液壓傳動課后習題詳解

第1章思考題和習題解答

1.1液體傳動有哪兩種形式？它們的主要區(qū)別是什么？

答：用液體作為工作介質來進行能量傳遞的傳動方式被稱之為液體傳動。

按照其工作原理的不同，液體傳動又可分為液壓傳動和液力傳動，其中液壓傳

動是利用在密封容器內液體的壓力能來傳遞動力的；而液力傳動則的利用液體

流動的動能來傳遞動力的。

1.2什么叫液壓傳動？液壓傳動所用的工作介質是什么？

答：利用液體的壓力能來傳遞動力的傳動方式被稱之為液壓傳動。液壓傳

動所用的工作介質是液體。

1.3液壓傳動系統(tǒng)由哪幾部分組成？各組成部分的作用是什么？

答：（1）動力裝置：動力裝置是指能將原動機的機械能轉換成為液壓能的

裝置，它是液壓系統(tǒng)的動力源。

（2）控制調節(jié)裝置：其作用是用來控制和調節(jié)工作介質的流動方向、壓力

和流量，以保證執(zhí)行元件和工作機構的工作要求。

（3）執(zhí)行裝置：是將液壓能轉換為機械能的裝置，其作用是在工作介質的

推動下輸出力和速度（或轉矩和轉速），輸出一定的功率以驅動工作機構做

功。

（4）輔助裝置：在液壓系統(tǒng)中，除以上裝置外的其它元器件都被稱為輔助

裝置，如油箱、過濾器、蓄能器、冷卻器、管件、管接頭以及各種信號轉換器

等。它們是一些對完成主運動起輔助作用的元件，在系統(tǒng)中是必不可少的，對

保證系統(tǒng)正常工作有著重要的作用。

（5）工作介質：工作介質指用來傳遞能量的液體，在液壓系統(tǒng)中通常使用

液壓油液作為工作介質。

1.4液壓傳動的主要優(yōu)缺點是什么？

答：優(yōu)點：（1）與電動機相比，在同等體積下，液壓裝置能產(chǎn)生出更大的

動力，也就是說，在同等功率下，液壓裝置的體積小、重量輕、結構緊湊，

即：它具有大的功率密度或力密度，力密度在這里指工作壓力。

（2）液壓傳動容易做到對速度的無級調節(jié)，而且調速范圍大，并且對速度

的調節(jié)還可以在工作過程中進行。

（3）液壓傳動工作平穩(wěn)，換向沖擊小，便于實現(xiàn)頻繁換向。

（4）液壓傳動易于實現(xiàn)過載保護，能實現(xiàn)自潤滑，使用壽命長。

（5）液壓傳動易于實現(xiàn)自動化，可以很方便地對液體的流動方向、壓力和

流量進行調節(jié)和控制，并能很容易地和電氣、電子控制或氣壓傳動控制結合起

來，實現(xiàn)復雜的運動和操作。

（6）液壓元件易于實現(xiàn)系列化、標準化和通用化，便于設計、制造和推廣

使用。

答：缺點：（1）由于液壓傳動中的泄漏和液體的可壓縮性使這種傳動無

法保證嚴格的傳動比。

（2）液壓傳動中有較多的能量損失（泄漏損失、摩擦損失等），因此，傳動

效率相對低。

（3）液壓傳動對油溫的變化比較敏感，不宜在較高或較低的溫度下工作。

（4）液壓傳動在出現(xiàn)故障時不易找出原因。

1.5結合圖1.3簡述工作臺左右運動時，閥5和閥7的位置及進、回油液的流

動路線。

答：工作臺向左運動時：閥5的位置處于左位，閥7的位置處于右位。

進油流動路線：1-2-3->5（左）->6->7（右）->液壓缸右腔

回油流動路線：液壓缸右腔-77油箱

工作臺向右運動時：閥5的位置處于左位，閥7的位置處于左位。

進油流動路線：172—3—5（左）—677（左）一液壓缸左腔

回油流動路線：液壓缸左腔-?7->油箱

1.6圖1.3液壓系統(tǒng)的工作壓力和液壓缸9活塞的運行速度是怎樣調節(jié)的？

答：液壓系統(tǒng)的工作壓力主要由溢流閥4調節(jié)，通過手柄調節(jié)調壓彈簧的

壓縮量可調節(jié)液壓泵的出口壓力，即系統(tǒng)的工作壓力。液壓缸9活塞的運行速

度由節(jié)流閥6調節(jié)，通過手柄調節(jié)節(jié)流閥6的開口量，可調節(jié)流經(jīng)節(jié)流閥的流

量，進而調節(jié)活塞的運行速度。

圖1.3

第2章思考題和習題解

2.1液壓油液的粘度有幾種表示方法？它們各用什么符號表示？它們又各用什

么單位？

答：液壓油液的粘度有三種表示方法：

（1）動力粘度〃：動力粘度又稱為絕對粘度，由式：〃=與確定。液

?du

A—

dy

體動力粘度的物理意義是：液體在單位速度梯度下流動或有流動趨勢時，相接

觸的液層間單位面積上產(chǎn)生的內摩擦力。動力粘度的法定計量單位為Pas

（N-s/m2）o

（2）運動粘度（/：液體的動力粘度與其密度的比值被稱為液體的運動粘

度,即：

v-工

P

液體的運動粘度沒有明確的物理意義，但它在工程實際中經(jīng)常用到。因為

它的單位中只有長度和時間的量綱，類似于運動學的量，所以被稱為運動粘

度。它的法定計量單位為n?/s,常用的單位為mm%。

（3）相對粘度：相對粘度又稱為條件粘度，它是采用特定的粘度計在規(guī)定

的條件下測量出來的粘度。我國采用恩氏度。E。相對粘度無量綱。

2.2液壓油液有哪幾種類型？液壓油的牌號與粘度有什么關系？

答：液壓油有兩大類，即石油基液壓油和難然液壓液。液壓油的運動粘度

是劃分牌號的依據(jù)。國家標準GB"3141-1994中規(guī)定，液壓油的牌號就是用它

在溫度為40。。時的運動粘度平均值（單位為mnr7s）來表示。

2.3密閉容器內液壓油的體積壓縮系數(shù)K為1.5x10'/MPa,壓力在1MPa時的

容積為2L。求在壓力升高到10MPa時液壓油的容積為多少？

解：根據(jù)體積壓縮系數(shù)公式：K^-——

△pVo

可得：AV=-/cVAp=-1.5xl0-9x2x(10-l)xl06=-0.027L

則：壓縮后油的容積為弘=2-0.027=1.973L

答：壓縮后油的容積為1.973L

2.420C時200mL蒸錦水從恩氏粘度計中流盡的時間為51s,如果200mL的

某液壓油在40c時從恩氏粘度計中流盡的時間為232s,已知該液壓油的密度

為900kg/m3,求該液壓油在40℃時的恩氏粘度、運動粘度和動力粘度各是多

少？

解：恩氏粘度：°E=殳=當=4.55

51

運動粘度：

v=|7.31°E-^-|xl0^^(7.31x4.55—^-|xl0^=31.87xl0-6m2/s

I°EJI4.55)

動力粘度：7=3=31.87x10-6x900=2.87x10-2Pa.s

答：恩氏粘度°E=4.55,運動粘度：y=31.87xl0-6m2/s,動力粘度

2

7=2.87x10Paso

2.5已知某液壓油在20℃時的恩式粘度為。圓=10，在80℃時為。%=3.5。求

溫度為60℃時該液壓油液的運動粘度。

解：根據(jù)教材11頁圖2.4中的溫度與相對粘度的線性關系，

Q㈱o

3o

2

1

020406080100120

溫度Q

圖2.4

得計算式

°￡-°￡60-20

6020解得。%=5.7

°ESO~°E2O80-20

v=(7.3\°E-苗)xlO-6=(7.31x5.7-曾)xl0-6=40.56x10-6m2/s

答：運動粘度為40.56x1(y6m2/s。

2.6液壓油的選用應從哪幾個方面給予考慮？

答：對液壓油液的選用，首先應根據(jù)液壓傳動系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件

來選擇合適的液壓油液類型，然后再選擇液壓油液的粘度。

2.7液壓傳動的介質污染原因主要來自哪幾個方面？應該怎樣控制介質的污

染？

答：液壓油液被污染的原因是很復雜的，但大體上有以下幾個方面：

(1)殘留物的污染：這主要指液壓元件以及管道、油箱在制造、儲存、運

輸、安裝、維修過程中，帶入的砂粒、鐵屑、磨料?、焊渣、銹片、棉紗和灰塵

等，雖然經(jīng)過清洗，但未清洗干凈而殘留下來的殘留物所造成的液壓油液污

染。

(2)侵入物的污染：液壓傳動裝置工作環(huán)境中的污染物，例如空氣、塵

埃、水滴等通過一切可能的侵入點，如外露的活塞桿、油箱的通氣孔和注油孔

等侵入系統(tǒng)所造成的液壓油液污染。

(3)生成物的污染：這主要指液壓傳動系統(tǒng)在工作過程中所產(chǎn)生的金屬微

粒、密封材料磨損顆粒、涂料剝離片、水分、氣泡及油液變質后的膠狀物等所

造成的液壓油液污染。

控制污染的方法主要有：

(1)減少外來的污染：液壓傳動系統(tǒng)在裝配前后必須嚴格清洗。組成液壓

系統(tǒng)的管件，用機械的方法除去殘渣和表面氧化物，然后進行酸洗。液壓傳動

系統(tǒng)在組裝后要進行全面清洗，最好用系統(tǒng)工作時使用的油液清洗，特別是液

壓伺服系統(tǒng)最好要經(jīng)過幾次清洗來保證清潔。油箱要加空氣濾清器，給油箱加

油要用濾油機，對外露件應裝防塵密封，并經(jīng)常檢查，定期更換。液壓傳動系

統(tǒng)的維修，液壓元件的更換、拆卸應在無塵區(qū)進行。

(2)濾除系統(tǒng)產(chǎn)生的雜質：應在系統(tǒng)的相應部位安裝適當精度的過濾器，

并且要定期檢查、清洗或更換濾芯。

(3)控制液壓油液的工作溫度：液壓油液的工作溫度過高會加速其氧化變

質，產(chǎn)生各種生成物，縮短它的使用期限。所以要限制油液的最高使用溫度。

(4)定期檢查更換液壓油液：應根據(jù)液壓設備使用說明書的要求和維護保

養(yǎng)規(guī)程的有關規(guī)定，定期檢查更換液壓油液。更換液壓油液時要清洗油箱，沖

洗系統(tǒng)管道及液壓元件。

2.8有兩種粘度不同的液壓油分別裝在兩個容器中，不用儀器，你怎樣判別哪

個容器中的粘度大？

答：只需測量它們單位體積的(同等體積)流過同一小孔所需的時間。時

間長的粘度就大。

第3章思考題和習題解

3.1什么叫壓力？壓力有哪幾種表示方法？液壓系統(tǒng)的壓力與外界負載有什么

關系？

答：液體在單位面積上所受的內法線方向的力稱為壓力。壓力有絕對壓力

和相對壓力，絕對壓力是以絕對真空為基準來度量的，而相對壓力是以大氣壓

為基準來進行度量的。

由公式P=￡可知液壓系統(tǒng)中的壓力是由外界負載決定的。

A

3.2如題3.2圖4J液壓缸直徑。=150mm,柱塞直徑4=100mm,負載E=

5X104NO若不計液壓油自重及活塞或缸體重量，試求圖示兩種情況下液壓缸

內的液體壓力是多少？

(a)(b)

題3.2圖

解：兩種情況下柱塞有效作用面.積相等，即：A=伍^［2-

4

4F4x5x10”

則其壓力：p——元=---------------=6.37MPa

曲乃X(100x10-3)-

答：在這兩種情況下液體壓力均等于6.37MPa。

3.3如題3.3圖所示的液壓千斤頂，小柱塞直徑J=10mm,行程5,=25

mm,大柱塞直徑。=50mm,重物產(chǎn)生的力廣2=5。00。N,手壓杠桿比L：/=

500：25,試求：（1）此時密封容積中的液體壓力p是多少？（2）杠桿端施加

力F,為多少時，才能舉起重物？（3）在不計泄漏的情況下，杠桿上下動作一

次，重物的上升高度$2是多少？

解：(1)p=A=一迎22一=25.46x1()6Pa=25.46MPa

4(.(50X103)2

jr

6-32

(2)F=pAt=25.46xl0x-x(10xl0)=2000N

I?5

F.=F-=2000x—=100N

1L500

22

(3)52=SA=5,(4)=25XA=1mm

A2D50

答：密封容積中的液體壓力p=25.46MPa,杠桿端施加力R=100N,重物

的上升高度$2=1mm。

3.4如題3.4圖所示的連通器內裝兩種液體，其中已知水的密度21=1000

3

kg/m,/?J=60cm,/z2=75cm,試求另一種液體的密度22是多少？

PaPa

解：在1?1等壓面上，有：pxghx+pa=p2gh24-pa

i1000x60,3

貝mIiJ：0=與工=--------=800kg/m-5

h?75

答：另一種液體的密度夕2是800kg/nA

3.5解釋下述概念：理想流體、定常流動、通流截面、流量、平均流速、層

流、紊流和雷諾數(shù)。

答：理想液體：既無粘性又不可壓縮的假想液體。

定常流動：流體流動時，流體中任何空間點處的壓力、速度和密度都不隨

時間而變化，稱這種流動為定常流動。

通流截面：液體在管道中流動時一，垂直于流動方向的截面稱為通流截面。

流量：在單位時間內流過某一通流截面的液體體積稱為體積流量，簡稱流

量。

平均流速：流量與通流截面積的比值即為平均流速。。=上絲義=幺。

AA

層流：液體質點互不干擾、液體的流動呈線狀或層狀、且平行于管道軸

線。

紊流：液體質點的運動雜亂無章，除了平行于管道軸線的運動外，還存在

劇烈的橫向運動。

雷諾數(shù)：由平均流速管徑d和液體的運動粘度u三個參數(shù)組成的無量

綱數(shù)，是用來表明液體流動狀態(tài)的數(shù)。

3.6說明連續(xù)性方程的本質是什么？它的物理意義是什么？

答：連續(xù)性方程的本質是質量守恒定律。它的物理意義是單位時間流入、

流出控制體積的質量流量之差，等于體積V中液體質量的變化率。當液體在某

一剛性管道內作定常流動時，流過各通流截面的流量均相等。

3.7說明伯努利方程的物理意義并指出理想液體伯努利方程和實際液體伯努利

方程有什么區(qū)別？

答：伯努利方程表明了流動液體的能量守恒定律。

理想液體伯努利方程的物理意義是：在密閉管道中做定常流動的理想液體

具有壓力能、位能和動能三種形式的能量。在液體流動過程中，這三種能量可

以相互轉化，但各通流截面上三種能量之和為恒定值。

實際液體的伯努利方程的物理意義是：實際液體在管道中作定常流動時，

具有壓力能、動能和位能三種形式的機械能。在流動過程中這三種能量可以相

互轉化。但是上游截面這三種能量的總和等于下游截面這三種能量總和加上從

上游截面流到下游截面過程中的能量損失。

實際液體的伯努利方程比理想液體伯努利方程多了一項損耗的能量幻和

比動能項中的動能修正系數(shù)。

2

理想液體伯努利方程：z+-^-+-=const

Pg2g

實際液體伯努利方程：4+互+也=馬+15+運+%

Pg2gpg2g

3.8如題3.8圖中所示的壓力閥，當PJ=6MPa時-，液壓閥動作。若%=10

mm,d2=i5mm,p2=0.5MPa,試求：（1）彈簧的預壓力fs；（2）當彈簧剛

度女=10N/mm時的彈簧預壓縮量祀。（忽略鋼球重量的影響）

題3.8圖

解：(1)…?：=吟"

=(A-P2)^I2=(6-0.5)X106Xio2XIO-6=431.75(N)=432

(N)

F43175

(2)x0=j=———==0.0432(m)=43.2(mm)

°k10xl03

答：彈簧的預壓力Fs為432N,預壓縮量x0為43.2mm。

3.9壓力表校正裝置原理如題3.9圖所示，已知活塞直徑d=10mm,絲桿導

程S=2mm,裝置內油液的體積彈性模量K=1.2x103MPa。當壓力為1個大

氣壓(pa=0.1MPa)時，裝置內油液的體積為200mL。若要在裝置內形成21

MPa壓力，試求手輪要轉多少轉？

解：由：-=—得:

K匕

財△廣生=二=竺學

2

A卻27TKd

4

66

ra,,k_AL_4ApV0_4X（21-0.1）X10X200X10-__）Q

9-3-3

S兀Kd2s^xl.2xl0x（10xl0）x2xl0

答：手輪要轉22.19轉。

3.10如題3.10圖所示，液壓泵的流量q=25L/min,吸油管直徑d=25mm,

泵口比油箱液面高出400mm。如果只考慮吸油管中的沿程壓力損失Ap沿，當

用32號液壓油，并且油溫為40℃時一，液壓油的密度p=900kg/m3。試求油泵

吸油口處的真空度是多少？

題3.10圖

解：吸油管路中液壓油的流速:

_q___4q__25x10-3x4

V~~X~就-60xax(25x10T=0.849m/s

3

下鐫粉Rvd0.849x25xlO-“q”的

南珀數(shù)：/?..=—=-32義］06-=663<2320

吸油管路中液壓油的流動為層流。在吸油管路1—1截面（液面）和2—2

截面（泵吸油口處）列寫伯努利方程:

芍+互+嗎2-+互+/+2幾

P82g-pg2g

式中：Z]=0，P]=0,4=0（因為。]u2）o

則：Pl=~(pgz2+y?2L?2+Ap)

3

其中：夕=900kg/m,z2=0.4m,a2-2,u2-0.849m/s,

IpS750.4900x(0.849)2

△PA--------=587Pa

d2Re25xl0-3

將已知數(shù)據(jù)代入后得:

2

p2=-(900x9.81x0.4+言x2x0.849+587)=-4767Pa

答：液壓泵吸油口真空度為0.004767MPa。

3.11如題3.11圖所示，液壓泵從一個大容積的油池中抽吸潤滑油，流量為q=

1.2L/s,油液的粘度。E=40,密度夕=900kg/m3,假設液壓油的空氣分離壓為

2.8m水柱，吸油管長度/=10m,直徑d=40mm,如果只考慮管中的摩擦損

失，求液壓泵在油箱液面以上的最大允許安裝高度是多少？

題3.11圖

解：運動粘度:

ZTQ1ZQ1

v=(7.3TE--^-)x10-6=(731x40—京)X10“=2.92x10-4m2/s

液壓油的流速：u2=q/A=—L2x1。-----=0.955m/s

-X402X10-6

4

ud0.9554x0.04,

由于Re=—=--------------=130.8<2320

v2.92xlO-4

則液壓油在管路中為層流，a,=2o

沿程壓力損失：/應=工里%ULO.588Pa

d2130.80.042

Pi+Pg"=p2+pgh+ga2V2?2+如沿

式中：已=0（因為g《4），%=2.8m水柱=0.2744xlO5Pa,

12A

P\~Pl--Pa2V2一~沿

Pi=Po=1.013xIO,Pa,%=0,h-,=----------------------

Pg

（L013-。2744）x105-。.5x900x2x0.9552-0.588x1。'“6】4m

力2

900x9.8

答：最大允許安裝高度1.614m。

第4章思考題和習題解

4.1從能量的觀點來看，液壓泵和液壓馬達有什么區(qū)別和聯(lián)系？從結構上來

看，液壓泵和液壓馬達又有什么區(qū)別和聯(lián)系？

答：從能量的觀點來看，液壓泵是將驅動電機的機械能轉換成液壓系統(tǒng)中

的油液壓力能，是液壓傳動系統(tǒng)的動力元件；而液壓馬達是將輸入的壓力能轉

換為機械能，輸出扭矩和轉速，是液壓傳動系統(tǒng)的執(zhí)行元件。它們都是能量轉

換裝置。

從結構上來看，它們基本相同，都是靠密封容積的變化來工作的，但是由

于各自所要完成的任務不同，為了保證他們具有各自的特性，在結構上有些差

別。

4.2液壓泵的工作壓力取決于什么？液壓泵的工作壓力和額定壓力有什么區(qū)

別？

答：液壓泵的工作壓力取決于負載，負載越大，工作壓力越大。液壓泵的

工作壓力是指在實際工作時輸出油液的壓力值，即液壓泵出油口處的壓力值，

也稱為系統(tǒng)壓力。

額定壓力是指在保證泵的容積效率、使用壽命和額定轉速的前提下，泵連

續(xù)運轉時允許使用的壓力限定值。

4.3如題4.3圖所示，已知液壓泵的額定壓力和額定流量，設管道內壓力損失

和液壓缸、液壓馬達的摩擦損失忽略不計，而題圖4.3(c)中的支路上裝有節(jié)

流小孔，試說明圖示各種工況下液壓泵出口處的工作壓力值。

題4.3圖

(d)p-~—i(e)

A

P

4.4如何計算液壓泵的輸出功率和輸入功率？液壓泵在工作過程中會產(chǎn)生哪兩

方面的能量損失？產(chǎn)生這些損失的原因是什么？

答：液壓泵的輸入功率為：Pt=coT=2mT,

輸出功率為：P［）=Fv=pAv=pqo

功率損失分為容積損失和機械損失。容積損失是因內外泄漏、氣穴和油液

在高壓下的壓縮而造成的流量上的損失；機械損失是指因摩擦而造成的轉矩上

的損失。

4.5試說明齒輪泵的困油現(xiàn)象及解決辦法。

答：齒輪泵要正常工作，齒輪的重合度必須大于1（￡>1）,于是在齒輪連

續(xù)嚙合轉動過程中總有兩對輪齒同時嚙合的時段，在此時段內有一部分油液被

困在兩對輪齒形成的封閉油腔之內。當此封閉容積減小時，被困油液受擠壓而

產(chǎn)生高壓，并從縫隙中流出，導致油液發(fā)熱并使軸承等機件受到附加的不平衡

負載作用；當封閉容積增大時一，又會造成局部真空，使溶于油液中的氣體分離

出來，產(chǎn)生氣穴，這就是齒輪泵的困油現(xiàn)象。

消除困油的辦法，通常是在兩端蓋板上開卸荷槽。

4.6齒輪泵壓力的提高主要受哪些因素的影響？可以采取哪些措施來提高齒輪

泵的工作壓力？

答：齒輪泵壓力的提高主要受壓力油泄漏的影響。通常采用的方法是自動

補償端面間隙，其裝置有浮動軸套式和彈性側板式齒輪泵。

4.7試說明葉片泵的工作原理。并比較說明雙作用葉片泵和單作用葉片泵各有

什么優(yōu)缺點。

答：葉片在轉子的槽內可靈活滑動，在轉子轉動時的離心力以及通入葉片

根部壓力油的作用下，葉片頂部貼緊在定子內表面上，于是兩相鄰葉片、配油

盤、定子和轉子間便形成了一個個密封的工作腔。當轉子旋轉時葉片向外伸

出，密封工作腔容積逐漸增大，產(chǎn)生真空，于是通過吸油口和配油盤上窗口將

油吸入。葉片往里縮進，密封腔的容積逐漸縮小，密封腔中的油液往配油盤另

一窗口和壓油口被壓出而輸?shù)较到y(tǒng)中去，這就是葉片泵的工作原理。

2

雙作用葉片泵結構復雜，吸油特性不太好，但徑向力平衡，轉子每轉一周

每一對葉片吸、壓油兩次，流量脈動小；單作用葉片泵存在著不平衡的徑向

力。但是他可制成變量泵。

4.8限壓式變量葉片泵的限定壓力和最大流量怎樣調節(jié)？在調節(jié)時，葉片泵的

壓力流量曲線將怎樣變化？

答：調節(jié)彈簧預緊力可以調節(jié)限壓式變量葉片泵的限定壓力，這時BC段

曲線左右平移；調節(jié)流量調節(jié)螺釘可以改變流量的大小，AB段曲線上下平移

（如下圖所示）。

4.9液壓泵的額定流量為100L/min,液壓泵的額定壓力為2.5MPa,當轉速為

1450r/min時，機械效率為%=0.9。由實驗測得，當液壓泵的出口壓力為零

時、流量為106L/min；壓力為2.5MPa時一，流量為100.7L/min,試求：（1）

液壓泵的容積效率為是多少？（2）如果液壓泵的轉速下降到500r/min,在額

定壓力下工作時，估算液壓泵的流量是多少？（3）計算在上述兩種轉速下液

壓泵的驅動功率是多少？

解：（1）7=2=1222=0.95

"q,106

（2）液壓泵在2.5MPa壓力下的泄漏流量為

qf=qt-q=106-100.7=5.3L/min

因此，500r/min時的實際流量

^=^2-^1=?2-=5OOX7^；-5-3

々1450

36.6-5.3=31.3L/min

止匕時，液壓泵的效率為

〃=魚=20.86

qt236.6

（3）在第一種情況下：

一殳=4=2-10隈106"5.2x10%

7名為0.9x0.95x60

在第二種情況下：

P工H至必2121=1,5x10%

7兀,為0.9x0.95x60

答：液壓泵的容積效率幾為0.95,在液壓泵轉速為500r/min時，估算其

流量為34.7L/min,液壓泵在第一種情況下的驅動功率為4.9xlO3W,在第二種

情況下的驅動功率為1.69X103WO

4.10某組合機床用雙聯(lián)葉片泵YB4/16x63,快速進、退時雙泵供油，系統(tǒng)壓

力〃=1MPa。工作進給時，大泵卸荷（設其壓力為0）,只有小泵供油，這時

系統(tǒng)壓力p=3MPa,液壓泵效率〃=0.8。試求：（1）所需電動機功率是多少？

（2）如果采用一個q=20L/min的定量泵，所需的電動機功率又是多少？

解：（1）快速時液壓泵的輸出功率為：

1X106X(16+63)X10-3

%=PM

工進時液壓泵的輸出功率為:

4)2="2%

電動機的功率為：

殳=二回W

電70.8

（2）電動機的功率為：6絲=3型0320x10）=125。w

0.8x60

答：所需電動機功率是1646W,如果采用一個q=20L/min的定量泵，所

需的電動機功率是1250Wo

4.11定量葉片泵轉速為1500r/min,在輸出壓力為6.3MPa時，輸出流量為

53L/min,這時實測液壓泵軸消耗功率為7kW,當泵空載卸荷運轉時，輸出流

量為56L/min,求：⑴該泵的容積效率是多少？（2）該泵的總效率是多少？

解：（1）液壓泵的容積效率為%=2=區(qū)=0.95

<7,56

(2)液壓泵的輸出功率為

口6.3x1()6x53x10-3,

Po—pq—---------------=5.565x10(W)=5.565(kW)

則該泵的總效率為

答：該泵的容積效率為0.95；該泵的總效率為0.795。

4.12斜盤式軸向柱塞泵的斜盤傾角為22。30',柱塞直徑為22mm,柱塞分布圓

直徑為68mm,柱塞個數(shù)為7,該泵的容積效率為0.98,機械效率為0.90,轉

速為960r/min,求：(1)該泵的理論流量是多少？(2)該泵的實際流量是多

少？(3)若泵的輸出壓力為10MPa時，所需電動機的功率是多少？

解：(1)斜盤式軸向柱塞泵的理論流量為

q,=^J2￡)(tan/)zn=^x(22xl0^3)2x68xlO_3xtan22°30,x7x960/60=1.20x1O-3

(m3/s)

(2)實際流量為

q=q,%=1.20x10-3x0.98=1.18x10-3(m3/s)

(3)斜盤式軸向柱塞泵的輸入功率為

P==10xl06xl，18x10-=13378.7(W)=13.4(kW)

,〃血”0.98x0.9

答：該柱塞泵的理論流量是1.20xl0-3m3/s；實際流量是1.18xW3m3/s；所

需電動機的功率是13.4kW。

第5章思考題和習題

5.1已知單桿液壓缸缸筒直徑￡）=100mm,活塞桿直徑1=50mm,工作壓力

Pi=2MPa,流量為q=10L/min,回油背壓力為巴=MPa,試求活塞往復運

動時的推力和運動速度。

解(1)無桿腔進油時："=P[A]-P24=([(P]-Pz)。？+P2d

耳=(x](2xio6—0.5x1()6)x0.12+0.5x106x0.052]=1.28x104N

q10xl0-3eg,,

Pj=—=-----------=0.021m/s

4-X0.12X60

4

2

(2)有桿腔進油時：F2=ptA2-p2A1=-^-[(PI--pxd\

662624

F2=^X[(2X10-0.5X10)X0.1-2X10X0.05]=0.785X10N

q10x10-3

5=—=-------------------=0.028m/s

42^X(0.12-0.052)X60

答：當無桿腔進油時的活塞推力是128x1()4N,運動速度是0.021m/s；當

有桿腔進油時活塞的推力是0.785x1()4N,運動速度是0.028m/s。

5.2已知單桿液壓缸缸筒直徑。=50mm,活塞桿直徑”=35mm,泵供油流

量為q=10L/min,試求：（1）液壓缸差動連接時的運動速度；（2）若缸在差

動階段所能克服的外負載尸=1000N,缸內油液壓力有多大（不計管內壓力損

失）？

alOxlO-3

解（1）U二二—----=0.17m/s

-d2-X0.0352X60

44

F1000

(2)p-=—山一=1.04MPa

-d1-x0.0352

44

答：液壓缸差動連接時的運動速度是0.17m/s；若缸在差動階段所能克服

的外負載尸=1000N時-，缸內油液壓力是1.04MPa。

5.3一柱塞缸柱塞固定，缸筒運動，壓力油從空心柱塞中通入，壓力為p,流

量為4,缸筒直徑為。，柱塞外徑為d,內孔直徑為4,試求柱塞缸所產(chǎn)生的推

力F和運動速度D。

解：dpA=&2=幺=’_=也

4A卻27id2

4

答：柱塞缸所產(chǎn)生的推力等于尸=工/運動速度等于。=±。

47id2

5.4如題5.4圖所示的葉片泵，銘牌參數(shù)為q=18L/min,p=6.3MPa,設活塞

直徑0=90mm,活塞桿直徑4=60mm,在不計壓力損失且尸=28000N時，

試求在各圖示情況下壓力表的指示壓力是多少？(p2=2MPa)

曲,、

解：(a)p=—F=---2-8--0-0--0---=4,.4“M―Pa

A萬ccc2

28000+2x1()6x￡x(0.092-0.062)

(b)MPa

7T____)*

—X0.092

4

(c)p=Po

5.5如題5.5圖所示的串聯(lián)油缸，4和&為有效工作面積，石和乃是兩活塞桿

的外負載，在不計損失的情況下，試求p2,4和％各是多少？

一居

rP?=—

解：由PMM+PM,得-4…廣"％="

AFF

IP22=尸2n_\,2AA,

+

,Pi-~47~4r

5.6如題5.6圖所示的并聯(lián)油缸中，A=4,F]>F2,當油缸2的活塞運動

時，試求9、巳和液壓泵的出口壓力夕各是多少？

題5.6圖

解：已知：Ft>F2,4=42，當油缸2動作時，而油缸1不運動，此時

5.7設計一單桿活塞液壓缸，要求快進時為差動連接，快進和快退（有桿腔進

油）時的速度均為6m/mino工進時（無桿腔進油，非差動連接）可驅動的負

載為R=25000N,回油背壓力為0.25MPa,采用額定壓力為6.3MPa、額定流

量為25L/min的液壓泵，試確定：（1）缸筒內徑和活塞桿直徑各是多少？

（2）缸筒壁厚（缸筒材料選用無縫鋼管）是多少？

解：(1)活塞桿直徑：d=、國.25x1x60二0Q73m

、加°V"x60x6

缸筒直徑：￡>=V2J=72x0.073=0.103m

4=也="義°」-=7.854x1CT2

144m

處~2=幽上幽2=4.0。6><1。一3n?

-44

按國家標準規(guī)定，取活塞桿直徑d=70mm,D=100mm。

(2)按工作壓力計算，pn=6.3MPa<16MPa,py=1.5P.

=1.5x6.3=9.45MPa,6=大也，取安全系數(shù)〃=5；材料取普通碳素鋼

2%

Q235,則：％=420MPa

p、O〃_9.45x106x0.1x5

8=5.625mm

20b2x420xl06

第6章思考題和習題

6.1在液壓傳動系統(tǒng)中，控制閥起什么作用？通常分為幾大類？

答：在液壓傳動系統(tǒng)中，液壓控制閥是液壓傳動系統(tǒng)中控制油液流動方

向、油液壓力和油液流量的元件。液壓控制閥可以對液壓執(zhí)行元件的啟動、停

止、方向、速度、動作順序和克服負載的能力進行控制和調節(jié)，使液壓設備能

夠按要求協(xié)調地進行工作。

液壓控制閥按不同特征進行分類：按用途分為方向控制閥、壓力控制閥和

流量控制閥；按工作原理分為開關閥、伺服閥、比例閥等；按閥芯結構形式分

為滑閥、錐閥、球閥和轉閥等；按安裝連接形式分為螺紋安裝連接、板式安裝

連接、集成塊式連接、疊加式安裝連接、法蘭式安裝連接和插裝式安裝連接

等。

6.2什么是換向閥的“位”與“通”？它們的圖形符號如何表示？

答：閥芯在閥體內的工作位置數(shù)和換向閥所控制的油口通路數(shù)即為換向閥

的“位”與“通，，。不同的位數(shù)和通路數(shù)是由閥體內沉割槽和閥芯上臺肩的不同組

合形成的。

"位''數(shù)用方格數(shù)表示，二格即為二位，三格即為三位；在一個方格內，通油

箭頭T、J（但不一定表示通油方向）或者堵塞符號“，”與方格的相交點數(shù)為

油口通路數(shù)，即“通''數(shù)。

6.3什么是三位換向閥的“中位機能”？“0”型和“H”型中位機能有什么特點和作

用？

答：三位換向閥的閥芯在中間位置時，各通口間有不同的連接方式，可滿

足不同的使用要求。這種連通方式稱為換向閥的中位機能。“0”型中位機能的

P、A、B和04個油口之間全部相互封閉，液壓泵不卸荷，執(zhí)行元件閉鎖，可

用于多個換向閥的并聯(lián)工作；“H”型中位機能的P、A、B和0油口全溝通，執(zhí)

行元件處于浮動狀態(tài)，在外力（轉矩）作用下可移動（轉動），液壓泵卸荷。

6.4現(xiàn)有一個二位三通閥和一個二位四通閥，如題6.4圖所示，請通過堵塞閥

口的辦法將它們改為二位二通閥。問：（1）改為常開型的如何堵？（2）改為

常閉型的如何堵？請畫符號表示（應該指出：由于結構上的原因，一般二位四

通閥的回油口O不可堵塞，改作二通閥后，原O口應作為泄油口單獨接管引回

油箱）。

AB

P

AB

PO

題6.4圖

答：對上圖，（1）改為常開（常通）型二位二通閥，堵住B口（2）改

為常閉（常斷）型二位二通閥，堵住A口。

AB

WfHYn

AB

堵住B口用—7n

A口，即為VV1/

常開p

AB

堵住A口用汗-----7n

B口，即為VV1/□

常開p

對下圖，（1）改為常開（常通）型二位二通閥，堵住B口（但由于特殊結

構O口不接）；（2）改為常閉（常斷）型二位二通閥，堵住AUo但是由于O

口不堵?，因此當執(zhí)行元件工作腔與。口相通時，不能止動。

AB

v\^|HXM

Po

AB

堵住B口用A口，但由八八

于特殊結構0口不接VV|HlAI-

Po

AB

堵住A口用B口Wp*j-1

P0

6.5溢流閥在液壓傳動系統(tǒng)中有什么功能和作用？

答：溢流閥主要是用來溢去系統(tǒng)多余油液，在溢流的同時使閥前壓力保持

基本恒定，并且可以調節(jié)溢流（閥前）壓力。下面詳述如下：

（1）溢流定壓。在定量泵-節(jié)流閥式節(jié)流調速系統(tǒng)中，溢流閥通常與泵并

聯(lián)，泵的供油只有一部分經(jīng)節(jié)流閥進入液壓缸，多余油液由溢流閥流回油箱，

在溢流的同時穩(wěn)定了泵的供油壓力。

（2）過載保護。系統(tǒng)一旦過載，溢流閥立即打開，系統(tǒng)壓力不再升高，

保證系統(tǒng)安全。又稱安全閥。

（3）形成背壓。將溢流閥安裝在系統(tǒng)的回油路上，可對回油產(chǎn)生阻力，

即形成執(zhí)行元件的背壓，可提高執(zhí)行元件的運動穩(wěn)定性。

（4）實現(xiàn)遠程調壓。液壓傳動系統(tǒng)中的液壓泵、液壓閥通常都組裝在液

壓站上，在控制臺上安裝一遠程調壓閥，并將其進油口與安裝在液壓站上的先

導式溢流閥外控口相連，調節(jié)遠程調壓閥便可對先導式溢流閥實現(xiàn)遠程調壓。

（5）使液壓泵卸荷。

另外，溢流閥可以和其他閥一起構成組合閥，形成多種結構與功能。

6.6先導式溢流閥和直動式溢流閥各有什么特點？它們都應用在什么場合？

答：先導式溢流閥和直動式溢流閥特點及適用場合對比如下：先導式溢流

閥中的主閥芯因兩端均受油壓作用，主閥彈簧只需很小的剛度，當溢流量變化

引起彈簧壓縮量變化時，進油U的壓力變化不大，故先導式溢流閥恒定壓力的

性能優(yōu)于直動式溢流閥。但先導式溢流閥是二級閥，其反應不如直動式溢流閥

靈敏。就溢流閥的靜態(tài)特性而言，先導式溢流閥的特性曲線較平緩，調壓偏差

小，開啟比大，故穩(wěn)壓性能優(yōu)于直動式閥。因此，先導式溢流閥宜用于系統(tǒng)溢

流穩(wěn)壓，直動式溢流閥因靈敏度高宜用做安全閥。直動式溢流閥一般只能用于

低壓小流量工況，因控制較高壓力或較大流量時，需要剛度較大的硬彈簧，不

但手動調節(jié)困難，而且閥口開度略有變化，便引起較大的壓力波動。系統(tǒng)壓力

較高時就需要采用先導式溢流閥。

6.7題6.7圖中溢流閥的調定壓力為5MPa,減壓閥的調定壓力為2.5MPa,

設液壓缸的無桿腔面積A=50cm2,液流通過單向閥和非工作狀態(tài)下的減壓

閥時，其壓力損失分別為0.2MPa和0.3MPa。求：當負載分別為0kN、7.5kN

和30kN時，（1）液壓缸能否移動？（2）A、B和C三點壓力數(shù)值各為多少？

題6.7圖

解：尸=0,液壓缸快速空載運動，p,=0,考慮到單向閥的壓力損失，則

pR=0.2MPa,考慮到非工作狀態(tài)下的減壓閥壓力損失，pA=0.5MPao

F=7.5kN,=￡=7.5x1）=].5MPa

°A50X10-4

考慮到單向閥的壓力損失，則外=1.7MPa,小于減壓閥的調定壓力，考慮

非工作狀態(tài)下的減壓閥的壓力損失，則以=2.0MPa,液壓缸能運動;

F4nxifp

F=30kN,Pc=—==--------7=6Mpa,液壓缸不能運動，單向閥不能打

°A50X10-4

開，溢流閥處于工作狀態(tài)，PA=5MPa；減壓閥處于工作狀態(tài)，pB=2.5

MPa,o

6.8兩腔面積相差很大的單桿活塞缸用二位四通閥換向。有桿腔進油時一，無桿

腔回油流量很大，為避免使用大通徑二位四通閥，可用一個液控單向閥分流，

請畫回路圖。

解：如圖示

令

6.9如題6.9圖所示的液壓系統(tǒng)中，各溢流閥的調定壓力分別為PA=4MPa、pB=

3MPa和pc=2MPa。試求在系統(tǒng)的負載趨于無限大時，液壓泵的工作壓力是

多少？