第三章液压执行元件

第一节液压马达

一、液压马达的特点及分类

液压马达是把液体的压力能转换为机械能的装置，从原理上讲，液压泵可以作液压马达用，液压马达也可作液压泵用。但事实上同类型的液压泵和液压马达虽然在结构上相似，但由于两者的工作情况不同，使得两者在结构上也有某些差异。例如：

1.液压马达一般需要正反转，所以在内部结构上应具有对称性，而液压泵一般是单方向旋转的，没有这一要求。

2.为了减小吸油阻力，减小径向力，一般液压泵的吸油口比出油口的尺寸大。而液压马达低压腔的压力稍高于大气压力，所以没有上述要求。

3.液压马达要求能在很宽的转速范围内正常工作，因此，应采用液动轴承或静压轴承。因为当马达速度很低时，若采用动压轴承，就不易形成润滑滑膜。

4.叶片泵依靠叶片跟转子一起高速旋转而产生的离心力使叶片始终贴紧定子的内表面，起封油作用，形成工作容积。若将其当马达用，必须在液压马达的叶片根部装上弹簧，以保证叶片始终贴紧定子内表面，以便马达能正常起动。

5.液压泵在结构上需保证具有自吸能力，而液压马达就没有这一要求。

6.液压马达必须具有较大的起动扭矩。所谓起动扭矩，就是马达由静止状态起动时，马达轴上所能输出的扭矩，该扭矩通常大于在同一工作压差时处于运行状态下的扭矩，所以，为了使起动扭矩尽可能接近工作状态下的扭矩，要求马达扭矩的脉动小，内部摩擦小。

由于液压马达与液压泵具有上述不同的特点，使得很多类型的液压马达和液压泵不能互逆使用。

液压马达按其额定转速分为高速和低速两大类，额定转速高于500r/min的属于高速液压马达，额定转速低于500r/min的属于低速液压马达。

高速液压马达的基本型式有齿轮式、螺杆式、叶片式和轴向柱塞式等。它们的主要特点是转速较高、转动惯量小，便于启动和制动，调速和换向的灵敏度高。通常高速液压马达的输出转矩不大(仅几十牛·米到几百牛·米)，所以又称为高速小转矩液压马达。

高速液压马达的基本型式是径向柱塞式，例如单作用曲轴连杆式、液压平衡式和多作用内曲线式等。此外在轴向柱塞式、叶片式和齿轮式中也有低速的结构型式。低速液压马达的主要特点是排量大、体积大、转速低(有时可达每分种几转甚至零点几转)，因此可直接与工作机构连接，不需要减速装置，使传动机构大为简化，通常低速液压马达输出转矩较大(可达几千牛顿·米到几万牛顿·米)，所以又称为低速大转矩液压马达。

液压马达也可按其结构类型来分，可以分为齿轮式、叶片式、柱塞式和其他型式。

二、液压马达的性能参数

液压马达的性能参数很多。下面是液压马达的主要性能参数：

1.排量、流量和容积效率习惯上将马达的轴每转一周，按几何尺寸计算所进入的液体容积，称为马达的排量V，有时称之为几何排量、理论排量，即不考虑泄漏损失时的排量。

液压马达的排量表示出其工作容腔的大小，它是一个重要的参数。因为液压马达在工作中输出的转矩大小是由负载转矩决定的。但是，推动同样大小的负载，工作容腔大的马达的压力要低于工作容腔小的马达的压力，所以说工作容腔的大小是液压马达工作能力的主要标志，也就是说，排量的大小是液压马达工作能力的重要标志。

根据液压动力元件的工作原理可知，马达转速n、理论流量q i与排量V之间具有下列关系q i=nV (4-1)

式中：q i为理论流量(m3/s);n为转速(r/min)；V为排量(m3/s)。

为了满足转速要求，马达实际输入流量q大于理论输入流量，则有：

q= q i+Δq (4-2)

式中：Δq为泄漏流量。

ηv=q i/q=1/（1+Δq／q i）(4-3)

所以得实际流量

q=q i/ηv(4-4)

2.液压马达输出的理论转矩根据排量的大小，可以计算在给定压力下液压马达所能输出的转矩的大小，也可以计算在给定的负载转矩下马达的工作压力的大小。当液压马达进、出油口之间的压力差为ΔP，输入液压马达的流量为q，液压马达输出的理论转矩为T t，角速度为ω，如果不计损失，液压马达输入的液压功率应当全部转化为液压马达输出的机械功率，即：

ΔP q=T tω(4-5)

又因为ω=2πn，所以液压马达的理论转矩为：

T t=ΔP·V/2π(4-6)

式中：ΔP为马达进出口之间的压力差。

3.液压马达的机械效率由于液压马达内部不可避免地存在各种摩擦，实际输出的转矩T总要比理论转矩Tt小些，即：

T=Ttηm(4-7)

式中：ηm为液压马达的机械效率(%)。

4.液压马达的启动机械效率ηm 液压马达的启动机械效率是指液压马达由静止状态起动时，马达实际输出的转矩T0与它在同一工作压差时的理论转矩Tt之比。即：

ηm0=T/T t(4-8)

液压马达的启动机械效率表示出其启动性能的指标。因为在同样的压力下，液压马达由静止到开始转动的启动状态的输出转矩要比运转中的转矩大，这给液压马达带载启动造成了困难，所以启动性能对液压马达是非常重要的，启动机械效率正好能反映其启动性能的高低。启动转矩降低的原因，一方面是在静止状态下的摩擦因数最大，在摩擦表面出现相对滑动后摩擦因数明显减小，另一方面也是最主要的方面是因为液压马达静止状态润滑油膜被挤掉，基本上变成了干摩擦。一旦马达开始运动，随着润滑油膜的建立，摩擦阻力立即下降，

并随滑动速度增大和油膜变厚而减小。

实际工作中都希望启动性能好一些，即希望启动转矩和启动机械效率大一些。现将不同结构形式的液压马达的启动机械效率ηm0的大致数值列入表4-1中。

液压马达的结构形式启动机械效率ηm0/%

齿轮马达老结构0.60～0.80

新结构0.85～0.88

叶片马达高速小扭矩型0.75～0.85

轴向柱塞马达滑履式0.80～0.90

非滑履式0.82～0.92

曲轴连杆马达老结构0.80～0.85

新结构0.83～0.90

静压平衡马达老结构0.80～0.85

新结构0.83～0.90

0.90～0.94

多作用内曲线马达由横梁的滑动摩擦副传递切

向力

0.95～0.98

传递切向力的部位具有滚动

副

马达居中，叶片马达较差，而齿轮马达最差。

5.液压马达的转速液压马达的转速取决于供液的流量和液压马达本身的排量V，可用下式计算：

n t=q i/V (4-9)

式中：n t为理论转速(r/min)。

由于液压马达内部有泄漏，并不是所有进入马达的液体都推动液压马达做功，一小部分因泄漏损失掉了。所以液压马达的实际转速要比理论转速低一些。

n=n t·ηv (4-10)

式中：n为液压马达的实际转速(r/min)；ηv为液压马达的容积效率(%)。

6.最低稳定转速最低稳定转速是指液压马达在额定负载下，不出现爬行现象的最低转速。所谓爬行现象，就是当液压马达工作转速过低时，往往保持不了均匀的速度，进入时动时停的不稳定状态。

液压马达在低速时产生爬行现象的原因是：

(1)摩擦力的大小不稳定。通常的摩擦力是随速度增大而增加的，而对静止和低速区域工作的马达内部的摩擦阻力，当工作速度增大时非但不增加，反而减少，形成了所谓“负特性”的阻力。另一方面，液压马达和负载是由液压油被压缩后压力升高而被推动的，因此，可用图4-1(a)所示的物理模型表示低速区域液压马达的工作过程：以匀速v0推弹簧的一端(相当于高压下不可压缩的工作介质)，使质量为m的物体(相当于马达和负载质量、转动惯量)克服“负特性”的摩擦阻力而运动。当物体静止或速度很低时阻力大，弹簧不断压缩，增加推力。只有等到弹簧压缩到其推力大于静摩擦力时才开始运动。一旦物体开始运动，阻力突然减小，物体突然加速跃动，其结果又使弹簧的压缩量减少，推力减小，物体依靠惯性前移一段路程后停止下来，直到弹簧的移动又使弹簧压缩，推力增加，物体就再一次跃动为止，形成如图4-1(b)所示的时动时停的状态，对液压马达来说，这就是爬行现象。

图4-1液压马达爬行的物理模型

(2)泄漏量大小不稳定。

液压马达的泄漏量不是每个瞬间都相同，它也随转子转动的相位角度变化作周期性波动。由于低速时进入马达的流量小，泄漏所占的比重就增大，泄漏量的不稳定就会明显地影响到参与马达工作的流量数值，从而造成转速的波动。当马达在低速运转时，其转动部分及所带的负载表现出的惯性较小，上述影响比较明显，因而出现爬行现象。

实际工作中，一般都期望最低稳定转速越小越好。

7.最高使用转速液压马达的最高使用转速主要受使用寿命和机械效率的限制，转速提高后，各运动副的磨损加剧，使用寿命降低，转速高则液压马达需要输入的流量就大，因此各过流部分的流速相应增大，压力损失也随之增加，从而使机械效率降低。

对某些液压马达，转速的提高还受到背压的限制。例如曲轴连杆式液压马达，转速提高时，回油背压必须显著增大才能保证连杆不会撞击曲轴表面，从而避免了撞击现象。随着转速的提高，回油腔所需的背压值也应随之提高。但过分的提高背压，会使液压马达的效率明显下降。为了使马达的效率不致过低，马达的转速不应太高。

8.调速范围液压马达的调速范围用最高使用转速和最低稳定转速之比表示，即：

i=n max/n min(4-11)

三、液压马达的工作原理

常用的液压马达的结构与同类型的液压泵很相似，下面对叶片马达、轴向柱塞马达和摆动马达的工作原理作一介绍。

1.叶片马达

图4-2所示为叶片液压马达的工作原理图。

图4-2叶片马达的工作原理图

1～7—叶片 当压力为p 的油液从进油口进入叶片1和3之间时，叶片2因两面均受液压油的作用所以不产生转矩。叶片1、3上，一面作用有压力油，另一面为低压油。由于叶片3伸出的面积大于叶片1伸出的面积，因此作用于叶片3上的总液压力大于作用于叶片1上的总液压力，于是压力差使转子产生顺时针的转矩。同样道理，压力油进入叶片5和7之间时，叶片7伸出的面积大于叶片5伸出的面积，也产生顺时针转矩。这样，就把油液的压力能转变成了机械能，这就是叶片马达的工作原理。当输油方向改变时，液压马达就反转。

当定子的长短径差值越大，转子的直径越大，以及输入的压力越高时，叶片马达输出的转矩也越大。

在图4-2中，叶片2、4、6、8两侧的压力相等，无转矩产生。叶片3、7产生的转矩为T 1，方向为顺时针方向。假设马达出口压力为零，则：

p R R B r R BP r R T ?-=+?-=)(]2)()[(22222111 (4-12)

式中：B 为叶片宽度；R 1为定子长半径；r 为转子半径；p 为马达的进口压力。

叶片1、5产生的转矩为T 2，方向为逆时针方向，则：

p R R B T T T ?-=-=)(2

22121 (4-13)

由式(4-12)、式(4-13)看出，对结构尺寸已确定的叶片马达，其输出转矩T 决定于输入油的压力。

由叶片泵的理论流量q i 的公式：

q i =2πBn(R 12-R 22)

得： n=q i /2πB(R 12-R 22) (4-14) 式中：q i 为液压马达的理论流量，q i =q ·ηv ；q 为液压马达的实际流量，即进口流量。由式(4-14)看出，对结构尺寸已确定的叶片马达，其输出转速n 决定于输入油的流量。

叶片马达的体积小，转动惯量小，因此动作灵敏，可适应的换向频率较高。但泄漏较大，不能在很低的转速下工作，因此，叶片马达一般用于转速高、转矩小和动作灵敏的场合。

2.轴向柱塞马达 轴向柱塞马达的结构形式基本上与轴向柱塞泵一样，故其种类与轴向柱塞泵相同，也分为直轴式轴向柱塞马达和斜轴式轴向柱塞马达两类。

轴向柱塞马达的工作原理如图4-3所示。

图4-3斜盘式轴向柱塞马达的工作原理图

当压力油进入液压马达的高压腔之后，工作柱塞便受到油压作用力为pA(p为油压力，A为柱塞面积)，通过滑靴压向斜盘，其反作用为N。N力分解成两个分力，沿柱塞轴向分力p，与柱塞所受液压力平衡；另一分力F，与柱塞轴线垂直向上，它与缸体中心线的距离为r，这个力便产生驱动马达旋转的力矩。F力的大小为：

F=pAtanγ

式中：γ为斜盘的倾斜角度(°)。

这个F力使缸体产生扭矩的大小，由柱塞在压油区所处的位置而定。设有一柱塞与缸体的垂直中心线成φ角，则该柱塞使缸体产生的扭矩T为：

T=Fr=FRsinφ=pARtanγsinφ(4-15)

式中：R为柱塞在缸体中的分布圆半径(m)。

随着角度φ的变化，柱塞产生的扭矩也跟着变化。整个液压马达能产生的总扭矩，是所有处于压力油区的柱塞产生的扭矩之和，因此，总扭矩也是脉动的，当柱塞的数目较多且为单数时，脉动较小。

液压马达的实际输出的总扭矩可用下式计算：

T=ηm·ΔpV/2π(4-16) 式中：Δp为液压马达进出口油液压力差(N/m2)；V为液压马达理论排量(m3/r)；ηm为液压马达机械效率。

从式中可看出，当输入液压马达的油液压力一定时，液压马达的输出扭矩仅和每转排量有关。因此，提高液压马达的每转排量，可以增加液压马达的输出扭矩。

一般来说，轴向柱塞马达都是高速马达，输出扭矩小，因此，必须通过减速器来带动工作机构。如果我们能使液压马达的排量显著增大，也就可以使轴向柱塞马达做成低速大扭矩马达。

1. 1.摆动马达摆动液压马达的工作原理见图4-4。

图4-4摆动缸摆动液压马达的工作原理图

图4-4(a)是单叶片摆动马达。若从油口Ⅰ通入高压油，叶片2作逆时针摆动，低压力从油口Ⅱ排出。因叶片与输出轴连在一起，帮输出轴摆动同时输出转矩、克服负载。

此类摆动马达的工作压力小于10MPa，摆动角度小于280°。由于径向力不平衡，叶片和壳体、叶片和挡块之间密封困难，限制了其工作压力的进一步提高，从而也限制了输出转矩的进一步提高。

图4-4(b)是双叶片式摆动马达。在径向尺寸和工作压力相同的条件下，分别是单叶片式摆动马达输出转矩的2倍，但回转角度要相应减少，双叶片式摆动马达的回转角度一般小于120°。

叶片摆动马达的总效率η=70%～95%，对单叶片摆动马达来说。

设其机械效率为1，出口背压为零，则它的输出转矩：

T=PB

2

1

R

R

rdr

=P2

B

(R22-R12) 4-17)

式中：P为单叶片摆动马达的进口压力；B为叶片宽度；R1为叶片轴外半径，叶片内半径；R2为叶片外半径。

第二节液压缸

液压缸又称为油缸，它是液压系统中的一种执行元件，其功能就是将液压能转变成直线往复式的机械运动。

一、液压缸的类型和特点

液压缸的种类很多，其详细分类可见表4-2。

表4-2 常见液压缸的种类及特点

图4-5双杆活塞缸

下面分别介绍几种常用的液压缸。

1.活塞式液压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。

(1)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，它一般由缸体、缸盖、活塞、活塞杆和密封件等零件构成。根据安装方式不同可分为缸筒固定式和活塞杆固定式两种。

如图4-5(a)所示的为缸筒固定式的双杆活塞缸。它的进、出口布置在缸筒两端，活塞通过活塞杆带动工作台移动，当活塞的有效行程为l时，整个工作台的运动范围为3l，所以机床占地面积大，

一般适用于小型机床，当工作台行程要求较长时，可采用图4-5(b)所示的活塞杆固定的形式，这时，缸体与工作台相连，活塞杆通过支架固定在机床上，动力由缸体传出。这种安装形式中，工作台的移动范围只等于液压缸有效行程l 的两倍(2l)，因此占地面积小。进出油口可以设置在固定不动的空心的活塞杆的两端，但必须使用软管连接。

由于双杆活塞缸两端的活塞杆直径通常是相等的，因此它左、右两腔的有效面积也相等，当分别向左、右腔输入相同压力和相同流量的油液时，液压缸左、右两个方向的推力和速度相等。当活塞的直径为D ，活塞杆的直径为d ，液压缸进、出油腔的压力为p 1和p 2，输入流量为q 时，双杆活塞缸的推力F 和速度v 为：

F=A(p 1-p 2)=π (D 2-d 2) (p 1-p 2) /4 (4-18)

v=q/A=4q/π(D 2-d 2) (4-19)

式中：A 为活塞的有效工作面积。

双杆活塞缸在工作时，设计成一个活塞杆是受拉的，而另一个活塞杆不受力，因此这种液压缸的活塞杆可以做得细些。

(2)单杆式活塞缸。如图4-6所示，活塞只有一端带活塞杆，单杆液压缸也有缸体固定和活塞杆固定两种形式，但它们的工作台移动范围都是活塞有效行程的两倍。

图4-6单杆式活塞缸

由于液压缸两腔的有效工作面积不等，因此它在两个方向上的输出推力和速度也不等，其值分

别为： F 1=(p 1A 1-p 2A 2)=π［(p 1-p 2)D 2-p 2d 2］/4 (4-20)

F 1=(p 1A 1-p 2A 2)=π［(p 1-p 2)D 2-p 2d 2 ］/4 (4-21)

v 1=q/A 1=4q/πD 2 (4-22)

v 2=q/A 2=4q/π(D 2-d 2) (4-23)

由式(4-20)～式(4-23)可知，由于A 1＞A 2,所以F 1＞F 2，v 1＜v 2。如把两个方向上的输出速度v2和v1的比值称为速度比，记作λv ，则λv=v 2/v 1=1/［1-(d/D)2］。因此，

v v D d λλ/)1(-=。

在已知D 和λv 时，可确定d 值。

图4-7差动缸

(3)差动油缸。单杆活塞缸在其左右两腔都接通高压油时称为：“差动连接”，如图4-7所示。差动连接缸左右两腔的油液压力相同，但是由于左腔(无杆腔)的有效面积大于右腔(有杆腔)的有效面积，故活塞向右运动，同时使右腔中排出的油液(流量为q ′)也进入左腔，加大了流入左腔的流量(q+q ′)，从而也加快了活塞移动的速度。实际上活塞在运动时，由于差动连接时两腔间的管路中有压力损失，所以右腔中油液的压力稍大于左腔油液压力，而这个差值一般都较小，可以忽略不计，则差动连接时活塞推力

F 3和运动速度v 3为：F 3=p 1(A 1-A 2)=p 1πd 2/4 (4-24)

进入无杆腔的流量q 1=4)(422323

d D v q D v -+=ππ

v 3=4q/πd 2 (4-25)

由式(4-24)、式(4-25)可知，差动连接时液压缸的推力比非差动连接时小，速度比非差动连接时大，正好利用这一点，可使在不加大油源流量的情况下得到较快的运动速度，这种连接方式被广泛应用于组合机床的液压动力系统和其他机械设备的快速运动中。如果要求机床往返快速相等时，则由式(4-23)和式(4-25)得： 2224)(4d q d D q ππ=- 即：D=d 2 (4-26)

把单杆活塞缸实现差动连接，并按D=[KF()2[KF]]d 设计缸径和杆径的油缸称之为差动液压缸。

2.柱塞缸 如图4-8(a)所示为柱塞缸，它只能实现一个方向的液压传动，反向运动要靠外力。若需要实现双向运动，则必须成对使用。如图4-8(b)所示，这种液压缸中的柱塞和缸筒不接触，运动时由缸盖上的导向套来导向，因此缸筒的内壁不需精加工，它特别适用于行程较长的场合。

柱塞缸输出的推力和速度各为：

图 4-8 柱塞缸

F=pA=p πd 2/4 (4-27)

υi =q/A=4q/πd 2 (4-28)

3.其他液压缸

(1)增压液压缸。增压液压缸又称增压器，它利用活塞和柱塞有效面积的不同使液压系统中的局部区域获得高压。它有单作用和双作用两种型式，单作用增压缸的工作原理如图4-9(a)所示，当输

入活塞缸的液体压力为p1，活塞直径为D，柱塞直径为d时，柱塞缸中输出的液体压力为高压，其值为：

p2=p1(D/d)2=Kp1(4-29) 式中：K=D2d2，称为增压比，它代表其增压程度。

显然增压能力是在降低有效能量的基础上得到的，也就是说增压缸仅仅是增大输出的压力，并不能增大输出的能量。

单作用增压缸在柱塞运动到终点时，不能再输出高压液体，需要将活塞退回到左端位置，再向右行时才又输出高压液体，为了克服这一缺点，可采用双作用增压缸，如图4-9(b)所示，由两个高压端连续向系统供油。

图4-9增压缸

(2)伸缩缸。伸缩缸由两个或多个活塞缸套装而成，前一级活塞缸的活塞杆内孔是后一级活塞缸的缸筒，伸出时可获得很长的工作行程，缩回时可保持很小的结构尺寸，伸缩缸被广泛用于起重运输车辆上。

伸缩缸可以是如图4-10(a)所示的单作用式，也可以是如图4-10(b)所示的双作用式，前者靠外力回程，后者靠液压回程。

图4-10伸缩缸

伸缩缸的外伸动作是逐级进行的。首先是最大直径的缸筒以最低的油液压力开始外伸，当到达行程终点后，稍小直径的缸筒开始外伸，直径最小的末级最后伸出。随着工作级数变大，外伸缸筒直径越来越小，工作油液压力随之升高，工作速度变快。其值为：

F i=p1

2

4i

D

(4-30) V1=4q/πD i2(4-31)

式中的i指i级活塞缸。

图4-11齿轮缸

(3)齿轮缸。它由两个柱塞缸和一套齿条传动装置组成，如图4-11所示。柱塞的移动经齿轮齿条传动装置变成齿轮的传动，用于实现工作部件的往复摆动或间歇进给运动。

二、液压缸的典型结构和组成

1.液压缸的典型结构举例图4-12所示的是一个较常用的双作用单活塞杆液压缸。它是由缸底20、缸筒10、缸盖兼导向套9、活塞11和活塞杆18组成。缸筒一端与缸底焊接，另一端缸盖(导向套)与缸筒用卡键6、套5和弹簧挡圈4固定，以便拆装检修，两端设有油口A和B。活塞11与活塞杆18利用卡键15、卡键帽16和弹簧挡圈17连在一起。活塞与缸孔的密封采用的是一对Y形聚氨酯密封圈12，由于活塞与缸孔有一定间隙，采用由尼龙1010制成的耐磨环(又叫支承环)13定心导向。杆18和活塞11的内孔由密封圈14密封。较长的导向套9则可保证活塞杆不偏离中心，导向套外径由O形圈7密封，而其内孔则由Y形密封圈8和防尘圈3分别防止油外漏和灰尘带入缸内。缸与杆端销孔与外界连接，销孔内有尼龙衬套抗磨。

图4-12双作用单活塞杆液压缸

1—耳环2—螺母3—防尘圈4、17—弹簧挡圈5—套6、15—卡键

7、14—O形密封圈8、12—Y形密封圈9—缸盖兼导向套10—缸筒

11—活塞13—耐磨环16—卡键帽18—活塞杆19—衬套20—缸底

如图4-13所示为一空心双活塞杆式液压缸的结构。由图可见，液压缸的左右两腔是通过油口b和d经活塞杆1和15的中心孔与左右径向孔a和c相通的。由于活塞杆固定在床身上，缸体10固定在工作台上，工作台在径向孔c接通压力油，径向孔a接通回油时向右移动；反之则向左移动。在这里，缸盖18和24是通过螺钉(图中未画出)与压板11和20相连，并经钢丝环12相连，左缸盖24空套在托架3孔内，可以自由伸缩。空心活塞杆的一端用堵头2堵死，并通过锥销9和22与活塞8相连。缸筒相对于活塞运动由左右两个导向套6和19导向。活塞与缸筒之间、缸盖与活

塞杆之间以及缸盖与缸筒之间分别用O形圈7、V形圈4和17和纸垫13和23进行密封，以防止油液的内、外泄漏。缸筒在接近行程的左右终端时，径向孔a和c的开口逐渐减小，对移动部件起制动缓冲作用。为了排除液压缸中剩留的空气，缸盖上设置有排气孔5和14，经导向套环槽的侧面孔道(图中未画出)引出与排气阀相连。

图4-13空心双活塞杆式液压缸的结构

1—活塞杆2—堵头3—托架4、17—V形密封圈5、14—排气孔6、19—导向套

7—O形密封圈8—活塞9、22—锥销10—缸体11、20—压板12、21—钢丝环

13、23—纸垫15—活塞杆16、25—压盖18、24—缸盖

2.液压缸的组成从上面所述的液压缸典型结构中可以看到，液压缸的结构基本上可以分为缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置和排气装置五个部分，分述如下。

(1)缸筒和缸盖。一般来说，缸筒和缸盖的结构形式和其使用的材料有关。工作压力p＜10MPa 时，使用铸铁；p＜20MPa时，使用无缝钢管；p＞20MPa时，使用铸钢或锻钢。图4-14所示为缸筒和缸盖的常见结构形式。图4-14(a)所示为法兰连接式，结构简单，容易加工，也容易装拆，但外形尺寸和重量都较大，常用于铸铁制的缸筒上。图4-14(b)所示为半环连接式，它的缸筒壁部因开了环形槽而削弱了强度，为此有时要加厚缸壁，它容易加工和装拆，重量较轻，常用于无缝钢管或锻钢制的缸筒上。图4-14(c)所示为螺纹连接式，它的缸筒端部结构复杂，外径加工时要求保证内外径同心，装拆要使用专用工具，它的外形尺寸和重量都较小，常用于无缝钢管或铸钢制的缸筒上。图4-14(d)所示为拉杆连接式，结构的通用性大，容易加工和装拆，但外形尺寸较大，且较重。图4-14(e)所示为焊接连接式，结构简单，尺寸小，但缸底处内径不易加工，且可能引起变形。

图4-14缸筒和缸盖结构

(a)法兰连接式(b)半环连接式(c)螺纹连接式(d)拉杆连接式(e)焊接连接式

1—缸盖2—缸筒3—压板4—半环5—防松螺帽6—拉杆

(2)活塞与活塞杆。可以把短行程的液压缸的活塞杆与活塞做成一体，这是最简单的形式。但当行程较长时，这种整体式活塞组件的加工较费事，所以常把活塞与活塞杆分开制造，然后再连接成一体。图4-15所示为几种常见的活塞与活塞杆的连接形式。

图4-15(a)所示为活塞与活塞杆之间采用螺母连接，它适用负载较小，受力无冲击的液压缸中。螺纹连接虽然结构简单，安装方便可靠，但在活塞杆上车螺纹将削弱其强度。图4-15(b)和(c)所示为卡环式连接方式。图4-15(b)中活塞杆5上开有一个环形槽，槽内装有两个半圆环3以夹紧活塞4，半环3由轴套2套住，而轴套2的轴向位置用弹簧卡圈1来固定。图4-16(c)中的活塞杆，使用了两个半圆环4，它们分别由两个密封圈座2套住，半圆形的活塞3安放在密封圈座的中间。图4-15(d)所示是一种径向销式连接结构，用锥销1把活塞2固连在活塞杆3上。这种连接方式特别适用于双出杆式活塞。

(3)密封装置。液压缸中常见的密封装置如图4-16所示。图4-16(a)所示为间隙密封，它依靠运动间的微小间隙来防止泄漏。为了提高这种装置的密封能力，常在活塞的表面上制出几条细小的环形槽，以增大油液通过间隙时的阻力。它的结构简单，摩擦阻力小，可耐高温，但泄漏大，加工要求高，磨损后无法恢复原有能力，只有在尺寸较小、压力较低、相对运动速度较高的缸筒和活塞间使用。图4-16(b)所示为摩擦环密封，它依靠套在活塞上的摩擦环(尼龙或其他高分子材料制成)在O 形密封圈弹力作用下贴紧缸壁而防止泄漏。这种材料

图4-15常见的活塞组件结构形式

效果较好，摩擦阻力较小且稳定，可耐高温，磨损后有自动补偿能力，但加工要求高，装拆较不便，适用于缸筒和活塞之间的密封。图4-16(c)、图4-16(d)所示为密封圈(O形圈、V形圈等)密封，它利用橡胶或塑料的弹性使各种截面的环形圈贴紧在静、动配合面之间来防止泄漏。它结构简单，制造方便，磨损后有自动补偿能力，性能可靠，在缸筒和活塞之间、缸盖和活塞杆之间、活塞和活塞杆之间、缸筒和缸盖之间都能使用。

对于活塞杆外伸部分来说，由于它很容易把脏物带入液压缸，使油液受污染，使密封件磨损，因此常需在活塞杆密封处增添防尘圈，并放在向着活塞杆外伸的一端。

图4-16密封装置

(a)间隙密封(b)摩擦环密封(c)O形圈密封(d)V形圈密封

(4)缓冲装置。液压缸一般都设置缓冲装置，特别是对大型、高速或要求高的液压缸，为了防止活塞在行程终点时和缸盖相互撞击，引起噪声、冲击，则必须设置缓冲装置。

缓冲装置的工作原理是利用活塞或缸筒在其走向行程终端时封住活塞和缸盖之间的部分油液，强迫它从小孔或细缝中挤出，以产生很大的阻力，使工作部件受到制动，逐渐减慢运动速度，达到

避免活塞和缸盖相互撞击的目的。

如图4-17(a)所示，当缓冲柱塞进入与其相配的缸盖上的内孔时，孔中的液压油只能通过间隙δ排出，使活塞速度降低。由于配合间隙不变，故随着活塞运动速度的降低，起缓冲作用。当缓冲柱塞进入配合孔之后，油腔中的油只能经节流阀1排出，如图4-17(b)所示。由于节流阀1是可调的，因此缓冲作用也可调节，但仍不能解决速度减低后缓冲作用减弱的缺点。如图4-17(c)所示，在缓冲柱塞上开有三角槽，随着柱塞逐渐进入配合孔中，其节流面积越来越小，解决了在行程最后阶段缓冲作用过弱的问题。

图4-17液压缸的缓冲装置

1—节流阀

(5)放气装置。液压缸在安装过程中或长时间停放重新工作时，液压缸里和管道系统中会渗入空气，为了防止执行元件出现爬行，噪声和发热等不正常现象，需把缸中和系统中的空气排出。一般可在液压缸的最高处设置进出油口把气带走，也可在最高处设置如图4-18(a)所示的放气孔或专门的放气阀〔见图4-18(b)、(c)〕。

图4-18放气装置

1—缸盖2—放气小孔3—缸体4—活塞杆

三、液压缸的设计和计算

液压缸是液压传动的执行元件，它和主机工作机构有直接的联系，对于不同的机种和机构，液压缸具有不同的用途和工作要求。因此，在设计液压缸之前，必须对整个液压系统进行工况分析，编制负载图，选定系统的工作压力(详见第九章)，然后根据使用要求选择结构类型，按负载情况、运动要求、最大行程等确定其主要工作尺寸，进行强度、稳定性和缓冲验算，最后再进行结构设计。

1.液压缸的设计内容和步骤

(1)选择液压缸的类型和各部分结构形式。

(2)确定液压缸的工作参数和结构尺寸。

(3)结构强度、刚度的计算和校核。

(4)导向、密封、防尘、排气和缓冲等装置的设计。

(5)绘制装配图、零件图、编写设计说明书。

下面只着重介绍几项设计工作。

2.计算液压缸的结构尺寸液压缸的结构尺寸主要有三个：缸筒内径D 、活塞杆外径d 和缸筒长度L 。

(1)缸筒内径D 。液压缸的缸筒内径D 是根据负载的大小来选定工作压力或往返运动速度比，求得液压缸的有效工作面积，从而得到缸筒内径D ，再从GB2348—80标准中选取最近的标准值作为所设计的缸筒内径。

根据负载和工作压力的大小确定D ： ①以无杆腔作工作腔时 max 4I F D p π=

(4-32)

②以有杆腔作工作腔时 2

max 4d p F D I +=π (4-33)

式中：p I 为缸工作腔的工作压力，可根据机床类型或负载的大小来确定；F max 为最大作用负载。

(2)活塞杆外径d 。活塞杆外径d 通常先从满足速度或速度比的要求来选择，然后再校核其结构强度和稳定性。若速度比为λv ，则该处应有一个带根号的式子：

v v D λλ1

-= (4-34)

也可根据活塞杆受力状况来确定，一般为受拉力作用时，d=0.3～0.5D 。

受压力作用时：

p I ＜5MPa 时，d=0.5～0.55D

5MPa ＜p I ＜7MPa 时，d=0.6～0.7D

p I ＞7MPa 时,d=0.7D

(3)缸筒长度L 。缸筒长度L 由最大工作行程长度加上各种结构需要来确定，即：

L=l+B+A+M+C

式中：l 为活塞的最大工作行程；B 为活塞宽度，一般为(0.6-1)D;A 为活塞杆导向长度，取

(0.6-1.5)D;M为活塞杆密封长度，由密封方式定；C为其他长度。

一般缸筒的长度最好不超过内径的20倍。

另外，液压缸的结构尺寸还有最小导向长度H。

(4)最小导向长度的确定。

当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到导向套滑动面中点的距离称为最小导向长度H(如图4-19所示)。如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度(间隙引起的挠度)增大，影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保证有一最小导向长度。

图4-19油缸的导向长度

K—隔套

对于一般的液压缸，其最小导向长度应满足下式：

H≥L/20+D/2 (4-35) 式中：L为液压缸最大工作行程(m);D为缸筒内径(m)。

一般导向套滑动面的长度A，在D＜80mm时取A=(0.6-1.0)D,在D＞80mm时取A=(0.6-1.0)d；活塞的宽度B则取B=(0.6-1.0)D。为保证最小导向长度，过分增大A和B都是不适宜的，最好在导向套与活塞之间装一隔套K，隔套宽度C由所需的最小导向长度决定，即：

C=H-2B

A

(4-36) 采用隔套不仅能保证最小导向长度，还可以改善导向套及活塞的通用性。

3.强度校核对液压缸的缸筒壁厚δ、活塞杆直径d和缸盖固定螺栓的直径，在高压系统中必须进行强度校核。

(1)缸筒壁厚校核。缸筒壁厚校核时分薄壁和厚壁两种情况，当D/δ≥10时为薄壁，壁厚按下式进行校核：

δ＞=p t D/2［σ］(4-37) 式中：D为缸筒内径；p t为缸筒试验压力，当缸的额定压力p n≤16MPa时，取p t=1.5p n，p n为缸生产时的试验压力;当p n＞16MPa时，取

p v=1.25 p n;［σ］为缸筒材料的许用应力，［σ］=σb/n,σb为材料的抗拉强度，n为安全系数，一般取n=5。

当D/σ＜10时为厚壁，壁厚按下式进行校核：

δ≥[][]???? ??--+13.14.02t t p p D σσ (4-38) 在使用式(4-37)、式(4-38)进行校核时，若液压缸缸筒与缸盖采用半环连接，δ应取缸筒壁厚最

小处的值。 (2)活塞杆直径校核。活塞杆的直径d 按下式进行校核：

d ≥[]σπF

4 (4-39)

式中：F 为活塞杆上的作用力；［σ］为活塞杆材料的许用应力，［σ］=σb /1.4。

(3)液压缸盖固定螺栓直径校核。 液压缸盖固定螺栓直径按下式计算：

d ≥[]σπZ kF

2.5 (4-40)

式中：F 为液压缸负载；Z 为固定螺栓个数；k 为螺纹拧紧系数，k=1.12～1.5,［σ］= σs /(1.2-2.5),σs 为材料的屈服极限。

4.液压缸稳定性校核 活塞杆受轴向压缩负载时，其直径d 一般不小于长度L 的1/15。当L/d ≥15时，须进行稳定性校核，应使活塞杆承受的力F 不能超过使它保持稳定工作所允许的临界负载F k ,以免发生纵向弯曲，破坏液压缸的正常工作。Fk 的值与活塞杆材料性质、截面形状、直径和长度以及缸的安装方式等因素有关，验算可按材料力学有关公式进行。

5.缓冲计算 液压缸的缓冲计算主要是估计缓冲时缸中出现的最大冲击压力，以便用来校核缸筒强度、制动距离是否符合要求。缓冲计算中如发现工作腔中的液压能和工作部件的动能不能全部被缓冲腔所吸收时，制动中就可能产生活塞和缸盖相碰现象。

液压缸在缓冲时，缓冲腔内产生的液压能E 1和工作部件产生的机械能E 2分别为：

E 1=p c A c l c (4-41)

E 2=p p A p l c +21

mV 2-F f l c (4-42)

式中：p c 为缓冲腔中的平均缓冲压力；p p 为高压腔中的油液压力；A c 、A p 为缓冲腔、高压腔的有效工作面积；L c 为缓冲行程长度；m 为工作部件质量；v 0为工作部件运动速度；F f 为摩擦力。

式(4-42)中等号右边第一项为高压腔中的液压能，第二项为工作部件的动能，第三项为摩擦能。当E 1=E 2时，工作部件的机械能全部被缓冲腔液体所吸收，由上两式得：

P c =E 2/A c l c (4-43)

如缓冲装置为节流口可调式缓冲装置，在缓冲过程中的缓冲压力逐渐降低，假定缓冲压力线性地降低，则最大缓冲压力即冲击压力为：

P cmax =P c +m υ02/2A c l c (4-44)

如缓冲装置为节流口变化式缓冲装置，则由于缓冲压力P c 始终不变，最大缓冲压力的值如式(4-43)所示。

6.液压缸设计中应注意的问题 液压缸的设计和使用正确与否，直接影响到它的性能和易否发生故障。在这方面，经常碰到的是液压缸安装不当、活塞杆承受偏载、液压缸或活塞下垂以及活塞杆的压杆失稳等问题。所以，在设计液压缸时，必须注意以下几点：

(1)尽量使液压缸的活塞杆在受拉状态下承受最大负载，或在受压状态下具有良好的稳定性

(2)考虑液压缸行程终了处的制动问题和液压缸的排气问题。缸内如无缓冲装置和排气装置，系统中需有相应的措施，但是并非所有的液压缸都要考虑这些问题。

(3)正确确定液压缸的安装、固定方式。如承受弯曲的活塞杆不能用螺纹连接，要用止口连接。液压缸不能在两端用键或销定位。只能在一端定位，为的是不致阻碍它在受热时的膨胀。如冲击载荷使活塞杆压缩。定位件须设置在活塞杆端，如为拉伸则设置在缸盖端。

(4)液压缸各部分的结构需根据推荐的结构形式和设计标准进行设计，尽可能做到结构简单、紧凑、加工、装配和维修方便。

(5)在保证能满足运动行程和负载力的条件下，应尽可能地缩小液压缸的轮廓尺寸。

(6)要保证密封可靠，防尘良好。液压缸可靠的密封是其正常工作的重要因素。如泄漏严重，不仅降低液压缸的工作效率，甚至会使其不能正常工作(如满足不了负载力和运动速度要求等)。良好的防尘措施，有助于提高液压缸的工作寿命。

总之，液压缸的设计内容不是一成不变的，根据具体的情况有些设计内容可不做或少做，也可增大一些新的内容。设计步骤可能要经过多次反复修改，才能得到正确、合理的设计结果。在设计液压缸时，正确选择液压缸的类型是所有设计计算的前提。在选择液压缸的类型时，要从机器设备的动作特点、行程长短、运动性能等要求出发，同时还要考虑到主机的结构特征给液压缸提供的安装空间和具体位置。

如：机器的往复直线运动直接采用液压缸来实现是最简单又方便的。对于要求往返运动速度一致的场合，可采用双活塞杆式液压缸；若有快速返回的要求，则宜用单活塞杆式液压缸，并可考虑用差动连接。行程较长时，可采用柱塞缸，以减少加工的困难；行程较长但负载不大时，也可考虑采用一些传动装置来扩大行程。往复摆动运动既可用摆动式液压缸，也可用直线式液压缸加连杆机构或齿轮——齿条机构来实现。

第三章液压执行元件 第一节液压马达 一、液压马达的特点及分类 液压马达是把液体的压力能转换为机械能的装置，从原理上讲，液压泵可以作液压马达用，液压马达也可作液压泵用。但事实上同类型的液压泵和液压马达虽然在结构上相似，但由于两者的工作情况不同，使得两者在结构上也有某些差异。例如： 1.液压马达一般需要正反转，所以在内部结构上应具有对称性，而液压泵一般是单方向旋转的，没有这一要求。 2.为了减小吸油阻力，减小径向力，一般液压泵的吸油口比出油口的尺寸大。而液压马达低压腔的压力稍高于大气压力，所以没有上述要求。 3.液压马达要求能在很宽的转速范围内正常工作，因此，应采用液动轴承或静压轴承。因为当马达速度很低时，若采用动压轴承，就不易形成润滑滑膜。 4.叶片泵依靠叶片跟转子一起高速旋转而产生的离心力使叶片始终贴紧定子的内表面，起封油作用，形成工作容积。若将其当马达用，必须在液压马达的叶片根部装上弹簧，以保证叶片始终贴紧定子内表面，以便马达能正常起动。 5.液压泵在结构上需保证具有自吸能力，而液压马达就没有这一要求。 6.液压马达必须具有较大的起动扭矩。所谓起动扭矩，就是马达由静止状态起动时，马达轴上所能输出的扭矩，该扭矩通常大于在同一工作压差时处于运行状态下的扭矩，所以，为了使起动扭矩尽可能接近工作状态下的扭矩，要求马达扭矩的脉动小，内部摩擦小。 由于液压马达与液压泵具有上述不同的特点，使得很多类型的液压马达和液压泵不能互逆使用。 液压马达按其额定转速分为高速和低速两大类，额定转速高于500r/min的属于高速液压马达，额定转速低于500r/min的属于低速液压马达。 高速液压马达的基本型式有齿轮式、螺杆式、叶片式和轴向柱塞式等。它们的主要特点是转速较高、转动惯量小，便于启动和制动，调速和换向的灵敏度高。通常高速液压马达的输出转矩不大(仅几十牛·米到几百牛·米)，所以又称为高速小转矩液压马达。 高速液压马达的基本型式是径向柱塞式，例如单作用曲轴连杆式、液压平衡式和多作用内曲线式等。此外在轴向柱塞式、叶片式和齿轮式中也有低速的结构型式。低速液压马达的主要特点是排量大、体积大、转速低(有时可达每分种几转甚至零点几转)，因此可直接与工作机构连接，不需要减速装置，使传动机构大为简化，通常低速液压马达输出转矩较大(可达几千牛顿·米到几万牛顿·米)，所以又称为低速大转矩液压马达。 液压马达也可按其结构类型来分，可以分为齿轮式、叶片式、柱塞式和其他型式。 二、液压马达的性能参数 液压马达的性能参数很多。下面是液压马达的主要性能参数： 1.排量、流量和容积效率习惯上将马达的轴每转一周，按几何尺寸计算所进入的液体容积，称为马达的排量V，有时称之为几何排量、理论排量，即不考虑泄漏损失时的排量。

第二章 思考题 1、为什么把液压控制阀称为液压放大元件？ 答：因为液压控制阀将输入的机械信号（位移）转换为液压信号（压力、流量）输出，并进行功率放大，移动阀芯所需要的信号功率很小，而系统的输出功率却可以很大。 2、什么是理想滑阀？什么是实际滑阀？ 答： 理想滑阀是指径向间隙为零，工作边锐利的滑阀。 实际滑阀是指有径向间隙，同时阀口工作边也不可避免地存在小圆角的滑阀。 4、什么叫阀的工作点？零位工作点的条件是什么？ 答：阀的工作点是指压力-流量曲线上的点，即稳态情况下，负载压力为p L ，阀位移x V 时，阀的负载流量为q L 的位置。 零位工作点的条件是 q =p =x =0L L V 。 5、在计算系统稳定性、响应特性和稳态误差时，应如何选定阀的系数？为什么？ 答：流量增益q q = x L V K ??，为放大倍数，直接影响系统的开环增益。 流量-压力系数c q =- p L L K ??，直接影响阀控执行元件的阻尼比和速度刚度。 压力增益p p = x L V K ??，表示阀控执行元件组合启动大惯量或大摩擦力负载的能力 当各系数增大时对系统的影响如下表所示。 7、径向间隙对零开口滑阀的静态特性有什么影响？为什么要研究实际零开口滑阀的泄漏特性？ 答：理想零开口滑阀c0=0K ，p0=K ∞，而实际零开口滑阀由于径向间隙的影响，存在泄漏 流量2c c0r = 32W K πμ ，p0c K ，两者相差很大。

理想零开口滑阀实际零开口滑阀因有径向间隙和工作边的小圆角，存在泄漏，泄漏特性决定了阀的性能，用泄漏流量曲线可以度量阀芯在中位时的液压功率损失大小，用中位泄漏流量曲线来判断阀的加工配合质量。 8、理想零开口阀具有线性流量增益，性能比较好，应用最广泛，但加工困难；因为实际阀总存在径向间隙和工作边圆角的影响。 9、什么是稳态液动力？什么是瞬态液动力？ 答：稳态液动力是指，在阀口开度一定的稳定流动情况下，液流对阀芯的反作用力。 瞬态液动力是指，在阀芯运动过程中，阀开口量变化使通过阀口的流量发生变化，引起阀腔内液流速度随时间变化，其动量变化对阀芯产生的反作用力。 习题 1、有一零开口全周通油的四边滑阀，其直径-3 d=810m ?，径向间隙-6c r =510m ?，供油压力5s p =7010a P ?，采用10号航空液压油在40C 。 工作，流量系数d C =0.62，求阀的零位 系数。 解：零开口四边滑阀的零位系数为： 零位流量增益 q0d K C =零位流量-压力系数 2c c0r 32W K πμ = 零位压力增益 p0c K = 将数据代入得 2q0 1.4m s K = 123c0 4.410m s a K P -=?? 11p0 3.1710a m K P =? 2、已知一正开口量-3 =0.0510m U ?的四边滑阀，在供油压力5s p =7010a P ?下测得零位泄 露流量c q =5min L ，求阀的三个零位系数。 解：正开口四边滑阀的零位系数为： 零位流量增益 c q0q K U = 零位流量-压力系数 c c0s q 2p K =

` 第二章 思考题 1、为什么把液压控制阀称为液压放大元件 答：因为液压控制阀将输入的机械信号（位移）转换为液压信号（压力、流量）输出，并进行功率放大，移动阀芯所需要的信号功率很小，而系统的输出功率却可以很大。 2、什么是理想滑阀什么是实际滑阀 答：理想滑阀是指径向间隙为零，工作边锐利的滑阀。 实际滑阀是指有径向间隙，同时阀口工作边也不可避免地存在小圆角的滑阀。 4、什么叫阀的工作点零位工作点的条件是什么 | 答：阀的工作点是指压力-流量曲线上的点，即稳态情况下，负载压力为p L ，阀位移x V 时， 阀的负载流量为q L 的位置。 零位工作点的条件是q=p=x=0 L L V 。 5、在计算系统稳定性、响应特性和稳态误差时，应如何选定阀的系数为什么 答：流量增益 q q = x L V K ? ? ，为放大倍数，直接影响系统的开环增益。 流量-压力系数 c q =- p L L K ? ? ，直接影响阀控执行元件的阻尼比和速度刚度。 压力增益 p p = x L V K ? ? ，表示阀控执行元件组合启动大惯量或大摩擦力负载的能力 当各系数增大时对系统的影响如下表所示。 ， 7、径向间隙对零开口滑阀的静态特性有什么影响为什么要研究实际零开口滑阀的泄漏特性 答：理想零开口滑阀 c0=0 K， p0= K∞，而实际零开口滑阀由于径向间隙的影响，存在泄漏

流量2c c0r = 32W K πμ ，p0c K ，两者相差很大。 理想零开口滑阀实际零开口滑阀因有径向间隙和工作边的小圆角，存在泄漏，泄漏特性决定了阀的性能，用泄漏流量曲线可以度量阀芯在中位时的液压功率损失大小，用中位泄漏流量曲线来判断阀的加工配合质量。 9、什么是稳态液动力什么是瞬态液动力 答：稳态液动力是指，在阀口开度一定的稳定流动情况下，液流对阀芯的反作用力。 瞬态液动力是指，在阀芯运动过程中，阀开口量变化使通过阀口的流量发生变化，引起阀腔内液流速度随时间变化，其动量变化对阀芯产生的反作用力。 > 习题 1、有一零开口全周通油的四边滑阀，其直径-3 d=810m ?，径向间隙-6c r =510m ?，供油压力5s p =7010a P ?，采用10号航空液压油在40C 。 工作，流量系数d C =0.62，求阀的零位 系数。 解：零开口四边滑阀的零位系数为： 零位流量增益 q0d K C =零位流量-压力系数 2c c0r 32W K πμ = 零位压力增益 p0c K = 将数据代入得 2q0 1.4m s K = ！ 123c0 4.410m s a K P -=?? 11p0 3.1710a m K P =? 2、已知一正开口量-3 =0.0510m U ?的四边滑阀，在供油压力5s p =7010a P ?下测得零位泄 露流量c q =5min L ，求阀的三个零位系数。 解：正开口四边滑阀的零位系数为：

一.填空题： 1.液压控制阀按其用途可分为（）、（）和（）三 大类， 2.液压阀根据结构形式分类，可分为滑阀、（）和（）。 3.单向阀的作用是（）。 4.换向阀的作用是利用（）和（）的相对运动，以变换油液流动的 （），接通或关闭油路。 5.换向阀按其操纵方式有（）、（）、（）、（）和（）等。 6.电磁换向阀的电磁铁按所接电源的不同，可分为（）和（）两种。 7.常利用三位四通阀的O型中位机能具有（）功能。 8.电液换向阀是由（）和（）组合而成。 9.电磁铁吸力有限，当（）时不能再用电磁阀，要用（）或（）。 10.根据结构不同，溢流阀可分为（）（）两类。 11.减压阀根据其原理和功用可分为（）、（）和（）三种。 12.定值减压阀为（）压力控制，阀口常（），先导阀弹簧腔的泄漏油必须 （）。 判断题： 1.单向阀可以直接作背压阀用。（） 2.三位五通阀有三个工作位置，五个通路。（） 3.M型中位机能的换向阀可实现中位卸荷。（） 4.干式电磁铁比湿式电磁铁性能好，但价格高。（） 5.溢流阀在定量泵供油系统中作安全阀用。（） 6.直动式溢流阀较先导式溢流阀的弹簧刚度要高。（） 7.先导式溢流阀主阀弹簧刚度比先导阀弹簧刚度小。（） 8.当溢流阀的远控口通油箱时，液压系统卸荷。（） 9.减压阀的主要作用是使出口压力低于进口压力且保证进口压力稳定。（） 10.直控顺序阀利用外部控制油的压力来控制阀芯的移动。（） 11.应用顺序阀可以使几个液压缸实现按预定的顺序动作。（） 选择题： 1.在液压系统图中，与三位换向阀连接的油路一般应画在换向阀符号的（）位置上。 A、左格 B、中格 C、右格 2.在液压换向阀中，与油泵连接的接油口一般用（）表示。 A、P B、T C、A D、B 3.要求液压缸在中位卸荷，换向平稳，三位换向阀中位机能应该用（）。 A、K型 B、M型 C、H型 D、Y型 4.若某三位换向阀的阀心在中间位置时，压力油与油缸两腔连通，回油封闭，则此阀的滑阀机能为（）。 A．P型B．Y型C．K型D．C型 5.一换向阀要求中位时卸荷，右位时差动连接，应该采用何种中位机能。（） A、OP型； B、P型； C、O型； D、MP型。 6.电液换向阀中的液动阀采用何种中位机构（） A、O型 B、H型 C、Y型 D、M型

4章液压控制元件 1、液压控制阀按用途可分为控制阀、控制阀和控制阀三类。 2、液压传动系统对液压控制阀的基本要求是： 3、写出下列职能符号所代表的液压阀的名称。 直动式外控顺序阀 4、一般单向阀的开启压力在MPa左右。通过其额定流量时的压力损失不应超过0.1~0.3MPa。 A 0.03~0.05 B 0.02~0.04 C 0.035~0.05 D 0.025~0.045

5、在图中画出给定型式的中位机能。 K型M型X型O行H型P型Y型 6、油液通过换向阀时作用在阀芯上的液动力有液动力和液动力两种。 7、压力控制阀是利用作用在阀芯上的和相平衡的原理工作的。 8、先导式减压阀和先导式溢流阀的不同点有哪些？ 9、节流阀的节流口通常有三种形式：、和。 10、流量控制阀是依靠改变阀口通流面积的大小或通流通道的长短来控制流量的。（） 11、节流阀的压力补偿有两种方式，一种是将定差减压阀与节流阀串联起来，组成； 另一种是将稳压溢流阀和节流阀并联起来，组成。 12、下列阀中属于压力控制阀的是。A 节流阀 B 调速阀 C 溢流阀D溢流节流阀 13、下列阀中属于流量控制阀的是。A 溢流阀 B 调速阀 C 压力继电器 D 单向阀 16、液压阀的常用连接方式有连接、连接、式、式。 17、通常使用的叠加阀有mm、mm、mm、mm、mm五个 通径系列，额定工作压力为20MPa，额定流量为10~200L/min。 18、两个调整压力分别为5MPa和10MPa的溢流阀，串联在液压泵的出口时泵的出口压力为，并联在液压泵的出口时泵的出口压力为。 A 5MPa B 10MPa C 15MPa D 20MPa 19、根据液压阀所控制压力不同，分为减压阀、减压阀、减压阀。 20、减压阀在常态下，阀口是常开的，进出油口相通。（） 21、调速阀是由一个定差减压阀与节流阀串联组合起来的。（） 22、溢流阀的阀芯随着压力的变化而移动，常态下阀口是常闭的。（） 23、在工作原理上，所有的阀都是通过改变的相对位置来控制和调节液流的压力、流 量及流动方向的。A阀芯和阀体B阀体和阀盖C阀芯和阀盖D阀芯和弹簧

第三章液压执行元件? 第一节液压马达 一、液压马达的特点及分类 液压马达是把液体的压力能转换为机械能的装置,从原理上讲，液压泵可以作液压马达用，液压马达也可作液压泵用。但事实上同类型的液压泵和液压马达虽然在结构上相似，但由于两者的工作情况不同,使得两者在结构上也有某些差异。例如: １.液压马达一般需要正反转，所以在内部结构上应具有对称性,而液压泵一般是单方向旋转的，没有这一要求。 ２.为了减小吸油阻力，减小径向力，一般液压泵的吸油口比出油口的尺寸大。而液压马达低压腔的压力稍高于大气压力，所以没有上述要求。 3．液压马达要求能在很宽的转速范围内正常工作，因此，应采用液动轴承或静压轴承。因为当马达速度很低时,若采用动压轴承，就不易形成润滑滑膜。 ４．叶片泵依靠叶片跟转子一起高速旋转而产生的离心力使叶片始终贴紧定子的内表面，起封油作用，形成工作容积。若将其当马达用,必须在液压马达的叶片根部装上弹簧，以保证叶片始终贴紧定子内表面,以便马达能正常起动。 5.液压泵在结构上需保证具有自吸能力，而液压马达就没有这一要求。 6.液压马达必须具有较大的起动扭矩。所谓起动扭矩，就是马达由静止状态起动时，马达轴上所能输出的扭矩,该扭矩通常大于在同一工作压差时处于运行状态下的扭矩，所以,为了使起动扭矩尽可能接近工作状态下的扭矩,要求马达扭矩的脉动小,内部摩擦小。 由于液压马达与液压泵具有上述不同的特点，使得很多类型的液压马达和液压泵不能互逆使用。 液压马达按其额定转速分为高速和低速两大类，额定转速高于5００r／mｉn的属于高速液压马达，额定转速低于5０0r/ｍiｎ的属于低速液压马达。 高速液压马达的基本型式有齿轮式、螺杆式、叶片式和轴向柱塞式等。它们的主要特点是转速较高、转动惯量小,便于启动和制动，调速和换向的灵敏度高。通常高速液压马达的输出转矩不大(仅几十牛·米到几百牛·米)，所以又称为高速小转矩液压马达。 高速液压马达的基本型式是径向柱塞式，例如单作用曲轴连杆式、液压平衡式和多作用内曲线式等。此外在轴向柱塞式、叶片式和齿轮式中也有低速的结构型式。低速液压马达的主要特点是排量大、体积大、转速低(有时可达每分种几转甚至零点几转),因此可直接与工作机构连接，不需要减速装置，使传动机构大为简化，通常低速液压马达输出转矩较大(可达几千牛顿·米到几万牛顿·米)，所以又称为低速大转矩液压马达。 液压马达也可按其结构类型来分，可以分为齿轮式、叶片式、柱塞式和其他型式。 二、液压马达的性能参数 液压马达的性能参数很多。下面是液压马达的主要性能参数: 1．排量、流量和容积效率习惯上将马达的轴每转一周,按几何尺寸计算所进入的液体容积，称为马达的排量V，有时称之为几何排量、理论排量，即不考虑泄漏损失时的排量。 液压马达的排量表示出其工作容腔的大小,它是一个重要的参数。因为液压马达在工作中输出的转矩大小是由负载转矩决定的。但是，推动同样大小的负载，工作容腔大的马达的压力要低于工作容腔小的马达的压力，所以说工作容腔的大小是液压马达工作能力的主要标志,也就是说,排量的大小是液压马达工作能力的重要标志。 根据液压动力元件的工作原理可知，马达转速n、理论流量ｑi与排量V之间具有下列关系ｑi=ｎV （4-1) 式中:q i为理论流量（m3/s)；ｎ为转速（r/min)；V为排量（m３/s)。 为了满足转速要求,马达实际输入流量q大于理论输入流量,则有： q= qｉ+Δq (4-２） 式中：Δq为泄漏流量。 ηv＝q i/q=１/（1+Δq／qｉ） (4－3) 所以得实际流量

第 二章 思考题 1、为什么把液压控制阀称为液压放大元件？ 答：因为液压控制阀将输入的机械信号（位移）转换为液压信号（压力、流量）输出，并进行功率放大，移动阀芯所需要的信号功率很小，而系统的输出功率却可以很大。 2、什么是理想滑阀？什么是实际滑阀？ 答： 理想滑阀是指径向间隙为零，工作边锐利的滑阀。 实际滑阀是指有径向间隙，同时阀口工作边也不可避免地存在小圆角的滑阀。 4、什么叫阀的工作点？零位工作点的条件是什么？ 答：阀的工作点是指压力-流量曲线上的点，即稳态情况下，负载压力为p L ，阀位移x V 时，阀的负载流量为q L 的位置。 零位工作点的条件是 q =p =x =0L L V 。 5、在计算系统稳定性、响应特性和稳态误差时，应如何选定阀的系数？为什么？ 答：流量增益q q = x L V K ??，为放大倍数，直接影响系统的开环增益。 流量-压力系数c q =- p L L K ??，直接影响阀控执行元件的阻尼比和速度刚度。 压力增益p p = x L V K ??，表示阀控执行元件组合启动大惯量或大摩擦力负载的能力 当各系数增大时对系统的影响如下表所示。 7、径向间隙对零开口滑阀的静态特性有什么影响？为什么要研究实际零开口滑阀的泄漏特性？ 答：理想零开口滑阀c0=0K ，p0=K ∞，而实际零开口滑阀由于径向间隙的影响，存在泄漏流量 2c c0r = 32W K πμ ，p0c = K ，两者相差很大。 理想零开口滑阀实际零开口滑阀因有径向间隙和工作边的小圆角，存在泄漏，泄漏特性决定了阀的性能，用泄漏流量曲线可以度量阀芯在中位时的液压功率损失大小，用中位泄漏流量曲线来判断阀的加工配合质量。 9、什么是稳态液动力？什么是瞬态液动力？ 答：稳态液动力是指，在阀口开度一定的稳定流动情况下，液流对阀芯的反作用力。 瞬态液动力是指，在阀芯运动过程中，阀开口量变化使通过阀口的流量发生变化，引起阀腔内液流速度随时间变化，其动量变化对阀芯产生的反作用力。

第四章液压控制元件 授课班级：083012103/4 授课日期：13 教学课题：方向控制阀 教学目的及要求： 掌握单向阀、换向阀的结构、工作原理,了解液压控制阀的分类、性能参 数与型号等 教学重点：换向阀的职能阀号 换向阀的工作原理及应用 教学难点：换向阀 教学方法：实物演示教学法、启发教学法、案例教学法。 教具：黑板、投影仪 教学过程及内容： 复习： 液压辅助元件的作用、安装等，如蓄能器、滤油器、油箱等的作用及安装位置。 课程导入： 一台机器设备要想正常工作，它的启动、停止、快慢速运动、换向等应能够控制自如，为此就必须使用控制元件——液压控制阀，本次课主要学习它的类型、结构、原理及应用。 课程内容： 简述：液压控制阀是液压传动系统中的控制调节元件，它控制或调节油液流动的方向、压力或流量，以满足执行元件所需要的运动方向、力（或力矩）和速度的要求，使整个液压系统能按要求协调地进行工作。由于调节的工作介质是液体，所以统称为阀。液压阀性能的优劣，工作是否可靠，对整个液压系统能否正常工作将产生直接影响。 液压阀的分类 1．根据结构形式 控制元件可分为滑阀式、锥阀式、球阀式、膜片式、喷嘴挡板式等。 2．根据用途 3．根据安装连接方式 4．据控制方式 二、性能要求 方向控制阀 控制原理：通过阀芯和阀体间相对位置的改变，来实现油路连通状态的改变，从而控制油液流动方向。 种类：按用途可分为单向阀和换向阀。 1．单向阀 （1）普通单向阀 工作原理：利用液压力与弹簧力对阀芯作用力方向的不同来控制阀芯的开闭。 功能：允许油液单方向流通，反向则不同。 结构组成：阀芯、阀体和弹簧。 种类：根据阀芯形状有锥阀式和钢球式； 根据安装连接方式有管式和板式。 特点：密封性较好（特别是锥阀），应用广泛。 2）液控单向阀 工作原理：利用液控活塞控制阀芯的初始位置，再利用液压力与弹簧力对阀芯作用力方向的不同控制阀芯的开闭。 功能：既具有普通单向阀的功能，又能够在控制油口通压力油的情况下，反向使油液流通。

液压控制阀 一、填空题 1、减压阀常态时阀口常开。 2、调速阀是由定差减压阀和节流阀串联而成的。 3、若换向阀四个油口有钢印标记：“A”、“P”、“T”、“B”，其中P 表示进油口，T 表示回油口。 4、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。 5、溢流阀的作用有溢流稳压、卸荷阀和安全阀等。 6、画出三位四通换向阀P型中位机能的图形符号：。 7、溢流阀能使其进口压力保持恒定，（定值）减压阀能使其出口压力保持恒定。 8、实际工作时，溢流阀开口的大小是根据进口压力自动调整的。 9、减压阀是利用液流通过阀口缝隙产生压降的原理，使出口压力低于进口压力，并使出口压力保持基本不变的一种控制阀。 10、溢流阀限定的是进口压力，而减压阀限定的是出口压力。 11、压力阀的共同点是利用作用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理进行工作的。 12、溢流阀由进口压力控制阀芯开启，其阀口常闭。 13、三位四通换向阀处于中位时，P、T、A、B四个油口全部封闭的称为O 型机能；P、T口互通，A、B两个油口封闭的称为M 型机能。 14、锥阀不产生泄漏，滑阀则由于阀芯和阀体孔有一定间隙，在压力作用下要产生泄漏。 二、选择题 1、一水平放置的双杆液压缸，采用三位四通电磁换向阀，要求阀处于中位时，液压泵卸荷，且液压缸浮动，其中位机能应选用（ D ）；要求阀处于中位时，液压泵卸荷，液压缸闭锁不动，其中位机能应选用（ B ）。 A．O型； B．M型； C．Y型； D．H型； 2、当节流阀的开口一定，进、出油口的压力相等时，通过节流阀的流量为（ A ）。 A．0 B．某调定值C．泵额定流量D．无法判断 3、下面哪一项不是溢流阀的功用（ C ）。 A．用作安全阀 B．用作背压阀 C．用作顺序阀 D．用作卸荷阀 4、大流量液压系统使用的换向阀一般是（C ）。 A．手动换向阀B．机动换向阀C．电液换向阀D．电磁换向阀 5、直动型溢流阀一般用于（A ）。 A．低压系统 B．中压系统 C．高压系统 D．超高压系统 6、以下（ B ）对减压阀的描述是不正确的。 A．阀口常开B．可用作背压阀C．保持出口压力恒定D．出口处压

液压控制系统（电液控制系统）复习资料及试卷 一、简略设计应用电液比例阀控制的速度控制回路。画出原理图并加以说明。 该液压控制系统由控制计算机、比例放大器、电液比例方向阀、液压泵、液压缸、基座、负载、位移传感器和，数据采集卡组成，如图1所示。 图1 电液比例阀控制的速度控制回路 液压系统采用定量泵和溢流阀组成的定压供油单元，用电液比例方向阀在液压缸的进油回路上组成进油节流调速回路，控制活赛的运行速度。位移传感器检测出液压缸活塞杆当前的位移值，经A/D 转换器转换为电压信号，将该电压信号与给定的预期位移电压信号比较得出偏差量，计算机控制系统根据偏差量计算得出控制电压值，再通过比例放大器转换成相应的电流信号，由其控制电液比例方向阀阀芯的运动，调节回路流量，从而通过离散的精确位移实现对负载速度的精确调节。 二、说明使用电液闭环控制系统的主要原因。 液压伺服系统体积小、重量轻，控制精度高、响应速度快，输出功率大，信号灵活处理，易于实现各种参量的反馈。另外，伺服系统液压元件的润滑性好、寿命长；调速范围宽、低速稳定性好。闭环误差信号控制则定位更加准确，精度更高。 三、在什么情况下电液伺服阀可以看成震荡环节、惯性环节、比例环节？ 在大多数的电液私服系统中，伺服阀的动态响应往往高于动力元件的动态响应。为了简化系统的动态特性分析与设计，

伺服阀的传递函数可以进一步简化，一般可以用二阶震荡环节表示。如果伺服阀二阶震荡环节的固有频率高于动力元件的固有频率，伺服阀传递函数还可以用一阶惯性环节表示，当伺服阀的固有频率远远大于动力元件的固有频率，伺服阀可以看成比例环节。 四、在电液私服系统中为什么要增大电气部分的增益，减少液压部分的增益？ 在电液伺服控制系统中，开环增益选得越大，则调整误差越小，系统抗干扰能力就越强。但系统增益超过临街回路增益，系统就会失稳。在保持系统稳定性的条件下，得到最大增益。从提高伺服系统位置精度和抗干扰刚度考虑，要求有较高的电气增益K P，因此，液压增益不必太高，只要达到所需要的数值就够了。同时，电气系统增益较液压增益也易于调节，同时成本低。 五、结合实际应用设计应用电液私服控制的位置控制系统。画原理图并加以说明。 设计送料机械手移送机构液压伺服系统工作原理图如图2所示。 图2 送料机械手移送机构液压伺服系统工作原理图 1—液压缸；2、3—液控单向阀；4、13、18—电磁换向阀；5—电液伺服阀； 6、15—压力继电器； 该回路设计具有以下几个特点： （1）伺服泵站由交流电机、轴向柱塞泵、溢流阀、单向阀、过滤器、蓄能器，压力继电器、压力表、加热器以及冷却回路等组成。泵站同时具备温度、液位等信号的监测、报警功能，自动化程度较高。液压系统的启动、停止、溢流阀的动

第五节液压辅助元件 1010 下列滤油器中一次性使用的是。 A．金属纤维型 B．金属网式 C．纸质 D．缝隙式 1011 下列滤油器中属于纵深型的是。 A．金属网式 B．金属线隙式 C．缝隙式 D．纤维型 1014 当滤器的绝对过滤精度为100μm时，表明该滤器后。 A．不含100μm以上污染颗粒 B．100μm以上污染颗粒浓度不到滤器前的 l／20 C．100μm以上污染颗粒浓度不到滤器前的 1／75 D．100μm以上污染颗粒浓度不到滤器前的 1／100 1015 滤油器的压降随使用时间增加的速度与有关。 A．过滤精度 B．有效过滤面积 C．油液品质 D．A与B与C 1016 滤油器在达到其规定限值之前可以不必清洗或更换滤芯。 A．压力降 B．过滤精度 C．过滤效率 D．进口压力 1017 滤油器位于压力管路L时的安全措施中通常不包括。 A．设污染指示器 B．设压力继电器 C．设并联单向阀 D．滤器置于溢流阀下方 1020 过滤比βx的数值达到＿时，x值（μm）即被认为是滤油器的绝对过滤精度。 A．50 B．75 C．99．9 D．100 1021 下列滤器中属表面型的是滤油器。 A．纤维型 B．纸质 C．线隙式 D．金属粉末烧结型 1023 下列滤油器中滤油精度要求较高的是。 A．金属网式 B．金属线隙式 C．金属纤维式 D．金属缝隙式 1024 滤油器的过滤比（βx值）的定义是。 A．滤油器上游油液单位容积中大于某尺寸x的颗粒数 B．滤油器下游油液单位容积中大于某尺寸x的颗粒数 C．A／B D．B／A 1025 滤油器的过滤精度常用作为尺寸单位。 A．μm B．mm C．nm D．mm2 1026 国际标准化组织以来评定滤油器过滤精度。 A．绝对过滤尺度 B．过滤效率 C．过滤比 D．滤芯孔隙直径 1027 滤油嚣的性能参数不包括。 A．过滤精度 B．额定压差 C．额定流量 D．使用寿命 1032 下列滤油器中属不可清洗型的有。 A．网式 B．纸质 C．线隙式 D．磁性 1034 下列滤油器中作为精滤器使用的有。

液压控制元件 一、填空题 1、液压控制阀按连接方式不同，有管式连接、板式及叠加式连接和插装式连接三种连接。 2、单向阀的作用是控制油液单向流动，正向通油时应接通，反向时截止。 3、按阀芯运动的控制方式不同，换向阀可分为手动、机动、电磁、液动和电液换向阀。 4、电磁换向阀的电磁铁按所接电源不同，可分为交流和直流两种。 5、液压系统中常见的溢流阀按结构分为直动型和先导型两种。前者一般用于低压系统，后者一般用于中、高压系统。 6、压力继电器是一种能将压力信号转换为电气信号的能量装置。 7、液压控制阀是液压系统的__控制_____元件。根据用途和工作特点不同，控制阀主要可分为_压力__、__方向___、和_流量___三大类。 8、单向阀是保证通过阀的液流只向一个方向流动而不能反向流动的方向控制阀，一般由阀体阀芯和弹簧等零件构成，其阀芯的结构分为_普通_和_液控__两种。 9、一个换向阀的完整图形符号，应具有表明_工作位_______数,_油口通路数和在各工作位置上_换向____控制方法以及复位、定位方法的符号，换向阀是用来使执行元件__换向_______。 10、对换向阀的主要性能要求是：油路导通时，_压力______ 损失要小：油路断开时，泄露量要小；阀芯换位时，操纵力要小以及换向平稳。 11、三位换向阀处于中间位置时，其油口P、A、B、T间的通路有各种不同的联结形式，以适应各种不同的工作要求，将这种位置时的内部通路形式称为三位换向阀的_

中位机能__。 12、压力阀的共同特点是利用_油液压力________和_弹簧力_______相平衡的原理来进行工作的。 13、直动式溢流阀是利用阀芯上端的弹簧力直接与下端面的液体压力相平衡来控制溢流压力的，一般直动式溢流阀只用于低压系统。 14、实际工作时，溢流阀开口的大小是根据_通过的流量__________自动调整的。 15、减压阀是利用液流通过_阀口缝隙___产生压降的原理，使出口压力低于进口压力，并使出口压力保持基本不变的压力控制阀。 16、溢流阀调定的是_进口_____压力，而减压阀调定的是_出口____ 压力：溢流阀采用_内_____泄，而减压阀采用_外____泄。 17、流量控制阀是通过改变节流口的_流通面积_或通流通道的长短_来改变局部阻力的大小，从而实现对流量进行控制的。 18、方向控制阀的工作原理是利用阀芯和阀体的相对位置改变，实现油路与油路间的接通和断开，以满足系统对油流方向的要求。 19、调速阀能在负载变化时使通过调速阀的流量不变。 20、液压控制阀按连接方式可为螺纹连接阀、法兰连接阀、板式连接阀、叠加式连接阀、插装式连接阀五类。 21、顺序阀的功用是以系统压力信号使多个执行元件自动地按先后顺序动作。 22、指出图中各图形符号所表示的控制阀名称。

第4章液压控制元件 在液压系统中,除需要液压泵供油与液压执行元件来驱动工作装置外,还要配备一定数量得液压控制元件,液压控制阀就就是用来对液流得流动方向、压力得高低以及流量得大小进行预期得控制,以满足负载得工作要求得控制元件。因此,液压控制阀就是直接影响液压系统工作过程与工作特性得重要元件。 在液压系统中,液压控制阀(简称液压阀)就是用来控制系统中油液得流动方向、调节系统压力与流量得控制元件。借助于不同得液压阀,经过适当得组合,可以达到控制液压系统得执行元件(液压缸与液压马达)得输出力或力矩、速度与运动方向等得目得。 4、1 液压控制阀概述 4、1、1液压阀得分类 液压阀得分类方法很多,根据不同得用途与结构,液压阀主要分为以下几类: (1)按用途可以分为:压力控制阀(如溢流阀、顺序阀、减压阀等)、流量控制阀(如节流阀、调速阀等)、方向控制阀(如单向阀、换向阀等)三大类。 (2)按控制方式可以分为:定值或开关控制阀、比例控制阀、伺服控制阀。 (3)按操纵方式可以分为:手动阀、机动阀、电动阀、液动阀、电液动阀等。 (4)按安装形式可以分为:管式连接、板式连接、集成连接等。 为了减少液压系统中元件得数目与缩短管道长度尺寸,有时常将两个或两个以上得阀类元件安装在一个阀体内,制成结构紧凑得独立单元,这样得阀称为组合阀,如单向顺序阀、单向节流阀等。 4、1、2 对液压阀得基本要求 1、液压阀得共同点 各类液压阀虽然形式不同,控制得功能各异,但各类液压阀之间总还就是保持着一些基本得共同点: (1)在结构上,所有得阀都就是由阀芯、阀体与驱动阀芯动作得元部件组成; (2)在工作原理上,所有得阀都就是通过改变阀芯与阀体得相对位置来控制与调节液流得压力、流量及流动方向得; (3)所有阀中,通过阀口得流量与阀口通流面积得大小、阀口前后得压差有关,它们之间得关系都符合流体力学中得孔口流量公式(),只就是各种阀控制得参数各不相同而已。 可以说,各类阀在本质上就是相同得,仅仅就是由于某一特点得到了特殊得发展,才演变出了各种不同类型得阀来。 2、液压传动系统对液压阀得基本要求: (1)动作灵敏、使用可靠,工作时冲击与振动要小,使用寿命长; (2)油液通过液压阀时压力损失要小,密封性能好,内泄漏少,无外泄漏; (3)结构简单紧凑,安装、维护、调整方便,通用性好。 4、2压力控制阀

4液压辅助元件 本章提要：液压辅助元件有滤油器、蓄能器、管件、密封件、油箱和热交换器等，除油箱通常需要自行设计外，其余皆为标准件。液压辅助元件和液压元件一样，都是液压系统中不可缺少的组成部分。它们对系统的性能、效率、温升、噪声和寿命的影响不亚于液压元件本身。通过学习,要求掌握液压辅件的结构原理，熟

知其使用方法及适用场合。 教学内容： 本章介绍了液压传动系统中的辅助元件—-滤油器、蓄能器、管件、密封件、油箱和热交换器等工作原理及结构。 教学重点： 1．油液的污染的防治； 2．密封件密封原理； 3．油箱形式及油箱上的辅件。 教学难点： 1．理解油液的污染； 2．动密封和静密封。 教学方法: 课堂教学为主，充分利用网络课程中的多媒体素材来表示抽象概念，利用实验，了解辅件的结构及工作原理。 教学要求： 掌握油液的污染的防治和过滤器的原理;了解密封件密封原理；了解管件、

管接头、蓄能器、油箱的功用及基本结构；掌握蓄能器的容积计算。

4.1 滤油器 4.1.1对过滤器的要求 液压油中往往含有颗粒状杂质，会造成液压元件相对运动表面的磨损、滑阀卡滞、节流孔口堵塞，使系统工作可靠性大为降低。在系统中安装一定精度的滤油器，是保证液压系统正常工作的必要手段。过滤器的过滤精度是指滤芯能够滤除的最小杂质颗粒的大小，以直径d 作为公称尺寸表示，按精度可分为粗过滤器（d ＜100m μ)普通过滤器(d ＜10m μ）,精过滤器（d ＜5m μ)，特精过滤器（d ＜ 1m μ）。一般对过滤器的基本要求是： （1）能满足液压系统对过滤精度要求，即能阻挡一定尺寸的杂质进入系统。 （2)滤芯应有足够强度,不会因压力而损坏。 (3)通流能力大，压力损失小. （4）易于清洗或更换滤芯。 表4.1 各种液压系统的过滤精度要求 4.1.2按滤芯的材料和结构形式，滤油器可分为网式、线隙式，纸质滤芯式、烧结式滤油器及磁性滤油器等。按滤油器安放的位置不同,还可以分为吸滤器，压滤器和回油过滤器，考虑到泵的自吸性能，吸油滤油器多为粗滤器. （1）网式滤油器 图4。1所示为网式滤油器,其滤芯以铜网为过滤材料，在周围开有很多孔的塑料或金属筒形骨架上,包着一层或两层铜丝网，其过滤精度取决于铜网层数和网孔的大小。这种滤油器结构简单,通流能力大，清洗方便,但过滤精度低，一般用于液压泵的吸油口.

《液压传动》练习题 第四章液压执行元件（液压马达） 一、填空题：（每空0.5分，共16分） 1、液压马达是一种将输入液体的压力能转换为旋转运动机械能的能量转换装置。 2、按形成液压马达密封工作容积的结构不同，液压马达可分为柱塞马达、叶片马达和齿轮马达。 3、按液压马达输出流量情况不同，液压马达可分为定量马达和变量马达。 4、按液压马达吸排油口可转换情况不同，液压马达可分为单向马达和双向马达。 5、按液压马达主轴每转工作容积大小变化次数不同，液压马达可分为单作用马达、双作用和多作用马达 6、按液压马达输出参数的不同，液压马达可分为高速小扭矩马达和低速大扭矩马达。 7、理论上说，液压泵和液压马达具有可逆性，实际中，只有轴向柱塞泵（马达）具有可逆性。 8、液压马达工作时，为了保证马达运转的平稳性，应使马达的排油口处具有一定的回油背压。 9、由于泄漏的影响，为了保证液压马达工作时的正常转速，应使输入马达的实际流量大于理论流量，以补偿液压马达的泄漏量。 10、在液压传达系统中，调整液动机运转速度（调速）的基本方法是调节输入液动机得流量大小。 11、液压马达的扭矩正比于转排量，转速反比于转排量，所以，低速大扭矩液压马达是因为马达的转排量大，高速小扭矩液压马达是因为马达的转排量小。 12、对于同一个液压系统，若液压泵的输出功率保持不便，则采用高速小扭矩液压马达或低速大扭矩液压马达时，其输出功率相等。 13、叶片式液压马达的叶片应径向安装，以保证马达正反转时性能不变。 14、叶片式液压马达适用于。 15、为了保证马达正反转时性能不变，应使齿轮马达的进出油口对称。 16、齿轮式液压马达适用于。 17、轴向柱塞式液压马达适用于。 18、低速大扭矩液压马达适用于。 19、低速大扭矩液压马达主要结构类型为径向柱塞马达。 二、选择题：（每题1分，共10分） 1、实际中，只有具有可逆性。 A、轴向柱塞泵 B、径向柱塞泵 C、叶片泵 D、齿轮泵 2、高速小扭矩液压马达是因为。 A、马达的工作压力较小。 B、马达的输入流量较小。 C、马达的转排量较小。 D、马达的输入功率较小。 3、低速大扭矩液压马达是因。 A、马达的工作压力较大。 B、马达的输入流量较大。 C、马达的转排量较大。 D、马达的输入功率较大。 4、同一液压系统采用不同的液压马达（忽略损失）时，其输出功率。 A、相同。 B、不相同，低速大扭矩液压马达输出功率较大。 C不相同，高速小扭矩液压马达输出功率较大。D、不相同，但无法确定大小。

一.填空题： 1.流量控制阀是通过改变来改变（节流口通流面积或通流通道的长短）局部阻力的大小，从而实现对流 量的控制。 2.通过流量控制阀节流口的流量大小与（流量系数K）、（节流口通流面积A）、（节流口前后压力差 Δp）和（由节流口形状决定的节流阀指数m）有关。 3.调速阀是由（定差减压阀）和节流阀（串联）而成，旁通型调速阀是由（差压式溢流阀）和节流阀（并 联）而成。 4.调速阀比节流阀的调速性能好，这是因为无论调速阀出口（负载）如何变化，节流口前后的（压力差） 基本稳定，从而使（输出流量）基本保持恒定。 5.温度补偿调速阀的原理，是采用一个温度补偿杆。当系统温度升高时，温度补偿杆自动（伸长），节 流口的面积自动（减小）；通过节流口的流量（得到补偿）。 6.液压控制阀按连接方式可分为（螺纹连接阀）、（法兰连接阀）、（板式连接阀）、（叠加式连接阀）、 （插装式连接阀）五类。 7.插装阀由（控制盖板）、（阀体）、（阀套）和（弹簧）组成。 8.液压伺服控制和电液比例控制技术其控制（精度）和响应的（快速性）远远高于普通的液压传动系统。 9.液压伺服阀是一种通过改变输入信号，（连续）、（成比例）的控制（流量）和（压力）进行液压控 制的控制方式。 10.电液伺服阀通常由（电气-机械转换装置）、（液压放大器）和（反馈（平衡））机构三部分组成。 11.比例阀可以通过改变输入电信号的方法对压力、流量进行（连续）控制。比例 判断题： 1.流量控制阀有节流阀、调速阀、溢流阀等。（×） 2.节流阀和调速阀分别用于节流和调速，属于不同类型的阀。（×） 3.通过节流阀的流量与节流阀的通流截面积成正比，与阀两端的压力差大小无关。（×） 4.当插装阀的远控口通油箱时，两个工作油口不相通。（×） 5.插装阀可实现大流量通过。（√） 选择题： 1.节流阀是控制油液的（） A、流量 B、方向 C、压力（a） 2.节流阀的节流口应尽量做成（）式。 A、薄壁孔 B、短孔 C、细长孔（A） 3.与节流阀相比较，调速阀的显着特点是（）。 A．流量稳定性好B．结构简单，成本低C．调节范围大D．最小压差的限制较小（a） 4.当调速阀两端压差大于1MPa时，随着两端压差增大，通过调速阀流量。( ) A.增大 B.减小 C.不变 D.不能确定（c） 5.压力继电器是（）控制阀。 A、流量 B、压力 C、方向（b） 6.对液压系统控制精度和响应速度来说，下面哪个说法是正确的。（） A. 开关控制>电液比例控制>液压伺服控制； B. 电液比例控制>液压伺服控制>开关控制； C. 开关控制>液压伺服控制>电液比例控制； D.液压伺服控制>电液比例控制>开关控制。（d） 液压回路题

一、填空题 1、单向阀的作用是（）。对单向阀的性能要求是：油液通过时（）；反向截止时（）。 2、液控单向阀控制油的压力不应低于油路压力的（）。30%~50% 3、机动换向阀利用运动部件上的（）压下阀芯使油路换向，换向时其阀口（慢慢开启），故换向平稳，位置精度高。它必须安装在（操纵件附近）的位置。 4、电液动换向阀是由（）和（）组成的，前者的作用是（）；后者的作用是（）。 5、液压系统中常用的溢流阀有（）和（）两种，前者用于（）；后者宜用于（）。 6、先导式溢流阀由（）和（）两部分组成。这种阀尺寸（），压力和流量的（）。 7、溢流阀在液压系统中，能起（）、（）、（）、（）和（）等作用。 8、压力继电器是一种能将（）转变为（）的转换装置。压力继电器能发出电信号的最低压力和最高压力 的范围，称为（调压范围）。 9、调速阀是由（）与（）串联而成的。前者起（）作用，后者起（）作用。 10、背压阀的作用是使液压缸回油腔中具有一定的（），保证运动部件工作平稳。 二、判断题 1、高压大流量液压系统常采用电磁换向阀实现主油路换向。( ) 2、通过节流阀的流量与节流阀的通流面积成正比，与阀两端的压力差大小无关。( ) 3、当将液控顺序阀的出油口与油箱连接时，其即成为卸荷阀。( ) 4、采用顺序阀实现的顺序动作回路中，其顺序阀的调整压力应比先动作液压缸的最大工作压力低。( ) 5、液控单向阀正向导通，反向截止。( ) 6、顺序阀可用作溢流阀用。( ) 7、使液压泵的输出流量为零，此称为流量卸荷。( ) 三、选择题 1、常用的电磁换向阀是控制油液的（）。 A．流量 B．压力 C．方向 2、在三位换向阀中，其中位可使液压泵卸荷的有（）型。 A．H B．0 C．K D．Y 3、减压阀利用（）压力油与弹簧力相平衡，它使（）的压力稳定不变，有（）。 A．出油口 B．进油口 C．外泄口 4、节流阀的节流口应尽量做成（）式。 A．薄壁孔 B．短孔 C．细长孔 5、顺序动作回路可用（）来实现。 A．单向阀 B．溢流阀 C．压力继电器

第六章液压辅助元件 在液压系统中，蓄能器、滤油器、油箱、热交换器、管件等元件属于辅助元件，这些元件结构比较简单，功能也较单一，但对于液压系统的工作性能、噪声、温升、可靠性等，都有直接的影响。因此应当对液压辅助元件，引起足够的重视。在液压辅助元件中，大部分元件都已标准化，并有专业厂家生产，设计时选用即可。只有油箱等少量非标准件，品种较少要求也有较大的差异，有时需要根据液压设备的要求自行设计。 第一节滤油器 一、滤油器的作用及性能 1．滤油器的作用 在液压系统中，由于系统内的形成或系统外的侵入，液压油中难免会存在这样或那样的污染物，这些污染物的颗粒不仅会加速液压元件的磨损，而且会堵塞阀件的小孔，卡住阀芯，划伤密封件，使液压阀失灵，系统产生故障。因此，必须对液压油中的杂质和污染物的颗粒进行清理，目前，控制液压油洁净程度的最有效方法就是采用滤油器。滤油器的主要功用就是对液压油进行过滤，控制油的洁净程度 2．滤油器的性能指标 滤油器的主要性能指标主要有过滤精度、通流能力、压力损失等，其中过滤精度为主要指标。 (1）过滤精度滤油器的工作原理是用具有一定尺寸过滤孔的滤芯对污物进行过滤。过滤精度就是指，滤油器从液压油中所过滤掉的杂质颗粒的最大尺寸（以污物颗粒平均直径d表示）。 目前所使用的滤油器，按过滤精度可分为四级：粗滤油器（d≥0.1mm）、普通滤油器（d≥0.01mm）、精滤油器（d≥0.001mm）和特精滤油器（d≥0.0001mm）。 过滤精度选用的原则是：使所过滤污物颗粒的尺寸要小于液压元件密封间隙尺寸的一半。系统压力越高，液压件内相对运动零件的配合间隙越小，因此，需要的滤油器的过滤精度也就越高。液压系统的过滤精度主要取决于系统的压力。