液压传动与气动技术习题库及参考答案

液压传动与气动技术习题库及参考答案

复习思考题一

1-1．液压与气压传动系统由哪几部分组成? 各部分的作用是什么? 答：由以下五部分组成： （1）动力装置（能源装置）。动力装置是将电动机输出的机械能转换成流体的压力能的装置。一般最常见的是液压泵或空气压缩机。

（2）执行装置。执行装置是把流体的压力能转换成机械能的装置，一般指作直线运动的液（气）压缸、作回转运动的液（气）压马达等。

（3）控制调节装置。控制调节装置是对液（气）压系统中流体的压力、流量和流动方向进行控制和调节的装置。例如溢流阀、节流阀、换向阀等。这些元件的不同组合组成了能完成不同功能的液（气）压系统控制或调节的装置。 （4）辅助装置。辅助装置指除上述三部分以外的其他装置，例如油箱、过滤器、油管、贮气罐等。它们对保证液（气）压系统正常工作起着重要的作用。

（5）传动介质。传动解释是传递能量的流体，即液压油或压缩空气。 1-2．简述液压与气压传动有什么不同。 答：液压传动特点

液压传动传递动力大，运动平稳，但液体黏性较大，流动过程中阻力损失大，因而不宜作远距离的传动和控制。

液压传动有油液污染，液体流动能量损失大，不能远程输送，对温度变化较敏感等问题 气压传动特点 气压传动的工作介质空气取自大气，排向大气，无成本费用，无污染。可用于食品、医药、无线电元器件和其他有特殊要求的工况（如强振动、强冲击、强腐蚀和强辐射等）。气体流动阻力损失远小于液体，流速快，反应灵敏，可以远程传输和控制，且组成系统的成本较低。由于空气的可压缩性大，工作压力低，故传递动力较小，运动也不够平稳。 总的来说，液压与气压传动的优点是主要的，它的一些缺点随着生产技术水平的提高正在被逐步克服。液压与气压传动技术在现代化生产中有着广阔的发展前景。 1-3．绘制几个液压与气压的执行元件、控制零件的图形符号（参看附录表）。 答： 单向定量泵 先导式溢流阀 液控单向阀 三位四通电磁换向阀 调速阀 复习思考题二 2-1．什么是液体的黏性? 常用的黏度表示方法有哪几种? 答：液体在外力作用下流动（或有流动趋势）时，分子间的内聚力要阻止分子相对运动而产生的一种内摩擦力，这一特性称为液体的黏性。 常用的黏度表示方法有动力黏度和运动黏度两种 2-2．压力的定义是什么? 静压力有哪些特性? 压力是如何传递的? 答：液体内某点处单位面积上所受的法向力称为该点的静压力，它在物理学中称为压强，在液压传动中称为压力。

液体的静压力具有两个重要特性：

（1）液体静压力的方向总是作用面的内法线方向。

（2）静止液体内任一点的液体静压力在各个方向上都相等。

在密闭容器中由外力作用在液面上的压力可以等值地传递到液体内部的所有各点，这就是帕斯卡原理，或称为静压力传递原理。

2-3．试解释层流与紊流的物理区别。

答：在不同的初始和边界条件下，实际流体质点的运动会出现两种不同的运动状态，一种是所有流体质点作有规则的、互不掺混的运动，另一种是作无规则掺混的混杂运动。前者称为层流状态，后者称为紊流状态。

2-4．流量连续性方程的本质是什么？其物理意义是什么？

答：连续性方程ρ1v1A1ρ2v2A2q

液体在管道中作稳定流动时，流过各截面的体积流量是相等的（即液流是连续的），或者说，在管道中流动的液体，其平均流速v和通流截面面积A成反比。

2-5．伯努利方程的物理意义是什么? 该方程的理论式与实际式有什么区别?

答：伯努利方程物理意义是：在密闭管道内作稳定流动的理想液体具有三种形式的能量（压力能、位能、动能），在沿管道流动过程中三种能量之间可以互相转化，但在任一截面处，三种能量的总和为一常数。它反映了运动液体的位置高度、压力与流速之间的相互关系。

该方程的理论式与实际式有区别是理想液体不考虑能量损失，实际液体流动有能量损失存在。

2-6．管路中的压力损失有哪几种? 分别受哪些因素影响?

答：压力损失可以分为两类：一类是液体在直径不变的直管道中流过一定距离后，因摩擦力而产生的沿程压力损失；另一类是由于管道局部截面形状突然变化、液流方向改变及其他形式的液流阻力所引起的局部压力损失。

液压传动中压力损失，绝大部分转变为热能造成油温升高，泄漏增多，使液压传动效率降低，甚至影响系统工作性能。所以应尽量减少压力损失。设计时，布置管路尽量缩短管道长度，减少管路弯曲和截面的突然变化，管内壁力求光滑，选用合理管径，采用较低流速，以提高系统效率。

2-7．研究孔口及间隙的流量—压力特性有何意义？ 答：各种孔口的流量特性，可归纳为如下通用公式

qKA(Δp)m

式中，K为孔口的形状系数，当薄壁孔时K=Cq2ρ；当细长孔时K=d2/32μl；A为孔口截面面积；Δp为孔口前后的压力差；m为孔口形状决定的指数，0.5≤m≤1。当孔口薄壁小孔时，m=0.5，当孔口细长孔，m=1。

小孔流量通用公式常作为分析液压阀孔口的流量-压力特性之用。

2-8．什么是液压冲击? 液压冲击是如何产生的? 如何减小液压冲击的危害?

答：在液压系统中，由于某种原因引起油液的压力在瞬间急剧上升，这种现象称为液压冲击。

引起系统中油液压力的骤然升高而产生液压冲击。液压冲击会引走振动和噪声，导致密

封装置、管路及液压元件的损失，有时还会使某些元件，如压力继电器、顺序阀产生误动作，影响系统的正常工作。因此，必须采取有效措施来减轻或防止液压冲击。

避免产生液压冲击的基本措施是尽量避免液流速度发生急剧变化，延缓速度变化的时间，其具体办法是：

（1）缓慢开关阀门。

（2）限制管路中液流的速度。 （3）系统中设置蓄能器和安全阀。

（4）在液压元件中设置缓冲装置（如节流孔）。

2-9．什么是空穴现象? 空穴现象是如何严生的? 如何减小空穴现象的危害?

答：在液压系统中，由于流速突然变大，供油不足等因素，压力迅速下降至低于空气分离压时，溶解于油液中的空气游离出来形成气泡，这些气泡夹杂在油液中形成气穴，这种现象称为空穴现象。

引起局部液压冲击，使系统产生强烈的噪声和振动。产生的局部气蚀。

（1）减少液流在阀口处的压力降，一般希望阀口前后的压力比为p1/p2﹤3.5。 （2）降低吸油高度（一般H﹤0.5 m，适当加大吸油管内径，限制吸油管的流速（一般v﹤1 m/s。及时清洗吸油过滤器。对高压泵可采用辅助泵供油。

（3）吸油管路要有良好密封，防止空气进入。 2-10．如图2-18所示的液压千斤顶，已知活塞l、2的直径分别为d=10 mm，D=35 mm，杠杆比

ABAC15，作用在活塞2上的重物G=19.6 kN，

试求在杠杆作用点C需施加的力F。

（2）力F需要作用的时间； （3）活塞2输出的功率。

解：作用在活塞2上的重物G=19.6 kN

FG19.6103p20.4MPa

3.14AD235210644作用在活塞1上的F1

d220.410216KN

44在杠杆作用点C需施加的力F F1pA1pFaAB F1bACFF1AB1163.2KN AC52-11．如图2-19所示，一流量计在截面1-1、2-2处的过流截面积分别为A1、A2，测压管读数差为Δh，（1）比较截面1-1、2-2的压力哪个高，为什么（2）求通过管路的流量。

答：（1）比较截面1-1、2-2的压力，测压管读数差为Δh，表明1-1比2-2的压力高。 其理由是：由伯努利方程的物理意义知道，在密闭管道中做稳定流动的理想液体的位能、动能与压力能之和是个常数，并可互相转换，管道水平放置，位置头（位能）相等，所以各截面的动能与压力能互相转换。1-1截面A1大于2-2截面A2也就是2-2截面管道细，流速高，动能大，压力能小，而截面1=1管道粗，流速低，动能小，压力能大。所以说1-1截面的压力高于2-2截面的压力。

（2）通过管路的流量q

将1-1和2-2截面的中心设为基准，即1-1和2-2截面位置头高度h1=h2=0 列伯努利方程

2p1v12p2v2 （1） g2gg2g

p1p212v2v12 （2） g2g因为

p1p2h g所以 h12v2v12 （3） 2g根据液流的连续性方程 v1A1v2A2 则 v1将式（4）代入式（3）中有

v2A2 （4） A1222vAvA122222v21 h2g2gA1A1则 v22gh2A21A1于是，通过管路的流量q

qv2A2A2

2ghA21A12A1A22gh 22A1A2

2-12．如图2-20所示，油管水平放置，截面1-1、2-2处的直径分别为d1、d2，液体在管路内作连续流动，若不考虑管路内能量损失，则：

（1）截面1-1、2-2处哪一点压力高? 为什么?

（2）若管路内通过的流量为q，试求截面1-1和2-2两处的压力差Δp。

答：（1）比较截面1-1、2-2的压力，2-2比1-1的压力高。

其理由是：由伯努利方程的物理意义知道，在密闭管道中做稳定流动的理想液体的位能、动能与压力能之和是个常数，并可互相转换，管道水平放置，位置头（位能）相等，所以各截面的动能与压力能互相转换。2-2截面A2大于1-1截面A1也就是1-1截面管道细，流速高，动能大，压力能小，而截面2-2管道粗，流速低，动能小，压力能大。所以说2-2截面的压力高于1-1截面的压力。

（2）若管路内通过的流量为q，截面1-1和2-2两处的压力差Δp

将1-1和2-2截面的中心设为基准，即1-1和2-2截面位置头高度h1=h2=0 列伯努利方程

2p1v12p2v2 g2gg2g

p1p212v2v12 （1） g2g又由 v1A1v2A2q

v1（2）式代入（1）中

22qqq2pp1p22A2A22qq v2 （2） A1A211112q222 1dDD21d244

2-13．有一液压泵如图2-21，流量为25L/min，吸油管直径25mm，泵的吸油

口比油箱液面高出400mm。如只考虑吸油管中500mm的沿程压力损失，油液的运动粘度为 30106m2/s，油液的密度为900kg/m3，问泵的吸油腔处的真空度为多少？

解：如图，对1-1截面和2-2截面建立液体能量方程：

p1v12p2v22h+hw g2gg2g其中，v0v2,故v00

p1pa 图2-21

得到真空度：

11 pap2ghv2ghwghv2P（P表示沿程压力损失）

22v2q/A225103160(25103)24m/s0.849m/s

Revd0.8490.025707.52320，所以流态为层流

30106沿程压力损失：

75lV22l1P75V22687.6Pa

Red2V2dd2所以，真空度为

1p=9009.8400103+9000.8492+687.6pa=4539.9pa

2

复习思考题三

3-l．液压泵要完成吸油和压油的工作过程，须具备什么条件？ 答：（1）在结构上能形成密封的工作容积。密封的工作容积能实现周期性的变化，密封工作容积由小变大时与吸油腔相通，由大变小时与排油腔相通。

（2）具有相应的配流机构，将吸油腔与排油腔相互隔开。

（3）油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。

3-2．液压泵的工作压力取决于什么？泵的工作压力与额定压力有何区别？

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。

3-3．什么是齿轮泵的困油现象？有何危害？如何解决?

答：齿轮泵要平稳正常工作，齿轮啮合的重合度必须大于1，这就意味着当一对轮齿尚未脱离啮合时，另一对轮齿已进入啮合状态，这时，会有两对轮齿同时啮合。因此，就有一部分油液被围困在两对啮合轮齿所形成的封闭容积之中，称为困油区，如图3-7所示。这个封闭容积先随齿轮转动逐渐减小，后又逐渐增大。封闭容积减少时，被困油液受到挤压，产生高压，迫使被围油液从缝隙中强行挤出，导致油液发热，给轴承附加很大的不平衡负载。封闭容积增大时，由于困油区内的油已被挤出一部分并得不到补充，便造成局部真空，使溶解于油中的空气分离出来，产生空穴，引起噪声、振动和气蚀。这就是齿轮泵的困油现象。

消除困油的方法是在齿轮的两侧端盖上开卸荷槽[如图3-7（d）中双点划线所示]。卸荷槽的位置和尺寸能使封闭容积减小时，通过右边的卸荷槽与压油腔相通，封闭容积增大时，通过左边的卸荷槽与吸油腔相通，并保证在任何时候都不能使压油腔与吸油腔相通。

3-4．齿轮泵为什么有较大的流量脉动，流量脉动大有什么危害?

答：因为齿轮啮合过程中，啮合点位置瞬间变化，工作腔容积变化率不是常数 所以齿轮泵的瞬时流量是脉动的。

液压泵的流量脉动会引起压力脉动，从而使管道，阀等元件产生振动和噪声。而且，由于流量脉动致使泵的输出流量不稳定，影响工作部件的运动平稳性，尤其是对精密的液压传动系统更为不利。

3-5．说明叶片泵的工作原理。试述单作用叶片泵和双作用叶片泵各自优缺点。 答：图3-10所示为单作用叶片泵的工作原理。泵由定子2、转子1、叶片3、配油盘和端盖（图中未画出）等零件所组成。定子的内表面是一个圆柱形孔，转子和定子有偏心距e。在配流盘上开有两个腰形的配流窗口，其中一个与吸油口相通，为吸油窗口a；另一个与压油口相通，为压油窗口b。叶片在转子的槽内可灵活滑动。当转子由轴带动按图示方向旋转时，叶片在离心力的作用下，随转子转动的同时，向外伸出，叶片顶部紧贴在定子内表面上，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。图右侧的叶片向外伸出，密封工作腔容积逐渐增大，产生真空，通过吸油口和配油盘上吸油窗口a将油吸入。图左侧的叶片往里缩进，密封工作腔容积逐渐缩小，密封腔中的油液经配油盘上压油窗口b和压油口被压出而输送到系统中去。这种泵在转子转一转过程中吸、压油各一次，故称单作用式叶片泵。因这种泵的转子受有单向的径向不平衡力，故又称非平衡式叶片泵。如改变定子和转子之间的偏心距，便可改变泵的排量而成为变量泵。

3-6．齿轮泵的压力提高主要受哪些因素的影响? 说明提高齿轮泵压力的方法。 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。

3-7．限压式变量叶片泵的限定压力、最大流量如何调节?

答：外反馈限压变量式叶片泵的压力—流量特性曲线如图3-16 所示，泵的最大流量即定子的最大偏心emax由流量调节螺钉调定。当调节流量调节螺钉时，曲线中的AB段垂直上下平行移动；泵的限定压力由压力调节螺钉调节弹簧预压缩量进行调节。弹簧预压缩量改变时，曲线中的BC段将沿水平方向平行移动，BC段的斜率与弹簧的刚度有关，弹簧的刚度越大，BC段的斜率越小。

3-8．为什么轴向柱塞泵适用于高压?

答：由于轴向柱塞泵结构紧凑，径向尺寸小、惯性小、容积效率高，所以一般用于工程机械、压力机等高压系统中。

轴向柱塞泵的工作原理是：斜盘带着沿轴向布置的多个柱塞和缸体一起转动时，柱塞相对于缸体产生运动，柱塞和缸体形成的空间减小，则液体的被挤压成为排油侧；对应的柱塞和缸体形成的空间增大，则液体被吸入形成吸油侧，几个排油腔或吸油腔通过配油盘与排油口或吸油口相连。轴向柱塞泵分为斜盘式和斜轴式两种，改变斜盘倾角就可以改变泵的排量，所以控制方式灵活，常作为变量泵使用。

3-9．手动轴向柱塞泵如何能实现双向变量?

答：图3-18所示为手动变量机构，其改变排量的方法是转动手轮7，使螺杆6转动，因导向键的作用，变量活塞5不能转动，只能上下移动，通过销轴3使支承在变量壳体上的

斜盘4绕其中心转动，从而改变斜盘倾角，也就改变了泵的排量。

3-10．已知液压泵的额定压力p=21 MPa，额定流量qn=200 L/min，总效率，η= 0.9， 机械效率ηm=0.93。

试求：（1）驱动泵所需的额定功率P； （2）泵的泄漏量Δq。 解：（1）驱动泵所需的额定功率P

PPo=pqp=21106 Pa200103 /60=70103 （W）

（2）泵的泄漏量

p0.9ppvpm，pv0.968

pm0.93qpqptpvqptqpt1pv20010.9686.4 L/min

复习思考题四

4-1．常用液压缸有哪些类型? 结构上各有何特点? 各用于什么场合?

答：液压缸按其作用方式可分为单作用液压缸和双作用液压缸两大类。单作用液压缸利用液压力推动活塞向一个方向运动，而反向运动则靠外力实现。双作用液压缸则是利用液压力推动活塞作正反两方向的运动，这种形式的液压缸应用最多。双作用液压缸可分为单活塞杆和双活塞杆两种形式。双活塞杆液压缸在机床液压系统中采用较多，单活塞杆液压缸广泛应用于各种工程机械中。

4-2．缸体组件、活塞组件的连接方式有哪几种? 各用于什么场合?

答：缸体组件包括缸筒、前后端盖（缸盖）和导向套等。它与活塞组件构成密封的油腔，承受很大的液压力，因此缸体组件要有足够的强度和刚度，较高的表面质量和可靠的密封性。连接方式有：为法兰连接，其优点是结构简单，加工和装拆方便；缺点是外形尺寸和重量较大；为半环连接，其优点是结构简单，易装拆，缺点是缸筒壁部因开有环形槽而削弱了强度，为此要相应加厚缸筒；螺纹连接，其优点是重量较轻，外形尺寸较小，缺点是端部结构复杂，装拆需要专用工具；拉杆连接，前、后端盖装在缸筒两头，用四根拉杆（螺栓）将其紧固。其优点是缸筒最易加工，装拆方便，结构通用性大，缺点是重量和外形尺寸大；焊接连接（仅用于后缸盖），其优点是结构简单，轴向尺寸小，工艺性好，缺点是缸筒易产生焊后变形。 活塞组件由活塞、活塞杆和连接件等组成。活塞一般用耐磨铸铁或钢制成，活塞杆常用35钢、45钢或无缝钢管做成实心或空心杆。连接方式有：螺纹连接，其优点是结构简单，装拆方便，缺点是在高压大负载下需备有螺母防松装置；半环连接，其优点是工作较可靠，可承受较大的负载和振动，缺点是结构较复杂，装拆不方便；焊接连接，其优点是轴向尺寸小，加工容易，缺点是装卸不便。此外，活塞和活塞杆也有制成整体式结构的，但只适用于尺寸较小的场合。

4-3．活塞与缸体，活塞杆与端盖之间的密封方式有哪几种?

答：缸筒与缸盖、活塞与活塞杆之间的密封均为固定密封（除焊接式外），常采用“O”形密封圈；缸盖与活塞杆、活塞与缸筒之间的密封系滑动密封，常用“O”形、“Y”形、“Yx”形、“V”形及滑环式组合密封等密封圈。

4-4．液压缸的缓冲方式有哪几种? 各有何特点?

答：液压缸的缓冲方式有：可调节流缓冲装置，调节针形节流阀开口大小可改变缓冲压力；可变节流缓冲装置，随着活塞行程的终了，其上的轴向节流沟槽（该沟槽截面为变截面

三角形）的通流截面逐渐减小，缓冲压力增大；间隙缓冲装置，当活塞运动接近缸盖时，封闭在活塞与盖端间的油液从环状间隙（或锥形间隙）挤压出去，于是形成缓冲压力，使活塞运动速度减慢。

4-5，设计液压缸的结构时应注意哪些问题? 答：（1）在保证满足设计要求的前提下，尽量使液压缸的结构简单紧凑，尺寸小，尽量采用推荐的结构形式和标准件，使设计、制造容易，装配、调整、维护方便。

（2）应尽量使活塞杆在受拉力的情况下工作，以免产生纵向弯曲。 （3）正确确定液压缸的安装、固定方式。液压缸只能一端固定。

（4）当液压缸很长时，应防止活塞杆由于自重产生过大的下垂而使局部磨损加剧。 （5）应尽量避免用软管连接。

（6）液压缸结构设计完后，应对液压缸的强度、稳定性进行验算。

4-6．如图4-15所示三种形式的液压缸，活塞和活塞杆直径分别为D、d，如进入液压缸的流量为q，压力为P，若不计压力损失和泄漏，试分别计算各缸产生的推力、运动速度大小和运动方向。

ddDDdPqPqPqa)b)C)D 图4-15

Fp(Dd)4答：（a） ；

F（b）答：

22V4q(D2d2) ；缸体向左运动

4pd2 ；

V4qd2 ；缸体向右运动

F（c）答：

4pd2 ；

V4qd2 ；缸体向右运动

4-7．一差动液压缸，要求：（1）v快进v快退；（2）v快进2v快退。求：活塞面积A1和活塞杆面积A3之比应为多少?

答：差动运动的原则：

无杆腔面积（就是活塞面积A1）=活塞杆面积A2 ，有杆腔面积=A1-A2 流量原则

流量=速度x面积，进退的流量是一样的。V进=q/A2, V退=q/（A1-A2) 然后就很容易计算

V进=V退时 则 A2=A1-A2, A1=2A2

V进=2V退时, 则2 A2=A1-A2, A1=3A2

4 4-8．图4-16所示两个结构相同相互串联的液压缸，无杆腔的面积A110010 m2，

4有杆腔面积A28010 m2，缸l输入的油压p1=9 MPa，流量q1=12 L/min，不计损失和

泄漏，求：

（1）两缸承受相同负载（F1F2）时，该负载的数值及两缸的运动速度为多少? （2）缸2的输入压力是缸1的一半（p20.5p1）时，两缸各能承受多少负载?

（3）缸1不承受负载（F10）时，缸2能承受多少负载?

解：1）负载数值，两缸结构相同，得等式：

P1A1=F1+P2A2，P2A1=F2，其中A1=A1'，F1=F2，代入数值，得P2=0.5MPA， F1=F2=P2A1'=5000N

运动速度：V1=q1/A1=1.2M/min，此时缸1有杆腔流量：q2=V1A2=9.6L/min V2=q2/A1'=0.96M/min

2)P2=p1/2时，F2=P2A1'=p1/2A1=4500N，F1=P1A1-P2A2=P1A1-P1/2*A2=5400N

3)F1=0时，P1A1=P2A2 P2=1.125MPA，F2=P2A1'=11250N。

复习思考题五

5-1．液压控制阀在液压系统中的作用是什么? 通常分为几大类?

答：控制元件是用来对液流的流动方向、压力的高低及流量的大小进行预期的控制，以满足负载的工作要求。

（1）按用途，液压阀可以分为：压力控制阀（如溢流阀、顺序阀、减压阀等）、流量控制阀（如节流阀、调速阀等）、方向控制阀（如单向阀、换向阀等）三大类。

（2）按控制方式，可以分为：定值或开关控制阀、比例控制阀、伺服控制阀。 （3）按操纵方式，可以分为：手动阀、机动阀、电动阀、液动阀、电液动阀等。 （4）按安装形式，可以分为：管式连接、板式连接、集成连接等。

5-2．溢流阀在液压系统中起什么作用? 一般安装在什么位置? 直动型溢流阀与先导型 溢流阀各用在什么场合?

答： 1. 作溢流阀用 在定量泵液压系统中，溢流阀通常就近与泵并联使用，泵的供油一部分按执行元件速度

要求由流量阀调节流往液压系统的执行元件，泵多余油液由溢流阀流回油箱，而在溢流的同时稳定了泵的供油压力。

2. 作安全阀用

在变量泵系统中通常也联有溢流阀，其调定压力约为最大工作压力的1.1倍。系统一旦过载，溢流阀立刻打开溢流，保障系统安全。

3. 作背压阀用

将溢流阀安装在系统的回油路上，可对回油产生阻力，造成背压。回油路存在一定的背压，可以提高执行元件的运动平稳性，或满足系统的其它要求。

4. 作卸荷阀用

在溢流阀的外控口接一个两位两通换向阀回油箱，当换向阀通电，泵输出的油就经溢流阀回油箱，此时，泵接近于空载运转，功耗很小，即处于卸荷状态。

5. 实现远程调压

在溢流阀的外控口接一个远程调压阀就可实现远程调压。不过远程调压阀的最高压力不得超过溢流阀自身先导阀的调定压力。

直动式溢流阀主要用于低压小流量,先导式主要用于高压大流量。

5-3．直动式溢流阀的弹簧腔如果不和回油腔接通，将出现什么现象? 如果先导式溢流阀的远程控制口当成泄油口接回油箱，液压系统会产生什么现象? 如果先导式溢流阀的阻尼孔被堵，将会出现什么现象? 如何消除这一故障?

答：直动式溢流阀阀芯上的阻尼孔对阀芯的运动形成阻尼，从而可避免阀芯产生振动，提高阀的工作平稳性。为了防止调压调压弹簧腔形成封闭油室而影响滑阀的动作，在阀盖和阀体上设有通道，使阀的弹簧腔与回油口沟通。

若先导式溢流阀中主阀芯的阻尼孔堵塞，如果此时主阀芯上腔充满油液（在刚开始堵塞时往往是这样），则下腔压力（进油压力）必须大于先导阀的调整压力和主阀芯上部的软弹簧力，才能使主阀向上移动，上腔中的油液通过先导阀回油箱，这和阻尼孔没有堵塞的情况的情况相似。但是这种情况不会保持很久，因为主阀上腔无油液补充。在主阀上腔出现空隙时，进油压力只要克服主阀上部的软弹簧力就能使主阀芯向上移动，而使进，回油口接通，油液流回油箱。这时相当于溢流阀处于卸荷状态，系统压力建立不起来，系统不能工作。

5-4．先导型溢流阀中主阀弹簧起何作用? 若装配时漏装了主阀弹簧，使用时会出现什么故障?

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。

5-5．何谓减压阀? 按其调节要求分为哪几种?

答：减压阀是使阀的出口压力（低于进口压力）保持恒定的压力控制阀。 按其调节要求分为定值式减压阀、定差式减压阀，定值式减压阀可以保持出口压力恒定，不受进口压力影响；定差式减压阀，它能使进口压力和出口压力的差值保持恒定。不同型式的减压阀用于不同的场合。

5-6．先导型减压阀与先导型溢流阀有何异同? 保证减压阀出口压力稳定的条件是什么? 答：相同点：溢流阀与减压阀同属压力控制阀，都是由液压力与弹簧力进行比较来控制阀口动作；两阀都可以在先导阀的遥控口接远程调压阀实现远控或多级调压。

差别：（1）减压阀利用出口油压力与弹簧力相平衡，以保持出口压力基本不变，而溢流阀则利用进口油压力与弹簧力相平衡，并保持进口压力基本不变。

（2）减压阀的进、出油口均有压力，所以它的先导阀弹簧腔的泄油是单独外接油箱，而溢流阀则可以沿内部通道经回油口流回油箱。

（3）在不工作时，减压阀的阀口是常开的，而溢流阀的阀口则是常闭的。 依靠控制与调节系统的调节，使阀后压力的波动与弹簧力相平衡，使阀后压力在一定的误差范围内保持恒定。

5-7．何谓顺序阀? 按其控制及泄油方式不同分为哪几种?

答：顺序阀是一种依靠系统中液体压力控制阀口通、断的压力阀，因用于控制液压系统中各执行装置动作的先后顺序而得名。

顺序阀有直动式和先导式两种。根据控制压力的不同，又可分为内控式和外控式两种。 5-8．简述压力继电器的工作原理及作用。

答：压力继电器是一种将液压系统的压力信号转换为电信号输出的元件。它的作用是在液压系统中的油压达到一定数值后，发出电信号，控制电气元件动作，实现系统的程序控制或安全保护。

压力继电器的作用 （1）用于安全保护。

（2）用于控制执行装置的动作顺序。 （3）用于液压泵的起闭或卸荷。

5-9．图5-28所示液压系统，各溢流阀的调整压力分别为p1=7 MPa，p2=5 MPa，p3=3 MPa，p4=2 MPa，问当系统的负载趋于无穷大时，电磁铁通电和断电的情况下，油泵出口压力各为多少?

答：电磁铁通电p=p4=2 MPa；电磁铁断电p=p2=5 MPa

5-10．图5-29所示回路，溢流阀的调整压力为5 MPa，减压阀的调整压力为2 MPa，负载压力为1 MPa，其他损失不计，试求：

（1）活塞运动期间和碰到死挡铁后管路中A、B处的压力值为多少?

（2）如果减压阀的泄油口在安装时未接油箱，当活塞碰到挡铁后A、B处的压力值为多少?

答：（1）PA=1MPa；PB=1MPa （2）PA=2MPa；PB=5MPa

5-11．从结构原理图和符号图，说明溢流阀、顺序阀、减压阀的不同特点。 答：如下表：

项 目 溢流阀 减压阀 顺序阀 图形 符号 直动 先导式 作用 常态 控制油压来源 泄油方式 可外 接油 口 直动式 先导式 溢流稳压、安全限压 断 进油口 内泄 进口、出口 进口、出口、遥控口 （卸荷口） 减压、稳压 通 出油口 外泄 进口、出口、泄油口 压力控制开关 断 进油口 外泄 进口、出口、泄油口 液控口 5-12．何谓流量控制阀? 它是利用什么原理工作的? 答：流量控制阀是通过改变阀口通流面积的大小或通流通道的长短来改变液阻，从而控制通过阀的流量，达到调节执行元件的运行速度的目的。按其功能和用途，可分为节流阀、调速阀等。

流量控制阀是利用液阻的调节原理工作的，用于流量调节的液阻一般为薄壁小孔型，即流经阀口的流量与阀口面积的一次方成正比，与阀口前后压力差的1／2次方成正比，与油液的黏度（油温）无关。在阀口前后压力差一定时，改变阀口的过流面积，即可调节通流量。

5-13．写出节流阀的通用流量特性方程。为什么一般选用薄刃型孔口作节流阀口?

答： qKA(Δp)m

压力差对流量稳定性的影响 压力差变化越大，流量的值变化也越大，即流量越不稳定。另外，流量的稳定性还受的影响，节流阀指数越大，的变化对流量的影响也越大，因此节流口做成薄壁孔（=0.5）比做成细长孔（=1）要好。选用薄刃型孔口作节流阀口。

5-14．在执行元件负载变化的情况下，采用节流阀或调速阀调速，哪种能保证其运动速 度稳定? 为什么?

答：调速阀调速，能保证其运动速度稳定。

当节流阀的开口调定后，负载的变化对其流量稳定性的影响较大。而调速阀，当其中节流阀的开口调定后，调速阀中的定差减压阀则自动补偿负载变化的影响，使节流阀前后的压差基本为一定值，基本消除了负载变化对流量的影响。

5-15．节流阀的最小稳定流量有什么意义? 影响其数值的主要因素有哪些 答：1) 节流阀前后压力差的影响。压力差变化越大，流量q的变化也越大。

2）指数m的影响。m与节流阀口的形状有关，m值大，则对流量的影响也大。节流阀口为细长孔（m=1）时比节流口为薄壁孔（m=0.5）时对流量的影响大。

3) 节流口堵塞的影响。节流阀在小开度时，由于油液中的杂质和氧化后析出的胶质、沥青等以及极化分子，容易产生部分堵塞，这样就改变了原来调节好的节流口通流面积，使流量发生变化。一般节流通道越短，通流面积越大，就越不容易堵塞。为了减小节流口堵塞的可能性，节流口应采用薄壁的形式。

4) 油温的影响。油温升高，油的粘度减小，因此使流量加大。油温对细长孔影响较大，而对薄壁孔的影响较小。

5-16．液压系统中液压泵的出口常装有单向阀，请说明其功用。

答：液压系统中液压泵的出口常装有单向阀，一方面防止压力冲击影响泵的正常工作，另一方面防止泵不工作时系统油液倒流，经泵回油箱。

5-17．什么是液控单向阀? 为什么液控单向阀阀芯不工作时，应使控制压力油通回油箱? 答：液控单向阀是依靠控制流体压力，可以使单向阀反向流通的阀。液控单向阀阀芯不工作时，应使控制压力油通回油箱，否则控制活塞难以复位。

5-18．何谓换向阀的“位”、“通”，绘图形符号举例说明。 答：（1）换向阀是利用阀芯在阀体中的相对运动，使阀体上的油路口的液流通路接通、关 断、变换液体的流动方向，从而使执行元件启动、停止或停留、变换运动方向，这种控制阀芯在阀体内所处的工作位置称为“位”，将阀体上的油路口成为“通”。

（2）如换向阀中，阀芯相对阀体的运动有三个工作位置，换向阀上有四个油路口和四条通路，则该换向阀称为三位四通换向阀。

5-19．换向阀按操作方式分为哪几种?

答：换向阀有五种操纵方式：手动、机动、液动、电磁、电液动 5-20．绘电液换向阀的详细图形符号，按图说明工作原理。

答：电液动换向阀是电磁阀和液动阀的组合，电磁阀起先导作用，以改变液动阀的阀芯位置，液动阀控制主油路换向。 电液动换向阀用较小的电磁铁来控制较大的液动阀，换向时间可调。 适用于大流量、换向平稳的场合。

电液动换向阀的工作原理是：当电讯号传给先导阀时，先导阀使控制压力油通往液动阀的某一控制端，使液动阀阀芯移动，从而使压力油得以通过液动阀而送到执行元件中去。

5-21．何谓换向滑阀的中位机能? 说明中位机能为“O”、“H”、“P”、“Y”型的三位阀的特点及在液压系统中的应用。

答：换向阀的中位机能：三位换向阀的阀芯在中间位置时，各油口的连通方式及对系统产生的性能称为换向阀的中位机能。

O型：P、A、B、T四口全封闭，液压泵不卸荷，液压缸闭锁，可用于多个换向阀的并联工作；

P型：P、A、B口相通，T口封闭，泵与缸两腔相通，可组成差动回路；

Y型：P口封闭，A、B、T三口相通，活塞浮动，在外力作用下可移动，泵不卸荷； M型：P、T口相通，A、B口均封闭，活塞闭锁不动，泵卸荷，也可用于多个M型换向阀串联工作；

H型：四口全串通，活塞处于浮动状态，在外力作用下可移动，泵卸荷。 5-22．插装阀基本组件有哪三种? 画出它们的图形符号，并说明其结构特点。

答：组件由阀芯、阀套、弹簧和密封圈组成。根据用途不同分为方向阀组件、压力阀组件和流量阀组件。同一通径的三种组件安装尺寸相同，但阀芯的结构形式和阀套座直径不同。三种组件均有两个主油口A 和B、一个控制口x 。

方向阀组件 压力阀组件

流量阀组件

复习思考题六

6-1．管接头有哪几种类型? 说明其结构特点和使用场合。

答：管接头种类很多，按通路数和流向可分为直通、弯头、三通和四通等；按管接头和油管的连接方式可分为扩口式、焊接式、卡套式等。应用时可参阅有关手册。管接头与液压件之间都采用螺纹连接，在中、低压系统中采用英制螺纹，外加防漏填料；在高压系统中则采用公制细牙螺纹，外加端面垫圈。

6-2．试述油箱的功用，结构设计时应注意哪些问题? 答：油箱用于储存系统所需的足够油液，并且有散热、沉淀杂质和分离油中气泡等作用。

在进行油箱的结构设计时应注意以下几个问题： （1）油箱应有足够的刚度和强度。 （2）油箱要有足够的有效容积。

（3）吸油管、回油管和泄油管的设置。 （4）加油口和空气过滤器的设置。 （5）液位计的设置 （6）密封和防锈。 （7）其他设计要点。

6-3．蓄能器有哪几种类型? 各有哪些功用?

答：充气式蓄能器按结构的不同可分为活塞式、气囊式等。 蓄能器功用 （1）作应急动力源。（2）作辅助动力源。 （3）补漏保压。

（4）吸收脉动压力，缓和液压冲击。

6-4．过滤器有哪几种类型? 选用时应考虑哪些因素? 一般应安装在什么位置?

答：按滤芯材料和结构的不同，过滤器可分为网式、线隙式、纸芯式、烧结式和磁性式等多种。

选用过滤器时考虑 （1）过滤精度。 （2）通流能力。

（3）系统的压力和温度。 （4）要便于清洗或更换滤芯。

6-5．常用的密封圈有哪几种类型? 说明其结构特点和使用场合。

答：按工作原理又可分为间隙密封和接触密封。

间隙密封属于非接触式密封，结构简单、摩擦力小、寿命长，但对配合表面的加工精度和表面粗糙度要求较高，且不能完全消除泄漏，密封性能也不能随压力的升高而提高，故只应用于低压、小直径快速液压缸的动密封中。

在液压系统中广泛使用接触密封-密封圈密封。它即可以用于静密封，也可以用于动密封。

复习思考题七

7-1．什么是液压基本回路? 按其功用可分为哪几类基本回路? 为什么要调整液压系统的压力? 如何调整?

答：所谓基本回路，就是由相关液压元件组成的，能实现某种特定功能的典型油路。它是在一般的实际液压系统中归纳、综合、提炼出来的，具有一定的代表性。

按其功用可分为压力控制回路、速度控制回路、方向控制回路、多缸动作控制回路。

压力控制回路是利用压力控制阀来控制整个液压系统或局部油路的工作压力，以满足执行元件对力或力矩的要求、保证系统安全的回路。这类回路包括调压、减压、增压、保压、卸荷和平衡等多种回路。

7-2. 在哪些调速回路中溢流阀作稳压阀? 在哪些调速回路中溢流阀作安全阀?

答：溢流阀作稳压阀的有进口节流调速回路、出口节流调速回路；溢流阀作安全阀的有旁路节流调速回路，

7-3．如何调节液压执行元件的运动速度? 常用的调速方式有哪些? 分别叙述它们的调速原理。

答：采用定量泵供油，利用节流元件来改变并联支路的油流分配，进而改变进入执行元件流量来实现调速的方法称为节流调速；

利用改变液压泵或液压马达有效工作容积（排量）来实现调速的方法称为容积调速； 如果将以上两种调速方法结合起来，用变量泵与节流元件相配合的调速方法，则称为容积节流调速。

7-4．按流量控制阀的安装位置不同，节流调速回路分为哪几种? 比较它们的速度负载特性，并说明它们的应用场合。

答：节流调速回路有进口节流、出口节流和旁路节流三种基本形式。根据使用要求，节流元件或是节流阀，或是调速阀。

7-5．在图7-35所示调压回路中，已知先导式溢流阀1的调整压力为8 M Pa，远程调压阀2、3的调整压力分别为4 M Pa、2 M Pa，试确定两回路在不同的电磁阀通、断电状态下的控制压力为多少？

解：a）: 4、5断时p=p1=8 M Pa；4断5通，p=p3=2 M Pa；4通5断，p=p2=4 M Pa b）: 4、5、6断时p=p1=8 M Pa；6通4、5断时，p=p3=2 M Pa； 6、4通5断时，p=p2=4 M Pa；6、4、5通时，p=0。

7-6．图7-36所示回路，已知F1A1=15×105 Pa， F2A2=10× 105 Pa，阀1调定压力为50×105 Pa，阀2调定压力为30×105 Pa，阀3调定压力为40×105 Pa，初始状态液压缸活塞

均处于左端死点，负载在活塞运动中出现。试回答：

（1）两液压缸是同时动作，还是先后动作? （2）液压缸运动时

及到达右端死点时

pP、p1及p2各为多少?

解：（1）A1、A2液压缸是同时动作。对A1，PP=50×105 Pa，阀2调定压力为30×105 Pa大于F1A1=15×105Pa，可以动作；对A2，PP=50×105 Pa，阀3调定压力为40×105 Pa，大于F2A2=10×105 Pa，也可以动作，所以A1、A2液压缸是同时动作。

（2）液压缸运动时及到达右端死点时、p1及p2

5 5 5 pP=50×10Pa；p1=30×10Pa；p2=40×10Pa

7-7．分析图7-37所示的某专用机床定位夹紧回路，简述其工作过程，并确定： （1）阀1、阀2、阀3调整压力之间的关系；

（2）在定位缸活塞运动过程中（无负载）A、B、C三点的压力关系；定位缸到位，夹紧缸开始动作和夹紧工件后，A、B、C三点的压力关系；

（3）为了使定位夹紧回路不受主油路工作的影响，应在该回路上增添什么元件?

解：（1）阀1系统调压，阀2定位夹紧缸减压，阀3调整压力 （2）在定位缸活塞运动过程中（无负载）A>B>C；

定位缸到位，夹紧缸开始动作和夹紧工件后，A>B=C

（3）为了使定位夹紧回路不受主油路工作的影响，应在该回路上增添什么元件?

7-8．如图7-38所示进口节流调速回路，已知液压泵l的输出流量qp25 L/min，负载F=9000 N，液压缸5的无杆腔面积A1=50×104 m2，有杆腔面积A2=20×104 m2，

—

节流阀4的阀口为薄壁孔口，通流面积Av=0.02×104 m2，其前后压差Δp0.4 MPa，背压阀6的调整压pb=0.5MPa。

当活塞向右运动时，不计管路压力损失和换向阀3的压力损失，试求活塞杆外伸时：

（1）液压缸进油腔的工作压力； （2）溢流阀2的调整压力； （3）液压缸活塞的运动速度；

（4）溢流阀2的溢流量和液压缸的回油量。 解：（1）液压缸进油腔的工作压力 pAA1=pbA2+F 解得pA=2Mpa （2）溢流阀的调整压力理论上只要大于工作压力就可以，由于有调速阀压差,故调速阀进口压力为2+0.4=2.4Mpa,考虑液压系统的特点,通常低压系统溢流阀设定压力一般不高于系统工作压力的1.5倍.

（3）活塞运动速度

理论上应计算调速阀开口面积为Av=0.02x10^(-4)m^2,压差为0.4Mpa时通过的流量,用孔口流量公式求。 qKA(Δp)m

—

—

（4）用系统流量减去第3步求出的流量即为溢流阀溢流量,缸的回油量用活塞速度乘以有杆腔面积

7-9如图7-39所示的限压式变量泵和调速阀的容积节流调速回路，若变量泵的拐点坐标

-42为（2MPa10L/min），且在pp2.8MPa时qp0，液压缸无杆腔面积A1=5010m，

-42有杆腔面积A2=2510m，调速阀的最小工作压差为0.5MPa，背压阀调压值为0.4MPa，

试求：

1）在调速阀通过q15L/min的流量时，回路的效率为多少？ 2）若q1不变，负载减小4/5时，回路效率为多少？

3）如何才能使负载减小后的回路效率得以提高？能提到多少？

p1q1p2q34qp max变量泵pmin2q1液压缸2app1qp0ptmaxppp

图7-39

解：1）在qpq15L/min时，

在限压式变量泵特性曲线的变量段求出泵的出口压力pp

2.822.8pp，得pp=2.4MPa 105液压缸进口压力p1pppmin2.40.5MPa1.9MPa

251041.950.454p1q1p2q25010100%70.8% 此时回路效率cppqp2.452）当p1=1.9MPa时，负载F为

Fp1A1p2A21.9106501040.410625104N8500N

当负载F减小4/5时，F'1'11F8500N1700N 551700F'A2251046此时 pp2100.4MPa0.54MPa 44A1A150105010251040.5450.454p1'q1p2q25010100%14.2% 因此回路效率cppqp2.453）对于这种负载变化大、低速、小流量的场合，可采用差压式变量泵和节流阀组成的容积节流调速回路。回路效率可有较大提高。当p11.9MPa、pJ0.3MPa时，回路效率为

c

p11.9100%86.4%

p1p11.90.3复习思考题八

8-1．说明在图8-4所示的压力机液压系统中，使上液压缸5快速下降的措施，并指出压力阀4、6、9的作用有哪些?

答：液压油经单向阀9进入上液压缸5，同时，打开液控阀6也流入液压缸上腔，阀4起安全阀作用。

8-2．图8-2所示动力滑台液压系统是由哪些基本回路组成的？单向阀5在系统中起什么作用?

答：1．系统采用了限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速回路。 2．用限压式变量泵与差动连接液压缸来实现快进，能量利用比较合理。 3．用行程阀和顺序阀实现快进与工进的换接，动作可靠，换接精度高。 4．用电液换向阀换向，换向性能好。 单向阀5在系统中起什么作用

泵停机时，单向阀5可阻止系统中的油倒流。

8-3．图8-6所示注塑机液压系统，假设液压泵B1的输出流量为25 L/min，B2的输出流量为75 L/min，B3的输出流量为100 L/min，怎样实现多级流量输出，各级流量的数值是多少?并说明单向阀V11和V12的作用.

答：采用三泵分级容积调速，用三台定量泵的不同组合方式获得三级供油流量，又利用电液比例流量阀实现各级流量的无级调节，从而满足各工作机构的多种速度要求。

闭模；泵B1供油输出流量为25 L/min。或B2、B3供油B2的输出流量为75 L/min+B3的输出流量为100 L/min。

注射座整体前进；泵B1供油输出流量为25 L/min。

注射；泵B1、B2、B3供油，B1的输出流量为25 L/min+B2的输出流量为75 L/min+B3的输出流量为100 L/min。

单向阀V11和V12分别控制泵B1供油和B2、B3供油 8-4．为什么液压系统要进行两次清洗?

答：要求高的复杂系统可分两次进行。第一主要循环回路的清洗。将执行元件进、出油路短接（既执行元件不参与循环），构成循环回路。油箱注入其容量60％～70％的工作用

油或试车油，油温适当升高清洗效果较好。将滤油车（由液压泵和过滤器组成）接入回路进行清洗，也可直接用系统的液压泵进行（回油口接临时过滤器）。清洗过程中，可用非金属锤棒轻击管路以便将管路中的附着物冲洗掉。清洗时间随系统的复杂程度、过滤精度要求及污染程度而异，、通常为十几小时。第二全系统的清洗。将实际使用的液压油注入油箱，系统恢复到实际运转状态，启动液压泵，使油液在系统中进行循环，空负荷运转1~3h。

8-5．为什么液压系统安装后要进行清洗? 新更换的液压油为什么必须经过过滤后才能注入油箱?

答：液压系统安装后，还要对管路进行循环清洗。要求高的复杂系统可分两次进行。 8-6．图8-7所示为专用铣床液压系统，要求机床工作台一次可安装两支工件，并能同时加工。工件的上料、卸料由手工完成，工件的夹紧及工作台进给运动由液压系统完成。机床的工作循环为“手工上料—工件自动夹紧—工作台快进—铣削进给—工作台快退—夹具松开—手工卸料”。分析系统回答下列问题：

（1）填写电磁铁动作顺序表； （2）系统由哪些基本回路组成?

（3）哪些工况由双泵供油，哪些工况由单泵供油? （4）说明元件6、7在系统中的作用。

答：电磁铁动作顺序表 工件自动夹紧 1Y — 2Y — 3Y — 4Y — 工作台快进 铣削进给 工作台快退 夹具松开 ＋ ＋ — — — — ＋ ＋ ＋ — — — — — ＋

（2）基本回路双泵供油工作台快进调速回路；工作台快进差动连接回路；回油路节流调速铣削进给回路；工件自动夹紧节流调速回路；电磁铁换向回路；夹紧减压回路。

（3）哪些工况由双泵供油，哪些工况由单泵供油?

工作台快进、铣削进给由双泵供油。工件自动夹紧单泵供油。

（4）元件6工件自动夹紧后防止油倒流；元件7调整自动夹紧速度。

复习思考题九

9-1．液压伺服控制系统与一般的液压传动系统有何不同?

答：液压伺服控制系统除了具有液压传动的各种优点外，还具有响应速度快、系统刚性大和控制精度高等优点。因此广泛应用于机床、重型机械、汽车、飞机、船舶、和军事装备等方面。

9-2．液压伺服控制系统由哪些基本元件所组成? 答：（1）输入元件 它给出输入信号（指令信号）加于系统的输入端。

（2）反馈测量元件 测量系统的输出量，并转换成反馈信号。如上例中缸体与阀体的机械连接。

（3）比较元件 将反馈信号与输入信号进行比较，给出偏差信号。反馈信号与输入信号应是相同的物理量，以便进行比较。比较元件有时不单独存在，而是与输入元件、反馈测量元件或放大元件一起组合为同一结构元件。如上例中伺服阀同时构成比较和放大两种功能。

（4）放大转换元件 将偏差信号放大并进行能量形式的转换。如放大器、伺服阀等。放大转换元件的输出级是液压的，前置级可以是机械的、电的、液压的、气动的或它们的组合形式。

（5）执行元件 与液压传动系统中的相同，是液压缸、液压马达或摆动缸。

9-3．图9-6中的双喷嘴挡板阀，若有一个喷嘴被堵塞，会发生什么现象? 单喷嘴挡板阀可控制哪种形式的液压缸? 试设计出单喷嘴挡板阀控制液压缸的结构原理图。

答：该伺服阀对输入的电信号不发生响应。只能控制差动液压缸。

9-4．机液伺服系统和电液伺服系统有什么不同?

机液伺服系统：反馈装置采用机械元件的液压控制系统，即机械控制系统；

电液伺服系统：一种有电信号处理装置和液压动力机构组成的反馈系统。

电液伺服控制系统综合了电和液压两方面的优势，具有控制精度高、响应速度快、信号处理灵活、输出功率大、结构紧凑和重量轻等优点因此得到了广泛的应用。

复习思考题十

10-1．何谓湿空气。什么是露点。

答：湿空气的Φ值在0～100%之间变化，空气绝对干燥时，Φ＝0；空气达到饱和时，Φ＝100%，通常空气的Φ值在60～70%范围内入体感到舒适。气动技术规定各种阀的相对湿度不得超过90～95％。必须指出，当湿度下降时，空气中水蒸气的含量是降低的。因此，从减少空气中所含水分来说，降低进入气动设备的空气温度是十分有利的。

露点是指在规定的空气压力下，当温度一至下降到成为饱和状态时，水蒸气开始凝结的一刹那的温度。降温除湿就是利用湿空气在温度降到露点以下时有水滴析出来完成的。

10-2．何谓理想气体？说明理想气体状态方程的物理意义。 答：所谓理想气体，是指不计黏性的气体。

理想气体状态方程

p1V1p2V2 T1T2物理意义：反映理想气体的状态变化过程。

10-3．何谓气体的等温变化过程？在等温过程中，加入系统的热能变成了什么？气动系统中哪些工作过程可视为等温过程？

答：一定质量的气体，在温度保持不变的条件下，所进行的状态变化过程，称为等温过程。气体状态变化很慢时，可视为等温过程，如气动系统中的气缸运动、管道送气过程等。等温过程的状态方程为

p1V1p2V2

在温度不变的条件下，气体压力上升时，气体体积被压缩；气体压力下降时，气体体积膨胀。

10-4．何谓气体的绝热过程？在绝热过程中，状态参数之间存在什么关系？气动系统中哪些过程可视为绝热过程？

答：一定质量的气体，在其状态变化过程中，和外界没有热量交换的过程称为绝热过程。当气体状态变化很快时，如气动系统的快速充、排气过程，可视为绝热过程。其状态方程式为

p1V1Kp2V2常数

kk1K或

p1T2p2T1

上式中，k为绝热指数，对于干空气k＝1.4，对于饱和蒸气k＝1.30 在绝热过程中，系统靠消耗自身内能对外做功。

复习思考题十一

11-1．为什么压缩机排出的压缩空气不能直接输送给气动设备设备使用？

答：压缩空气要经过冷却、干燥、净化等处理才能使用于气动系统。气源装置是用来产生具有足够压力和流量的压缩空气并将其净化、处理及储存的一套装置。

11-2．气动系统由哪些装置及元件组成？

答：空气压缩机、气源净化装置、气动辅件等组成。 11-3．空气压缩机在气动系统中起何作用？如何选用？

答：空气压缩机是将机械能转变为气体压力能的装置，是气动系统的动力源。空气压缩机的种类很多，一般有活塞式、膜片式、叶片式、螺杆式等类型，其中气压系统最常使用的机型为活塞式压缩机。在选择空气压缩机时，其额定压力应等于或略高于所需的工作压力，其流量等于系统设备最大耗气量并考虑管路泄漏等因素。

11-4．压缩空气的净化装置和设备包括哪些？它们各起什么作用？

答：净化装置和设备包括后冷却器、油水分离器、储气罐、干燥器、空气过滤器等。 后冷却器安装空气压缩机出口管道上，将压缩机排出的压缩气体温度由（140～170）℃降至（40～50）℃，使其中水汽、油雾汽凝结成水滴和油滴，便于经油水分离器排出。 油水分离器又名除油器，用于分离压缩空气中凝聚的水分和油分等杂质。

储气罐主要用来调节气流，减少输出气流的压力脉动，使输出气流具有流量连续性和气压稳定性。并且储罐存一定量的压缩空气，做备用和应急气源。

干燥器的作用是为了满足精密气动装置用气，把初步净化的压缩空气进一步净化以吸收和排除其中的水分、油分及杂质，使湿空气变成干空气。

空气过滤器又名分水滤气器、空气滤清器，它的作用是滤除压缩空气的水分、油滴及杂质，以达到气动系统所要求的净化程度。

11-5．依次说明气动三大件的名称及其用途。 答：过滤器、减压阀、油雾器一起构成气动三大件，安装在气动系统的入口处。过滤器主要负责过滤压缩空气中的杂质，减压阀主要负责控制系统压力，油雾器负责后端元件的给油润滑。

11-6．简述分水滤气器的结构原理。

答：分水滤气器结构原理是：间隙过滤、离心分离。

11-7．简述油雾器的工作原理。什么场合需用油雾器？什么场合不需要油雾器？ 油雾器是一种特殊的注油装置，它以压缩空气为动力，将润滑油喷射成雾状并混合于压缩空气中，使压缩空气具有润滑气动元件的能力，满足润滑的需要。目前气动控制阀、气缸和气马达主要是靠这种带有油雾的压缩空气来实现润滑的，其优点是方便、干净、润滑质量高。

不用润滑场合不需要油雾器。

11-8．为什么气动系统需要用消声器？消声器一般安装在什么地方？

答：消声器的作用是排除压缩气体高速通过气动元件排到大气时产生的刺耳噪声污染。消声器一般安装在排气回路。

复习思考题十二

12-1．膜片气缸、无杆气缸与活塞式气缸相比较，各有什么特点？

答：薄膜式气缸是一种利用膜片在压缩空气作用下产生变形来推动活塞杆作直线运动的气缸。限于在行程小的薄膜式气缸中使用。

无杆气缸没有普通气缸的刚性活塞杆，它利用活塞直接或间接地实现往复运动。这种气缸的最大优点是节省了安装空间，特别适用于小缸径、长行程的场合。无杆气缸现已广泛用于数控机床、注塑机等的开门装置上及多功能坐标机器手的位移和自动输送线上工件的传送等。

活塞式气缸工作时，由于气体具有可压缩性，当外界负载变化较大时，气缸可能产行“爬行”或“自走”现象，因此，气缸不易获得平衡的运动；也不易使活塞有准确的停止位置。

12-2．简述气—液阻尼缸工作原理。

答：它由气缸和液压缸组成，其工作原理气缸带动液压缸活塞向左运动，此时液压缸左腔排油，由于单向阀关闭，油液只能通过节流阀缓慢流入液压缸右腔，对运动起阻尼作用。这种气—液阻尼缸的缸体短，结构紧凑，消除了气缸和液压缸之间的窜气现象。但由于气缸和液压缸不在同一轴线上，安装时对其平行度要求较高。

12-3．简述膜片式气缸的工作原理。

答：薄膜式气缸是一种利用膜片在压缩空气作用下产生变形来推动活塞杆作直线运动的气缸。

12-4．标准化气缸的主要参数有哪些？ 答：标准化气缸的主要参数是缸径D和行程L 12-5．气动马达有哪些突出特点？

答：气动马达是将压缩空气的压力能转换成力矩和转速而输出来驱动回转运动的执行元件。它的作用相当于电动机或液压马达，即输出力矩，驱动机构作旋转运动。气动马达有叶片式、活塞式、齿轮式等多种类型，在气压传动中使用最广泛的是叶片式和活塞式马达。

复习思考题十三

13-1．气动调压阀，顺序阀和安全阀这三种阀的图形符号有什么区别，它们各有什么用途？

答：气动压力控制阀主要有减压阀，溢流阀和顺序阀。它们都是利用作用于阀芯上的流体（空气）压力和弹簧力相平衡的原理来进行工作的。

调压阀（减压阀 ） 溢流阀 顺序阀

气动减压阀也称调压阀。同液压减压阀一样也是以出口压力为控制信号的；顺序阀一般很少单独使用，往往顺序阀与单向阀组合而成单向顺序阀。它依靠气路中压力的作用而控制元件的单向顺序动作，反向时单向阀打开，顺序阀不起作用；溢流阀当储气罐或回路中压力超过所规定的调定压力时，气流需经安全阀排出，以保证系统安全；当回路中仅靠减压阀的溢流孔排气难以保持执行机构的工作压力时，亦可并联一安全阀做溢流阀用。

13-2．为什么气动减压阀又称为调压阀？减压阀一般安装在什么地方？

答：气动减压阀也称调压阀。同液压减压阀一样也是以出口压力为控制信号的。减压阀一般安装在系统入口处。

13-3．为什么气动溢流阀又称为安全阀？与液压溢流阀的功用有什么不同？

答：溢流阀当储气罐或回路中压力超过所规定的调定压力时，气流需经安全阀排出，以保证系统安全；当回路中仅靠减压阀的溢流孔排气难以保持执行机构的工作压力时，亦可并联一安全阀做溢流阀用。

13-4．什么是排气消声节流阀？它有何作用？一般安装在什么地方？

答：排气节流阀是装在执行元件的排气口处，调节排入大气中气体流量的一种控制阀。它不仅能调节执行元件的运动速度，还常带有消声结构，所以也能起降低排气噪声的作用。其工作原理和节流阀相类似，靠调节节流口l处的通流面积来调节排气流量，由消声套2减少排气噪声。因而它不仅能调节执行元件的运动速度，还能起到降低排气噪声的作用。

排气节流阀通常安装在换向阀的排气口处与换向阀联用，起单向节流阀的作用。 13-5．说明快速排气阀的工作原理。

答：排气状态时，浮筒由于重力作用，将杠杆的一端向下拉下，这时杠杆处于倾斜状 态，在杠杆与排气孔接触部分出现空隙，空气就通过此空隙由排气孔排出，随着空气的排出，水位上升，浮筒在水的浮力作用下向上浮起，杠杆上的密封端面逐渐压上排气孔，直至整个排气孔被完全堵住,排气阀这时就完全处于封闭状态。

13-6．什么是气动三大件？各起什么作用？怎样的顺序安装？

答：过滤器、减压阀、油雾器一起构成气动三大件，安装在气动系统的入口处。过滤器主要负责过滤压缩空气中的杂质，减压阀主要负责控制系统压力，油雾器负责后端元件的给油润滑。安装顺序过滤器、减压阀、油雾器。

13-7．气动换向阀与液压换向阀的主要区别有哪些？

答：气动方向控制阀和液压方向控制阀相似，分类方法也大致相同。在气压传动系统中改变压缩空气的流动方向和气流的通断，控制执行元件起动、停止及运动方向。

13-8．什么是气动逻辑元件？如何分类？

答：气动逻辑元件是一种以压缩空气为工作介质，通过元件内部可动部件的动作，进行气动切换而实现逻辑功能的控制元件。气动逻辑元件的种类很多，按工作压力分为高压、低压、微压三种；按逻辑功能分为“是门”、“与门”、“或门”、“非门”和“双稳”元件；按结构形式分为截止式、膜片式、滑阀式和球阀式等几种类型。

复习思考题十四

14-1．利用两个双作用气缸，一只顺序阀，一个二位四通电控换向阀设计顺序动作回路。 答：

14-2．图14-10中的双手操作回路为什么能起到保护操作者的作用？

答：两只三通手阀１和２同时换向，而且，这两个阀必须安装在单手不能同时操作的距离上。在操作时，如任何一只手离开时则控制信号消失，主控阀复位，则活塞杆后退，起到保护操作者的作用。

14-3．什么是延时回路，它相当于电气元件中的什么元件？ 答：延时动作，它相当于电气元件中的时间继电器。

14-4．标明图14-14所示气动回路各元件的名称，并简述回路工作过程。

答：A、B双作用气缸；C、D单向顺序阀;；E二位四通手动换向阀1、2二位四通电控换向阀。

14-5．图14-15所示为多位缸位置控制回路，试分析分别按压手动阀1、2、3时气缸如何动作？回路一共有几个控制位置？（与缸筒连接的气管为软管）

答：图14-15所示是左右缸共用一个缸筒，右缸活塞杆固定以实现3个位置的回路。手动阀1、2、3经梭阀6和7控制换向阀4和5.气缸处于图示位置。为位置Ⅰ。当阀2切换时，左缸活塞杆随缸筒一起左移，得到位置Ⅱ；当阀3切换（阀2复位）时，da 缸活塞杆继续

左移，得到位置Ⅲ。阀1切换（阀3 复位）时，缸筒与左缸活塞杆同时右移，回到位置Ⅰ。

复习思考题十五

15-1．图15-3所示的工件夹紧气压传动系统中，工件夹紧的时间怎样调节。

答：压缩空气的一部分经单向阀3调定延时用于加工后使主控阀4换向到右位，则两气缸B和C返回。

15-2．在图15-2中，要求该机械手的工作循环是：立柱下降→伸臂→立柱逆时针转→（真空吸头取工件）→立柱顺时针转→缩臂→立柱上升。试画出电磁铁动作顺序表，分析它的工作循环。

电磁铁动作顺表

动作缸 垂直缸 水平缸 回转缸 回转缸 水平缸 垂直缸 电磁铁 1YA 2YA 3YA 4YA 5YA 6YA C上升 － － － ＋ － － B伸出 － － － － ＋ － D转位 ＋ － － － － － D复回 － ＋ － － － － B退回 － － － － － ＋ C下降 － － ＋ － － － 按下它的启动按钮，4YA通电，阀7处于上位，压缩空气进入垂直气缸C下腔，活塞杆上升。

当缸C活塞上的挡块碰到电气行程开关a1时，4YA断电，5YA通电，阀2处于左位，水平气缸B活塞杆伸出，带动真空吸头进入工作点并吸取工件。

当缸B活塞上的挡块碰到电气行程开关b1时，5YA断电，1YA通电，阀1处于左位，回转缸D顺时针方向回转，使真空吸头进入下料点下料。

当回转缸D活塞杆上的挡块压下电气行程开关c1时，1YA断电，2YA通电，阀1处于右位，回转缸D复位。

回转缸复位时，其上档块碰到电气行程开关c0时，6YA通电，2YA断电，阀2处于右位，水平缸B活塞杆退回。

水平缸退回时，挡块碰到电气行程开关开关b0，6YA断电，3YA通电，阀7处于下位，垂直缸活塞杆下降，到原位时，碰上电气行程开关a0，3YA断电，至此完成一个工作循环，如再给起动信号，可进行同样的工作循环。根据需要只要改变电气行程开关的位置，调节单向节流阀的开度，即可改变各气缸的运动速度和行程。

15-3．气动控制的公共汽车门，采取了什么措施防止伤上车的乘客？

汽车发动机装有空气压缩机,当发动机工作时,空气压缩机也工作,空气压缩机出气口联着储气罐,储气罐有一安全阀,当罐内压力超过一定压力时,安全阀自动打开,所以正常情况下罐内有一定气量和一定压力,开关门气源就来自储气罐。