液壓與氣動(dòng)習(xí)題參考答案

第四章液壓控制與輔助元件思考與練習(xí)題解4-1簡(jiǎn)述液壓控制閥的作用和類型。液壓控制閥，簡(jiǎn)稱為液壓閥，它是液壓系統(tǒng)中的控制元件，其作用是控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中液壓油的流動(dòng)方向、壓力的高低和流量的大小，以滿足液壓缸、液壓馬達(dá)等執(zhí)行元件不同的動(dòng)作要求。液壓閥的類型如表4-1所示。表4-1 液壓閥的類型分類方法類型詳細(xì)分類按用途分壓力控制閥溢流閥、順序閥、減壓閥、壓力繼電器流量控制閥節(jié)流閥、調(diào)速閥、分流閥、集流閥方向控制閥單向閥、液控單向閥、換向閥按結(jié)構(gòu)分類滑閥圓柱滑閥、旋轉(zhuǎn)閥、平板滑閥座閥椎閥、球閥、噴嘴擋板閥射流管閥射流閥按操作方式分人力操縱閥手把及手輪、踏板、杠桿操縱閥機(jī)械操縱閥擋塊、彈簧操縱閥液壓（或氣動(dòng)）操縱閥液壓、氣動(dòng)操縱閥電動(dòng)操縱閥電磁鐵、電液操縱閥按控制方式分類比例閥比例壓力閥、比例流量閥、比例換向閥、比例復(fù)合閥伺服閥單、兩級(jí)電液流量伺服閥、三級(jí)電液流量伺服閥數(shù)字控制閥數(shù)字控制壓力控制流量閥與方向閥按連接方式分類管式連接螺紋式連接、法蘭式連接閥板式及疊加式連接單層連接板式、雙層連接板式、整體連接板式、疊加閥插裝式連接螺紋式插裝閥、法蘭式插裝閥4-2簡(jiǎn)述普通単向閥和液控單向閥的作用、組成和工作原理。單向閥可分普通單向閥和液控單向閥兩種。1．普通單向閥的作用、組成和工作原理普通單向閥的作用是使油液只能沿一個(gè)方向流動(dòng)，不許它反向倒流，故又稱為止回閥。如圖4-1所示為普通單向閥的外形圖，圖4-2所示為其結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)圖，這種閥由閥體1、閥芯2、彈簧3等零件組成。當(dāng)壓力油從閥體左端的通口P1流入時(shí)，油液在閥芯的左端上產(chǎn)生的壓力克服彈簧3作用在閥芯2上的力，使閥芯向右移動(dòng)，打開(kāi)閥口，并通過(guò)閥芯2上的徑向孔a、軸向孔b，從閥體右端的通口P2流出。當(dāng)壓力油從閥體右端的通口P2流入時(shí)，液壓力和彈簧力一起使閥芯錐面壓緊在閥座上，使閥口關(guān)閉，油液無(wú)法通過(guò)。(a)結(jié)構(gòu)圖(b)圖形符號(hào)圖1—閥體；2—閥芯；3—彈簧圖4-2普通單向閥2．液控單向閥的作用、組成和工作原理液控單向閥可使油液在兩個(gè)方向自由通流，可用作二通開(kāi)關(guān)閥，也可用作保壓閥，用兩個(gè)液控單向閥還可以組成“液壓鎖”。(a)結(jié)構(gòu)圖(b)圖形符號(hào)圖1—控制活塞；2—頂桿；3—閥芯圖4-3液控單向閥如圖4-3所示為液控單向閥的結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)圖，這種閥由控制活塞1、頂桿2、閥芯3和彈簧等組成。當(dāng)控制口K處無(wú)控制壓力油通入時(shí)，它的工作原理和普通單向閥一樣，壓力油只能從通口P1流向通口P2，不能反向倒流。當(dāng)控制口K有控制壓力油通入時(shí)，因控制活塞1右側(cè)a腔通泄油口（圖中未畫(huà)出），活塞1右移，推動(dòng)頂桿2克服彈簧的壓力，頂開(kāi)閥芯3，使通口P1和P2接通，油液就可在兩個(gè)方向自由通流。液控單向閥具有良好的單向密封性，常用于執(zhí)行元件需要長(zhǎng)時(shí)間保壓、鎖緊的回路中。4-3簡(jiǎn)述三位四通電液換向閥的作用、組成和工作原理。電液換向閥是由電磁換向閥與液動(dòng)換向閥組成的復(fù)合閥。電磁換向閥為先導(dǎo)閥，它用來(lái)改變控制油路的方向；液動(dòng)換向閥為主閥，它用來(lái)改變主油路的方向。這種閥的優(yōu)點(diǎn)是用反應(yīng)靈敏的小規(guī)格電磁閥方便地控制大流量的液動(dòng)閥換向。如圖4-12所示為三位四通電液換向閥的結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)圖，當(dāng)電磁換向閥的兩個(gè)電磁鐵均不通電時(shí)，電磁換向閥閥芯4在其對(duì)中彈簧作用下處于中位，此時(shí)來(lái)自液動(dòng)換向閥P口或外接油口的控制壓力油均不進(jìn)入主閥芯的左、右兩油腔，液動(dòng)換向閥芯左右兩腔的油液通過(guò)先導(dǎo)電磁換向閥中間位置的A′、B′兩油口與先導(dǎo)電磁閥T′口相通，再?gòu)囊簞?dòng)換向閥的T口或外接油口流回油箱。液動(dòng)換向閥閥芯在兩端對(duì)中彈簧的預(yù)壓力的推動(dòng)下，依靠閥體定位，準(zhǔn)確地回到中位，此時(shí)主閥的P、A、B和T油口均不通；當(dāng)先導(dǎo)電磁換向閥左邊的電磁鐵3通電后，使其閥芯向右邊位置移動(dòng)，來(lái)自液動(dòng)換向閥P口或外接油口的控制壓力油可經(jīng)先導(dǎo)電磁換向閥的A′口和左單向閥進(jìn)入液動(dòng)換向閥左端油腔，并推動(dòng)主閥閥芯向右移動(dòng)，這時(shí)液動(dòng)換向閥閥芯右端油腔中的控制油液可通過(guò)右邊的節(jié)流閥經(jīng)先導(dǎo)電磁換向閥的B′口和T′口，再?gòu)囊簞?dòng)換向閥的T口或外接油口流回油箱，使液動(dòng)換向閥P與A、B和T的油路相通；反之，由先導(dǎo)電磁換向閥右邊的電磁鐵5通電，可使P與B、A與T的油路相通。液動(dòng)換向閥閥芯的移動(dòng)速度可由右邊的節(jié)流閥調(diào)節(jié)。因此可使換向平穩(wěn)，無(wú)沖擊。(a)結(jié)構(gòu)圖(b)圖形符號(hào)圖（c）簡(jiǎn)化圖形符號(hào)圖圖4-12三位四通電液換向閥4-4何謂換向閥的“位”與“通”？畫(huà)出三位四通電磁換向閥、二位三通機(jī)動(dòng)換向閥及三位五通電液換向閥的職能符號(hào)。換向閥的“位”是指換向閥的工作位置，換向閥的“通”是指換向閥的所有進(jìn)油通道和出油通道數(shù)。換向閥的“位”和“通”的符號(hào)如圖4-5所示。二位三通三位四通三位五通圖4-5換向閥的“位”和“通”的符號(hào)4-5何謂中位機(jī)能？畫(huà)出“O”型、“M”型和“P”型中位機(jī)能，并說(shuō)明各適用何種場(chǎng)合。三位四通換向閥的中位機(jī)能是指閥處于中位時(shí)各油口的連通方式，如表4-4所示為常見(jiàn)三位四通換向閥的中位機(jī)能。表4-4常見(jiàn)三位四通換向閥的中位機(jī)能型式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖形符號(hào)中位油口狀況、特點(diǎn)及應(yīng)用O型P、A、B、T四口全封閉，執(zhí)行元件閉鎖，可用于多個(gè)換向閥并聯(lián)工作P型P、A、B口相通，T封閉；泵與執(zhí)行元件兩腔相通，可組成差動(dòng)回路M型P、T口相通，A與B口均封閉；執(zhí)行元件兩油口都封閉，泵卸荷，也可用多個(gè)M型換向閥并聯(lián)工作4-6簡(jiǎn)述先導(dǎo)式溢流閥的結(jié)構(gòu)和工作原理。如圖4-16所示為一種典型的三節(jié)同心結(jié)構(gòu)中壓先導(dǎo)式溢流閥的結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)圖，圖4-17為其外形圖。這種閥由先導(dǎo)閥和主閥兩部分組成。先導(dǎo)閥是一個(gè)小規(guī)格錐閥芯直動(dòng)式溢流閥，主閥的閥芯6上開(kāi)有阻尼小孔5，閥體上還加工有孔道。工作時(shí)，壓力油從進(jìn)油口P進(jìn)入，經(jīng)主閥芯6上的徑向孔進(jìn)入主閥芯6的下端，同時(shí)壓力油又經(jīng)阻尼孔5進(jìn)入主閥芯6的上端，并作用于先導(dǎo)閥的錐閥芯1上，此時(shí)K控口不接通。當(dāng)進(jìn)油口P的壓力低于先導(dǎo)閥彈簧9的調(diào)定壓力時(shí)，先導(dǎo)閥關(guān)閉，主閥芯6上下兩端壓力相等，主閥芯在主閥彈簧8作用下處于最下端，主閥關(guān)閉，不溢流。當(dāng)進(jìn)油口P的壓力高于先導(dǎo)閥彈簧9的調(diào)定壓力時(shí)，先導(dǎo)閥被推開(kāi)，主閥芯上腔的壓力油經(jīng)錐閥閥口、回油腔T流回油箱。由于阻尼孔5的作用，在主閥芯上下端形成一定的壓力差，主閥芯便在此壓力差的作用下克服主彈簧的張力上移，P與T接通達(dá)到溢流的目的。調(diào)節(jié)螺母即可改變先導(dǎo)閥彈簧9的預(yù)壓縮量，從而調(diào)整系統(tǒng)的壓力。(a)結(jié)構(gòu)圖(b)圖形符號(hào)圖1-錐閥芯(先導(dǎo)閥)；2-錐閥座；3-閥蓋；4-閥體；5-阻尼孔；6-主閥芯；7-主閥座；8-主閥彈簧；9-調(diào)壓(先導(dǎo)閥)彈簧圖4-16先導(dǎo)式溢流閥4-7簡(jiǎn)述直動(dòng)式順序閥的作用、組成和工作原理。順序閥是利用系統(tǒng)壓力變化來(lái)控制油路的通斷，以實(shí)現(xiàn)各執(zhí)行元件按先后順序動(dòng)作的壓力閥。按控制壓力的不同，順序閥可分為內(nèi)控式和外控式兩種，前者用閥進(jìn)口處的油壓力控制閥芯的啟閉，后者用外來(lái)的控制壓力油控制閥芯的啟閉(即液控順序閥)。按結(jié)構(gòu)的不同，順序閥又可分為直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩種，前者一般用于低壓系統(tǒng)，后者用于中高壓系統(tǒng)。圖4-23所示為直動(dòng)式順序閥的結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)圖。這種閥由下端蓋、控制活塞、閥體、閥芯、彈簧等組成。當(dāng)進(jìn)油口壓力較低時(shí)，閥芯在彈簧作用下處下端位置，進(jìn)油口P1和出油口P2不相通。當(dāng)作用在閥芯下端的油液的液壓力大于彈簧的預(yù)緊力時(shí)，閥芯向上移動(dòng)，閥口打開(kāi)，進(jìn)油口P1和出油口P2相通，油液便經(jīng)閥口從出油口流出，從而操縱另一執(zhí)行元件或其他元件動(dòng)作。因順序閥利用其進(jìn)油口壓力控制，稱為普通順序閥（也稱內(nèi)控外泄式順序閥）。若將圖4-22(a)中端蓋轉(zhuǎn)180o或90o安裝，并將外控口K的螺塞取下后，在該處接控制油管并通控制油，則閥的啟閉便由外部壓力油控制，便可構(gòu)成外控外泄式順序閥。若將閥蓋6轉(zhuǎn)180o安裝，使泄油口處的小孔與閥體上的小孔連通，并將泄油口用螺堵封住，并使順序閥的出油口與回油箱連通，這時(shí)順序閥成為卸荷閥（也稱外控內(nèi)泄式順序閥）。當(dāng)順序閥內(nèi)裝并聯(lián)的單向閥，可構(gòu)成單向順序閥。單向順序閥也有內(nèi)外控之分。若將出油口接通油箱，且將外泄改為內(nèi)泄，即可作平衡閥用，使垂直放置的液壓缸不因自重而下落。(a)結(jié)構(gòu)圖；(b)內(nèi)控式直動(dòng)型順序閥的符號(hào)；(c)原理圖圖4-23直動(dòng)式順序閥4-8簡(jiǎn)述先導(dǎo)式減壓閥的結(jié)構(gòu)和工作原理。減壓閥是利用油液通過(guò)縫隙時(shí)產(chǎn)生壓降的原理，使系統(tǒng)中某一支路獲得較液壓泵供油壓力低的穩(wěn)定壓力的壓力閥。減壓閥也有直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩種。直動(dòng)式減壓閥很少單獨(dú)使用，而先導(dǎo)式減壓閥則應(yīng)用較多。如圖4-20所示為先導(dǎo)式減壓閥的結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)圖。這種閥由先導(dǎo)閥和主閥組成，先導(dǎo)閥由手輪、彈簧、先導(dǎo)閥閥芯和閥座等組成。主閥由主閥芯、主閥體、閥蓋等組成。油壓為P1的壓力油由主閥進(jìn)油口流入，經(jīng)減壓閥閥口x后由出油口流出，其壓力為p2。當(dāng)出口壓力P2低于先導(dǎo)閥彈簧的調(diào)定壓力時(shí)，先導(dǎo)閥關(guān)，主閥閥芯上、下腔油壓力相等，在主閥彈簧力作用下處于最下端位置，x開(kāi)度最大，不起減壓作用。當(dāng)出口壓力P2高于先導(dǎo)閥彈簧的調(diào)定壓力時(shí)，先導(dǎo)閥開(kāi)，主閥閥芯上升，x開(kāi)度減小，△P=P1-P2增大，由于出口壓力為調(diào)定值P2，因此其進(jìn)口壓力P1值會(huì)升高，起減壓作用。這時(shí)如果由于負(fù)荷增大或進(jìn)口壓力向上波動(dòng)使出口壓力P2增大，在P2高于先導(dǎo)閥彈簧的調(diào)定壓力，主閥閥芯上升，x開(kāi)度迅速減小，△P=P1-P2進(jìn)一步增大，出口壓力P2便自動(dòng)下降，但仍恢復(fù)為原來(lái)的調(diào)定值，由此可見(jiàn)，減壓閥能利用出油口壓力的反饋?zhàn)饔茫詣?dòng)控制閥口開(kāi)度，保證出口壓力基本上為彈簧調(diào)定壓力，因此這種減壓閥也稱為定值減壓閥。(a)圖形符號(hào)圖(b)結(jié)構(gòu)圖圖4-20先導(dǎo)式減壓閥4-9簡(jiǎn)述普通節(jié)流閥的作用、結(jié)構(gòu)和工作原理。如圖4-25所示為普通節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)圖，圖4-26所示為普通節(jié)流閥的外形圖。這種閥的節(jié)流油口為軸向三角槽式，主要由閥芯、推桿、手輪和彈簧等組成。(a)結(jié)構(gòu)圖(b)圖形符號(hào)圖l-頂蓋；2-導(dǎo)套；3-閥體；4-閥芯；5-彈簧；6-底蓋圖4-25軸向三角槽式節(jié)流閥壓力油從油口P1流入，經(jīng)閥芯4左端的軸向三角槽后由P2流出。閥芯4在彈簧力的作用下始終緊貼在推桿的端部。旋轉(zhuǎn)手輪可使推桿沿軸向移動(dòng)，改變節(jié)流口的通流截面積，從而調(diào)節(jié)通過(guò)閥的流量。4-10簡(jiǎn)述調(diào)速閥的工作原理。如圖4-28所示為調(diào)速閥的工作原理圖，這種調(diào)速閥由定差式減壓閥和節(jié)流閥串聯(lián)而成。節(jié)流閥用來(lái)調(diào)節(jié)通過(guò)的流量，定差減壓閥則自動(dòng)補(bǔ)償負(fù)載變化的影響，使節(jié)流閥前后的壓力差為定值，消除了負(fù)載變化對(duì)流量的影響。若減壓閥進(jìn)口壓力為，出口壓力為，節(jié)流閥出口壓力為，則減壓閥a腔、b腔油壓力為，c腔油壓力為。若減壓閥a、b、c腔有效工作截面積分別為、、，則。節(jié)流閥出口的壓力為由液壓缸的負(fù)載決定。(a)結(jié)構(gòu)圖(b)圖形符號(hào)圖(c)簡(jiǎn)化圖形符號(hào)圖1—減壓閥芯；2—節(jié)流閥圖4-28調(diào)速閥的工作原理當(dāng)減壓閥閥芯在其彈簧力、油液壓力和的作用下處于某一平衡位置時(shí)，則：p2A1+p2A2=p3則由于彈簧剛度較低，且在工作過(guò)程中減壓閥閥芯位移很小，認(rèn)為基本不變，故也基本不變。故節(jié)流閥面積不變，流量（）也為定值，也就是說(shuō)，無(wú)論負(fù)載如何變化，也恒定不變，液壓元件的運(yùn)動(dòng)速度也不變。如果負(fù)載增大，增大，減壓閥右腔推力也增大，閥芯左移，閥口開(kāi)大，閥口的液阻減小，也增大，而卻不變。如果負(fù)載減小，減小，減壓閥右腔推力也減小，閥芯右移，閥口開(kāi)度減小，閥口的液阻增大，也減小，而也不變。因此調(diào)速閥適用于負(fù)荷變化較大，速度平穩(wěn)性要求較高的組合機(jī)床、銑床等的液壓系統(tǒng)。4-11何謂疊加閥？疊加閥有何特點(diǎn)?疊加式液壓閥簡(jiǎn)稱疊加閥，是在板式液壓閥集成化基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型的控制元件。每個(gè)疊加閥不僅起控制閥的作用，而且還起連接塊和通道的作用。每個(gè)疊加的閥體均有上下兩個(gè)安裝平面和四到五個(gè)公共通道，每個(gè)疊加閥的進(jìn)出油口與公共通道并聯(lián)或串聯(lián)，同一通徑的疊加閥的上下安裝面的油口相對(duì)位置與標(biāo)準(zhǔn)的板式液壓閥的油口位置相一致。疊加閥也可分為換向閥、壓力閥和流量閥三種，只是方向閥中僅有單向閥類，而換向閥采用標(biāo)準(zhǔn)的板式換向閥。由疊加閥構(gòu)成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造周期短、外觀整齊、便于改造和升級(jí)。但目前疊加閥的通徑較?。ㄒ话悴淮笥?0mm）。4-12（1）在運(yùn)動(dòng)中MPa在到達(dá)終點(diǎn)時(shí)MPa，MPa（2）在運(yùn)動(dòng)中MPa在到達(dá)終點(diǎn)時(shí)MPa，MPa4-13（1