液压传动复习题

液压传动复习题

1.液压传动是以液体为工作介质，通过驱动装置将原动机的机械能转换为液体的压力能，然后通过管道、液压控制及调节装置等，借助执行装置，将液体的压力能转换为机械能，驱动负载实现直线或回转运动。

2.液压系统的组成部分：(1)能源装置（液压泵） 是将原动机输出的机械能转换成液体压力能的元件。其作用是向液压系统提供压力油，液压泵是液压系统的心脏。

(2)执行装置 把液压能转换成机械能以驱动工作机构的元件，执行元件包括液压缸和液压马达。

(3)控制装置 包括压力、方向、流量控制阀，是对系统中油液压力、流量、方向进行控制和调节的元件

(4)辅助装置 上述三个组成部分以外的其他元件，如管道、管接头、油箱、过滤器等。

(5)工作介质 传递能量的流体，即液压油。

液压传动的组成部分：能源装置（液压泵） 执行装置 控制装置 辅助装置

3.图形符号表示元件的功能，而不表示元件的具体结构和参数；反映各元件在油路连接上的相互关系，不反映其空间安装位置；只反映静止位置或初始位置的工作状态，不反映其过渡过程；元件符号内油液流动方向用箭头表示，线段两端都有箭头的，表示流动方向可逆。

4.密度 重度

可压缩性：液体受压力作用而体积减小的特性称为液体的可压缩性。 常用液体体积弹性模量K 值说明液体抵抗压缩能力的大小 粘性：液体在外力作用下流动时，由于液体分子间的内聚力而产生一种阻碍液体分子之间进行相对运动的内摩擦力的性质称为液体的粘性。

粘性的大小可用粘度来衡量，粘度是选择液压油的主要指标，是影响流动流体的重要物理性质。动力粘度μ的法定计量单位是Pa ·s(1Pa ·s=1N ·s/㎡),以前沿用的单位为泊(P,dyn ·s/cm2),两者之间换算关系是:1Pa ·s=10P 。

运动粘度v 动力粘度μ和液体密度ρ之比 相对粘度又称为条件粘度，是根据特定测量条件制定的 6.静力学方程： 静止液体中任一点都有单位质量液体的位能和压力能，具有这两部

分能量，并且各点的总能量之和为一常数。 7.绝对压力：以绝对真空为基准零值时所测得的压力。

相对压力：相对于大气压（即以大气压为基准零值时）所测量到的一种压力，又称为表压力。

真空度：绝对压力低于大气压时，习惯称为出现真空。此时绝对压力比大气压小的那部分数值叫做真空度。

8.帕斯卡原理：在密闭的容器中,由外力作用所产生的压力将以等值地传递到液体内部的所有各点。这就是帕斯卡原理(静压传动原理）。液压系统中的压力是由外界负载决定的。

9.一般把既无粘性也无压缩性的液体称为理想液体。把事实上既有粘性又有压缩性的液体称为实际液体。

10.液体流动时,若液体中任何一点的压力、流速和密度等流动参数都不随时间而变化,这种流动称为恒定流动(也称定常流动)。反之液体流动时的压力、流速和密度等流动参数中任何一个参数随时间变化的流动称为非恒定流动(也称非定常流动)。

11.流线-流场中液体各质点在某一瞬间运动状态的一条空间曲线。

流管-在流场中画一不属于流线的任意封闭曲线，沿曲线的每个点作流线，由这些流线组成的表面即为流管。 流束-流管内的流线群。

12.通流截面-垂直于流束中所有流线的截面。

流量-单位时间内流过通流截面的液体体积，用q 表示，常用单位为L/min 。

假想流经通流截面的流速是均匀分布的,液体按平均流速流动通过通流截面的流量等于以实际流速流过的流量。由此得出通流截面上的平均流速为

A q v = 13.不可压缩液体的流动过程也遵守质量守恒定律。在流体力学中这个规律用连续性方程的数学形式来表达。 2211A v A v = 常数==vA q

V m =ρg /G ργ==V 0

/pV V ??-=κκ

/1=K ρ

μν=常量=+=+00g P g P Z Z ρρ常数

==2211A v A v ρρ

14.理想液体的伯努利方程 mgh mv pV ++22

1=常数

伯努利方程的物理意义是:理想液体在密闭管道内作恒定流动时具有的三种能量形式,分别是压力能、动能和势能。这三种能量之和是常数,即能量守恒,但三者之间可以互相转换。 实际液体的伯努利方程w h h g v g p h g v g p +++=++22

2221211122αραρ或w h h g v p h g v p +++=++

2222212111

22αγαγ （动能修正系数,层流时取α=2,湍流时取α=1） 15.层流 在液体运动时，如果质点没有横向脉动，不引起液体质点混杂，而是层次分明，能够维持安定的

流束状态，这种流动称为层流。流速低，粘性力起主导作用

湍流 如果液体流动时质点具有脉动速度，引起流层间质点相互错杂交换，这种流动称为紊流或湍流。流速高，惯性力起主导作用。

雷诺数ν/Re vd =

雷诺数的物理意义是：雷诺数是液流的惯性力对粘性力之比。当雷诺数大时，惯性力起主导作用，这时液体流态为湍流；当雷诺数小时，粘性力起主导作用，这时液体流态为层流。

16.沿程压力损失：油液沿等直径直管流动时由液体的内、外摩擦力所产生的压力损失。

局部压力损失：油液流经局部障碍（如弯头、接头、管道截面突然扩大或收缩）时，由于液流的方向和速度突然变化，在局部形成漩涡引起油液质点间以及质点与固体壁面间相互碰撞和剧烈摩擦而产生的压力损失。

17.三种小孔：孔口根据它们的长径比可分为三种:当小孔的长度l 、直径d 的比值l/d ≤0.5时,称薄壁小孔；当l/d >4时,称为细长孔；当0.5< l/d ≤4时,称为短孔。

流经薄壁小孔都流量：在最小通流截面上，其平均速度为v2，截面积为Ac,则

ρρp A C p C A C v A q d v c c ?=?==22002在液流完全收缩时，Cd=0.60～0.62；不完全收缩时，Cd=0.7～0.8。

18.缝隙流动的三种：平行平板，圆柱环形（当ε=1时,偏心最大,流量为同心时的2.5倍），圆环平面

19.气穴现象：在液压系统中，当流动液体某处的压力低于空气分离压时，原先溶解在液体中的空气就会有利出来，是液体中产生大量气泡，这种现象称为气穴现象。气穴多发生在阀口和液压泵的进口处。

20.液压冲击：在液压系统中，当极快地换向或关闭液压回路时，致使液流速度急速地改变(变向或停止)，由于流动液体的惯性或运动部件的惯性，会使系统内的压力发生突然升高或降低，这种现象称为液压冲击。

21.工作压力:泵/马达实际工作时的输出压力。

额定压力:泵/马达在正常工作条件下,按试验标准规定能连续运转的最高压力。

排量(V):液压泵/马达每转一转,由其密封容积几何尺寸变化计算而得到的排出/吸入液体的体积,即在无泄漏的情况下,液压泵/马达每转一转所能排出/吸入的液体体积。

几何流量(qt):在不考虑泄漏的情况下,泵/马达在单位时间内排出/吸入液体的体积,其值等于排量(V)与转速(n)的乘积,与工作压力无关,即Vn q t =

额定流量(qn):泵/马达在正常工作中,按试验标准规定必须保证的流量，亦即在额定转速和额定压力下由泵输出（或输入到马达中去）的流量。

若不考虑能量转换过程中的损失，则输入功率等于输出功率，即n T T pVn pq P t t t t πω2====

容积损失(ηv)：因泄露、气穴和油液在高压下压缩等造成的流量损失。

机械损失(ηm):因摩擦而造成的转矩上的损失。

22.齿轮泵按照其啮合形式的不同，有外啮合和内啮合两种，外啮合齿轮泵应用较广，内啮合齿轮泵则多为辅助泵。

工作原理：当齿轮按图示方向旋转时,右侧吸油腔内的轮齿脱离啮合,密封腔容积不断增大,形成局部真空,油箱里的油液在大气压的作用下进入右腔,填满轮齿脱开时形成的空间,这一过程为齿轮泵的进油过程。随着齿轮的旋转,油液被带往左腔,左侧压油腔内的轮齿不断进入啮合,使封闭腔容积减小,油液受到挤压被排往系统,这就是齿轮泵的压油过程。

g p ρ +g v 22+h =常数

结构特点：泵主要由主、从动齿轮,驱动轴,泵体及侧板等主要零件构成。泵体内相互啮合的主、从动齿轮与两泵盖及泵体一起构成封闭的工作容积,齿轮的啮合点将左、右两腔隔开,形成了吸、压油腔。

优缺点：外啮合齿轮泵的流量脉动大、困油问题（为了消除困油现象，在泵盖上铣出两个卸荷槽。）、径向不平衡力（用缩小压油腔的方法减小径向不平衡力的影响）、泄露比较大（轴向泄露最严重）。优点 结构简单，制造方便，价格低廉，体积小，重量轻，自吸性好，对油液污染不敏感，工作可靠；缺点 流量和压力脉动大，噪声大，排量不可调。

23.叶片泵：根据各密封工作容积在转子旋转一周吸、排油液次数的不同,叶片泵分为两类,即完成一次吸、排油液的单作用叶片泵和完成两次吸、排油液的双作用叶片泵。单作用叶片泵多为变量泵,工作压力最大为7.0Mpa,双作用叶片泵均为定量泵,一般最大工作压力亦为7.0Mpa 。

单作用叶片泵特点：改变定子和转子的偏心距可改变流量；输出流量是脉动的。叶片数越多，流量脉动越

小，有径向不平衡力；后倾，倾角为２４°；beD b zV V ππ2Re 4'===（ｂ转子速度，ｅ偏心距，Ｄ定子内圆

直径）

双作用叶片泵：定子转一周泵吸油两次排油两次，无不平衡现象，为平衡式泵，叶片前倾，倾角为１０°～１４°

24.柱塞泵：由于柱塞和柱塞孔配合表面为圆柱形表面,通过加工可得到很高的配合精度,因此柱塞泵的泄漏小,容积效率高,一般都作为高压泵。根据柱塞分布方向的不同,柱塞泵可分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵,而轴向柱塞泵按其结构形式又可分为斜盘式（直轴式）和斜轴式两种。

25.直轴式轴向柱塞泵工作原理：斜盘和配油盘不动，传动轴带动缸体、柱塞一起转动。传动轴旋转时，柱塞在斜盘自上而下回转的半周内逐渐向缸体外伸出，使缸体内密封工作腔容积不断增加，产生局部真空,油液经配流盘上吸油窗口吸入；反之,当柱塞在其自下而上回转的半周内又逐渐缩回缸内,使密封工作腔容积不断减小,将油液从配油盘压油窗口向外压出。柱塞数为奇数时,脉动较小,且柱塞数越多,脉动越小。常取Z=7、9或11。2

tan 4d V D z πγ=

26.径向柱塞泵：径向柱塞泵按配油方式不同可分为阀配油式、轴配油式和阀/轴配油式。

阀配油式径向柱塞泵：滑阀为吸油阀，座阀为压油阀

轴配油式径向柱塞泵：径向柱塞泵的工作原理是通过柱塞的径向位移改变柱塞封闭容积的大小进行吸油和压油的（工作原理）。2

24d V ez π= 2

2242v v d d q ezn ezn ππηη==

27.液压马达：几何转矩：由

nV q i =、n πω2=可得π2V p T t ?= 实际转矩：m pV T ηπ2?=（液压马达的机械效率为ηm ） 液压马达的转速：V q n v

η=

液压泵的图形符号：

液压马达的图形符号： 单向定量 单向变量 双向定量 双向变量

28.液压缸按其结构形式可以分为活塞缸、柱塞刚两类。其输入为压力和流量，输出为推理和速度。

29.活塞缸:活塞式液压缸根据其使用要求不同可分为双杆式和单杆式两种结构形式；按其安装不同又分为缸筒固定和活塞杆固定两种方式。

双杆式活塞缸:活塞两端都有一根直径相等的活塞杆伸出的液压缸称为双杆式活塞缸，分为缸筒固定式(工作台移动范围约为活塞有效行程的三倍)和活塞杆固定式（工作台移动范围约为缸筒有效行程的两倍）两种安装方式。()224q q v A D d π=

=- ()()

()2212124D d F A p p p p π-=-=-

30.液压缸的结构组成：缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、缓冲装置、排气装置、密封装置五个部分

31.液压阀：液压控制阀(简称液压阀)是液压系统中的控制调节元件，其功用是通过控制调节液压系统中油液的流向、压力和流量。可以分为方向阀、压力阀、流量阀三类。

32.液压阀共同点：(1)在结构上,液压阀都是由阀体、阀芯和驱动阀芯动作的零、部件组成的。

(2)在工作原理上,液压阀的开口大小、进出口间的压差以及通过阀的流量之间的关系都符合孔口流量

特性公式,只是各种阀控制的参数各不相同。

33.普通单向阀的职能符号： 液控单向阀的职能符号：

工作原理：压力油只能从通 口P1流向通口P2,不能反

向倒流；当控制口K 有控

制压力 油时,活塞1右移,推动顶杆2顶开阀芯,使油口P1和P2接通,油液就可在两个方向自由通流。此时液控单向阀相当于一条通路。

34.换向阀：在按阀芯形状分类时，有滑阀式和转阀式两种。

滑阀式换向阀主体部分的结构形式

操纵方式：

a)手动式 b)机动式 c)电磁控制 d)弹簧控制 e)液动 f)液压先导控制 g)电液控制

在分析和选择阀的中位机能时，通常考虑以下几点：

1)系统保压:当P 口封闭,系统保压,液压泵能用于多缸系统。当P 口与T 口在半开启状态下接通时(如X 型),系统能保持一定的压力供控制油路使用。

2)系统卸荷:P 口通畅地与T 口接通时,系统卸荷。

A B A B

K 〈a 〉内泄式 A B K 〈b 〉外泄式

3)起动平稳性:阀在中位时,液压缸某腔如通油箱,则启动时,该腔内因油液无压力,启动不平稳,易冲击。

4)换向平稳性和精度:当通液压缸的A、B两口都封闭时,换向时易产生液压冲击,换向不平稳,但换向精度高;当A、B两口都通T口时,换向时工作部件不易制动,换向精度低,但液压冲击小。

5)液压缸“浮动”和在任意位置上的停止:阀在中位,当A、B两口互通时,卧式液压缸呈“浮动”状态;当A、B两口封闭或与P口连接(在非差动情况下),则可使液压缸在任意位置处停下来。

三位换向阀滑阀工作位置机能

35.压力阀：限制液压系统的最高压力——安全阀。稳定液压系统中某处的压力值——溢流阀、减压阀。利用液压力作为信号控制其动作——顺序阀、压力继电器。

36.溢流阀：溢流阀的主要作用是通过阀口的溢流，使被控制系统或回路的压力维持恒定，实现稳压、调压或进行安全保护。溢流阀的功用就是在不断的溢流过程中保持系统压力基本不变。（用于过载保护的溢流阀一般称为安全阀）

对溢流阀的主要要求：定压精度高，调压范围大；灵敏度要高；工作要平稳,且无振动和噪声；当阀关闭时,密封要好,泄漏要小。

常用溢流阀按其结构形式和基本动作方式可归结为直动式和先导式两种。

溢流阀的典型应用：稳压：恒定系统压力；限压：作安全阀，实现过载保护；背压：作背压阀，接在回油路上，造成一定的回油阻力，以改善执行元件的运动平稳性；调压：实现远程调压、卸荷。

37.减压阀是使出口压力(二次压力)低于进口压力(一次压力)的一种压力控制阀。其作用是用低液压系统中某一回路的油液压力，使用一个油源能同时提供两个或几个不同压力的输出。根据减压阀所控制的压力不同，它可分为定值输出减压阀、定差减压阀和定比减压阀。

38.先导式减压阀和先导式溢流阀主要区别如下：

①减压阀保持出口压力基本不变,而溢流阀保持进口压力基本不变。

②在不工作时,减压阀进出油口互通,而溢流阀进出油口不通。

③为保证减压阀出口压力调定值恒定,先导式减压阀的导阀弹簧腔需通过泄油口单独外接油箱；而先导式溢流阀的出油口是通油箱的,所以它的导阀弹簧腔和泄漏油可通过阀体上的通道和出油口相通,不必单独外接油箱。

39.先导式减压阀与先导式溢流阀的比较

40.顺序阀是用来控制液压系统中各执行元件动作的先后顺序。

依控制压力的不同,顺序阀又可分为内控式和外控式两种。前者用阀的进口压力控制阀芯的启闭,后者用外来的控制压力油控制阀芯的启闭(即液控顺序阀)。

顺序阀也有直动式和先导式两种,前者一般用于低压系统,后者用于中高压系统。

41.先导式顺序阀和先导式溢流阀的区别如下：

(1)溢流阀的进口压力在通流状态下基本不变,而顺序阀在通流状态下其进口压力由出口压力而定,如果出口压力p2比进口压力p1低得多时,p1基本不变,而当p2增大到一定程度,p1也随之增加，则p1=p2+Δp ，Δp 为顺序阀上的损失压力。

(2)溢流阀为内泄漏,而顺序阀需单独引出泄漏通道,为外泄漏。

(3)溢流阀的出口必须回油箱,顺序阀出口可接负载。

42.顺序阀在液压系统中的应用主要有以下几个方面:

(1)控制两个和两个以上执行元件的顺序动作。

(2)与单向阀组成平衡阀,保证垂直放置的液压缸不因自重而下落。

(3)用外控顺序阀使双泵系统的大流量泵卸荷。

(4)用内控顺序阀接在液压缸回油路上,增大背压,以使活塞的运动速度稳定。

43.压力继电器是一种将油液的压力信号转换成电信号的电液控制元件,当油液压力达到压力继电器的调定压力时,即发出电信号,以控制电磁铁、电磁离合器、继电器等元件动作,使油路卸压、换向、执行元件实现顺序动作,或关闭电动机,使系统停止工作,起安全保护作用等。

44.流量控制阀是依靠改变阀口通流面积(节流口局部阻力)的大小或通流通道的长短来控制流量的液压阀类。常用的流量控制阀有普通节流阀、调速阀、温度补偿调速阀、溢流节流阀和分流集流阀等。

工作原理：节流通道呈轴向三角槽式。压力油从进油口P1流入孔道a 和阀芯2左端的三角槽进入孔道b,再从出油口P2流出。调节手柄4,可通过推杆3使阀芯作轴向移动,以改变节流口的通流截面积来调节流量。这种节流阀的进出油口可互换。

45.调速阀：将定压差式减压阀与节流阀串联起来构成调速阀

46.旁通式调速阀：将稳压溢流阀与节流阀并联起来构成溢流节流阀

如图所示两个结构相同相互串联的液压缸,无杆腔的

面积 24110100m A -?= 有杆腔的面积 2421080m A -?=,缸1的输入压力

MPa p 9.01=,输入流量 m in

/12L q =,不计摩擦损失和泄漏,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；

(2) 缸2的输入压力是缸1的一半(p1=2p2)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)P3为大气压 P3=0

12211F A P A P += 212F A P = 21F F =

()MPa A A A P P 5.010801010010100109.0444621112=?+????=+=---

()N A P A P F F 500010100105.046231221=???=-==∴- ()s m A q V /02.01010060/10124

311=??==-- ()s m A q V /016.01010002.010804422=???==-- (1)

()N A P A P A P A P F 540010802/109.010100109.024646211122111=???-???=-=-=-- ()N A P A P A P F 4500101002/109.024********=???==-=-

(3)022111=-=A P A P F ()M P a A A P P 125.1108010100109.044

62112=????==--

()KN A P A P

A P F 25.111010010125.1461223122=???==-=-