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。

4-6 要使差动连接单活塞杆缸快进速度是快退速度的2倍，则活塞与活塞杆直径之比应为多少？ 解：设快进速度为v1，快退速度为v2。

差动连接时，快进v1?4q/?d，快退v2?4q/[?(D?d)]，由v1?2v2可得D?2223d

所以，要使差动连接单活塞杆缸快进速度是快退速度的2倍，活塞与活塞杆直径之比应为3。 4-7 如图所示的液压系统中，液压泵铭牌参数qv=18L/min，p=，设活塞直径D=90mm，活塞直径d=60mm， F=28000N时，不计压力损失，试求在各图示情况下压力表的指示压力。

解：设无杆腔面积为A1，有杆腔面积为A2。

F2.8?104??4.4MPa； （1）P1?2?A1??90?10?3?4（2）P1?0；

（3）P1A1?F?A2P2得P1?5.5MPa

4-8 已知单杆液压缸缸筒内径D=100 mm，活塞杆直径d=50 mm，工作压力p1=2 MPa，流量qv=10 L/min，回油压力p2=。试求活塞往返运动时的推力和速度。

解：（1）活塞伸出时：

F1?P1?d24?P2??D42?d2?=，

（2）活塞退回时：

4-9 下图为两结构尺寸相同的液压缸，A1=100cm2，A2=80cm2，p1=，qV1=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：由题意可得，缸1的有杆腔与缸2的无杆腔压力相等，设为P0： 则：（1）P1?A1?A2?P0?F1

由以上3式可得F1?F2?5kN。 （2）v1?qv1/A1?0.025m/s

4-10 设计一差动连接液压缸，已知泵的公称流量为25L/min，公称压力为，工作台快进、快退速度为5m/min。试计算液压缸内径D和活塞杆直径d。当快进外负载为25×1O3N时，液压缸的压力为多少

?4q?解:d????v??12?79.8(mm),

2d?112.8mm

又因快进和快退速度相等，所以D?由F??d242P1?4F/(?d)?4.99MPa 1得，P4-11 已知液压马达的排量VM=250mL/r，入口压力为p1=,出口压力为p2=,此时总效率?=,容积效率

?VM=。当输入流量q=22L/min时，试求：

V(1)液压马达的输出转矩（N·m）； (2)液压马达的输出功率（kw）； (3)液压马达的转速（r/min）。 解：（1）T??P?V??m?362.5Nm

2? （2）Pou??P?qv?3.1kw （3）n?qv??v?80.96(r/min) V4-12 一液压马达，要求输出转矩为·m，转速为30r/min，马达的排量为105mL/r，求所需要的流量和压力各为多少？（马达的机械效率和容积效率各为）

解：?P?2?T?3.49MPa V?v4-13如题4-12图，泵输出压力p=10MPa，排量VP=10mL/r，转速n=1450r/min，机械效率?mP=，容积效率?VP=；马达排VM=10mL/r，机械效率?mM=，容积效率?VM=。泵出口和马达进油管路间的压力损失为，假设其它损失不计，且系统无过载，试求： （1）泵的输出功率； （2）驱动泵的电机功率； （3）马达的输出转矩； （4）马达的输出转速。

题4-12图

解：（1）Pou??P?qvt??v?2.175kw （2）Pin?Pou???2.685kw

1??P?V??m?13.9Nm 2?V?n??Vp??VM （4）n?qvt??vM/VM?p （3）T?VM?1174.5r/min

5. 液压控制阀 思考题与习题

5-1 液控单向阀和单向阀功能上有何区别？

解：液控单身阀当控制油路给油时，可以反向导通，而意向阀只能正向导通。

5-2 换向阀的种类有哪些？举例说明“位”和“通”的含义是什么？分别说明0型、M型、P型和H型三位四通换向阀在中间位置时的性能特点？

解：（1）按换向阀按阀芯在阀体孔内的工作位置数和换向阀所控制的油口通路数可分为二位二通、二位三通和三位五通等；按换向阀的控制方式可分为手动、机动、电动、液动和电液动等；按阀芯运动方式可分为滑阀、转阀等类型。

（2）A、位置数

位置数（位）是指阀芯在阀体孔中的位置，有几个位置就称之为几位；比如有两个位置即称之为为“两位”，有三个位置我们就称之为“三位”，依次类推。职能符号图图形中“位”是用用粗实线方格（或长方格）表示，有几位即画几个方格来表示。

三位换向阀的中格和二位换向阀靠近弹簧的一格为常态位置(或称静止位置或零位置)，即阀芯末受到控制力作用时所处的位置；靠近控制符号的一格为控制力作用下所处的位置。

B、通路数

通路数（通）是指换向阀控制的外连工作油口的数目。一个阀体上有几个进、出油口就是几通。将位和通的符号组合在一起就形成了阀体整体符号。在图形符号中，用“┬”和“┴”表示油路被阀芯封闭，用“│”或“∕”表示油路连通，方格内的箭头表示两油口相通，但不表示液流方向。一个方格内油路与方格的交点数即为通路数，几个交点就是几通。 (3) 中位型式 结构原理图 符号 中位特点 液压阀从其它位置转换至中位时，执行元件立即停止，换向位置精度高，但液压冲击大；执行元件停止工作后，油液被封闭在阀后的管路、元件中，重新启动时较平稳；在中位时液压泵不能卸荷 换向平稳，液压缸冲出量大，换向位置精度低；执行元件浮动；重新启动时有冲击；在中位时液压泵卸荷 T口封闭，P、A、B导通。换向平稳，液压缸冲出量大，换向位置精度低；执行元件浮动（差动液压缸不能浮动）；重新启动时有冲击；在中位时液压泵不卸荷 液压阀从其它位置转换到中位时，执行元件立即停止，换向位置精度高，但液压冲击大；执行元件停止工作后，执行元件及管路充满油液，重新启动时较平稳；在中位时，液压泵卸荷 O H P M 5-3 选用换向阀时要考虑哪些问题？ 解：①根据系统的性能要求,选择滑阀的中位机能及位数和通数。②考虑换向阀的操纵要求。如人工操纵的用手动式、脚踏式；自动操纵的用机动式、电动式、液动式、电液动式；远距离操纵的用电动式、电液式；要求操纵平稳的用机动式或主阀芯移动速度可调的电液式；可靠性要求较高的用机动式。③根据通过该阀的最大流量和最高工作压力来选取(查表)。最大工作压力和流量一般应在所选定阀的范围之内,最高流量不得超过所选阀额定流量的120%,否则压力损失过大,引起发热和噪声。若没有合适的,压力和流量大一些也可用,只是经济性差一些。④除注意最高工作压力外,还要注意最小控制压力是否满足要求(对于液

动阀和电液动换向阀)。⑤选择元件的联接方式一一管式(螺纹联接)、板式和法兰式,要根据流量、压力及元件安装机构的形式来确定。⑥流量超过63L/min时,不能选用电磁阀,否则电磁力太小,推不动阀芯。此时可选用其他控制形式的换向阀,如液动、电液动换向阀。

5-4 滑阀阀芯的卡紧现象是怎样引起的？如何解决？

解：引起液压卡紧的原因，可能是由于脏物进入缝隙而使阀芯移动困难，或者缝隙过小在油温升高时阀芯膨胀而卡死，但是主要原因是来自滑阀结构主体的几何形状误差和同心度变化所引起的径向不平衡液压力。如下图中（a)所示，当阀芯和阀体孔之间无几何形状误差，且轴心线平行但不重合时，阀芯周围间隙内的压力分布是线性的(图中A1和A2线所示)，且各向相等，阀芯上不会出现不平衡的径向力；当阀芯因加工误差而带有倒锥(锥部大端朝向高压腔)且轴心线平行而不重合时，阀芯周围间隙内的压力分布如下图中(b)中曲线A1和A2所示，这时阀芯将受到径向不平衡力(图中阴影部分)的作用而使偏心距越来越大，直到两者表面接触为止，这时径向不平衡力达到最大值；但是，如阀芯带有顺锥(锥部大端朝向低压腔)时，产生的径向不平衡力将使阀芯和阀孔间的偏心距减小；下图中(c)所示为阀芯表面有局部凸起(相当于阀芯碰伤、残留毛刺或缝隙中楔入脏物时，阀芯受到的径向不平衡力将使阀芯的凸起部分推向孔壁。当阀芯受到径向不平衡力作用而和阀孔相接触后，缝隙中存留液体被挤出，阀芯和阀孔间的摩擦变成半干摩擦乃至干摩擦，因而使阀芯重新移动时所需的力增大。

5-5 电液换向阀适用于什么场合？它的先导阀中位机能为 X 型行吗？为什么？

解：（1）电液换向阀适用于高压大流量，因为高压大流量场合时，需要很大的推理打开控制油路的主阀芯，电液换向阀控制油路的主阀芯不是靠电磁铁的吸力直接推动的，是靠电磁铁操纵控制油路上的压力油液推动的，因此推力可以很大，操纵也很方便。此外，主阀芯向左或向右移动的速度可以由节流阀控制，这就可以使系统中的执行元件能够得到平稳无冲击的换向。所以电液换向阀的换向性能也是很好的，适用与高压大流量场合。

（2）它的先导阀中位机能可以为X型，X型的特点是：在中位时，A、B、P油口都与T回油口相通。 5-6 画出溢流阀、减压阀及顺序阀的职能符号图形，并比较它们在结构上的异同之处？ 解：

（1）溢流阀 （2）减压阀 （3）顺序阀 三者在结构上的异同：

5-7 直动式溢流阀为何不适用于作高压大流量的溢流阀？

解：因为直动式是靠液压系统中的压力油直接作用在阀芯上与弹簧力相平衡，控制阀芯的启闭动作实现溢流，当系统压力较高时，作用在阀芯上的液压力较大，控制灵敏度下降。

5-8 采用先导式溢流阀为何能减小系统的压力波动？阀中的小孔各起什么作用？

解：（1）由于需要通过先导阀的流量较小，锥阀的阀孔尺寸也较小，调压弹簧2的刚度也就不大，因此调压比较轻便。主阀芯因两端均受液压力作用，平衡弹簧只需很小刚度，当溢流量变化而引起主阀平衡弹簧4压缩量变化时，溢流阀所控制的压力变化也就较小。

（2）各小孔作用为：下图所示为Y型先导型溢流阀，由先导阀和主阀两部分组成，压力油从进油口进入进油腔P后，经主阀芯5的径向孔再分为两路，一路经轴向孔f进入主阀芯的下端；另一路经阻尼孔e进入主阀芯的上端，再经孔c和b作用于先导阀的锥阀3上。系统压力较低时，先导阀关闭，主阀芯两端液压力相等，主阀芯在平衡弹簧4作用下处于最下端(图示位置)，主阀溢流阀口关闭；系统压力升高到作用于锥阀的液压力大于先导阀调压弹簧2的作用力时，先导阀(先导阀可视为小型直动型溢流阀)开启，此时，P油腔压力油经孔e、c、b、锥阀阀口、孔a和T油腔流回油箱，由于阻尼小孔e的作用，在主阀芯两端形成一定压力差，主阀芯在此压力差作用下克服平衡弹簧的弹力而向上移动，主阀溢流阀口开启，实现溢流稳压作用；调节手轮1可调节调压弹簧的预压缩量，进而调整系统压力。

5-9 分析比较溢流阀、减压阀和顺序阀的作用及区别？

解：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(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。

5-10 先导顺序阀的工作过程是什么其符号是什么？

解：当控制油口K控制油液压力超过顺序阀的调定压力时，阀口打开，油腔P1和P2相通。顺序阀的阀口启闭与其进油腔P1的压力高低无关，决定于控制油口K处控制油液压力。符号如下图：

5-11试举例绘图说明溢流阀在系统中的不同用处。 解：