1、第一章 概 论一、主要概念1.液压传动的定义，液压传动的两个工作特性【答】液压传动的定义： 以液体为介质，依靠流动着液体的压力能来传递动力的传动称为液压传动。液压传动的两个工作特性是：液压系统的压力(简称系统压力，下同) 大小(在有效承压面积一定的前提下)决定于外界负载。 执行元件的速度 (在有效承压面积一定的前提下)决定于系统的流量。这两个特性有时也简称为：压力决定于负载；速度决定于流量。2.液压系统的四大组成部分及其作用【答】五大组成部分为：能源装置 它是将电机输入的回转式机械能转换为油液的压力能(压力和流量) 输出的能量转换装置，一般最常见的形式是液压泵。执行元件 它是将油液的压力能转换
2、成直线式或回转式机械能输出的能量转换装置，一般情况下，它可以是做直线运动的液压缸，也可以是做回转运动的液压马达。调节控制元件 它是控制液压系统中油液的流量、压力和流动方向的装置，即控制液体流量的流量阀(如节流阀等 )、控制液体压力的压力阀 (如溢流阀等)及控制液体流辅助元件 这是指除上述三项以外的其他装置，如油箱、滤油器、油管、管接头、热交换器、蓄能器等。这些元件对保证系统可靠、稳定、持久的工作有重大作用。工作介质 液体、压缩空气。3.液压传动的主要优缺点【答】和机械、电力等传动相比，液压传动有如下优点：能方便地进行无级调速，且调速范围大。功率质量比大。一方面在相同的输出功率前提下，液压传动设
3、备的体积小、质量轻、惯性小、动作灵敏(这对于液压自动控制系统具有重要意义) ；另一方面，在体积或质量相近的情况下，液压传动的输出功率大，能传递较大的转矩或推力(如万吨水压机等) 。调节、控制简单，方便，省力，易实现自动化控制和过载保护。可实现无间隙传动，运动平稳。因传动介质为油液，故液压元件有自我润滑作用，使用寿命长。可采用大推力的液压缸和大转矩的液压马达直接带动负载，从而省去了中间的减速装置，使传动简化。液压元件实现了标准化、系列化，便于设计、制造和推广使用。液压传动的缺点是：漏。因传动介质油液是在一定的压力下，有时是在较高的压力下工作的，因此在有相对运动的表面间不可避免的要产生泄漏。同时，
4、由于油液不是绝对不可以压缩的，油管等也会产生弹性变形，这就使得液压传动不宜用在传动比要求较严格的场合。振。工作介质油液可使液压传动比机械传动平稳，但液压传动中的液压冲击和空穴现象又会产生很大的振动和噪声。热。在能量转换和传递过程中，由于存在机械摩擦、压力损失、泄漏损失，因而易使泊液发热、总效率降低。故液压传动不宜用于远距离传动。液压传动的性能对温度较敏感，故不宜在高温及低温下工作。液压传动装置对油液的污染亦较敏感，故要求有良好的过滤设施。液压元件要求的加工精度高，在一般情况下又要求有独立的能源(如液压泵站) ，这些可能使产品成本提高。液压系统出现故障时不易查找原因，不易迅速排除故障。在上述的优
5、、缺点中，有代表性的，能突出液压传动特点的是前三条。4.液压系统的图形符号【答】液压系统的图形符号有两种，一种是半结构图，如教材中的图 1-2。在这种图中，对每个液压元件只表示出其内部结构原理，外部形状则一律不表示，故称为半结构图。这种图的优点是：直观性强，容易理解，当液压系统发生故障时查找方便；缺点是：图形较复杂，特别是当系统元件较多时绘制更不方便，占地面积也较大。另一种是职能符号图(教材 I 中图 1-2)。在这种图形中，每个液压元件都用国家规定的图形符号(GB/T786.1-93)来表示。这些符号只表示相应元件的职能(作用) 、连接系统的通路，不表示元件的具体结构和参数，并规定各符号所表
6、示的都是相应元件的静止位置或零位置(初始位置) 。这种图的特点是图面简洁，油路走向清楚，对系统的分析、设计都很方便。因此现在世界各国采用的较多( 具体表示方法大同小异 )。如果某些自行设计的非标准液压件无法用职能符号表示时，仍可采用半结构图。二、.重点、难点和解题要领1.重点及解题要领本章内容的重点是：液压传动的工作原理，即什么是液压传动。液压传动的两个工作特性。这两个概念，尤其是后者贯穿于液压传动课程的全过程，是本课程既重要又最基本的概念。就传动而言，有机械传动、电传动、液压传动、气压传动等不同的传动方式。其中机械传动，例如齿轮传动，力和速度从一根轴通过啮合的齿轮传到另一根轴上，比较直观、易
7、懂；而液压传动则是通过液体的压力能来传递动力的，工作介质油液在封闭的管道内流动，摸不着，看不见，直观性差，故较难理解。因此，通过平面磨床工作台往复直线运动的工作原理彻底了解、掌握液压传动的工作原理，即如何靠流动着的液体的压力能来传递动力的，这是本课程的基础。而液压系统的两个工作特性，即压力决定于负载、速度决定于流量，又是分析液压系统工作过程和设计液压系统的理论关键。因此，上述、两个概念是本章的重点内容。2.难点及解题要领液压传动的两个工作特性，尤其是压力决定于负载这一特性是本章中的难点。所谓难点是指对初学者来说，很难理解透负载同压力的“主、从 “关系。只有通过课程的不断深入才能真正消化这一概念
8、。事实上，要搞清压力与负载的关系，首先应弄清什么是负载。从广义上讲，一切阻碍液体( 油液 )流动的阻力都是负载：液体在油管里流动，有管路的摩擦阻力- 摩擦负载；液体流经各种液压件，要克服一定阻力，造成压力降，有液压件负载；液体进入液压缸、作用于有效承压面上，推动液压缸运动，就要克服外界施加于系统的、阻碍液压缸运动的阻力-外负载。前两种(实际上不止这两种)负载是内负载，往往都被考虑到系统的能量损失和效率中去；而后者才是系统对外做功、实实在在的、有用的、具体意义上的负载。可以设想，这种负载(即阻力)越大，使液压缸运动、作用于液压缸有效承压面积上的压力 (在有效承压面积一定的前题下)也越大，反之亦然
9、。如果施加于液压缸、阻碍其运动的阻力即外负载为零，则作用于液压缸有效承压面积上、推动液压缸运动的油压力也为零或接近于零。这就是负载为主，压力为从的主.从关系。负载与压力的上述关系还可以用“皮之不存，毛将焉附”这句话来比喻。有人错误地认为，32MPa 额定压力的高压泵，只要一启动起来就会输出 32MPa 的高压油。这就是对压力取决于负载这一基本概念不清所致。事实上，液压泵输出油液的油压是靠阻碍油液流动的负载“憋“ 上去的，若没有负载，油压就“ 憋“不上去。因此再高额定压力的泵此时所输出的油压也是零。另外，要把压力决定于负载与压力阀对压力的控制区分开来。二者的关系，区别已在教材 I 中有所阐明，故
10、此不再赘述。第二章 液压传动基础一、主要概念1.液体的粘性及粘度，粘度的表示方法及其单位，粘度的主要选用原则，我国液压油的牌号数与运动粘度(厘斯 cSt)间的关系【答】液体在外力作用下流动时，分子间的内聚力阻碍分子间的相对运动而产生一种内摩擦力，液体的这种性质叫做液体的粘性。其特点是：只有在流动时液体才表现出粘性，静止液体( 液体质点间没有相对运动的液体 )是不呈现粘性的。表示液体粘性大小的物理量是粘度。粘度大，液层间的内摩擦力就大，油液就稠;反之，油液就稀。粘度的表示方法有三种：绝对粘度 ，其单位(量纲 )为帕秒Pa-s，1Pa-s=1N-SAIl20运动粘度 ，这是液体的绝对粘度与其密度的
11、比值。运动粘度的单位为 m/s，因该单位太大，故实际中习惯用厘斯 cSt,1cSt=10-2cm/s=1m/s=106cSt=104St(斯，1St=1cm/s)。相对粘度(条件粘度)。我国、前苏联、德国采用的是恩氏粘度 E;美国用赛氏粘度SSU；英国用雷氏粘度“R( 或 Re1)。在不同的测量温度下，相对粘度(恩氏粘度) 的数值是不同的。工业上常以 20、50及 100作为测量恩氏粘度的标准温度，相应粘度以符号 。 E20、 。 E50、 。 E100 来表示。在液压传动中，一般以 50作为测量的标准温度。相应的粘度以 。 E50 表示。粘度选择的总原则是：高压、高温、低速情况下，应选用粘度
12、较大的液压油。因为这种情况下泄漏对系统的影响较大，粘度大可适当减少这些影响;在低压、低温、高速情况下，应选用较低粘度的液压油，因为这时泄漏对系统的影响相对减小，而液体的内摩擦阻力影响较大。另外，在一般环境温度 t2320 时，液体为紊流。5.流动液体的三大定律及其计算公式的表达式【答】三大定律分别为： 质量守恒定律（连续性方程） ，表达式为constQvA式中 A 为管道任意处过流断面面积， v 为该断面上的液体的平均流速。该方程的物理意义是 L：在稳定流动的情况下，党不考虑液体的压缩性时，通过管道个流断面的流量都相等，等于任意处的过流断面积与该面上液体平均流速的乘积。上式亦可写成 21v式中
13、 A1、v1、A2、v2，分别为管道任意两处的过流断面面积相适应的液体平均流速。该式表明：液体的流速与其过流断面面积成反比。当流量一定时，管子细的地方流速大;管子粗的地方流速小。 能量守恒定律一一伯努利方程式，表达式为 w22121 hgvaphgvp即为实际液体伯努利方程式。式中，h w 为液体从断面 1 流向断面 2 所造成的总能量损失：lw式中 hl 为断面 1 和 2 间的沿程能量损失， gvdlh2l； h为断面 1 和 2 间的局部能量损失， gv上式中， 1、 2 为动能修正系数，在紊流或层流粗略计算时取 1= 2=1;层流时取 1= 2=2。 动量定律动量方程式。实际液体的动量
14、方程式为 12vQ-F或由连续性原理为 )(式中 为动量修正系数，对于圆管中的层流流动，取 =1.33，近似值常取 =1;对于圆管中的紊流流动，取 =1。值得注意的是：上式中 F、 2v、 1均为向量，在具体应用时，应将上式向某指定方向投影，列出该方向上的动量方程。式中的 F是液体所受固体壁面的作用力，而液体反作用于固体壁面上的力则为- ，即与力 大小相等，方向相反(参看教材 I 中例题 2-3)。6.伯努利方程式的物理意义理想液体的伯努利方程式为 w22121 hgvphgvp其物理意义为：在密封的管道内做稳定流动的理想液体在任意断面上都具有三种形式的能量，即压力能 、动能 和势能 h，它们
15、之间可以互相转化，但三种能量总和是一定的。7.小孔流量公式及其在液压元件中的应用【答】薄壁小孔流量公式为 p2ACQ0d式中，p 为小孔前、后压力差; 为液体的质量密度;Ao 为小孔的过流断面面积;Cd 为流量系数(Cd =0.610.62).。在液压技术中，常以上述薄壁孔作为节流口，制成节流元件，以使控制的流量不受粘度的影响。在应用上述公式计算通过控制阀口的流量时，公式的压差p 是以阀进、出口两端的压力差代人的。细长孔流量公式为 l128dQ4式中， 为液体的绝对粘度以为孔的长度以为孔的内径; P 为长度 l 上的压差=P 1(上游压力)-p 2(下游压力)。细长孔是指长径比 l/d4 的小
16、孔，在液压技术中常作为阻尼孔 (阻尼元件)。油液流过细长孔时的流态一般都是层流，因此其流量可用液体流经圆管时的上述流量公式计算。8.油液的空气分离压和饱和蒸气压，二者在数值上的差别【答】空气在液体中有两种存在形式：混合式和溶解式。空气以混合形式存在于液体中时， 以汽泡形式存在，肉眼可以看到;空气溶解于液体中时，以分子状态存在于液体内，肉眼不可见。任何液体，由于灌装、运输等原因，或多或少都含有一部分气体(空气) 。在一定的温度下，当液体内某点的压力低于某一数值时，溶解于液体内的空气便迅速、大量地分离出来，形成气泡，使液体的流动形成不连续状态，这一数值所表示的压力叫做这个温度下该液体的空气分离压;
17、 在一定的温度下，当液体内某点的压力低于另一数值时，不但溶解在液体中的空气大量分离出来，而且液体本身也开始沸腾、汽化，产生大量气泡，使液体流动形成不连续状态，此时数值所表示的压力叫做这个温度下该液体的饱和蒸气压。由上述定义可知饱和蒸气压的大小比空气分离压要低。如上所述，出现这两种压力都要产生大量气泡，使液体(液压油 )的流动形成不连续状态，直接影响执行元件速度的稳定性。因此要尽量避免这两种压力的产生。从上述两种压力可以看出，在一定的温度下，压力越低液体越容易汽化(沸腾) ，亦即沸腾时液体的温度越低。例如，在一定的环境温度下，标准大气压下水沸腾时的温度是100，但在喜玛拉雅山顶上沸腾水的水温可能
18、只有几十度、甚至十几度。这就是山顶上压力偏低的缘故。二、重点难点及解题要领1.重点本章是整个液压传动课程的理论基础，其主要内容是帕斯卡定律、流动液体的质量守恒定律( 连续性方程式)、能量守恒定律(伯努利方程式) 、动量定律( 动量方程式)、小孔流量公式等，同时也是本章的重点。伯努利方程式则是上述内容中的重点。这是因为液压系统的能量及能量损失、效率等的计算，有关油泵、液压装置的吸油高度、安装位置等问题的设计计算等，都离不开伯努利方程式，而连续性方程式只是伯努利方程式应用的一部分(计算流速) ，动量方程式则在液压控制的液动力计算中应用较多，在液压传动中应用相对较少。至于液体的压力、粘性和粘度，流态
19、(层流和紊流) 、雷诺数等基本概念当然很重要，但这些量及其概念都已包含在伯努利方程式的比压能 g、比动能 2a之中。从这个局部意义上讲，上述基本概念是为伯努利方程式服务的。因此，伯努利方程式(含其物理意义) 是本章中重点的重点。至于帕斯卡定律，其应用的条件和对象是处于密闭容器内静止液体的压力传递问题。I 中溢流阀、减压阀的工作原理 )，因此帕斯卡定律是重点内容之一。对于小孔流量公式，特别是薄壁小孔流量公式，在理论推导上，集伯努利方程式，局部能量损失(过流断面突然缩小、突然扩大能量损失 )公式于一身 ;在实际应用中，几乎所有阀口流量的计算都采用此公式。因此，薄壁小孔流量公式也显得比较重要。2.难
20、点本章的难点是油液的粘度，特别是油液的绝对粘度和真空度的概念。 油液的绝对粘度 所以有点难，除了因该量是个抽象的、公式(28)( 教材 I)中的比例系数外，更主要是该量无法直接测量、没有实感、理解困难。在实际工作中，往往是通过试验测量出该种液体的相对粘度，利用经验公式将其换算成运动粘度，再由运动粘度与绝对粘度间的关系换算成绝对粘度。实际上，在科学研究与试验中，有许多量是无法直接得到的，通常都是通过二次仪表、传感器、模拟量等间接测得。相比之下，绝对粘度 的测量就见怪不怪了。对于真空度的概念，有人错误地认为就是零压，即一点压力也没有。实际上，绝对真空才是零压，而真空度只表示绝对压力不足大气压的那部
21、分数值，也是以大气压为基准进行测量而得到的负表压力数值( 取绝对值) ，其最大值不超过一个大气压。亦即真空度为一个大气压时，即是绝对零压。3.解题要领对于思考题、基本概念题，只要搞清基本概念，抓住基本概念不放，这方面的问题便不难解决。对于计算题，主要是帕斯卡定律、伯努利方程式，小孔(薄壁小孔) 流量公式及细长孔流量公式式(2-41)、(2-42) 等方面的问题。对帕斯卡定律方面的习题，要注意定律应用的条件密闭容器内的静止液体;对小孔流量公式方面的习题，一般常是阀口流量的计算，尽管公式中有开方项，给单位(量纲) 计算带来一定的不便，但只要把已知条件统一按国际标准(SI)代入( 或在习题的算式中都
22、换算成相应的国际单位)，所求出的未知量的单位就是国际标准量。此时若单位太大(或太小) 再做适当的单位变换。这样处理，对具有物理习题特点的液压习题的计算，特别对较复杂的单位运算不易出错。例如，面积、质量密度、压力分别以 m、kg/m 、N/m代人公式 Q =CaAo /2后，求得 Q =10-3 m/s。此单位对液压传动来说显然太大，故化成 Q =10-3103L/s=1L/s=60L/min。应用伯努利方程式对压力、流量、流速、液压装置的安装位置、油泵的吸油高度、油液的流向等问题进行计算和判断时，首先应正确选择好两个基准面(计算断面、该断面必须是缓变流动断面)：把已知条件最多的上游某断面选为
23、I-I 基准面(该面也可以兼做零势能基准面) ，此面一般为油箱的液体自由表面;把所求的物理量所在的下游某断面选定为 II-II 断面(另一个相对基准面)。如果 I-I、II-II 两断面选错了，所列伯努利方程式就不能平衡，或虽然平衡却不能求解(势能基准面不受此限制 )。其次，在具体计算时，应分步进行 (一般应求液压泊的流速 u。判断油液的流态。选择 I-I、II-II 两断面，列写其伯努利方程式。分别计算比压能、比动能、比势能、能量损失等各项。综合各项结果，求出所求未知量)，这样可以减少出错，即使出现错误也便于查找。另外，解题时应区分开静止液体和流动液体，前者应用静压理论，后者应用动压理论。对
24、个别题目，虽然是流动液体，但用静压理论也能解出正确答案，这纯属巧合，解题的思路是错误的。对细长孔流量公式公式(2-41)、(2-42)要注意其导出和应用条件，不能将其直接用于非水平设置的管路中。第三章 液压泵和液压马达一、主要概念1. 容积式泵(液压马达)的工作原理【答】容积式泵的工作原理是：形成若干个密闭的工作腔，当密闭工作腔的容积从小向大变化时，形成部分真空、吸油；当密闭工作腔的容积从大向小变化时，进行压油(排油)。泵的输油能力( 输出流量的大小) 是由密闭工作腔的数目、容积变化的大小及容积变化的快慢决定的。液压马达是个执行元件，是把人口输入的液体的压力能转换成回转式机械能输出的能量转换装
25、置。从工作原理上讲，液压马达是把容积式泵倒过来使用，即向泵输入压力油，输出的是转速和转矩。对于不同类型的液压马达，其具体的工作原理有所差别。另外，从理论上讲，容积式泵和其相应的液压马达是可逆的，即向泵输入压力泊，输出的就是转速和转矩。但由于功用不同，它们(泵和相应的液压马达)的实际结构有所差别。有的泵( 如齿轮泵)是可逆的( 即通人压力油后就可以旋转) ，有的泵是不可逆的。2.泵和液压马达的工作压力，排量，理论流量，实际流量，容积效率，输入转矩(泵)，输出转矩(液压马达)，机械效率，输入、输出功率，总效率，备量的单位(量纲)，及相关量的关系【答】泵的工作压力是指液压泵所输出的油液为克服阻力所必
26、须建立起来的压力，液压马达的工作压力是液压马达人口的输入油液的压力。工作压力的大小决定于负载(对马达来说就是输出轴上的转矩)。液压泵 (或马达)的额定工作压力是指允许使用的最大工作压力，超过此值就是过载，泵(或马达 )的效率就将下降，寿命就将降低。液压泵铭牌上所标定的压力就是额定压力。压力的单位(SI 国际单位制) 是 N/m2(牛/ 米勺，称为帕斯卡，简称为帕(Pa)，即 1Pa=1N/m2。由于此单位太小，在工程上使用很不方便，因此常采用它的倍数单位 MPa(兆帕)。1MPa=10 6pa=106N/m。液压泵(或马达)的排量是指在不考虑泄漏的情况下，泵(或马达)每转所输出( 或所需输入)
27、液体的体积。并常以 qp(对泵) 和 Qm(对马达)来表示。其单位是 m/r(米/转： 液压泵(或液压马达)的理论流量 Qtp(或 QtM)是指在不考虑泄漏的情况下泵(或液压马达)单位时间所输出(或所需输入)液体的体积。其单位是 m/s(米/秒：国际单位)。此单位太大，因此常用 L/min(升/ 分) 表示。1L=1d m=10cm3。若设泵(或马达)的转速为 np(或 nm)，则有 Qt =qpnp(或 QtM=Qmnm)。泵(或马达) 的实际流量 Qp(或 Qm)是指在考虑泄漏的情况下，单位时间泵(或马达) 所输出(或所需输入)液体的体积。对液压泵，Q pQtMo 称 Qtp-Qp=Qlp
28、(或Qm-QtM=Qlm)为泵的(或马达的) 容积损失。液压泵的容积效率 vp 是泵的实际流量 Qp 与泵的理论流量 Qtp 的比值： vp=Qp/Qtp.液压马达的容积效率 vp 是马达的理论流量 QtM 与实际流量 Qm 的比值； vp=QtM/Qm。亦即Qp=Qtpvp=QpNpvp： Qm=QtM/vm=QmnM/vm。泵的输入转矩是指泵所需的驱动电机的转矩，分理论转矩 Ttp 和实际转矩 Tp。Ttp 是指不考虑摩擦等损失时泵所需电机转矩；Tp 则是考虑摩擦等损失时泵所需电机转矩。其值TpTtp。转矩单位是 Nm(牛米)。液压马达所输出的转矩亦分为理论转矩 TtM 和实际转矩 TM。
29、T tM 是指在不考虑摩擦等损失时所输出的转矩；TM 是指在考虑摩擦等损失时所输出的转矩，其值 TMFs，定子左移，偏心距 e 减小，泵的流量 Qp 也减小。当泵的工作压力高到接近于线段 BC 上的 C 点时(实际不能达到 C 点)，泵的流量已很小，这时因压力较高，泄漏也增多。当泵的流量只能全部用于弥补泄漏量时，泵实际向外输出的流量已为零，这时泵的定子、转子之间维持一个很小的偏心距，偏心距不会再减小，泵的压力也不会再升高 o 这就是曲线 BC 段上的点 C。(3)影响曲线形状的因素由泵的工作原理可知：改变反馈柱塞的初始位置，可以改变初始偏心距 eo 的大小，从而改变了泵的最大输出流量，即使曲线
30、 AB 段上、下平移。改变压力弹簧预紧力 Fs 的大小，可以改变压力 Pb(Pb=Fs/Az)的大小，使曲线拐点B 左、右平移。改变压力弹簧的刚度，可以改变曲线 BC 段的斜率。弹簧刚度增大， BC 段的斜率变小，曲线 BC 段趋向平缓。掌握了限压式变量泵的上述特性，可以很方便地为实践服务。例如：在执行元件的空行程、非工作阶段，可使限压式变量泵工作在曲线的 AB 段，这时泵的输出流量最大、系统速度最高，从而提高了系统效率；在执行元件的工作行程，可使泵工作在曲线的 BC 段，这时泵可以输出较高压力，并根据负载大小的变化自幼调节输出流量的大小，以适应负载速度的要求。又如：调整反馈柱塞的初始位置，可
31、以满足液压系统对流量大小不同的需要；调节压力弹簧的预紧力，可以适应负载大小不同的需要，等等。由泵的工作原理可知，若把压力弹簧撤掉，换向刚性挡块，或把压力弹簧“顶死“ ，限压式变量叶片泵就可以做定量泵使用。6.泵和液压马达的职能符号【答】泵(单、双向定量泵，单、双向变量泵 )和液压马达 (单、双向定量液压马达，单、双向变量液压马达)的职能符号如图 33 所示。二、重点难点及解题要领1.重点容积式泵和液压马达的基本工作原理(共性工作原理) ；泵和液压马达的性能参数，如压力 p、流量 Q、排量 q、功率 P、效率 和转速 n、转矩 T 等的定义、量纲、相互间的关系及计算；常用液压泵和马达的基本结构、
32、工作原理、性能特点及应用范围；外反馈限压式变量叶片泵的特性曲线(曲线形状、形状分析、影响曲线形状的因素) 等内容是本章的重点。这是因为容积式泵和马达的具体类型虽然不同，但它们都是基于容积式泵和马达的基本工作原理而工作的；泵和马达的性能参数在液压系统的设计、计算，在液压元件的选择中都是必不可少的；掌握常用液压泵和马达的工作原理、性能特点和应用范围对在工程实践中正确选择、合理使用泵和马达是必须的；正确掌握外反馈限压式变量泵的特性曲线，可使限压式变量泵更好的为工程实践服务。因此上述内容是本章重点。2.难点泵的密闭工作腔的确定。不同类型的容积泵，其密闭工作腔由不同的表面围成。有的泵其工作腔很明显(容易
33、确定 )，如柱塞泵；有的则不明显，如齿轮泵。泵和马达的容积效率，尤其是泵的容积效率 vp 的正确使用。在计算题目时，在已知 q 、n p、 、 vp 的条件下，求泵的输出流量(实际流量)Qp 时，每次都有相当部分学生按式岛=q pnp 计算，即不考虑容积效率 vp。此步计算出错，产生连锁反应，与此步有关量的计算如泵的输出、输入功率等的计算皆随之而错。泵和马达的理论流量和实际流量的大小之分：哪个大，哪个小，二者容易混淆(尤其是液压马达的容易混淆)。液压马达输出转矩计算公式 TM=pMqmmM/2 中压力 PM 的取值：当马达出口压力为零时，P M 即为马达的入口压力；当马达出口压力不为零时，PM
34、 取马达入口压力与出口压力之差值。对于，齿轮泵的密闭(密封 )工作腔是由泵的前、后端盖，一对互相啮叫合的轮齿的齿间内齿廓表面围成的。当这对轮齿逐渐脱离啮合时(密闭工作腔容积逐渐扩大时) 进行吸油；当这对轮齿完全脱离啮合时，密闭工作腔的容积达到最大(等于齿间的容积) ，油液充满(吸满 )了齿间。在泵的出口、排油区，当一对轮齿逐渐进入啮合时，密闭工作腔的容积(由最大 )逐渐减小，油液逐渐被排出(挤出) ，当一轮齿完全进入另一齿间时，密闭工作腔的容积变得最小，齿间的泊液基本完全排出。上述所用“逐渐 “一词，是为了帮助问题的理解而引人，实际上绝非“逐渐“，而是“ 很快“。对于，在计算题目中不考虑容积效
35、率 vp，一是马虎，这不在讨论范围之内；二是基本概念不清，即理论流量与实际流量难以区分。事实上，实际流量是泵出口处实实在在的输出流量；理论流量是由泵的内部结构、尺寸、转速等因素决定的，泵内部所能产生的流量。这部分流量(理论流量 )在从泵内部“送往“泵的出口 “途中“，不可避免的产生泄漏，因而使得泵的出口流量减小，即泵的内部理论流量大于泵的外部实际流量。为便于记忆、理解，简称为(对于液压泵)其内部流量大于外部流量。因此，在由内部流量计算外部流量时，要乘以容积效率(Q tp vp=Qp)；在由外部流量计算内部流量时，要除以容积效率(Qp/ vp=Qtp)。对于，液压泵的理论流量与实际流量的基本概念
36、及大、小关系，上面已阐明，故此不再赘述。对于液压马达，其理论流量与实际流量的大、小关系，与泵刚好相反，即QM80%,显然前者定压精度高。这样就解决了对于不同的压力级别(额定压力)在采用调压偏差(绝对定压精度)判断定压精度时所造成的误解。5.先导式溢流阀的远程调压【答】在使用先导式溢流阀控制系统压力时,若因某种原因(如卫生条件、安全因素等)致使溢流阀的直接操纵不便时,可以选择一相对稳妥之处,对溢流阀实施操纵,控制,即远程调压控制。在远程控制时,实施远程控制的压力阀可以是直动式溢流阀,先导式溢流阀,也可是远程调压阀本身(其结构与先导式溢流阀的导阀部分相同)。另外,应将先导式溢流阀导阀弹簧顶死,这样
37、才能使远程调压阀的调压不受限制,否则远程调压阀的调压范围只能在先导式溢流阀导阀的调定压力之内进行。6.减压阀的性能特点及其应用【答】减压阀是控制其出口压力为某一常值的,因此希望该值不受其他因素影响为好,然而这是不可能的。事实上,当通过减压阀的流量或一次压力(入口压力)发生变化时,二次压力(出口压力)都要变化(波动)。二次压力随流量或一次压力变化而变化的大小,称为减压阀的定压精度。变化小,则定压精度高；反之,则定压精度低。7.溢流阀、减压阀、顺序阀作用的区别,顺序阀作溢流阀的应用【答】从宏观上讲,溢流阀的作用是稳定阀的入口压力,减压阀是稳定阀的出口压力,而顺序阀则是接通(当顺序阀工作时)或切断(
38、当顺序阀关闭时)某一油路。顺序阀可以做溢流阀使用(只是性能稍差),只要将其入口和液压泵相淫,出口连接油箱即可。如直动式顺序阀做直动式溢流阀用即是一例。8.液压系统的背压及背压阀,单向阀能否做背压阀用【答】背压腔里的液压力称为背压力(即背压,也叫回油压力)。从广义上讲,液压缸运动时,液压油流出的那个腔都叫背压腔,或回泊腔。但通常所指的背压腔或回油腔却是液压缸前进,尤其是工进时的背压腔或回油腔。背压力(即背压)的方向与进油腔液压力相反,消耗了部分功率,但却增加了运动的平稳-性,尤其在外负载突然变小并减为零时,能对系统起缓冲作用。背压阀就是为背压腔建立背压用的,使从回油腔流回油箱的油液造成一定阻力即
39、背压力。背压力不易过大,否则功率损失过大,效率降低；也不易过小,否则不起作用。由背压实质可知,能做背压阀的有:节流阀、调速阀、溢流阀、顺序阀、单向阀等。其中,溢流阀做背压阀最好,能保持背压恒定；而单向阀做背压阀时,因其弹簧刚度太软,故应将单向阀换上较硬的弹簧,使其开启压力达到 0.2Mpa0.6Mpa。9.选用压力阀时应考虑哪些问题及应如何考虑【答】根据系统的不同要求,结合具体阀的性能、特点,选择相应的阀。所选阀的调压范围和额定流量均应大于系统要求的数值。当要求保持系统压力基本恒定,防止系统过载,使系统卸荷或造成背压时,选用溢流阀；当系统有两种压力,其中有一种是较低压力或限制执行机构作用力时,
40、可选用减压阀；当要求执行机构有顺序动作时可选用顺序阀或压力继电器。压力继电器还有安全保护作用。类型选好后,再按该阀所在系统的最大工作压力和该阀通过的最大实际流量选取该阀的规格。10.节流阀最小稳定流量的物理意义,影晌最小稳定流量的主要因素【答】节流阀最小稳定流量的物理意义是:节流阀的最小稳定流量必须低于液压系统的最低速度所决定的流量值,这样才能保证系统低速运动时的速度稳定性 o 在选用流量阀时,最小稳定流量是选择指标之一。节流口的流量公式为 q=CdAp m,式中 Cd 为与节流口形状、液体流态、油液性质等因素有关的系数；AT 为节流口的过流断面积； p 为节流口的前后压差；m 为节流口指数:
41、0.5后,不论压差如何变化,调速阀的过流量都是不变的(即流量只决定于过流断面积大小),因此速度平稳。故为使调速阀正常工作,其两端压差必保证p =0.44Pa0.5MPa。对于节流阀,其性能曲线呈近似抛物线形,其过流量随两端压差变化明显,因此速度不稳定。关于节流阀的应用场合,即应用于:进口、出口、旁路节流调速回路中；应用做背压阀；和差压式变量泵构成容积节流调速回路等。具体油路图此处不再赘画。关于调速阀,凡是节流阀可应用的场合,调速阀都能应用,所不同的是调速阀的性能好,故常用于对速度稳定性要求较高的系统中。13.选用流量阀应考虑哪些问题及应如何考虑【答】在选用流量阀时,应根据系统要求结合不同流量阀
42、的具体性能,考虑如下几个问题:系统对流量稳定性的要求,要求高的选用调速阀；否则选用节流阀。系统的工作压力,所选阀的额定压力应大于系统的最高工作压力。所选阀的额定流量应大于该阀通过的最大实际流量。所选阀的最小稳定流量应小于由该阀所控制的系统最低速度所决定的流量值。14.常用备类阀的职能符号【答】液压回路和液压系统都是由液压元件构成的,因此对各类阀的职能符号必须牢记、会画。这是分析和设计液压回路、液压系统的基础之一。最好能对职能符号说出所对应元件的工作原理,这样反过来又有助于职能符号的正确理解和记忆。各类元件的职能符号(新旧对照)见本书后附录。15何谓液压基本回路，基本回路的类型，调速回路与其他回
43、路的匹配关系【答】所谓液压基本回路就是由一些液压件组成的、完成特定功能的油路结构。某个液压系统，不论是简单还是复杂，都是由一些液压基本回路构成的。其类型如：用来完成调节执行元件(液压缸或液压马达 )速度的调速回路；用来完成控制液压系统全局或局部压力的调压、减压回路或增压回路；用来完成改变执行元件运动方向的换向回路等，都是液压系统中常见的基本回路。在液压系统中，调速回路的性能往往对整个系统的性能起着决定的影响，特别是那些对执行元件的运动要求较高的液压系统(如机床液压系统) 尤其如此。因此，调速回路在诸多液压回路中占有突出的地位，其他基本回路则常是围绕着调速回路来匹配的。例如：采用了节流调速后，油
44、液的循环方式必采用开式回路(容积调速回路则常采用闭式回路)；采用进口或出口节流调速后，则必采用由定量泵和溢流阀构成的调压回路；采用旁路节流调速或容积调速回路时，则必采用由泵和溢流阀构成的安全回路等。16.调速回路的基本要求、类型【答】通常，调速回路应满足如下要求：能在规定的范围内调出所需的执行元件的速度，满足所要求的最大速比。能提供驱动执行元件所需要的力或力矩 o负载变化时，已调好的速度稳定不变或在允许的范围内变化，即液压系统应具有足够的刚性。功率损失要小。按速度的调节方法分，调速回路有如下三种型式：节流调速。即由定量泵供油，依靠流量控制阀调节流入或流出执行元件的流量实现变速。容积调速。即依靠
45、改变变量泵和(或) 变量液压马达的排量来实现变速。容积节流调速(联合调速)。即依靠变量泵和流量控制阀的联合调速。其调速实质是由流量控制阀调节变量泵的排量，使其输出的流量和流量控制阀所控制的流量相等(当不考虑泄漏时) 或相适应(考虑泄漏时) 。二、重点、难点及解题技巧1. 重点本章讲的主要是常用各种阀,以达到对常用阀的合理选择,正确使用。故常用换向阀(手动式、机动式、电动式、液动式、电液动式)、压力阀(溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器)、流量阀(普通节流阀、调速阀)的作用、工作原理、职能符号及阀的应用是本章重点。在换向阀中,以滑阀式电磁阀和电液换向阀为重点,且三位四通电磁阀和电液换向阀又是应用
46、最广泛的一类阀。对滑阀的机能,特别是常用的 0、H、P、Y、M 等五种中位机能应达到一看就能识别的水平。在压力阀中,先导式溢流阀是重点,并能正确分析溢流阀的流量一压力特性曲线。对先导式溢流阀理解透了,就不难理解减压阀、顺序阀和压力继电器的工作原理了。在流量阀中,普通节流阀和调速阀是重点。要掌握调速阀能稳定速度的实质(是由于不论负载如何变化,调速阀中的前置减压阀都能保证调速阀中的节流阀前后压差不变的结果),正确理解、比较普通节流阀和调速阀的流量特性曲线,从而进一步阐明调速阀的优点。在诸多的液压基本回路中，调速回路往往是核心。因此，调速的方式(节流调速、容积调速、容积节流调)及其相应的具体调速回路
47、是重点之一。首先应掌握：三种节流调速回路(普通节流阀和调速阀的节流调速回路) 的基本工作原理、调速特性(速度一负载特性)的比较及各自适用场合。三种泵一液压马达的容积调速回路的基本工作原理及恒转矩特性、恒功率特性、容积一节流调速回路的调速实质。液压缸的差动连接回路的作用及典型快速运动回路。其次，液压泵或系统的卸荷及典型的卸荷回路，泵或液压系统的双级调压的实现条件，液压缸的同步回路同步精度不高的原因及带补正装置的同步回路的工作原理，与液压缸回路相比，液压马达回路的主要问题及其解决办法等也是本章的重点内容。2.难点直动式溢流阀与先导式溢流阀的流量一压力特性比较；减压阀的作用；调速阀的基本工作原理是本
48、章的难点。从直动式溢流阀与先导式溢流阀的流量一压力特性曲线可看出,直动式溢流阀的调压偏差大于先导式,即其曲线斜率小于先导式。这是因为直动式溢流阀阀芯上的调压弹簧直接与阀的人口油压相对抗,为使弹簧能在较小的压缩量下获得足够的弹簧力(液压力),弹簧刚度较大(远大于先导式溢流阀主阀芯上的平衡弹簧刚度,否则弹簧将加长,阀体将增大),这就使得开启压力(克服弹簧力、刚刚顶起阀芯的液压力)与额定压力(将阀芯顶到最高位置、弹簧压缩量为最大时的液压力,即全流压力)之差一一调压偏差加大(大于先导式溢流阀的调压偏差),故使曲线斜率小于先导式溢流阀,在流量发生相同或单位变化时,阀人口压力的波动量直动式溢流阀大于先导式
49、,其定压精度低于先导式。又由于在高压大流量下,特别是在高压下,直动式溢流阀的弹簧力(变形量)较大,人工操作(旋转调整螺母)很费力,故直动式溢流阀适用于低压、小流量系统 o 而先导式溢流阀则因其调压偏差小(主阀芯上的平衡弹簧刚度很软),开启比大,定压精度高,调节省力调压弹簧刚度虽然很大,但导阀(锥阀)的有效承压面积很小,故弹簧力自然减小,调节省力、灵活而适用于高压大流量系统。减压阀的作用是减压、稳压:将较高的人口压力扣减低为较低的出口压力 P2(即减压),并使 P2 稳定在所调定的数值上(即稳压)。当负载(减压支路的负载)为零或负载所决定的压力小于减压阀的调定压力时,减压阀口常开,减压阀处非工作状态,这时减压阀口相当于一个通道,减压阀出口油压为零或为小于减压阀调定压力的某个数值；当负载压力等于减压阀调定压力时,减压阀口关小,减压阀处工作(减压)状态,其出口压力为所调定的额定值；当负
