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四、名詞解釋

1．  帕斯卡原理（靜壓傳遞原理）
   在密閉容器內，施加于靜止液體上的壓力將以等值同時傳到液體各點。
2．  系統壓力 
   系統中液壓泵的排油壓力。
3．  運動粘度
   動力粘度μ和該液體密度ρ之比值。
4．  液動力
   流動液體作用在使其流速發生變化的固體壁面上的力。
5．  層流
   粘性力起主導作用，液體質點受粘性的約束，不能隨意運動，層次分明的流動狀態。
6．  紊流
   慣性力起主導作用，高速流動時液體質點間的粘性不再約束質點，完全紊亂的流動狀態。
7．  沿程壓力損失
液體在管中流動時因粘性摩擦而產生的損失。
8．  局部壓力損失 
   液體流經管道的彎頭、接頭、突然變化的截面以及閥口等處時，液體流速的大小和方向急劇發生變化，產生漩渦并出現強烈的紊動現象，由此造成的壓力損失
9．  液壓卡緊現象
當液體流經圓錐環形間隙時，若閥芯在閥體孔內出現偏心   且大端壓力高于小端壓力時，閥芯將受到一個液壓側向力的作用。當液壓側向力足夠大時，閥芯將緊貼在閥孔壁面上，產生卡緊現象。
10．液壓沖擊
在液壓系統中，因某些原因液體壓力在一瞬間突然升高，產生很高的壓力峰值，這種現象稱為液壓沖擊。
11．氣穴現象；氣蝕
    在液壓系統中，若某點處的壓力低于液壓油液所在溫度下的空氣分離壓時，原先溶解在液體中的空氣就分離出來，使液體中迅速出現大量氣泡，這種現象叫做氣穴現象。當氣泡隨著液流進入高壓時，在高壓作用下迅速破裂或急劇縮小，又凝結成液體，原來氣泡所占據的空間形成了局部真空，周圍液體質點以極高速度填補這一空間，質點間相互碰撞而產生局部高壓，形成壓力沖擊。如果這個局部液壓沖擊作用在零件的金屬表面上，使金屬表面產生腐蝕。這種因空穴產生的腐蝕稱為氣蝕。
12．排量
液壓泵每轉一轉理論上應排出的油液體積；液壓馬達在沒有泄漏的情況下，輸出軸旋轉一周所需要油液的體積。
13．自吸泵
液壓泵的吸油腔容積能自動增大的泵。              
14．變量泵
排量可以改變的液壓泵。
15．恒功率變量泵
    液壓泵的出口壓力p與輸出流量q的乘積近似為常數的變量泵。
16．困油現象
    液壓泵工作時，在吸、壓油腔之間形成一個閉死容積，該容積的大小隨著傳動軸的旋轉發生變化，導致壓力沖擊和氣蝕的現象稱為困油現象。
17．差動連接
   單活塞桿液壓缸的左、右兩腔同時通壓力油的連接方式稱為差動連接。
18．往返速比
      單活塞桿液壓缸小腔進油、大腔回油時活塞的運動速度v₂與大腔進油、小腔回油時活塞的運動速度v₁的比值。
19．滑閥的中位機能
三位滑閥在中位時各油口的連通方式，它體現了換向閥的控制機能。
20．溢流閥的壓力流量特性
      在溢流閥調壓彈簧的預壓縮量調定以后，閥口開啟后溢流閥的進口壓力隨溢流量的變化而波動的性能稱為壓力流量特性或啟閉特性。
21．節流閥的剛性
    節流閥開口面積A一定時，節流閥前后壓力差Δp的變化量與流經閥的流量變化量之比為節流閥的剛性T： 。
22．節流調速回路
    液壓系統采用定量泵供油，用流量控制閥改變輸入執行元件的流量實現調速的回路稱為節流調速回路。
23．容積調速回路
      液壓系統采用變量泵供油，通過改變泵的排量來改變輸入執行元件的流量，或執行元件為變量馬達時改變馬達的排量，從而實現調速的回路稱為容積調速回路。
24．功率適應回路（負載敏感調速回路）
    液壓系統中，變量泵的輸出壓力和流量均滿足負載需要的回路稱為功率適應回路。
25．速度剛性
    負載變化時調速回路阻抗速度變化的能力。
五、問答題
 4．答：液壓泵是依靠密閉工作容積的變化，將機械能轉化成壓力能的泵，常稱為容積式泵。液壓泵在機構的作用下，密閉工作容積增大時，形成局部真空，具備了吸油條件；又由于油箱與大氣相通，在大氣壓力作用下油箱里的油液被壓入其內，這樣才能完成液壓泵的吸油過程。如果將油箱完全封閉，不與大氣相通，于是就失去利用大氣壓力將油箱的油液強行壓入泵內的條件，從而無法完成吸油過程，液壓泵便不能工作了。
 
 
     5．答：由于單作用式葉片泵的吸油腔和排油腔各占一側，轉子受到壓油腔油液的作用力，致使轉子所受的徑向力不平衡，使得軸承受到的較大載荷作用，這種結構類型的液壓泵被稱作非卸荷式葉片泵。因為單作用式葉片泵存在徑向力不平衡問題，壓油腔壓力不能過高，所以一般不宜用在高壓系統中。雙作用葉片泵有兩個吸油腔和兩個壓油腔，并且對稱于轉軸分布，壓力油作用于軸承上的徑向力是平衡的，故又稱為卸荷式葉片泵。
 
 
     6．答：限壓式變量葉片泵的流量壓力特性曲線如附圖13所示。
    在泵的供油壓力小于p_限時，流量按AB段變化，泵只是有泄漏損失，當泵的供油壓力大于p_限時，泵的定子相對于轉子的偏心距e減小，流量隨壓力的增加而急劇下降，按BC曲線變化。由于限壓式變量泵有上述壓力流量特性，所以多應用于組合機床的進給系統，以實現快進→工進→快退等運動；限壓式變量葉片泵也適用于定位、夾緊系統。當快進和快退，需要較大的流量和較低的壓力時，泵在AB段工作；當工作進給，需要較小的流量和較高的壓力時，則泵在BC段工作。在定位﹑夾緊系統中，當定位、夾緊部件的移動需要低壓、大流量時，泵在AB段工作；夾緊結束后，僅需要維持較高的壓力和較小的流量（補充泄漏量），則利用C點的特性。總之，限壓式變量葉片泵的輸出流量可根據系統的壓力變化（即外負載的大�。�，自動地調節流量，也就是壓力高時，輸出流量�。粔毫Φ蜁r，輸出流量大。
優缺點：1）限壓式變量葉片泵根據負載大小，自動調節輸出流量，因此功率損耗較小，可以減少油液發熱。2）液壓系統中采用變量泵，可節省液壓元件的數量，從而簡化了油路系統。3）泵本身的結構復雜，泄漏量大，流量脈動較嚴重，致使執行元件的運動不夠平穩。4）存在徑向力不平衡問題，影響軸承的壽命，噪音也大。
 
 
7．答：雙聯泵：同一根傳動軸帶動兩個泵的轉子旋轉，泵的吸油口是公共的，壓油口各自分開。泵輸出的兩股流量可單獨使用，也可并聯使用。
    雙級泵：同一根傳動軸帶動兩個泵的轉子旋轉，第一級泵輸出的具有一定壓力的油液進入第二級泵，第二級泵將油液進一步升壓輸出。因此雙級泵具有單泵兩倍的壓力。
 
 
8．答：液壓泵的密閉工作容積在吸滿油之后向壓油腔轉移的過程中，形成了一個閉死容積。如果這個閉死容積的大小發生變化，在閉死容積由大變小時，其中的油液受到擠壓，壓力急劇升高，使軸承受到周期性的壓力沖擊，而且導致油液發熱；在閉死容積由小變大時，又因無油液補充產生真空，引起氣蝕和噪聲。這種因閉死容積大小發生變化導致壓力沖擊和氣蝕的現象稱為困油現象。困油現象將嚴重影響泵的使用壽命。原則上液壓泵都會產生困油現象。
    外嚙合齒輪泵在嚙合過程中，為了使齒輪運轉平穩且連續不斷吸、壓油，齒輪的重合度ε必須大于1，即在前一對輪齒脫開嚙合之前，后一對輪齒已進入嚙合。在兩對輪齒同時嚙合時，它們之間就形成了閉死容積。此閉死容積隨著齒輪的旋轉，先由大變小，后由小變大。因此齒輪泵存在困油現象。為消除困油現象，常在泵的前后蓋板或浮動軸套（浮動側板）上開卸荷槽，使閉死容積限制為最小，容積由大變小時與壓油腔相通，容積由小變大時與吸油腔相通。
在雙作用葉片泵中，因為定子圓弧部分的夾角>配油窗口的間隔夾角>兩葉片的夾角，所以在吸、壓油配流窗口之間雖存在閉死容積，但容積大小不變化，所以不會出現困油現象。但由于定子上的圓弧曲線及其中心角都不能做得很準確，因此仍可能出現輕微的困油現象。為克服困油現象的危害，常將配油盤的壓油窗口前端開一個三角形截面的三角槽，同時用以減少油腔中的壓力突變，降低輸出壓力的脈動和噪聲。此槽稱為減振槽。
在軸向柱塞泵中，因吸、壓油配流窗口的間距≥缸體柱塞孔底部窗口長度，在離開吸（壓）油窗口到達壓（吸）油窗口之前，柱塞底部的密閉工作容積大小會發生變化，所以軸向柱塞泵存在困油現象。人們往往利用這一點，使柱塞底部容積實現預壓縮（預膨脹），待壓力升高（降低）接近或達到壓油腔（吸油腔）壓力時再與壓油腔（吸油腔）連通，這樣一來減緩了壓力突變，減小了振動、降低了噪聲。
 
 
9．答：1）柱塞端面是承受油壓的工作面，動力是通過柱塞本身傳遞的。
2）柱塞缸只能在壓力油作用下作單方向運動，為了得到雙向運動，柱塞缸應成對使用，或依靠自重（垂直放置）或其它外力實現。
3）由于缸筒內壁和柱塞不直接接觸，有一定的間隙，因此缸筒內壁不用加工或只做粗加工，只需保證導向套和密封裝置部分內壁的精度，從而給制造者帶來了方便。
4）柱塞可以制成空心的，使重量減輕，可防止柱塞水平放置時因自重而下垂。
 
 
10．答：液壓缸高壓腔中的油液向低壓腔泄漏稱為內泄漏，液壓缸中的油液向外部泄漏叫做外泄漏。由于液壓缸存在內泄漏和外泄漏，使得液壓缸的容積效率降低，從而影響液壓缸的工作性能，嚴重時使系統壓力上不去，甚至無法工作；并且外泄漏還會污染環境，因此為了防止泄漏的產生，液壓缸中需要密封的地方必須采取相應的密封措施。
    液壓缸中需要密封的部位有：活塞、活塞桿和端蓋等處。
    常用的密封方法有三種：１）間隙密封  這是依靠兩運動件配合面間保持一很小的間隙，使其產生液體摩擦阻力來防止泄漏的一種密封方法。用該方法密封，只適于直徑較小、壓力較低的液壓缸與活塞間密封。為了提高間隙密封的效果，在活塞上開幾條環形槽,這些環形槽的作用有兩方面，一是提高間隙密封的效果，當油液從高壓腔向低壓腔泄漏時,由于油路截面突然改變，在小槽內形成旋渦而產生阻力，于是使油液的泄漏量減少；另一是阻止活塞軸線的偏移，從而有利于保持配合間隙，保證潤滑效果，減少活塞與缸壁的磨損，增加間隙密封性能。2）橡膠密封圈密封  按密封圈的結構形式不同有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形密封圈的預壓縮，消除間隙而實現密封。Ｙ型、Yx型和Ｖ型密封圈是依靠密封圈的唇口受液壓力作用變形，使唇口貼緊密封面而進行密封，液壓力越高，唇邊貼得越緊，并具有磨損后自動補償的能力。3）橡塑組合密封裝置  由O型密封圈和聚四氟乙烯做成的格來圈或斯特圈組合而成。這種組合密封裝置是利用O型密封圈的良好彈性變形性能，通過預壓縮所產生的預壓力將格來圈或斯特圈緊貼在密封面上起密封作用。O型密封圈不與密封面直接接觸，不存在磨損、扭轉、啃傷等問題，而與密封面接觸的格來圈或斯特圈為聚四氟乙烯塑料，不僅具有極低的摩擦因素（0.02～0.04，僅為橡膠的1/10），而且動、靜摩擦因素相當接近。此外因具有自潤滑性，與金屬組成摩擦付時不易粘著；啟動摩擦力小，不存在橡膠密封低速時的爬行現象。此種密封不緊密封可靠、摩擦力低而穩定，而且使用壽命比普通橡膠密封高百倍，應用日益廣泛。
 
 
11．答：當運動件的質量較大，運動速度較高時，由于慣性力較大，具有較大的動量。在這種情況下，活塞運動到缸筒的終端時，會與端蓋發生機械碰撞，產生很大的沖擊和噪聲，嚴重影響加工精度，甚至引起破壞性事故，所以在大型、高壓或高精度的液壓設備中，常常設有緩沖裝置，其目的是使活塞在接近終端時，增加回油阻力，從而減緩運動部件的運動速度，避免撞擊液壓缸端蓋。
 
 
12．答：液壓馬達和液壓泵的相同點：1）從原理上講，液壓馬達和液壓泵是可逆的，如果用電機帶動時，輸出的是液壓能（壓力和流量），這就是液壓泵；若輸入壓力油，輸出的是機械能（轉矩和轉速），則變成了液壓馬達。 2）從結構上看，二者是相似的。 3）從工作原理上看，二者均是利用密封工作容積的變化進行吸油和排油的。對于液壓泵，工作容積增大時吸油，工作容積減小時排出高壓油。對于液壓馬達，工作容積增大時進入高壓油，工作容積減小時排出低壓油。
液壓馬達和液壓泵的不同點：1）液壓泵是將電機的機械能轉換為液壓能的轉換裝置，輸出流量和壓力，希望容積效率高；液壓馬達是將液體的壓力能轉為機械能的裝置，輸出轉矩和轉速，希望機械效率高。因此說，液壓泵是能源裝置，而液壓馬達是執行元件。2）液壓馬達輸出軸的轉向必須能正轉和反轉，因此其結構呈對稱性；而有的液壓泵（如齒輪泵、葉片泵等）轉向有明確的規定，只能單向轉動，不能隨意改變旋轉方向。3）液壓馬達除了進、出油口外，還有單獨的泄漏油口；液壓泵一般只有進、出油口（軸向柱塞泵除外），其內泄漏油液與進油口相通。4）液壓馬達的容積效率比液壓泵低；通常液壓泵的工作轉速都比較高，而液壓馬達輸出轉速較低。另外，齒輪泵的吸油口大，排油口小，而齒輪液壓馬達的吸、排油口大小相同；齒輪馬達的齒數比齒輪泵的齒數多；葉片泵的葉片須斜置安裝，而葉片馬達的葉片徑向安裝；葉片馬達的葉片是依靠根部的燕式彈簧，使其壓緊在定子表面，而葉片泵的葉片是依靠根部的壓力油和離心力作用壓緊在定子表面上。
 
 
13．答：液壓控制閥的共同點：1）結構上，所有的閥都由閥體、閥芯和操縱機構三部分組成。2）原理上，所有的閥都是依靠閥口的開、閉來限制或改變油液的流動和停止的。3）只要有油液流經閥口，都要產生壓力降和溫度升高等現象，通過閥口的流量滿足壓力流量方程 ，式中A為閥口通流面積，Δp為閥口前后壓力差。
對液壓控制閥的基本要求：1）動作靈敏，工作可靠，沖擊和振動盡量小。2）閥口全開時，油液通過閥口時的壓力損失要小。3）閥口關閉時密封性能好，不允許有外泄漏。4）所控制的參數（壓力或流量）穩定，受外干擾時變化量小。4）結構要簡單緊湊、安裝調試維護方便、通用性好。
 
 
14．答：1) 必須保證有足夠的控制壓力，否則不能打開液控單向閥。
2) 液控單向閥閥芯復位時，控制活塞的控制油腔的油液必須流回油箱。
3) 防止空氣侵入到液控單向閥的控制油路。
4) 在采用液控單向閥的閉鎖回路中，因溫度升高往往引起管路內壓力上升。為了防止損壞事故，可設置安全閥。
5) 作充液閥使用時，應保證開啟壓力低、過流面積大。
6) 在回路和配管設計時，采用內泄式液控單向閥，必須保證液流出口側不能產生影響活塞動作的高壓，否則控制活塞容易反向誤動作。如果不能避免這種高壓，則采用外泄式液控單向閥。
 
 
15．答：1）系統保壓  當換向閥的P口被堵塞時，系統保壓。這時液壓泵能用于多執行元件液壓系統。
2）系統卸載  當油口P和O相通時，整個系統卸載。
3）換向平穩性和換向精度  當工作油口A和B各自堵塞時，換向過程中易產生液壓沖擊，換向平穩性差，但換向精度高。反之，當油口A和B都與油口O相通時，換向過程中機床工作臺不易迅速制動，換向精度低，但換向平穩性好，液壓沖擊也小。
4）啟動平穩性  換向閥中位，如執行元件某腔接通油箱，則啟動時該腔因無油液緩沖而不能保證平穩啟動。
5）執行元件在任意位置上停止和浮動  當油口A和B接通，臥式液壓缸和液壓馬達處于浮動狀態，可以通過手動或機械裝置改變執行機構位置；立式液壓缸則因自重不能停止在任意位置。

  16．答：當油壓對閥芯的作用力大于彈簧預緊力時，閥芯開啟，高壓油便通過閥口溢流回油箱。將溢流閥開始溢流時打開閥口的壓力稱為開啟壓力。溢流閥開始溢流時，閥的開口較小，溢流量較少。隨著閥口的溢流量增加，閥芯升高，彈簧進一步被壓縮，油壓上升。當溢流量達到額定流量時，閥芯上升到一定高度，這時的壓力為調整壓力。
 
 
17．答：1) 由于執行元件的啟動壓力在調定壓力以下，系統中壓力控制閥又具有壓力超調特性，因此控制順序動作的順序閥的調定壓力不能太低，否則會出現誤動作。
 2) 順序閥作為卸荷閥使用時，應注意它對執行元件工作壓力的影響。由于卸荷閥也可以調整壓力，旋緊調整螺釘，壓緊彈簧，使卸荷的調定壓力升高；旋松調整螺釘，放松彈簧，使卸荷的調定壓力降低，這就使系統工作壓力產生了差別，應充分注意。
 3) 順序閥作為平衡閥使用時，要求它必須具有高度的密封性能，不能產生內部泄漏，使它能長時間保持液壓缸所在位置，不因自重而下滑。
 
 
18．答：順序閥是利用壓力控制閥口通斷的壓力閥類，其控制壓力由調壓彈簧的壓縮量調定。當順序閥的出口壓力油去工作時，為保證控制壓力穩定在一定值，應使控制壓力通過閥芯直接與調壓彈簧力相比較，即閥芯彈簧端泄油腔壓力應為零。為此可通過一個外接油口將其與油箱接通，這就是“外泄”。如果順序閥的出口直接接回油箱，則閥芯彈簧端可通過閥體內部通道與出口連通，閥芯彈簧端泄油腔壓力也為零，這就是“內泄”。
不管順序閥出口壓力油是否去工作，都可采用外泄式結構，只是在順序閥出口接回油箱的場合，多用一根油管。
 
 
19．答：調速閥是由節流閥和減壓閥串聯而成。調速閥進口的油液壓力為p₁，經減壓閥流到節流閥的入口，這時壓力降到p₂再經節流閥到調速閥出口，壓力由p₂又降到p₃。油液作用在減壓閥閥芯左、右兩端的作用力為（p₃A+F_t）和p₂A，其中A為減壓閥閥芯面積，F_t為彈簧力。當閥芯處于平衡時（忽略彈簧力），則 p₂A= p₃A+ F_t ， p₂－p₃＝F_t /A＝常數。為了保證節流閥進、出口壓力差為常數，則要求p₂和p₃必須同時升高或降低同樣的值。當進油口壓力 p₁升高時，p₂也升高，則閥芯右端面的作用力增大，使閥芯左移，于是減壓閥的開口減小，減壓作用增強，使p₂又降低到原來的數值；當進口壓力p₁降低時，p₂也降低，閥芯向右移動，開口增大，減壓作用減弱，使p₂升高，仍恢復到原來數值。當出口壓力 p₃升高時，閥芯向右移動，減壓閥開口增大，減壓作用減弱，p₂也隨之升高；當出口壓力p₃減小時，閥芯向左移動，減壓閥開口減小，減壓作用增強了，因而使p₂也降低了。這樣，不管調速閥進、出口的壓力如何變化，調速閥內的節流閥前后的壓力差（p₂－p₃）始終保持不變，所以通過節流閥的流量基本穩定，從而保證了執行元件運動速度的穩定。
 
 
20．答：調速閥與旁通型調速閥都是壓力補償閥與節流閥復合而成，其壓力補償閥都能保證在負載變化時節流閥前后壓力差基本不變，使通過閥的流量不隨負載的變化而變化。
用旁通型調速閥調速時，液壓泵的供油壓力隨負載而變化的，負載小時供油壓力也低，因此功率損失較��；但是該閥通過的流量是液壓泵的全部流量，故閥芯的尺寸要取得大一些；又由于閥芯運動時的摩擦阻力較大，因此它的彈簧一般比調速閥中減壓閥的彈簧剛度要大。這使得它的節流閥前后的壓力差值不如調速閥穩定，所以流量穩定性不如調速閥。旁通型調速閥適用于對速度穩定性要求稍低一些、而功率較大的節流調速回路中。液壓系統中使用調速閥調速時，系統的工作壓力由溢流閥根據系統工作壓力而調定，基本保持恒定，即使負載較小時，液壓泵也按此壓力工作，因此功率損失較大；但該閥的減壓閥所調定的壓力差值波動較小，流量穩定性好，因此適用于對速度穩定性要求較高，而功率又不太大的節流調速回路中。 旁通型調速閥只能安裝在執行元件的進油路上，而調速閥還可以安裝在執行元件的回油路、旁油路上。這是因為旁通型調速閥中差壓式溢流閥的彈簧是弱彈簧，安裝在回油路或旁油路時，其中的節流閥進口壓力建立不起來，節流閥也就起不到調節流量的作用。
 
 
    21．答：在液壓系統中設置背壓回路，是為了提高執行元件的運動平穩性或減少爬行現象。這就要在回油路上設置背壓閥，以形成一定的回油阻力，一般背壓為0.3～0.8MPa，背壓閥可以是裝有硬彈簧的單向閥、順序閥，也可以是溢流閥、節流閥等。
無論是平衡回路，還是背壓回路，在回油管路上都存在背壓，故都需要提高供油壓力。但這兩種基本回路的區別在于功用和背壓的大小不同。背壓回路主要用于提高進給系統的穩定性，提高加工精度，所具有的背壓不大。平衡回路通常是用于立式液壓缸或起重液壓馬達平衡運動部件的自重，以防運動部件自行下滑發生事故，其背壓應根據運動部件的重量而定。
 
 
出
六、計算題

1． 1.1×10^-6；170×10^-6（m³/s）  
2． 90.73；94.8、86 (%)
4． 93.6 %
 

 
七、繪制回路