力，故活塞能向右运动，并使有杆腔的油液流入无杆腔去，使无杆腔的流量增加，加快了向 右运动的速度。
F3?P1?A1?A2??PA?qp?qg?qp???D??D422?d2?p1????4d2
??D42?d2v3???4D2V3
v3?4q ?d2液压传动系统中，执行元件的工作压力取决于（负载），而其运动速度取决于（流量）。 5、试分析单杆活塞缸差动连接时元杆腔受力及活塞伸出速度
解：两腔用油管连通，并向两腔同时输入高压油，因此，两腔的压力是相等的，但由于两腔的有效工作面积不等，因此，产生的作用力也不等，无杆腔的推力大于有杆腔的推力，故活塞能向右运动，并使有杆腔的油液流入无杆腔去，使无杆腔的流量增加，加快了向右运动的速度。
6、如果要使机床工作往复运动速度相同，应采用什么类型的液压缸？ 答：双杆活塞缸
7、用理论流量和实际流量（qt和q）如何表示液压泵和液压马达的容积效率？用理论转距和实际转距(Tt和T)如何表示液压泵和液压马达的机械效率？请分别写出表达式。
液压泵的容积效率：?V?q qtqt q液压马达的容积效率：?v?液压泵的机械效率： ?m?Tt T液压马达的机械效率：?m?TTt
七、问答题
1、柱塞缸有何特点？
答：1）柱塞端面是承受油压的工作面，动力是通过柱塞本身传递的。
2）柱塞缸只能在压力油作用下作单方向运动，为了得到双向运动，柱塞缸应成对使用，或依靠自重（垂直放置）或其它外力实现。
3）由于缸筒内壁和柱塞不直接接触，有一定的间隙，因此缸筒内壁不用加工或只做粗加工，只需保证导向套和密封装置部分内壁的精度，从而给制造者带来了方便。
4）柱塞可以制成空心的，使重量减轻，可防止柱塞水平放置时因自重而下垂。 2、液压缸为什么要密封？哪些部位需要密封？常见的密封方法有哪几种？ 答：液压缸高压腔中的油液向低压腔泄漏称为内泄漏，液压缸中的油液向外部泄漏叫做外泄漏。由于液压缸存在内泄漏和外泄漏，使得液压缸的容积效率降低，从而影响液压缸的工作性能，严重时使系统压力上不去，甚至无法工作；并且外泄漏还会污染环境，因此为了防止
泄漏的产生，液压缸中需要密封的地方必须采取相应的密封措施。 液压缸中需要密封的部位有：活塞、活塞杆和端盖等处。
常用的密封方法有三种：１）间隙密封 这是依靠两运动件配合面间保持一很小的间隙，使其产生液体摩擦阻力来防止泄漏的一种密封方法。用该方法密封，只适于直径较小、压力较低的液压缸与活塞间密封。为了提高间隙密封的效果，在活塞上开几条环形槽,这些环形槽的作用有两方面，一是提高间隙密封的效果，当油液从高压腔向低压腔泄漏时,由于油路截面突然改变，在小槽内形成旋涡而产生阻力，于是使油液的泄漏量减少；另一是阻止活塞轴线的偏移，从而有利于保持配合间隙，保证润滑效果，减少活塞与缸壁的磨损，增加间隙密封性能。2）橡胶密封圈密封 按密封圈的结构形式不同有Ｏ型、Ｙ型、Yx型和Ｖ型密封圈，Ｏ形密封圈密封原理是依靠Ｏ形密封圈的预压缩，消除间隙而实现密封。Ｙ型、Yx型和Ｖ型密封圈是依靠密封圈的唇口受液压力作用变形，使唇口贴紧密封面而进行密封，液压力越高，唇边贴得越紧，并具有磨损后自动补偿的能力。3）橡塑组合密封装置 由O型密封圈和聚四氟乙烯做成的格来圈或斯特圈组合而成。这种组合密封装置是利用O型密封圈的良好弹性变形性能，通过预压缩所产生的预压力将格来圈或斯特圈紧贴在密封面上起密封作用。O型密封圈不与密封面直接接触，不存在磨损、扭转、啃伤等问题，而与密封面接触的格来圈或斯特圈为聚四氟乙烯塑料，不仅具有极低的摩擦因素（0.02～0.04，仅为橡胶的1/10），而且动、静摩擦因素相当接近。此外因具有自润滑性，与金属组成摩擦付时不易粘着；启动摩擦力小，不存在橡胶密封低速时的爬行现象。此种密封不紧密封可靠、摩擦力低而稳定，而且使用寿命比普通橡胶密封高百倍，应用日益广泛。
3、液压缸为什么要设缓冲装置？
答：当运动件的质量较大，运动速度较高时，由于惯性力较大，具有较大的动量。在这种情况下，活塞运动到缸筒的终端时，会与端盖发生机械碰撞，产生很大的冲击和噪声，严重影响加工精度，甚至引起破坏性事故，所以在大型、高压或高精度的液压设备中，常常设有缓冲装置，其目的是使活塞在接近终端时，增加回油阻力，从而减缓运动部件的运动速度，避免撞击液压缸端盖。
4、液压缸工作时为什么会出现爬行现象？如何解决？ 答：液压缸工作时出现爬行现象的原因和排除方法如下：
1) 缸内有空气侵入。应增设排气装置，或者使液压缸以最大行程快速运动，强迫排除空气。
2) 液压缸的端盖处密封圈压得太紧或太松。应调整密封圈使之有适当的松紧度，保证活塞杆能用手来回平稳地拉动而无泄漏。
3) 活塞与活塞杆同轴度不好。应校正、调整。
4) 液压缸安装后与导轨不平行。应进行调整或重新安装。 5) 活塞杆弯曲。应校直活塞杆。 6) 活塞杆刚性差。加大活塞杆直径。
7) 液压缸运动零件之间间隙过大。应减小配合间隙。
8) 液压缸的安装位置偏移。应检查液压缸与导轨的平行度，并校正。 9) 液压缸内径线性差（鼓形、锥形等）。应修复，重配活塞。 10) 缸内腐蚀、拉毛。应去掉锈蚀和毛刺，严格时应镗磨。
11) 双出杆活塞缸的活塞杆两端螺帽拧得太紧，使其同心不良。应略松螺帽，使活塞处于自然状态。 八、计算题
22
1、下图为两结构尺寸相同的液压缸，A1=100cm，A2=80cm，p1=0.9Mpa，q1=15L/min。若不计摩擦损失和泄漏，试求：
（1）当两缸负载相同(F1=F2)时，两缸能承受的负载是多少？ （2）此时，两缸运动的速度各为多少？
解：列方程：
?P1?A1?P2?A2?F2?P2?A1?F2 ??F1?F2?联合求解得p2=0.5MPa，F1=F2=5000N
v1=q1/A1=0.025m/s；v2A1=v1A2，v2=0.020m/s
2、如图所示三种形式的液压缸，活塞和活塞杆直径分别为D、d，如进入液压缸的流量为q，压力为P，若不计压力损失和泄漏，试分别计算各缸产生的推力、运动速度大小和运动方向。
ddDDdPqPPqqa)b)C)D F?答：（a）
?4p(D?d) ；
22V?4q?(D2?d2) ；缸体向左运动
4q?d2 ；缸体向右运动
F?（b）答：
?4pd2 ；
V?F?（c）答：
?4pd2 ；
V?4q?d2 ；缸体向右运动
2
3、如图所示液压回路，已知液压泵的流量qp=10L/min，液压缸无杆腔活塞面积A1=50cm，
2
有杆腔活塞面积A2=25cm，溢流阀调定压力PP=2.4Mpa，负载FL=10000N，节流阀通流面积AT=
23
0.01cm，试分别求回路中活塞的运动速度和液压泵的工作压力。（设Cd= 0.62，ρ= 870kg/m，节流阀口为薄壁小孔。） 答，以题意和图示得知：
因工作压力：PP = 2.4Mpa FL =10000N P1·A1=FL
-4
P1= FL/ A1=10000/(50×10)=2 MPa 节流阀的压差：ΔP = P1=2 MPa
q?CdAT节流阀的流量：
2?P?=0.62?0.01?10?42?2?106-23870=4.2×10 m /s
qp?q
活塞的运动速度：V =
A1
10?10?3/60?4.2?10?250?10?4= =150cm/min
有泵的工作压力：PⅠ= PP = 2 Mpa 活塞的运动速度：V =150 cm/min
2
4、如图所示两个结构和尺寸均相同的液压缸相互串联，无杆腔面积A1=100cm，有杆腔
2
面积A2=80cm，液压缸1输入压力P1=0.9Mpa，输入流量q1=12L/min，不计力损失和泄漏，试计算两缸负载相同时（F1=F2），负载和运动速度各为多少？
1A1P1A2v12F1v2F2q1P2 答：以题意和图示得知：
P1·A1=F1+P2·A2 P2·A1=F2
因：F1=F2 所以有：P1·A1 = P2·A2+P2·A1
P1?A10.9?100?10?4??4A?A(100?80)?1012故：P2== 0.5（MPa）
F1=F2= P2·A1=0.5×100×10×10=5000（N）
-3-4
V1=q1/A1= (10×10)/ (100×10)=1.2（m/min） q2=V1·A2
V2= q2/ A1= V1·A2/ A1=0.96（m/min） 因此，负载为5000（N）；缸1的运动速度1.2（m/min）；缸2的运动速度0.96（m/min）。 5、如图所示液压系统，负载F，减压阀的调整压力为Pj，溢流阀的调整压力为Py，Py > Pj。 油缸无杆腔有效面积为A。试分析泵的工作压力由什么值来确定。
-4
6
解：泵的工作压力 P=0
2
6、如图所示，两个结构和尺寸均相同相互串联的液压缸，有效作用面积A1=100cm，2-33
A2=80cm，液压泵的流量qp=0.2*10m/s，P1=0.9Mpa，负载F1= 0，不计损失，求液压缸的负载F2及两活塞运动速度V1，V2。
解：V1=q1/ A1=0.2*10/100*10=0.02 m/s
-4-4
V2=q2/ A2=0.02*80*10/100*10=0.16 m/s P2=F2/ A1
P1 A1= P2 A2+F1
F1=0；P2= P1 A1 /A2=1.125MPa F2= P2 A1=112.5N
第五单元 液压控制阀
综合训练
一、填空题
1、V型密封圈由形状不同的（ ）环（ ）环和（ ）环组成。（支承环、密封环、压环）
2、滑阀式换向阀的外圆柱面常开若干个环形槽，其作用是（ ）和（ ）。（均压、密封）
3、当油液压力达到预定值时便发出电信号的液－电信号转换元件是（ ）。（压力继电器
4、在先导式溢流阀中，先导阀的作用是（ ），主阀的作用是（ ）。（调压、溢流）
5、溢流阀在液压系统中起调压溢流作用，当溢流阀进口压力低于调整压力时，阀口是 的，溢流量为（ ），当溢流阀进口压力等于调整压力时，溢流阀阀口是（ ），溢流阀开始（ ）。（关闭、0、开启、溢流）
6、液压控制阀按其用途可分为（ ）、（ ）和（ ）三大类，分别调节、控制液压系统中液流的（ ）、（ ）和（ ）。（压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀、压力、流量、方向）
7、调速阀是由（ ）与（ ）串联而成的组合阀。（定差减压阀、节流阀） 8、常利用三位四通阀的O型中位机能具有（ ）功能。（锁紧） 9、先导式溢流阀由（ ）和（ ）两部分组成。（先导阀、主阀） 10、液压控制阀是液压系统中控制油液（ ）、（ ）及流动方向的元件。（压力、流量） 11、液压阀按其用途不同分为（ ）控制阀、（ ）控制阀和（ ）控制阀。（压力、流量、方向）
12、比例阀可以通过改变输入电信号的方法对压力、流量进行（ ）控制。（连续） 13、滑环式组合密封圈由（ ）和（ ）组成。（滑环、O形密封圈） 14、方向控制阀的操纵方式有如下五种形式（ ）、（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。（手动式、机动式、电磁式、液动式、电液动式）
15、溢流阀、减压阀、顺序阀都有（ ）和（ ）两种不同的结构形式。（直动式、先导式）
16、压力阀的共同特点是利用（ ）和（ ）相平衡的原理来进行工作的。（压
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