液压与气动复习

一、液压传动系统组成
一个完整的液压系统由以下五部分组成:
1、动力装置：最常见的形式就是液压泵，是将电动机输出的机械能转换成油液液压能的装置，其作用是向液压系统提供压力油。

2、执行装置：包括液压缸和液压马达，是将油液的液压能转换成驱动负载运动的机械能的装置。

3、控制调节装置：包括压力、流量、方向等控制阀，是对系统中油液压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置。

4、辅助装置：包括上述三部分以外的其他装置，例如油箱、过滤器、油管等，它们对保证液压系统正常工作起着重要的作用。

5、工作介质：是传递运动和动力的物质,一般采用矿物油。

二、外啮合齿轮泵在结构上存在的三大问题
1、困油现象
齿轮泵要平稳工作，齿轮啮合的重叠系数必须大于1,于是总有两对轮齿同时啮合,并有一部分油液被围困在两对轮齿所形成的封闭空腔之间,如图所示。

这个封闭的容积随着齿轮的转动在不断地发生变化。

封闭容腔由大变小时，被封闭的油液受挤压并从缝隙中挤出而产生很高的压力，油液发热，并使轴承受到额外负载；而封闭容腔由小变大，又会造成局部真空,使溶解在油中的气体分离出来,产生气穴现象。

这些都将使泵产生强烈的振动和噪声，这就是齿轮泵的困油现象。

消除困油的方法，通常是在两侧盖板上开卸荷沟槽，使封闭腔容积减小时与压油腔相通，容积增大时与吸油腔相通。

2、径向不平衡力
齿轮泵工作时,作用在齿轮外圆上的压力是不均匀的。

在压油腔和吸油腔，齿轮外圆分别承受着系统工作压力和吸油压力；在齿轮齿项圆与泵体内孔的径向间隙中，可以认为油液压力由高压腔压力逐级下降到吸油腔压力。

这些液体压力综合作用的合力，相当于给齿轮一个径向不平衡作用力,使齿轮和轴承受载。

工作压力愈大,径向不平衡力越大，严重时会造成齿顶与泵体接触，产生磨损。

通常采取缩小压油口的办法来减小径向不平衡力，使高压油仅作用在一个到两个齿的范围内。

3、泄漏
外啮合齿轮泵高压腔(压油腔)的压力油向低压腔(吸油腔)泄漏有三条路径。

一是通过齿轮啮合处的间隙；二是泵体内表面与齿顶圆间的径向间隙；三是通过齿轮两端面与两侧端盖间的端面轴向间隙。

三条路径中.端面轴向间隙的泄漏量最大，占总泄漏量的70%～80%。

因此普通齿轮泵的容积效率较低，输出压力也不容易提高。

要提高齿轮泵的压力，首要的问题是要减小端面轴向间隙。

三、液压系统中的压力损失分为两类
1、沿程压力损失：液体在等径直管中流动时因粘性摩擦而产生的压力损失，称为沿程压力损失。

液体在等径直管中流动时多数情况下为层流。

2、局部压力损失：液体流经阀口、弯管及突然变化的截面时，产生的能量损失称为局部压力损失。

由于液体流经这些局部阻力区，流速和流向发生急刚变化，局部地区形成旋涡，使液体质点互相碰撞和摩擦而产生能量损失。

注：管路系统的总压力损失等于所有沿程压力损失和所有局部压力损失之和，即
条件：要求两个相邻局部阻力区间的距离(直管长度)应大于10～20倍直管内径。

由压力损失计算公式可知,减少流速、缩短管路长度、减少管路截面的突变,提高管壁加工质量等，都可以使压力损失减少。

在这些因素中，流速的影响最大，故在液压传动系统中，管路的流速不应过高。

但流速过低，又会使管路及阀类元件的尺寸加大，造成成本增高，有时在结构上也不允许。

四、液压控制阀按其用途可分为
1、方向控制阀：控制液压系统中油液流动方向
(1)换向阀:用于接通、切断或改变液压系统中油液的流动方向。

2、压力控制阀：控制油液压力或利用油液压力来控制油路通断的阀统称为压力控制阀。

这类阀的共同特点是利用液压力和弹簧力相平衡的原理进行工作。

(1)溢流阀：控制系统中的压力基本恒定，实现稳压、调压或限压。

①先导型溢流阀导阀部分的结构尺寸较小，调压弹簧不必很强,因此压力调整比较轻便。

但是先
导型溢流阀要在先导阀和主阀都动作后才能起控制作用,因此反应不如直动型溢流阀灵敏。

②先导型溢流阀中主阀弹簧主要用于克服阀芯的摩擦力，弹簧刚度小。

当溢流量变化引起主阀弹
簧压缩量变化时，弹簧力变化较小,因此阀进口压力变化也较小，故先导型溢流阀的调压稳定性好。

(2)减压阀：减压阀主要用于降低并稳定系统中某一支路的油液压力，常用于夹紧、控制、润滑等油路中。

（当减压阀出油口处的油液不流动时，此时仍有少量油液通过减压口经先导阀和泄油口L流回油箱，阀处于工作状态，阀出油口压力基本上保持在调定值上。

）
(3)顺序阀：利用油液压力作为控制信号控制油路通断。

顺序阀也有直动型和先导型之分，根据控制压力来源不同，它还有内控式和外控式之分。

（顺序阀可做溢流阀，反之需解决先导阀的背压问题）(4)压力继电器：利用油液压力来启闭电气触点的液压电气转换元件。

它在油液压力达到其调定值时，发出电信号,控制电气元件动作,实现液压系统的自动控制。

3、流量控制阀：流量控制阀是靠改变阀口通流面积的大小来控制流量，达到调节执行元件运动速度的目的。

五、气动三联件
空气过滤器、减压阀和油雾器三种气源处理元件组装在一起称为气动三联件。

过滤器用于对气源的清洁，可过滤压缩空气中的水份，避免水份随气体进入装置；减压阀可对气源进行稳压，使气源处于恒定状态，可减小因气源气压突变时对阀门或执行器等硬件的损伤；油雾器可对
机体运动部件进行润滑，可以对不方便加润滑油的部件进行润滑，大大延长机体的使用寿命。

六、液体在管道中的流动状态（流态）有两种，流态可用来判断。

层流和湍流，可用雷诺数判断。

层流时，液体流速较低，质点受粘性制约,不能随意运动，粘性力起主导作用；湍流时，液体流速较高，粘性的制约作用减弱，惯性力起主导作用。

液流由层流转变为湍流时的雷诺数与由湍流转变为层流的雷诺数是不相同的。

后者较前者教值小，故将后者作为判别液流状态的依据，称为临界雷诺数。

当Re < 时,液流为层流；当Re > 时，液流为湍流。

七、当气动系统中压力超过规定值时，溢流阀打开，将系统中的一部分气体排入大气，使系统压力不超过允许值，从而保证系统不因压力过高而发生事故。

这种阀又称作安全阀。

八、三位换向阀的中位机能，常见的几个要记住型号。

九、液压油的牌号是怎么规定的
规定采用润滑油在40摄氏度时的运动粘度中心值作为润滑油的新牌号。

粘度：物质流动时内摩擦力的量度叫粘度，它是润滑油的最重要的性能指标，粘度越大，流动越难，同时也决定了润滑油的负载能力！同时油的粘度随温度变化而变化，温度升高而变稀，温度降低而变稠，由此可以看出黏度对液压系统工作的温定性、可靠性、效率、温度及磨损都有很大的影响，合适的粘度是保证液压系统处于最佳工作状态的必要条件！
十、单作用叶片泵的特点和原理(P27)
泵由转子2、定子3、叶片4、配油盘和端盖(图中未示)等部件所组成。

定子的内表面是圆柱形孔，转子和定子之间存在着偏心。

叶片在转子的槽内可灵活滑动，在转子转动时的离心力以及通人叶片根部压力油的作用下，叶片顶部贴紧在定子内表面上，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。

当转子按逆时针方向旋转时，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，于是通过吸油口5和配油盘上的窗口将油吸人。

而在图的左侧，叶片往里缩进，密封腔的容积逐渐缩小，密封腔中的油液经配油盘的另一窗口和压油口1被压出而输出到系统中去。

这种泵在转子转一转过程中,吸油、压油各一次，故称单作用泵。

转子受到径向液压不平衡作用力，故又称非平衡式泵，其轴承负载较大。

改变定子和转子间的偏心量，便可改变泵的排量，故这种泵都是变量泵。

十一、气动单向顺序阀组成
顺序阀与单向阀并联结合成一体。

十二、节流阀工作原理
调节手轮可使阀芯轴向移动，改变节流口的通流截面面积，从而达到调节流量的目的。

十三、调速阀工作原理和组成
节流阀串联(定差)减压阀，节流阀用来调节通过的流量，定压减压阀则用来稳定节流阀前后的压差。

当负载增大时，节流阀出口压力增大，减压阀芯弹簧腔液压力增大，阀芯左移，阀口开度加大，使节流阀进口压力增大，结果节流阀进出口压差不变，反之亦然。

只有当压差很小时，减压阀处于非工作状态，减压阀口全开，调速阀只相当于一个节流阀。

注:调速阀和节流阀在液压系统中的应用基本相同、主要与定量泵、溢流阀组成节流调速系统。

调节节流阀的开口面积，便可调节执行元件的运动速度。

节流阀适用于一般的节流调速系统，而调速阀适
用于执行元件负载变化大而运动速度要求稳定的系统中，也可用于容积节流调速回路中。

十四、先导型溢流阀工作原理
先导型溢流阀的结构由先导阀和主阀两部分组成。

液压力同时作用于主阀芯及先导阀芯上。

当先导阀未打开时，阀腔中油液没有流动,作用在主阀芯上下两个方向的液压力平衡，主阀芯在弹簧的作用下处于最下端位置，阀口关闭。

当进油压力增大到使先导阀打开时,液流通过主阀芯上的阻尼孔e、先导阀流回油箱。

由于阻尼孔的阻尼作用，便主阀芯所受到的上下两个方向的液压力不相等，主阀芯在压差的作用下上移,打开阀口,实现益流。

调节先导阀的调压弹簧，便可调整溢流压力。

阀体上有一个远程控制口K，当K口通过二位二通阀接油箱时，主阀芯在很小的液压力作用下便可移动，打开阀口，实现溢流，这时系统称为卸荷。

若K口接另一个远程调压阀，便可对系统压力实现远程控制。

先导型溢流阀导阀部分的结构尺寸较小，调压弹簧不必很强、因此压力调整比较轻便。

但是先导型溢流阀要在先导阀和主阀都动作后才能起控制作用,因此反应不如直动型溢流阀灵敏。

十五、泵的排量、流量、容积效率、机械效率
液压泵的排量是指无泄漏时，泵每转一转，所能输出（所需输入）液体的体积。

液压泵的流量是指无泄漏时，单位时间内所能输出（所需输入）液体的体积。

十六、什么是卸荷、卸压、增压、保压
卸荷特指液压泵的油回邮箱；卸压指液压缸的压力降低；增压指提高系统中某一支路的工作压力以满足工作机构的需要；保压指维持压力在某一个值，用于液压系统需要维持在某个状态的时候。

十七、溢流阀、减压阀和顺序阀区别
减压阀控制出口压力恒定；溢流阀控制进口压力恒定；顺序阀可做溢流阀用，但溢流阀不能反作顺序阀，因泄油口处有背压，预设压力不再准确（故从符号上看，顺序阀应有泄油油箱）。

十八、实现快速回路的方法(P93)
1、液压缸差动连接快速回路
2、双泵供油快速回路
3、增速缸快速回路
4、用蓄能器的快速回路
十九、什么是容积节流调速回路
容积节流调速回路是由变量泵和节流阀或调速阀组合而成的一种调速回路。

它保留了容积调速回路无溢流损失、效率高和发热少的长处，同时它的负载特性与单纯的容积调速相比得到提高和改善。

原理上，泵的额定流量与液压缸的输入流量自适应。

二十、在先导型溢流阀中，主阀弹簧和先导阀弹簧的各自作用
先导阀弹簧为调压弹簧，用来预设溢流压力；主阀弹簧主要用于克服阀芯的摩擦力。

二十一、先导型减压阀的远程控制口接油箱后的现象
液压油从远程控制口流出，主阀阀芯处于常闭状态。

二十二、单杆活塞缸三种无杆腔、有杆腔、差动连接三种速度(P39)
有杆比无杆快，差动比无杆快，但差动与有杆不确定哪个快，当D时，差动比有杆快。

二十三、计算题
5、如图示，两个减压阀串联，已知减压阀的调整值分别为：
， ，溢流阀的调整值；活塞运动时，负载力F=1200N ，活塞面积，减压阀全开时的局部损失及管路损失不计。

试确定：活塞在匀速运动时和到达终端位置时，A 、B 、C 各点压力为多少？
Pa p J 511035⨯=Pa p J 521020⨯=Pa p y 51045⨯=215cm A =
二十四、作业
例3.2某液压泵铭牌上标有转速n=1450r/min，额定流量=60 L/min，额定压力=80x Pa，泵的总效率η=0.8，试求：
1)该泵应选配的电动机功率；
2)若该泵使用在特定的液压系统中，该系统要求泵的工作压力p=40x Pa,该泵应选配的电动机功率。

例4.2如题图所示的增压缸，设活塞直径D=60mm，活塞杆直径d=20mm。

当输入压力为Pa时，求输出压力为多少？
例7.3在题图中，液压缸两腔面积分别为=100 ，=50。

当负载=28x，=8.4x，背压阀的背压=0.2 MPa，节流阀压差p=0.2 MPa时，不计其他损失，试立图中A、B、C各点压力。

例4.1如题图所示，设活塞直经D=100 mm，活塞杆直径d=70 mm，进油压力p=50 x Pa,进治流量q=25x ,各缸上负载F相同,试求活塞1和2的运动速度v1，v2和负载F。

习题1.液压缸直经D=150mm ， 柱塞直径d=100mn ，液压缸中充满油液。

如果在柱塞上【图(a)】和缸体上【图(b)】的作用力F=50000N ，不计油液自重所产生的压力，求液压缸中液体的压力。

习题2.推导差动连接运动速度
图(a)
D
自测
1.液压传动系统组成。

2.外啮合齿轮泵的三大问题。

3.液压系统中的压力损失分为两类
4.液压控制阀按其用途可分为
5.气动三联件。

6.液体在管道中的流动状态（流态）有两种，流态可用来判断。

7.当气动系统中压力超过规定值时，阀打开，将系统中的一部分气体排入大气，使系统压力
不超过允许值，从而保证系统不因压力过高而发生事故。

这种阀又称作。

8. 三位换向阀的中位机能，常见的几个要记住型号
9.液压油的牌号是怎么规定的。

10.单作用叶片泵的特点和原理
11.气动单向顺序阀组成
12.节流阀工作原理
13.调速阀工作原理和组成
14.在先导型溢流阀工作原理
15.泵的排量、流量、容积效率、机械效率
16.什么是卸荷、卸压、增压、保压
17.溢流阀、减压阀和顺序阀区别
18.实现快速回路的方法
19.什么是容积节流调速回路
20.在先导型溢流阀中，主阀弹簧和先导阀弹簧的各自作用
21.先导型减压阀的远程控制口接油箱后的现象
22.单杆活塞缸三种无杆腔、有杆腔、差动连接三种速度。