-1 ??????????????????????????????????4 1-2 ??????????????????????????????????4 1-3 ??????????????????????????????????5 §2 液压流体力学基础 ???????????????????????????5 2-1 ??????????????????????????????????5 2-2 ??????????????????????????????????6 2-3 ??????????????????????????????????6 2-4 ??????????????????????????????????7 2-5 ??????????????????????????????????8 2-6 ??????????????????????????????????8 2-7 ??????????????????????????????????9 2-8??????????????????????????????????10 2-9??????????????????????????????????12 2-10 ?????????????????????????????????12 2-11 ?????????????????????????????????13 2-12 ?????????????????????????????????15 2-13 ?????????????????????????????????15 §3 液压泵 ????????????????????????????????16 3-1??????????????????????????????????16 3-2??????????????????????????????????17 3-3??????????????????????????????????17 3-4??????????????????????????????????17 3-5??????????????????????????????????18 3-6??????????????????????????????????18 3-7??????????????????????????????????19 3-8??????????????????????????????????19 3-9??????????????????????????????????20 3-10 ?????????????????????????????????21 3-11 ?????????????????????????????????22 §4 液压马达与液压缸 ???????????????????????????23 4-1??????????????????????????????????23 4-2??????????????????????????????????24 4-3??????????????????????????????????25 4-4??????????????????????????????????27 4-5??????????????????????????????????28 4-6??????????????????????????????????28 §5 液压控制阀 ??????????????????????????????30 5-1??????????????????????????????????30 5-2??????????????????????????????????30
第 1 页
2
5-3???????????????????????????????????32
5-4???????????????????????????????????32 5-5???????????????????????????????????34 §6 液压辅助装置 ??????????????????????????????35 6-1???????????????????????????????????35 6-2???????????????????????????????????37 §7 液压基本回路 ??????????????????????????????39 7-1???????????????????????????????????39 7-2???????????????????????????????????39 7-3???????????????????????????????????40 7-4???????????????????????????????????40 7-5???????????????????????????????????42 7-6???????????????????????????????????43 7-7???????????????????????????????????46 7-8???????????????????????????????????47 §8 典型液压系统 ??????????????????????????????48 8-1???????????????????????????????????48 8-2???????????????????????????????????53 §10 气压传动基础知识 ???????????????????????????54 10-1 ??????????????????????????????????54 10-3 ??????????????????????????????????54 10-4 ??????????????????????????????????55 10-5 ??????????????????????????????????55 10-6 ??????????????????????????????????57 10-7 ??????????????????????????????????57
第 2 页
3
第一章绪论
1-1液压传动，与机械传动相比，有哪些优缺点？列举所熟悉的液压传动应用实例。
优点：（1）能在运行过程中进行无极调速，调速方便，调速范围比较大。
（2）操纵简便，易于实现远距离操纵和自动控制。 （3）简化机器结构，减少零件数目。
缺点：（1）由于油液到的可压缩性和泄露等原因，不能保证严格的传动比。
（2）由于受油液流动阻力和泄露的影响，液压传动效率一般不高，并带来系统发热，需要冷却等问题。 （3）制造维护要求均较高，造价较贵。
实例 液压千斤顶、自卸式汽车、挖掘机、气垫船、塑料注射机等等 1-2液压系统由哪几部分组成？各部分的作用是什么？为什么要将工作介质列入系统的一部分？ 液压系统一般由五部分组成如下：
（1）动力部分。其作用是将厡动力的机械能转换为油液的压力能。 （2）执行部分。其作用是将液压泵输入的油液压力能转换为带动工作机器的机械能。
（3）控制部分。其作用是用来控制和调节油液的压力、流量和流动
第 3 页
4
方向。
（4）辅助部件。作用是将前面三部分连接在一起，组成一个系统，进行储油、过油、测量和密封。
（5） 工作介质。作用是传递信号和动力。
工作介质在液压系统中主要是指各种油液，之所以液压系统可以运行就是因为工作介质为其传递动力和信号。如果没有工作介质那么液压系统就没法正常工作，所以把工作介质列入系统的一部分。 1-3
举例说明目前液压传动技术发展的方向。
一、提高元件性能，创制新元件、体积不断缩小。目前市场出现的微型元件主要用于精密的机械加工，如电子工业，制药工业。 二、高度组合化，集成化和模块化。
三、与微电子结合走向智能化。现在国外已经着手开发多种行业能通用的只能组合硬件，它们只需配上不同的软件就可以在不同的行业中完成不同的任务。
第二章 液压流体力学基础 2-1 何谓液压油的黏度？影响黏度的因素有哪些？
答：液体在流动时，在其分子间产生内摩擦的性质，称为液体的黏性，粘性的大小用黏度表示，是用来表征液体性质相关的阻力因子。
影响黏度的因素有：
（1）温度的影响 油液的粘度对温度的变化十分敏感，当油液
第 4 页
40
（5） 三位五通Y型直流电磁换向阀；
（6） 三位四通H型液动阀； （7） 三位四通P型直流带阻尼电液换向阀（详细与简化符号）； 详细： 第 40 页 41
简化：
（8） 液控单向阀。
7-5 题7-5图所示回路可以实现快进→慢进→快退→卸荷工作循环，试列出其电磁铁动作表。
第 41 页
42
电磁铁 1YA 快进 慢进 快退 卸荷 ＋ ＋ － ＋ 2YA － － ＋ － 3YA ＋ － － － 4YA － － ＋ ＋ 题7-5图
7-6 试改正如图7-6图所示符号的错误。
（a） （b）
-
(c)
(d)
第 42 页
43
答： 改正后：
(a)
(c)
(b)
(d)
第 43 页
44
错误分析：
（a）图：两位四通电磁换向阀左位有复位弹簧，右位有电磁铁，只有当电磁铁得电以后，油液才会经过右位回路。所以一般情况下液压缸和油箱应该在常态下构成液压回路。
（b）图：两位四通电磁换向阀在满足性能要求的前提下，应当保证循环油路的对应性，以提高液压控制回路的效率。所以将b图的液压回路右位反接即可。
（c）图：三位四通电磁换向阀是液压控制系统与电器控制系统之间的转换元件，它利用两端电磁铁的吸力来实现阀芯的运动，从而改变油路的通断，进而实现执行元件的换向。“三位四通”可从字面作如下理解：“三位”针对阀芯来讲，阀芯可实现三个位置的变换。“四通”针对其机能来讲，指其可实现四个油路口间不同方式的贯通。它是依靠外力（电磁先导，液压先导，气动先导，或者机械先导）推动阀芯换位，然后靠弹簧复位，外力的有无可以实现两个工作位置。了解不同型号的三位四通电磁换向阀的换向滑阀机能，根据实际工作需要从而选择更加合理的型号，以实现液压产品的功能性。所以三位四通电磁换向阀两端要有复位弹簧。
（d）图：三位五通电磁换向阀由于必然是双电控制的，并且两端
要有复位弹簧，当气路系统断电断气时，两端弹簧将电磁阀压到中间位置，由于无法通气，所以能够使工件保持到原位不动，提高了生产的安全性。所以三位五通电磁换向阀的中间位置为五个密封口，无法通气，从而实现断气断电保持的作用。
第 44 页
30
第五章 液压控制阀
5-1 如图5-1所示溢流阀的调定压力为4MPa，若阀芯阻尼小孔造成的损失不计，试判断下列情况下压力表读数各是多少？
至系统 A DT （1）DT断电，且负载为无限大时； 答：4MPa
(2)DT断电，且若负载压力为2MPa时； 答：2MPa
（3）DT得电，且负载压力为2MPa时。 答：0
5-2 如题5-2图所示回路，溢流阀的调整压力5MPa，减压阀的调整压力1.5MPa，活塞运动时负载压力为1MPa，其他损失不计，试求：
（1）活塞在运动期间和碰到死挡铁后 管路中A、B处的压力值； （2）如果减压阀的外泄油口在安装时未接邮箱，当活塞碰到死挡铁后A、B处的压力值
第 30 页
31
A B 。
答：（1）运动期间：1 Mpa，1 Mpa
碰到死挡铁：1.5 Mpa，5 Mpa （2）碰到死挡铁：5 Mpa，5 Mpa
5-3定压式进口节流调速回路中，溢流阀溢流，在考虑溢流阀调压偏差时，试分析：
（1）如果负载为定值，将节流阀开口减小，泵的工作压力如何变化？ （2）如果节流阀开口不变，负载减小，泵的工作压力如何变化？ 解：根据节流阀的流量公式 q?CdAT2?p/?可知：
（1）当AT减小，节流阀流量减小，溢流阀的流量增加，泵的压力增加。
（2）当负载减小，ΔP增加，节流阀流量增加，溢流阀流量减小，泵的压力减小。
5-4溢流阀、顺序阀、减压阀各有什么作用？它们在原理上和图形符号上有何异同？顺序阀能否当溢流阀用？
解：1、（1）溢流阀的基本功用有两种：一种是实现稳压、调压或限
第 31 页
32
压的作用，这种功用常用于定量泵系统中，与节流阀配合使用；第二种是过载时溢流，主要起安全保护作用。
（2）顺序阀是控制液压系统各执行元件先后顺序动作的压力控制阀，实质上是一个由压力油液控制其开启的二通阀。
（3）减压阀是用来降低液压系统中某一分支油路的压力，使之低于液压泵的供油压力，以满足执行机构（如夹紧、定位油路，制动、离合油路，系统控制油路等）的需要，并保持基本恒定。 2、相同点：
三种阀都是压力控制阀，他们的工作原理基本相同，都是以压力油的控制压力来使阀口启闭。 不同的：
1）控制压力：减压阀是出口压力控制，保证出口压力为定值；溢流阀是进口压力控制，保证进口压力为定值；顺序阀可用进口压力控制，也可用外部压力控制。
2）不工作时阀口状态：减压阀阀口常开；溢流阀阀口常闭；顺序阀阀口常闭。
3）工作时阀口状态：减压阀阀口关小；溢流阀阀口开启；顺序阀阀口开启。
4）泄油口：减压阀有单独的泄油口；顺序阀通常有单独的泄油口；溢流阀弹簧腔的泄露油经阀体内流道内泄至出口。 第 32 页
33
3、顺序阀能当溢流阀用。将内控式顺序阀的输入油口接液压泵，输出油口接邮箱，可作普通溢流阀使用，但它因阀心开口突变，稳定性较差。
5-5 如题5-5图所示系统中，已知别为PY1=5MPa，PY2=2MPa,试问活塞向可能达到的最大工作压力各是多 解：YA断电，泵的最大工作压力为溢流阀1调定压力，Pmax=5MPa；
第 33 页
两溢流阀的调整压力分YA 左和向右运动时，液压泵少？ 2MPa PY2 5MPa PY1 题5-5图 34
YA通电，泵的最大工作压力为溢流阀2调定压力，Pmax=2MPa。 解题思路：电磁阀处于右位时（图示位），活塞向右运动，此时压力应该这样理解，根据先导型溢流阀工作原理，两个远程溢流阀为并联，活塞压力不断升高，当压力达到2MPa时溢流阀2打开，与液压泵共同向液压缸左侧供油，当活塞运动到右极限位置时，压力不断上升，达到5MPa时，溢流阀1工作，油液直接回油箱。因此，最大压力为5MPa。换向时，活塞向左运动，远程溢流阀2外接油箱，此时压力由远程溢流阀2决定，最大压力为2Mpa。
第六章 液压辅助装置
6-1滤油器有哪几种类型?分别有什么特点？
答：按过滤精度可分为粗过滤器，普通过滤器，精过滤器，特精过滤器。按滤芯的材料和结构形式，滤油器可分为网式、线隙式，纸质滤芯式、烧结式滤油器。按过滤材料的过滤原理分为表面型，深度型，和磁性滤油器等。按滤油器安放的位置不同，还可以分为吸滤器，压滤器和回油滤油器 一 表面型过滤器
表面型过滤器极易堵塞，最常用的有网式和线隙式滤油器两种。 （1）网式滤油器
滤芯以铜网为过滤材料，在周围开有很多孔的塑料或金属筒形骨架上，包着一层或两层铜丝网，其过滤精度取决于铜网层数和网孔的大
第 34 页
35
小，属于粗过滤器。这种滤油器结构简单，通流能力强，压力损失小，清洗方便，但过滤精度低，一般用于液压泵的吸油口用以保护液压泵。 (2)线隙式滤油器
用钢线或铝线密绕在筒形骨架的外部来组成滤芯，依靠铜丝间的微小间隙滤除混入液体中的杂质。线隙式滤油器分为吸油管用和压油管用两种。其结构简单，通油性能好，过滤精度比网式滤油器高，但滤芯材料强度低，不易清洗，多用于回路的回油过滤或泵吸油管中的吸油滤油器。 二 深度型过滤器
这种滤芯材料为多孔可透性材料，内部具有曲折迂回的通道，如滤纸,烧结金属，化纤和毛毡。纸芯、毛毡、烧结金属、陶瓷和各种纤维制品等属于这种类型 。深度型过滤器的过滤精度高，但压力损失大，只能安装在排油管路和回油管路上。纸芯式以滤纸为过滤材料,滤芯为平纹或波纹的酚醛树脂或木浆微孔滤纸制成的纸芯，将纸芯围绕在带孔的镀锡铁做成的骨架上，以增大强度。为增加过滤面积，纸芯一般做成折叠形。优点是过滤精度较高，一般用于精过滤系统，但堵塞后无法清洗，须定期更换纸芯，强度低。烧结式滤油器其滤芯用金属粉末烧结而成，利用颗粒间的微孔来挡住油液中的杂质通过。其滤芯能承受高压，抗腐蚀性好，可制成各种形状，制造简单，过滤精度高，适用于要求精滤的高压、高温液压系统；缺点是堵塞后难清洗，金属颗粒易脱落。
第 35 页
36
三 磁性过滤器
磁性过滤器采用永磁性材料制作，这种滤芯材料把油液中对磁性敏感的金属颗粒吸附在其表面上。它一般与深度型过滤器和表面型过滤器结合使用，形成复合式滤油器，对加工金属的机床液压系统特别适用。 6-2有一压力机，工作行程为120mm，活塞以v=60mm/s的速度运动，负载F=150kN，系统最高压力由，溢流阀调定为p2=20MPa。系统克服负载时的工作压力为p1=13MPa蓄能器充气压力p0=10MPa，充油为等温过程，排油为绝热过程，试求：
（1）系统压力不低于13MPa时，蓄能器的总容积； （2）不采用蓄能器时，选用泵流量应为多少？
解：（1）当系统压力低于13MPa时，蓄能器蓄能，系统压力不低于13MPa时，蓄能器工作保证系统压力。
动作过程蓄能器储存和释放的油液体积ΔV，蓄能器的最高工作压力p2=20MPa最低工作压力p1=13MPa 由FH=pΔV得
FH150?103?120?10?33?33?V??m?1.38?10m?1.38L6p13?10
工作时充油为等温过程，排油为绝热过程由气体状态方程
p0v0?p2v2
kkv2 p2k?p1v1?13vk
第 36 页
10v0?20v2 20v1.421.4137
11201.?v0 v1?v24 213v21201.?v?v1?v2?v24?v21311????1.41.4?20?1??20????????v2??1?v?10??????2???13??13?????????2?V2?1.38v0???7.7L11
1.41.4?20??20????13???1?13???1????（2）不采用蓄能器时，在行程为120mm，需油1.38L，缸以速度v=60mm/s完成行程所需时间t?缸需供油量
Q?Vt?1.38?0.69L/s?41.4L/min 2H?2s v答：系统压力不低于13MPa时，蓄能器的总容积为7.7L； 不采用蓄能器时，选用泵流量应为41.4L/min。
第 37 页
38
第七章 液压基本回路
7-1 题7-1图所示为用插装阀组成的回路对泵实现调压卸荷，述其工作原理。 解：当二位四通电磁换向阀3处于左位
3 系统压力等于A腔压力，由于远控油路
C腔和A腔油压相等，随后油压升高溢 流阀打开Pc压力小于Pa腔压力产生压 力差，插装阀打开卸荷随后溢流阀关闭。 4 2 A C B 当二位四通电磁换向阀3处于右位时，
题7-1图 1 7-2 电液比例阀有两大部分组成，各具什么特点？
解：电液比例阀一般也是由电气-机械转换器（多为比例电磁铁）、液压放大器（先导级阀和功率级主阀，其类型与伺服阀基本相同）和检测反馈机构构成。电气-机械转换器它将输入电信号通过比例放大器放大后转换为力或力矩，以产生驱动先导级阀运动的位移或转角。先导级阀用于接受小功率的电气-机械转换器输入的位移或转角信号，将机械量转换为液压力驱动主阀；主阀用于将先导级阀的液压力转换为流量或压力输出；设在阀内部的机械、液压及电气式检测反馈机构将主阀控制口或先导级阀口的压力、流量或阀芯的位移反馈到先导级阀的输入或比例放大器，实现输入输出的平衡。
第 38 页
39
7-3 可否将直动式溢流阀做成比例压力阀？
解：可以，用比例电磁铁取代直动式溢流阀的手动调压装置，便成为直动式比例溢流阀。
7-4 画出下列各种方向阀的图形符号： （1） 二位三通交流电磁换向阀；
（2） 二位二通行程阀（常开）；
（3） 二位四通直流电磁换向阀
（4） 三位四通M型手动换向阀（定位式）；
第 39 页
