《氣壓與液壓傳動(dòng)控制技術(shù)（第4版）》第八章習(xí)題答案

8．1液壓回路在設(shè)計(jì)和分析上與氣動(dòng)回路主要有以下不同點(diǎn)：（1）液壓油的粘性遠(yuǎn)遠(yuǎn)的高于壓縮空氣，所以不適合遠(yuǎn)距離傳遞能量，所以一般每臺(tái)液壓設(shè)備都應(yīng)單獨(dú)配備液壓泵進(jìn)行供能。為避免造成過(guò)大的壓力損失和保證較高響應(yīng)速度，液壓控制回路也不宜過(guò)于復(fù)雜，或盡量采用電氣控制。（2）液壓系統(tǒng)的工作壓力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氣動(dòng)系統(tǒng)的工作壓力，對(duì)元件和回路安全性的要求也應(yīng)更加嚴(yán)格。（3）氣動(dòng)系統(tǒng)中的排氣可以直接排入大氣，液壓系統(tǒng)的回油則必須通過(guò)管路接回油箱，管路數(shù)量也相應(yīng)增加。所以回路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量簡(jiǎn)化，避免管路過(guò)于復(fù)雜。例如：氣動(dòng)系統(tǒng)中控制雙作用氣缸常用五通換向閥，一個(gè)換向閥有兩個(gè)排氣口，這樣可以根據(jù)需要分別安裝排氣節(jié)流閥，方便對(duì)氣缸運(yùn)動(dòng)速度的調(diào)節(jié)。而在液壓系統(tǒng)中則基本上都采用四通換向閥，以減少回油管的數(shù)量，降低配管的復(fù)雜程度。（4）液壓油在中、低壓下一般可以認(rèn)為是不可壓縮的，所以液壓系統(tǒng)中對(duì)執(zhí)行元件的定位準(zhǔn)確性、速度穩(wěn)定性等各方面的要求一般較高。對(duì)于回路中出現(xiàn)的氣蝕、沖擊、噪聲等現(xiàn)象也不能忽略不計(jì)。（5）液壓油與壓縮空氣不同，它的粘度受溫度的影響很大，這一點(diǎn)在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)也是不能不考慮的。（6）氣動(dòng)系統(tǒng)的壓縮空氣通過(guò)貯氣罐輸出，壓力波動(dòng)小，在分析時(shí)我們可以將其看作為恒壓源；在定量泵作為供能部件的液壓系統(tǒng)中，由于液壓泵輸出流量恒定，則可以將其看作恒流源。兩者的區(qū)別在進(jìn)行回路分析和設(shè)計(jì)時(shí)是必須要注意的。8．2座閥式結(jié)構(gòu)的液壓控制閥其閥芯大于管路直徑，是從端面上對(duì)液流進(jìn)行控制的；滑閥式結(jié)構(gòu)的液壓控制閥和氣動(dòng)系統(tǒng)中的滑閥一樣是通過(guò)圓柱形閥芯在閥套內(nèi)作軸向運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制作用的。座閥式結(jié)構(gòu)可以保證關(guān)閉時(shí)的嚴(yán)密性，但由于背壓的存在使得讓閥芯運(yùn)動(dòng)所需的操作力也相應(yīng)提高；滑閥的閥芯和閥套間都存在著很小的間隙，當(dāng)間隙均勻且充滿油液時(shí)，閥芯運(yùn)動(dòng)只要克服磨擦力和彈簧力（如果有的話）即可，操作力是很小的。但由于有間隙的存在，在高壓時(shí)會(huì)造成油液的泄漏加劇，嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能，所以滑閥式結(jié)構(gòu)的液壓控制閥不適合用于高壓系統(tǒng)。8．3一個(gè)液壓系統(tǒng)中各個(gè)液壓控制閥的連接方式主要有：管式連接、板式連接、集成式連接，集成式又可分為集成塊式、疊加閥式和插裝閥式。管式連接不需要其它專門的連接元件，系統(tǒng)中各閥之間油液運(yùn)行線路明確，但由于結(jié)構(gòu)分散，其所占空間大，管路交錯(cuò)，接頭數(shù)量多，不便于裝拆維修，易造成漏油和空氣滲入，易產(chǎn)生振動(dòng)和噪音；板式連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封性較好，油路檢查也較方便，但所需安裝空間較大；集成塊式連接結(jié)構(gòu)緊湊，裝卸維修方便，可以根據(jù)控制需要選擇相應(yīng)的集成塊組，被廣泛用于各種液壓系統(tǒng)中。這種方式的缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)工作量大，加工復(fù)雜，已經(jīng)組成的系統(tǒng)不能隨意修改；用疊加閥構(gòu)成的液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，配置方式靈活。由于疊加閥已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)化元件，所以可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇相應(yīng)的疊加閥進(jìn)行組裝就能實(shí)現(xiàn)控制功能，設(shè)計(jì)、裝配快捷，裝卸改造也很方便。采用無(wú)管連接方式也消除了油管和管接頭引起的漏油、振動(dòng)和噪聲。這種方式的缺點(diǎn)是回路形式較少，通徑較小，不能滿足復(fù)雜回路和大功率液壓系統(tǒng)的需要；利用插裝閥組成的液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)最緊湊，通流能力強(qiáng)，密封性能好，閥芯動(dòng)作靈敏，對(duì)污染不敏感，但故障查找和對(duì)系統(tǒng)改造比較困難。8．4液壓換向閥常用的操縱方式主要有：手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、電磁動(dòng)、液動(dòng)和電液動(dòng)。電液換向閥是由小型電磁換向閥（先導(dǎo)閥）和大型液動(dòng)換向閥（主閥）兩部分組合而成。電磁閥起先導(dǎo)作用，它利用電信號(hào)改變主閥閥芯兩端控制液流的方向，控制液壓流再去推動(dòng)液動(dòng)主閥閥芯改變位置實(shí)現(xiàn)換向。8．5液壓系統(tǒng)中所用的三位換向閥，當(dāng)閥芯處于中間位置時(shí)各油口的連通情況稱為換向閥的中位機(jī)能。O型中位換向閥中位時(shí)，換向閥各油口全部關(guān)閉，液壓缸鎖緊。液壓泵不卸荷，并聯(lián)的其他液壓執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)不受影響。從靜止到啟動(dòng)較平穩(wěn)，但換向沖擊大；M型中位換向閥中位時(shí)液壓缸鎖緊，換向閥進(jìn)出油口P、T相互導(dǎo)通，液壓泵卸荷，不能并聯(lián)其他執(zhí)行元件。由于液壓缸中充滿油液，從靜止到啟動(dòng)較平穩(wěn)，但換向沖擊大；H型中位換向閥中位時(shí)換向閥各油口互通，液壓缸成浮動(dòng)式。液壓泵卸荷，其他執(zhí)行元件不能并聯(lián)使用。由于液壓缸的油液流回油箱，從靜止到啟動(dòng)有沖擊，換向較平穩(wěn)；P型中位換向閥中位時(shí)，回油口T關(guān)閉，P口和兩液壓缸口連通，形成差動(dòng)回路。液壓泵不卸荷，可并聯(lián)其他執(zhí)行元件。啟動(dòng)較平穩(wěn)，由于液壓缸兩腔均通壓力油，換向沖擊最小；Y型中位換向閥中位時(shí)，液壓缸浮動(dòng)，液壓泵不卸荷，可并聯(lián)其他執(zhí)行元件，其運(yùn)動(dòng)不受影響。由于液壓缸中油液流回油箱，啟動(dòng)有沖擊，換向沖擊介于O型和H型之間。8．6在分析和選擇三位換向閥的中位機(jī)能時(shí)，通常應(yīng)考慮：是否需系統(tǒng)保壓；是否需系統(tǒng)卸荷；啟動(dòng)平穩(wěn)性要求；換向平穩(wěn)性和換向精度要求；是否需液壓缸“浮動(dòng)”和能在任意位置停止。8．7在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，主要采用變量泵供油或采用定量泵和流量控制閥來(lái)進(jìn)行執(zhí)行元件的速度控制。采用變量泵調(diào)速稱為容積調(diào)速；采用定量泵和流量控制閥調(diào)速稱為節(jié)流調(diào)速；采用變量泵和流量控制閥調(diào)速稱為容積節(jié)流調(diào)速。8．8在液壓系統(tǒng)中，用來(lái)控制油液流量的閥統(tǒng)稱為流量控制閥。節(jié)流閥、單向節(jié)流閥和調(diào)速閥是液壓系統(tǒng)中最常用的流量控制閥。節(jié)流閥是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的流量控制閥，被廣泛應(yīng)用于負(fù)載變化不大或?qū)λ俣确€(wěn)定性要求不高的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中；單向節(jié)流閥可以單獨(dú)調(diào)節(jié)執(zhí)行部件某一個(gè)方向上的速度；調(diào)速閥主要用于負(fù)載變化大且速度穩(wěn)定性要求高的場(chǎng)合。8．9在采用定量泵供油的液壓系統(tǒng)中，由于泵排量是恒定的，在回路中調(diào)節(jié)流量閥的節(jié)流口的大小改變液阻，只是改變液流流經(jīng)節(jié)流元件的壓力降，對(duì)流量不會(huì)有任何影響。節(jié)流口小，壓降大，流速高；節(jié)流口大，壓降小，流速慢，而總的流量是不變的，液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度也不會(huì)改變。所以在液壓回路中沒有用于分流的溢流閥，節(jié)流閥就不起調(diào)速作用，液壓泵輸出的液壓油會(huì)全部流經(jīng)節(jié)流元件進(jìn)入液壓缸。8．10進(jìn)油節(jié)流與排油節(jié)流相比：（1）進(jìn)油節(jié)流和回油節(jié)流調(diào)速，速度都會(huì)隨負(fù)載變化也變化，它們的速度剛性、最大承載能力基本相同。（2）進(jìn)油節(jié)流和回油節(jié)流這兩種調(diào)速回路的效率都較低。兩種調(diào)速方式的功率損失基本相同，回油節(jié)流回路實(shí)際效率比進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路低。（3）采用進(jìn)油節(jié)流，出現(xiàn)負(fù)值負(fù)載時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)前沖現(xiàn)象；采用回油節(jié)流，在出現(xiàn)負(fù)值負(fù)載時(shí)，可防止執(zhí)行元件的前沖?；赜凸?jié)流回路中節(jié)流閥的背壓作用還可提高液壓缸運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。（4）在進(jìn)油節(jié)流回路中，在啟動(dòng)時(shí)由于在進(jìn)油路有節(jié)流閥的存在，可以減少或避免液壓缸活塞的前沖現(xiàn)象；在回油節(jié)流回路中，由于啟動(dòng)時(shí)進(jìn)油路上沒有節(jié)流，會(huì)造成液壓缸活塞的前沖。（5）采用進(jìn)油節(jié)流可以很方便的實(shí)現(xiàn)壓力順序控制。采用回油節(jié)流實(shí)現(xiàn)壓力控制由于可靠性差一般不采用。（6）在相同的最小穩(wěn)定流量下，采用進(jìn)油節(jié)流則可以獲得更加低的穩(wěn)定速度。（7）發(fā)熱和由此造成的泄漏現(xiàn)象在進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路中比在回油節(jié)流調(diào)速回路中嚴(yán)重。（8）旁路節(jié)流調(diào)速方式由于不存在功率的溢流損失，效率高于進(jìn)油節(jié)流和排油節(jié)流，但負(fù)載特性很軟，低速承載能力弱，運(yùn)動(dòng)速度穩(wěn)定性差。所以旁路節(jié)流調(diào)速只適用于高速、重載，對(duì)速度平穩(wěn)性要求不高的場(chǎng)合，有時(shí)也可用于要求進(jìn)給速度隨負(fù)載增大自動(dòng)減小的場(chǎng)合。8．11調(diào)速閥是節(jié)流閥和定差減壓閥串接構(gòu)成的。定差減壓閥可以保證節(jié)流閥前后壓差在負(fù)載變化時(shí)始終不變，這樣通過(guò)節(jié)流閥的流量只由其開口大小決定。由于調(diào)速閥內(nèi)的節(jié)流閥前后的壓力差△P始終保持不變，所以也就保證了通過(guò)節(jié)流閥流量的恒定，即保證了調(diào)速閥輸出流量的恒定，這樣也就保證了執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度的良好穩(wěn)定性。8．12直動(dòng)式溢流閥由于彈簧的尺寸與系統(tǒng)的液壓力相對(duì)應(yīng)，而彈簧的尺寸受閥結(jié)構(gòu)的限制，所以只適用于低壓系統(tǒng)；先導(dǎo)式溢流閥由先導(dǎo)閥和主閥兩部分組成，通過(guò)導(dǎo)閥的打開和關(guān)閉來(lái)控制主閥芯的啟閉動(dòng)作。壓力油與導(dǎo)閥上彈簧作用力相平衡，由于導(dǎo)閥的閥芯一般為錐閥，受壓面積很小，所以用一個(gè)剛度不大的彈簧就可以對(duì)高開啟壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。主閥彈簧在系統(tǒng)壓力很高時(shí)，也無(wú)需很大的力來(lái)與之平衡，所以可以用于中、高壓系統(tǒng)。8．13溢流閥主要有安全保護(hù)作用、溢流作用、遠(yuǎn)程調(diào)壓作用、卸荷作用，它還能用作順序閥或用于產(chǎn)生背壓。圖示回路可以獲得三種壓力等級(jí)，電磁換向閥處于中位時(shí)，溢流閥1起作用；換向閥處于左位時(shí)溢流閥2起作用；換向閥處于右位時(shí)溢流閥3起作用。8．14圖（1）中1Y2得電前調(diào)速閥1、2串聯(lián)工作，液壓缸以第一種速度伸出；1Y2得電后調(diào)速閥1被短接，只有調(diào)速閥2工作，液壓缸以第二種速度伸出。圖（2）中1Y2得電時(shí)，調(diào)速閥1工作，液壓缸以第一種速度伸出；1Y2斷電時(shí)，調(diào)速閥2工作，液壓缸以第二種速度伸出。8．15在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中用來(lái)控制油液壓力和閥統(tǒng)稱為壓力控制閥，簡(jiǎn)稱為壓力閥。常用的壓力控制閥主要有溢流閥、順序閥、減壓閥等。8．16直動(dòng)式順序閥與直動(dòng)式溢流閥的區(qū)別在于：（1）順序閥的輸出油液不直接回油箱，所以彈簧側(cè)的泄油口必須單獨(dú)接回油箱。為減小調(diào)節(jié)彈簧的剛度，順序閥的閥芯上一般設(shè)置有控制柱塞。為了使執(zhí)行元件準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作，要求順序閥的調(diào)壓精度高，偏差小，關(guān)閉時(shí)內(nèi)泄漏量小。（2）溢流閥主要用于限壓、穩(wěn)壓以及配合流量閥用于調(diào)速；順序閥則主要用來(lái)根據(jù)系統(tǒng)壓力的變化情況控制油路的通斷，有時(shí)也可以將它當(dāng)作溢流閥來(lái)使用。8．17利用順序閥等控制閥產(chǎn)生平衡力防止液壓缸因?yàn)槭茇?fù)值負(fù)載而不受節(jié)流控制自行運(yùn)動(dòng)的回路稱為平衡回路。溢流閥、單向閥或節(jié)流閥也都能用于產(chǎn)生平衡力。8．18如果順序閥的開啟壓力高于溢流閥的設(shè)定壓力就會(huì)造成順序閥尚未開啟，溢流閥就已經(jīng)先行溢流，油液直接通過(guò)溢流閥回到油箱，使得順序動(dòng)作無(wú)法實(shí)現(xiàn)。8．19在課題二十的液壓控制回路圖（2）中順序閥1V2進(jìn)口壓力即為液壓缸2A1右腔壓力，所以不需要改為外控式。8．20壓力繼電器是一種將油液的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的控制元件。它由壓力-位移轉(zhuǎn)換部件和微動(dòng)開關(guān)兩部分組成。當(dāng)油液的壓力達(dá)到壓力繼電器的調(diào)定壓力時(shí)，使其內(nèi)部電氣觸點(diǎn)發(fā)生通斷變化，發(fā)出電信號(hào)，來(lái)控制電磁換向閥、繼電器等電氣元件動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)油路換向、卸壓、順序動(dòng)作等。8．21在課題二十和課題二十一中，液壓缸都需要在壓力控制下進(jìn)行動(dòng)作。在這樣的壓力控制回路中如采用回油節(jié)流，執(zhí)行元件停止時(shí)，其進(jìn)油腔壓力迅速升高，回油腔壓力逐漸下降。利用這一過(guò)程實(shí)現(xiàn)控制可靠性差，所以不采用。8．22減壓閥是用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，使出口壓力(二次壓力)低于進(jìn)口壓力(一次壓力)的壓力控制閥。它能夠降低液壓系統(tǒng)中某一局部的油液壓力,使得用一個(gè)液壓源能同時(shí)得到多個(gè)不同的壓力輸出，同時(shí)它還有穩(wěn)定工作壓力的作用。減壓閥和溢流閥不同點(diǎn)在于：溢流閥雖然能夠?qū)毫M(jìn)行調(diào)整，但只能限定系統(tǒng)最高壓力，而無(wú)法在一個(gè)泵源的條件下使系統(tǒng)不同部分獲得不同的壓力；而利用減壓閥能將液壓系統(tǒng)分成不同壓力的油路，以滿足在一個(gè)泵源條件下各油路對(duì)不同工作壓力的需要。8．23保壓回路就是使系統(tǒng)在液壓缸不動(dòng)或僅有工件變形的產(chǎn)生的微小位移時(shí)穩(wěn)