《液压原理复习题解》课件

液压原理复习题解本课件旨在系统地梳理液压原理的核心知识点，帮助学生掌握液压系统的工作原理、组成部分及应用技巧通过对基础概念的深入解析和典型问题的详细剖析，使学生能够全面理解并灵活运用液压传动的相关理论与实践技能本课件涵盖液压传动的基本原理、液压元件的工作机制、系统设计与分析方法，以及故障诊断与维护技巧，是液压原理课程学习和复习的重要参考资料课程概述课程性质课程特点评价指标123液压原理是机械工程、自动化等专本课程理论与实践并重，要求学生课程评价由两部分构成，期末考试业的专业基础课，是培养学生掌握不仅掌握基本原理，还需通过实验占总成绩的，主要考察基础理70%现代机械传动与控制方法的关键课、设计练习掌握实际应用能力课论与综合应用；平时成绩占总成绩程本课程为后续专业课程如液压程贯穿流体力学基础、元件特性分的，包括作业、实验报告、课30%控制系统设计、机电一体化等奠定析与系统设计、故障诊断等多个层堂表现等多元评价基础面第一章液压传动概述液压传动的定义发展历史液压传动是利用液体压力能的传液压技术起源于世纪帕斯卡原17递来实现能量转换和传递的一种理的发现，经过工业革命的发展传动方式，能够实现机械能与液，世纪初形成完整的工业应用20压能之间的相互转换，广泛应用体系现代液压系统结合了电子于各类机械设备中控制技术，成为机电一体化的重要组成部分应用领域液压传动广泛应用于工程机械、航空航天、船舶、冶金、自动化生产线等领域，是现代工业不可或缺的基础技术，在需要大力矩、高精度控制的场合具有独特优势液压传动的工作原理

1.1帕斯卡原理帕斯卡原理指出密闭容器中的流体，其压强在各处是相等的，外界施加的压强可以不变地传递到流体的各个部分这是液压传动的理论基础，使得力的远距离传递和放大成为可能压力传递在密闭容器中，压力按照的关系传递，其中是压力，是力，p=F/A pF是受力面积压力在流体中各方向均匀传递，不会因传递距离而衰A减，这是液压传动的基本特性力比关系基于帕斯卡原理，两个不同直径活塞之间的力比等于其面积比，即这种关系使得液压系统能够实现力的放大，为重型机F₁/F₂=A₁/A₂械提供强大的动力源运动关系

1.2面积与位移关系速度关系传动比在液压系统中，由于液体的不可压缩性，活塞的运动速度与流量和活塞面积成正比在液压传动系统中，输入、输出元件的速进入系统的液体体积等于活塞移动形成的关系，可表示为其中，是活塞速度比与其面积比成反比，即v=Q/A vv₁/v₂=A₂/A₁体积，即其中，是液体体积，度，是流量，是活塞面积这一关系是这种关系使得液压系统能够实现速度的变V=A×s VA QA是活塞面积，是活塞位移设计液压系统执行元件运动速度的理论基换，满足不同工作需求s础功率关系

1.3液压功率计算1P=p×Q压力的重要性2决定系统承载能力流量的重要性3决定系统运动速度液压系统的功率传递是液压工程的核心问题液压功率由压力和流量共同决定，计算公式为，其中是功率（瓦特），是压力（帕斯卡），是流量P=p×Q Pp Q（立方米秒）/压力是液压系统中力的传递载体，直接决定了系统的承载能力和输出力矩高压系统可以在体积较小的条件下输出较大的力，是大型工程机械的关键技术参数流量则直接影响液压执行元件的运动速度，是系统动态性能的重要指标通过控制压力和流量的组合，可以实现液压系统在不同工况下的优化运行液压系统的基本组成

1.4动力元件执行元件1提供液压能实现机械动作2辅助元件控制元件4保障系统运行3调节系统参数动力元件主要包括液压泵及其驱动装置，负责将机械能转换为液压能，是液压系统的心脏常见的液压泵有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵等，不同类型泵适用于不同的工作场合执行元件包括液压缸和液压马达，负责将液压能再次转换为机械能，完成直线运动或旋转运动它们是液压系统的最终执行部件，直接与工作载荷相连控制元件包括各类液压阀，用于控制压力、流量和方向，实现系统的精确控制辅助元件则包括油箱、过滤器、管路、接头等，虽不直接参与能量转换，但对系统的正常运行至关重要液压传动的优缺点分析

1.5液压传动的优点液压传动的缺点传递功率大，单位重量或体积的功率密度高传动效率较低，一般为••70%-80%调速范围广，可实现无级变速工作介质易受污染，要求清洁度高••运动平稳，无冲击温度敏感性强，性能受温度影响大••过载保护简单可靠泄漏问题难以完全避免••元件标准化程度高，系统组合灵活噪声较大，特别是高压系统••控制方便，易于实现自动化维护保养工作量较大••第二章液压传动介质液压油的类型液压油的功能性能要求液压传动系统中常用的液压油主要包括矿液压油在系统中承担着多重功能传递压理想的液压油应具备适当的粘度、良好的物油、合成油、乳化液和水基液压油等力和能量、润滑活动部件、密封间隙、冷粘温特性、抗氧化性、防腐蚀性、抗乳化矿物油是最常用的液压油，具有良好的润却系统、防止腐蚀和缓冲震动作为能量性和良好的抗磨损性能选择液压油时，滑性能和较高的性价比；合成油适用于特传递的媒介，液压油的性能直接影响系统需要综合考虑工作温度、压力、速度和环殊环境；水基液压油具有良好的防火性能的工作效率和可靠性境因素等液压油的主要物理性质

2.1密度粘度12液压油的密度是单位体积的质量粘度是液体内部分子间相对运动，通常以表示密度会随的阻力，是液压油最重要的物理kg/m³温度升高而降低，这一特性会影特性粘度过高会增加流动阻力响液压系统的容积效率一般液和能量损失；粘度过低则增加泄压油在℃时的密度约为漏和减弱润滑粘度随温度变化20850-，是评估液压油质量显著，因此粘温特性是选择液压900kg/m³和计算系统参数的基础数据油的关键指标压缩性3虽然液体通常被视为不可压缩，但在高压下，液压油表现出微小的压缩性压缩性用体积模量表示，影响系统的刚度和动态响应在压力下，液1MPa压油的体积压缩率约为，高压系统设计中必须考虑这一因素

0.07%液压油的选择标准

2.2系统适配性满足特定系统要求1环境适应性2温度、湿度适应范围基本物理性能3粘度、稳定性等指标安全环保要求4毒性、可生物降解性选择合适的液压油是确保液压系统正常运行的关键步骤首先应考虑系统的工作压力、温度范围和速度要求，选择合适粘度等级的液压油系统中的密封材料与液压油的兼容性也必须充分考虑，以避免密封件老化或损坏环境因素同样重要，包括工作环境温度变化范围、湿度条件以及是否有特殊要求（如防火）在特殊行业如食品加工、医药生产等领域，还需考虑液压油的无毒性和潜在污染风险液压油的寿命和更换周期也是选择时的重要考量因素高品质液压油虽然初始成本较高，但可提供更长的使用寿命和更好的系统保护，从长期来看往往更经济液压油污染与过滤

2.3污染源识别液压油污染主要来源于三个方面内部磨损产生的金属颗粒、外部环境进入的灰尘和水分、油品老化产生的胶质和积碳识别主要污染源是制定过滤策略的第一步污染危害分析污染物会导致系统元件磨损加速、阀门卡滞、密封件损坏和油品性能下降研究表明，以上的液压系统故障与油液污染有关，清洁的液压油对延长系统寿命至关75%重要过滤技术应用现代液压系统采用多级过滤策略，包括吸油过滤、压力过滤、回油过滤和旁路过滤过滤精度通常用微米级别表示，需根据系统精度要求和元件灵敏度确定合适的过滤等级污染监控措施定期检测液压油的污染度是预防性维护的重要手段现代监测方法包括颗粒计数、光谱分析和铁谱分析等，可以及时发现潜在问题，避免系统故障第三章液压泵液压泵是液压系统的心脏，负责将机械能转换为液压能，为整个液压系统提供动力根据工作原理和结构特点，液压泵主要分为齿轮泵、叶片泵和柱塞泵三大类不同类型的液压泵具有各自的性能特点和应用领域齿轮泵结构简单、成本低，适用于一般工业设备；叶片泵噪声低、流量稳定，适用于对噪声和脉动要求较高的场合；柱塞泵压力高、效率高，适用于高压和大功率系统选择合适的液压泵是设计液压系统的首要任务，需要综合考虑工作压力、流量要求、噪声限制、使用寿命和成本等多种因素液压泵的工作原理

3.1压油阶段密封转输阶段当工作容积减小时，腔内油液被压缩并在压力作吸油阶段泵的工作单元（如齿轮、叶片、柱塞）将吸入的用下通过单向阀门进入系统油路泵输出的压力当泵的工作容积增大时，容腔内压力降低，在大油液封闭在工作腔内，并通过泵的旋转将油液从取决于系统负载，而流量则主要由泵的容积和转气压力作用下，油箱中的液压油通过吸油管路进吸油区转移到压油区这一过程中，油液体积基速决定入泵的工作腔这一过程需要克服吸油阻力，因本保持不变此吸油口通常设计较大液压泵的工作原理基于容积式原理，通过周期性改变工作腔的容积来实现油液的吸入和排出在一个完整的工作循环中，泵先扩大工作容积吸入油液，然后减小工作容积将油液压出这种工作方式使得液压泵能够产生高压力的油流，为系统提供动力齿轮泵

3.2结构特点工作原理主要由两个相互啮合的齿轮、泵体和端盖组成齿轮泵依靠两个啮合齿轮的旋转工作当齿轮转动时，齿轮在吸•油侧分离形成真空区，油液在压差作用下进入齿槽；油液被齿轮齿轮间的啮合线是吸油区与压油区的分界线•齿槽携带至压油侧，在齿轮重新啮合时，齿槽容积减小，油液被结构简单，零件少，制造成本低•挤出进入系统具有自吸能力，启动性能好•由于结构特点，齿轮泵的输出压力一般不超过，流量脉动21MPa内部间隙固定，不可调节•较大，噪声相对较高，但其结构紧凑、维护简便，广泛应用于中低压液压系统叶片泵

3.3基本结构1叶片泵主要由转子、叶片、定子（或称偏心环）、前后端盖和泵体组成转子上开有径向槽，叶片安装在槽内并可沿径向滑动工作过程转子与定子偏心布置，形成变容积工作腔2当转子旋转时，叶片在离心力和压力作用下紧贴定子内壁由于转子与定子的偏心关系，相邻叶片之间的容积周期性变化，实现性能特点3吸油和压油过程偏心距的大小直接影响泵的排量叶片泵流量均匀、噪声低、效率高，且结构紧凑根据结构设计，叶片泵分为定量式和变量式两种变量式叶片泵可通过改变偏心距调节流量，实现无级变量，在精确控制系统中应用广泛柱塞泵

3.4轴向柱塞泵径向柱塞泵工作原理共性轴向柱塞泵中的柱塞与驱动轴平行排列，径向柱塞泵中的柱塞径向排列，垂直于驱柱塞泵依靠柱塞在缸体内的往复运动改变根据斜盘与柱塞的连接方式，分为斜盘式动轴柱塞在偏心机构作用下往复运动，工作容积，实现吸油和压油当柱塞向外和斜轴式两种斜盘式柱塞泵通过调节斜实现吸油和压油径向柱塞泵压力可达运动时工作腔容积增大，产生负压吸入油盘角度可实现变量，压力可达以上，结构紧凑，但流量相对较小，主液；当柱塞向内运动时挤压油液，通过单40MPa63MPa，效率高，适用于高压大流量场合要用于高压低流量场合向阀输出高压油流液压泵的主要技术参数

3.5参数名称符号单位说明几何排量V cm³/r泵每转一圈的理论排油量额定流量Q L/min额定转速下的输出流量额定压力p MPa允许长期工作的最高压力最高压力pmax MPa允许短时间工作的压力转速范围n r/min允许工作的转速范围容积效率ηv%实际流量与理论流量之比总效率η%输出液压功率与输入机械功率之比几何排量和转速决定了液压泵的理论流量，计算公式为Q=V×n实际流量会因内泄漏减小，这种差异通过容积效率表征设计系统时，应预留15%-20%的流量余量以补偿泄漏和效率损失泵的压力能力由其结构强度和密封性能决定齿轮泵通常用于21MPa以下的系统，叶片泵适用于16MPa以下场合，而柱塞泵可在40MPa甚至更高压力下工作总效率反映泵的能量转换效率，是评价泵性能的综合指标第四章液压缸功能与应用基本结构12液压缸是将液压能转换为机械标准液压缸主要由缸筒、活塞能的执行元件，实现直线往复、活塞杆、端盖、密封件和连运动它能产生很大的推力或接件组成缸筒承受内部压力拉力，是各类工程机械、冶金，活塞将油压转化为推力，活设备、航空航天等领域不可或塞杆传递运动和力，端盖密封缺的执行机构液压缸的力量缸体并提供导向，密封系统防直接取决于活塞面积和系统压止泄漏和污染力性能特点3与其他执行元件相比，液压缸具有结构简单、输出力大、运动平稳、速度可调、自锁性好等优点设计时需考虑力的大小、行程长度、运动速度、安装方式和环境条件等因素，选择适合的缸型和尺寸液压缸的分类

4.1按结构形式分类活塞式有活塞和活塞杆，力大行程长按作用方式分类按特殊功能分类柱塞式无活塞仅有柱塞，高压小位移场合摆动式实现有限角度的回转运动单作用缸油压仅作用于活塞一侧，靠外力或弹伸缩式多级伸缩，行程长簧返回同步缸多活塞杆同步移动双作用缸油压可作用于活塞两侧，实现双向受缓冲液压缸带有缓冲装置力差动缸两侧压力面积不同213液压缸的选择应基于具体应用需求在需要大推力单向运动且返回力小的场合，单作用缸简单经济；需要双向运动控制时，双作用缸更为适用特殊应用如空间限制场合可选用伸缩缸；需要防止冲击的高速运动场合应选用带缓冲结构的液压缸单作用液压缸

4.2结构特点应用场景单作用液压缸的特点是油液仅作用于活塞的一侧典型结构包括单作用液压缸适用于只需单向受力、回程阻力小或需保持特定位缸筒、活塞、活塞杆、前后端盖和密封件活塞的一侧与油路相置的场合典型应用包括连，另一侧通常与大气相通或装有弹簧举升装置如汽车千斤顶、升降平台•单作用缸的缸筒只需一个油口，结构相对简单，但功能也相对有夹紧装置如工装夹具、模具锁紧装置•限根据回程方式的不同，单作用缸又可分为重力回程式、弹簧冲压设备利用重力回程的冲床•回程式和外力回程式三种类型弹性回程要求如阀门控制、弹性支撑等•双作用液压缸

4.3结构特点性能特点应用场景双作用液压缸在活塞两侧都设有油口，双作用缸可实现精确的双向控制，适用双作用液压缸应用极为广泛，包括工程可通过控制两侧油液的进出实现活塞的于需要往复运动的场合伸出时的推力机械的臂架控制、冶金设备的压力控制双向运动标准结构包括缸筒、活塞、，缩回时的拉力，其中、注塑机的模具开合、自动化生产线的F₁=p×A₁F₂=p×A₂活塞杆、端盖、密封装置和连接件由为活塞全面积，为活塞面积减去活执行机构等在需要精确控制往复运动A₁A₂于活塞杆的存在，活塞两侧的有效面积塞杆截面积在相同压力下，伸出力大的场合，双作用液压缸是首选的执行元不同，导致伸出和缩回时的力和速度不于缩回力，缩回速度大于伸出速度件同液压缸的密封

4.4活塞密封活塞杆密封防尘装置活塞密封位于活塞外圆周与缸筒活塞杆密封位于活塞杆与前端盖防尘装置设置在前端盖的最外侧内壁之间，防止高低压两侧的油之间，防止油液向外泄漏，同时，主要功能是清除活塞杆表面的液互相泄漏常用的活塞密封有防止外部污染物进入常采用V灰尘和污物，防止其进入缸内O形圈、Y形圈、组合密封圈等形组合密封、Y形密封圈或多唇典型结构有唇形刮刀、毛毡圈等活塞密封直接影响液压缸的容积密封这类密封需要同时考虑密良好的防尘性能可显著延长液效率和工作平稳性，是最关键的封性能和摩擦特性，对材料要求压缸的使用寿命密封部位高导向支撑导向装置为活塞和活塞杆提供径向支撑，减少偏心负载和磨损常用导向环、轴承套等结构导向装置虽不直接密封，但对保持密封系统的正常工作至关重要，需与密封系统协同设计液压缸的安装方式

4.5液压缸的安装方式直接影响其工作性能和使用寿命常见的安装方式包括固定式、铰链式、耳轴式和法兰式四种基本类型，每种类型又有多种具体形式安装方式的选择应考虑负载特性、活塞杆的运动方式以及空间限制等因素固定式安装最为牢固，适用于轴向负载情况；铰链式和耳轴式允许缸体或活塞杆绕轴摆动，适合于有角度变化的工况；法兰式安装便于与其他设备连接，安装拆卸方便不正确的安装方式会导致侧向力过大，加速密封和导向的磨损在大型设备中，液压缸通常承受复杂负载，需进行强度校核和疲劳分析，确保安装点和连接处具有足够的强度和刚度对于高频率工作的液压缸，还应考虑振动和冲击的影响第五章液压马达功能定义液压马达是将液压能转换为机械能的执行元件，用于产生连续旋转运动它与液压泵的结构原理相似，但工作过程相反，接收高压油液输入，输出转矩和转速应用领域液压马达广泛应用于工程机械、船舶、冶金、矿山等领域，特别适用于需要大扭矩、低转速或变速的场合它可直接驱动负载，无需复杂的变速装置，结构紧凑、功率密度高类型划分按结构原理分为齿轮马达、叶片马达和柱塞马达按转速特性分为高速马达、中速马达和低速1000r/min300-1000r/min大扭矩马达不同类型适用于不同工况300r/min液压马达的工作原理

5.1压力能接收高压油液进入液压马达的工作腔，对马达的工作元件如齿轮、叶片或柱塞施加压力，产生推动力这种推动力与工作元件的有效作用面积和油液压力成正比机械转动实现在压力作用下，工作元件产生位移并带动输出轴旋转旋转过程中，工作腔的容积周期性变化，高压腔的油液做功后压力降低，形成低压腔，最终油液从排油口流出能量转换完成液压马达的输出转矩与工作压差和排量有关，表示为；TΔp VT=Δp×V/2π输出转速与流量和排量有关，表示为通过调节压力和流量可n QV n=Q/V以控制马达的转矩和转速与液压泵不同，液压马达是在压力油的推动下工作的，其工作原理是泵的逆过程虽然许多液压泵可以作为马达使用，但专用液压马达在结构上有特殊设计，以提高启动性能、降低内泄漏和优化低速稳定性齿轮马达

5.2结构特点1齿轮马达由两个啮合的齿轮、马达体和端盖组成与齿轮泵结构类似，但内部零件的精度和配合要求更高齿轮马达具有结构简单、价格低廉、维护方便等优点，但承压能力和容积效率相对较低工作原理2高压油从进油口进入齿轮啮合处的反方向，推动齿轮旋转随着齿轮转动，齿轮啮合处的油液被排出，形成低压区域，油液从出油口流回油箱齿轮转动带动输出轴，将液压能转化为机械能性能特点3齿轮马达一般工作压力不超过，转速范围，适用于中21MPa300-3000r/min高速、低扭矩场合其效率一般为，启动性能较差，低速稳定性80%-85%不佳，主要用于简单的驱动系统叶片马达

5.3结构与原理性能与应用叶片马达主要由转子、叶片、定子偏心环、配流盘和壳体组成叶片马达的优点是流量脉动小、噪声低、运行平稳，特别适合需转子上开有径向槽，装有可自由滑动的叶片在油压和离心力要低噪声和稳定转速的场合其工作压力一般为，转10-14MPa作用下，叶片紧贴定子内壁，形成密封工作腔速范围较宽，效率可达500-3000r/min85%-90%高压油进入相邻叶片之间的工作腔，对叶片施加压力，产生切向叶片马达常用于中等压力和中高速场合，如传送带驱动、小型起力使转子旋转随着转子旋转，工作腔容积变化，完成一次能量重设备、纺织机械等平衡叶片马达具有更好的平衡性能，适用转换循环叶片马达通过配流盘控制油液的进出流向于要求更平稳运行的精密设备变量叶片马达可通过改变偏心距调节转速柱塞马达

5.4轴向柱塞马达径向柱塞马达低速大扭矩马达轴向柱塞马达中的柱塞与驱动轴平行排列径向柱塞马达中的柱塞径向排列，垂直于低速大扭矩马达是柱塞马达的特殊类型，根据结构不同，分为斜盘式和斜轴式两输出轴高压油推动柱塞向外运动，作用通过内部的多柱塞结构和复杂的配流系统种高压油推动柱塞沿轴向运动，通过斜在凸轮或偏心轴上产生转矩径向柱塞马，实现极低转速＜下的大扭矩输50r/min盘或斜轴将轴向运动转换为旋转运动轴达具有极高的启动转矩，低速稳定性好，出这类马达无需减速器即可直接驱动重向柱塞马达压力高、效率高，适用于高压但结构复杂，成本高，主要用于低速大扭载，广泛应用于采矿、船舶等重型设备中大功率场合矩场合液压马达的主要技术参数

5.5齿轮马达叶片马达柱塞马达液压马达的选型应基于具体应用需求关键参数包括几何排量每转一圈所需的油液体积、额定压力连续工作允许的最高压力、额定转速范围、最大输出转矩和功率、启动转矩系数表示启动所需转矩与额定转矩的比值柱塞马达虽然性能最优，但价格也最高，适用于高端设备；叶片马达噪声低、平稳性好，适合噪声敏感场合；齿轮马达价格低廉，适用于简单应用和成本敏感场合在系统设计中，马达的选型直接影响系统的性能和成本，需要综合多方面因素进行权衡第六章液压控制阀功能与分类控制方式液压控制阀是液压系统的控制元按控制方式分，液压阀可分为手件，用于控制液压油的压力、流动阀、机械控制阀、电控阀和液量和方向，实现系统的精确控制控阀等现代液压系统多采用电根据功能，液压阀主要分为方液比例阀和伺服阀，实现对压力向控制阀、压力控制阀和流量控、流量和方向的精确电气控制，制阀三大类，每类又有多种具体满足自动化和智能化需求形式性能要求液压阀的主要性能指标包括通流能力、压力损失、响应时间、调节精度和稳定性阀的选择应考虑系统压力、流量需求、控制精度要求和工作环境等因素，合理选型是系统正常工作的保证方向控制阀

6.1滑阀座阀滑阀是最常用的方向控制阀，由阀芯在阀体内滑动改变油路连通座阀采用阀瓣与阀座密封的方式控制油液流向相比滑阀，座阀状态根据阀芯通流的油口数量，可分为二位阀、三位阀和四位具有泄漏小、抗污染能力强、结构简单等优点，但结构紧凑性和阀等；根据油口数量，可分为二通阀、三通阀和四通阀等多路控制能力不如滑阀座阀主要用于低压大流量系统或需要严格防止泄漏的场合常见常见的是四通三位滑阀，具有油泵、回油、执行元件的座阀有单向阀、梭阀、快速换向阀等单向阀允许液压油单向PTA/B四个油口和三个工作位置阀芯的结构决定了液压油的流向，中流动；梭阀自动选择高压油路；快速换向阀可实现大流量的快速位时可有多种不同状态，如全通、全断、回油等换向AB压力控制阀

6.21溢流阀限制系统最高压力，保护系统安全2减压阀降低系统部分区域的工作压力3顺序阀按预设顺序控制多个执行元件动作4卸荷阀在特定条件下将泵的输出卸载回油箱溢流阀是最基本的压力控制阀，主要功能是限制系统最高压力，保护系统安全当系统压力超过阀的设定值时，溢流阀开启，将多余油液导回油箱，维持系统压力不超过设定值溢流阀可分为直动式和先导式两种，先导式溢流阀具有更高的压力稳定性和更小的压力波动减压阀用于将系统的高压降低到所需的较低压力，为系统的不同部分提供不同压力减压阀的工作原理是通过控制阀口开度，使出口压力保持在设定值，多余的压力能转化为热能顺序阀则用于控制多个执行元件按预定顺序动作，当主油路压力达到设定值后，顺序阀开启，允许次油路工作流量控制阀

6.3节流阀1最基本的流量控制阀，通过改变节流口面积限制流量有固定节流口和可调节流口两种调节时需注意因负载变化导致的流量不稳定问题节流阀简单调速阀可靠，但精度不高，主要用于简单系统2在节流阀基础上增加补偿机构，减小负载变化对流量的影响根据补偿方式分为压力补偿式、温度补偿式和温压补偿式压力补偿式调速阀能在不同负分流集流阀3载下保持相对恒定的流量，提高系统稳定性分流阀将一路油流按固定或可调比例分成两路或多路；集流阀则将多路油流合并成一路这类阀在需要多个执行元件同步或按比例运动时非常有用，如比例流量阀多缸同步系统中的应用4通过电信号比例控制流量大小，实现精确调速比例流量阀结合了电子控制技术，可接受模拟或数字信号，适用于要求较高的自动控制系统，是现代液压系统的重要组成部分液压阀的符号表示

6.4液压系统图中使用统一的图形符号表示各类液压元件，这些符号由国际标准化组织制定掌握液压符号是阅读和设计液压系统图的基础ISO液压阀的基本符号由方框表示，内部添加不同图形代表不同功能方向控制阀用方框内的流道表示，流道内箭头表示流向，方框数量表示位数；压力控制阀用带有压力调节箭头的符号表示；流量控制阀则用节流口符号表示阀的控制方式也有相应符号，如手动、机械、电磁、液压等不同控制方式有不同表示方法复杂液压阀常采用组合符号表示，如电液比例阀、电液伺服阀等现代液压系统设计软件通常内置标准符号库，便于快速绘制液压系统图准确理解这些符号是学习液压系统的重要一步第七章液压辅助元件蓄能器过滤器油箱管路及接头蓄能器是储存压力能的装置，可在过滤器用于去除液压油中的固体颗油箱不仅是液压油的储存容器，还管路和接头是连接各液压元件的通系统需要时释放能量它能缓冲压粒和杂质，保护系统元件免受污染承担着热量散发、气泡分离和杂质道，负责传递液压能它们的选择力波动、补偿泄漏、吸收冲击和提物损害良好的过滤系统能显著延沉降等功能合理设计的油箱对维和安装直接影响系统的压力损失、供应急动力，在现代液压系统中扮长液压元件的使用寿命，减少故障持液压油的工作温度和清洁度至关泄漏情况和噪声水平良好的管路演着重要角色，提高系统的平稳性和维修频率，是系统可靠性的关键重要，是液压系统的基础组成部分设计是提高系统效率和可靠性的重和可靠性保障要方面蓄能器

7.1功能与应用主要类型储存能量，在需要时快速释放按工作原理分类，蓄能器主要有三种类型•缓冲系统压力波动，保护元件•重锤式蓄能器利用重物的位能储存能量，结构简单但体积大、补偿系统微小泄漏，维持压力•响应慢，现已较少使用吸收冲击，减轻压力脉动•弹簧式蓄能器利用弹簧的弹性势能储存能量，成本低但能量密提供紧急动力，增加系统可靠性•度小，主要用于小型系统平衡负载，提高系统效率•气体式蓄能器利用气体的压缩性储存能量，分为活塞式、膜片式和皮囊式，能量密度高、响应快，是最常用的类型过滤器

7.2吸油过滤器压力过滤器回油过滤器吸油过滤器安装在液压泵的吸油口，滤除压力过滤器安装在泵的出口和执行元件之回油过滤器安装在系统回油管路上，滤除进入泵的大颗粒杂质，防止泵损坏为避间，保护精密控制阀和执行元件这类过从执行元件返回油箱的液压油中的杂质免产生气蚀，这类过滤器的过滤精度一般滤器承受系统全压，需有较高的强度，过由于工作压力低，结构简单，成本低，是较低，压力损失小，通常配滤精度一般为通常配备旁通阀，液压系统中最常用的过滤装置过滤精度100-150μm3-25μm备真空指示器监测堵塞状况防止滤芯堵塞时系统压力过高一般为，能有效保护系统清洁度10-30μm油箱

7.3功能特点设计要点油箱是液压系统的储油容器，除了油箱容积通常为系统流量的倍，3-5储存液压油外，还有分离气泡、沉以保证足够的油液冷却时间内部淀杂质、散发热量和识别油位等功应设有隔板，将回油区和吸油区分能合理设计的油箱能有效提高系开，防止回油直接被泵吸走底部统的稳定性和可靠性，延长液压油应有一定斜度和放油螺塞，便于沉的使用寿命淀物清除顶部应设有加油口和呼吸器，防止灰尘进入常见结构油箱按材料分为钢制油箱和铸铁油箱；按压力分为大气压油箱和密封压力油箱；按形状分为矩形和圆形在工程机械上常用钢板焊接的矩形大气压油箱，结构简单、制造方便；在高要求场合可能使用不锈钢材料或内衬防腐材料管路及管接头

7.4液压系统的管路是连接各元件的通道，按材料和结构可分为钢管、铜管和软管三种钢管强度高、耐压性好，适用于固定连接；软管柔性好，可吸收振动，适用于连接运动部件；铜管主要用于精密系统和试验装置管路的选择应考虑压力、温度、振动和安装空间等因素管接头是连接管路和元件的部件，常见类型有螺纹连接、法兰连接和快速接头等螺纹连接简便易用，但在高压下容易泄漏；法兰连接适用于大口径和高压管路；快速接头便于频繁拆装接头材料一般采用钢材或黄铜，密封方式包括金属接触密封和弹性密封管路设计中需注意的问题包括管径选择要避免过大的流速和压力损失；管路布置要尽量简洁，避免不必要的弯曲；安装要支撑牢固，防止振动；系统试运行前必须彻底清洗管路，清除杂质良好的管路设计和安装对减少系统泄漏和噪声具有重要意义第八章液压系统液压系统的定义1由各类液压元件组成的能量传递系统系统的基本功能2实现能量转换、传递和控制系统的组成结构3动力、执行、控制和辅助四大部分液压系统是一种利用液体压力能传递动力的装置，由各种液压元件按照一定功能要求连接而成系统通过液压泵将原动机的机械能转换为液压能，再通过管路将能量传递给执行元件，最终实现特定的机械运动和力的输出一个完整的液压系统包括四个功能部分动力部分（液压泵及其驱动装置）、执行部分（液压缸或液压马达）、控制部分（各类液压阀）和辅助部分（油箱、过滤器、管路等）这些部分通过液压油的流动和压力传递相互配合，共同完成预定的工作任务液压系统的应用极为广泛，几乎存在于所有工业领域从简单的液压千斤顶到复杂的工程机械，从精密的航空舵机到强大的冶金设备，液压系统以其独特的优势，成为现代工业中不可或缺的动力传输和控制方式液压系统的基本类型

8.1按压力控制方式分类恒压系统泵出口压力保持恒定，通过溢流阀2控制按回路开闭性分类变压系统泵出口压力随负载变化，通过负载敏感控制开式回路系统油液循环使用，但每次工作后都流回油箱1闭式回路系统油液从执行元件出来后直接按流量控制方式分类回到泵的吸入口定量系统泵输出的流量固定不变3变量系统可调节泵输出流量，适应不同工况开式回路是最常见的液压系统类型，结构简单，工作可靠，便于冷却和过滤，应用广泛闭式回路系统则具有结构紧凑、响应快速的特点，主要用于需要频繁换向的传动系统，如液压驱动的车辆行走系统恒压系统操作简单，多路控制方便，但能量效率较低；变压系统则能根据负载需要调整系统压力，能量效率高，但控制复杂定量系统易于实现，成本低；变量系统能耗低，控制灵活，但成本相对较高开式液压系统

8.2系统特点开式液压系统的特点是液压油在经过执行元件后返回油箱，不直接回到泵的吸入口这种设计使得系统结构简单，维护方便，油液有足够时间冷却和净化，是工业液压最常用的系统类型优势分析开式系统的主要优势包括结构简单易于理解；故障诊断和维修方便；油液清洁度易于保持；系统扩展性好，可轻松增加执行元件；过载保护简单可靠；多路控制实现容易；启动性能好，对油液清洁度要求相对较低应用领域开式系统广泛应用于工程机械、冶金设备、注塑机、锻压设备等领域特别适用于工作循环不频繁、负载变化大、多执行元件协同工作的场合大部分固定式工业设备采用开式系统，便于集中设置大型油箱和冷却装置闭式液压系统

8.3工作原理系统优点应用场合闭式液压系统中，液压油从执行元件出来闭式系统的主要优势包括结构紧凑、响应闭式系统主要应用于需要频繁往复运动和后直接回到泵的吸入口，形成封闭循环迅速、换向平稳、能耗低和自吸能力强等精确速度控制的场合，如液压传动的工程系统通常配备小型辅助泵，用于补充泄漏由于没有大型油箱，系统重量轻、体积机械行走系统、船舶推进系统、风力发电损失和控制回路供油主泵一般采用双向小，特别适合移动设备双向变量泵的应变桨系统等在这些应用中，闭式系统能变量泵，可实现正反双向驱动，无需方向用使系统控制灵活，能效高，减少了阀门提供高效率、高响应性和精确控制性控制阀损失液压系统的基本回路

8.4泵站回路执行元件控制回路辅助保护回路123泵站回路是液压系统的动力源，由液压执行元件控制回路负责控制液压缸或液辅助保护回路用于保障系统安全和提高泵、溢流阀、过滤器和油箱等组成基压马达的运动基本控制回路包括速度性能主要包括过载保护回路、液压锁本功能是提供压力油，保证系统工作控制回路、位置控制回路和力扭矩控制定回路、缓冲回路、同步回路和再生回/典型的泵站回路包括卸荷回路、节能回回路等这些回路通过不同的阀组合实路等这些回路虽非系统主要功能部分路和恒压回路等多种形式，根据系统需现特定的控制功能，是液压系统的核心，但对系统的安全性和可靠性至关重要求选择合适类型部分理解这些基本回路的工作原理和功能特点，是掌握液压系统分析与设计的基础实际工程中的液压系统往往是多种基本回路的组合，通过不同回路的协同工作，完成复杂的控制任务液压系统设计的过程，本质上是选择合适回路并优化其参数的过程液压系统的设计步骤

8.5方案设计需求分析选择系统类型和基本回路2明确功能和参数要求1元件选型确定各元件型号和参数35优化完善性能计算优化系统参数和结构4验证系统性能是否满足需求液压系统设计首先要明确系统的功能要求、技术参数和工作条件包括负载特性、执行元件的运动要求（速度、力扭矩、位置精度等）、工作环境条件和特殊要求/（如噪声限制、能耗标准等）方案设计阶段确定系统类型（开式闭式、定量变量等）和基本回路形式，绘制初步的液压原理图元件选型阶段根据计算结果选择合适的液压泵、执行元件、控制//阀和辅助元件，并验证其性能参数是否满足系统要求性能计算包括静态计算（如压力、流量需求）和动态分析（如响应时间、稳定性），确保系统在各种工况下都能正常工作最后进行优化，从安全性、可靠性、经济性和维护便利性等方面完善设计方案第九章液压系统的分析与设计静态分析动态特性系统设计静态分析研究液压系统在稳定工作状态下动态特性研究液压系统在工况变化过程中液压系统设计是一个综合考虑静态性能和的性能特性，包括压力分布、流量分配、的暂态行为，如响应时间、稳定性、阻尼动态特性的过程，需要平衡多种因素现效率计算和功率平衡等它是理解系统基特性等动态特性直接影响系统的控制精代设计方法强调计算机辅助设计和仿真，本工作原理和性能的基础，也是系统设计度和稳定性，是高性能液压系统设计的关在实际制造前验证系统性能，减少设计错的第一步静态分析通常采用理论计算和键分析方法包括理论建模、仿真分析和误和优化系统参数，提高设计效率和质量稳态试验相结合的方法动态测试液压系统的静态分析

9.1压力分析流量分析压力分析是静态分析的基础，主要研究系统各点的压力值及其分流量分析研究系统中液压油的流量分配和流速分布流量分析的布规律基本方法是从已知压力点出发，沿着液压油的流动方向基本原则是，考虑各元件的压力特性和损失，逐点计算串联回路中各点流量相等（忽略压缩和泄漏）•压力损失分为局部损失和沿程损失两类局部损失发生在阀口、并联回路中流量分配与各支路阻力成反比•弯头等处，与流速的平方成正比；沿程损失发生在直管段，与管节点处进出流量代数和为零（连续性方程）•长、内径和流量有关这些损失直接影响系统的效率和热平衡流量分析对确定系统执行元件的速度特性和管径选择十分重要在多执行元件系统中，流量分配不合理会导致速度干扰和功能冲突液压系统的动态特性

9.2动态建模稳定性分析液压系统的动态建模是研究系统瞬态行为的基础建模过程需考虑液体压缩性、惯稳定性是系统能否在外部干扰后恢复到稳定状态的能力液压系统的不稳定可表现性力、摩擦力和外部负载等因素常用的建模方法包括集中参数法和分布参数法为振荡、爬行或冲击等现象稳定性分析常用方法包括根轨迹法、频率响应法和李集中参数模型将系统简化为质量-弹簧-阻尼系统，便于分析但精度有限雅普诺夫法等提高稳定性的措施包括增加阻尼、优化管路设计和改进控制算法123响应特性响应特性描述系统对输入信号的反应速度和精度重要指标包括响应时间、超调量和稳定时间等影响响应特性的主要因素有系统惯性、液体压缩性、管路长度、阀门特性和摩擦特性等提高响应速度通常需要增加系统刚度和减小惯性液压系统的稳定性分析

9.312稳定性概念不稳定表现系统抵抗干扰并维持稳定运行的能力振荡、爬行、冲击和漂移等现象34分析方法稳定性改进传递函数法、状态空间法和频域分析增加阻尼、优化刚度和改进控制算法液压系统的稳定性是系统动态性能的核心指标之一系统稳定性不足会导致多种问题，如低频振荡影响控制精度，高频振动加速部件磨损，压力脉动产生噪声，冲击现象缩短元件寿命判断系统稳定性的数学方法包括特征方程分析、劳斯判据和奈奎斯特稳定判据等导致液压系统不稳定的常见因素包括油液压缩性过大，系统刚度不足；负载特性不合适，如负阻尼特性；管路过长，压力波传播延迟；阀门特性不当，如零位敏感度过高或增益过大；摩擦特性不良，如静摩擦与动摩擦差异过大导致爬行现象提高系统稳定性的常用措施有选用合适的液压油，减小压缩性；增加系统阻尼，如安装缓冲装置或阻尼阀；缩短管路长度，增加管径；优化阀门特性，选用适当增益；采用先进的控制策略，如前馈控制或自适应控制等液压系统的效率计算

9.4机械损失容积损失压力损失热损失有效功率液压系统的效率是系统性能的重要指标，直接影响能耗和热平衡系统总效率等于各组成部分效率的乘积，即η=η泵×η阀×η执行×η辅助液压泵的效率包括容积效率和机械效率两部分；执行元件的效率包括机械效率和容积效率；阀门和管路的效率主要表现为压力损失影响系统效率的主要因素包括工作压力和流量的匹配度；系统回路的复杂程度；元件的选型和质量；管路设计的合理性；液压油的选择和维护提高效率的方法有采用变量泵和负载敏感技术；优化系统压力，避免不必要的节流；选用高效率元件；缩短管路，减少弯头；保持系统清洁和油液品质对于大型液压系统，效率的小幅提升也能带来显著的能源节约例如，一个100kW液压系统效率从70%提高到80%，每年连续运行可节约约26万度电，减少显著的运行成本和碳排放因此，在设计中应高度重视系统效率的计算和优化第十章液压系统故障诊断与维护故障类型故障表现1机械、液压、控制系统故障性能下降、异常现象、完全失效2维护策略诊断方法4预防性、预测性、被动性维护3感官诊断、仪器诊断、逻辑分析液压系统的故障诊断和维护是保障系统正常运行和延长使用寿命的关键环节液压系统故障的特点是多样性和复杂性，往往一个表现可能对应多种原因，或一个原因导致多种表现，需要系统分析和经验判断常见的液压系统故障包括无压力或压力不足、工作不稳定、发热严重、噪声异常、漏油和响应迟缓等这些故障可能源于泵的损坏、阀的失效、密封件老化、油液污染或系统调整不当等多种原因液压系统维护的主要内容包括定期检查油位和油质；清洁或更换过滤器；检查和维护密封系统；监测关键参数如压力、温度和噪声水平；定期进行预防性维护和系统调整等良好的维护策略可显著减少系统故障率和维修成本常见故障分析

10.1故障现象可能原因检查方法系统无压力泵故障、溢流阀调整不当、严重泄漏检查泵输出、调整溢流阀、排查泄漏点压力不稳定油液中有气体、调压阀故障、负载波排气、检查调压阀、分析负载特性动执行元件不动作控制阀卡死、先导压力不足、机械卡检查控制阀、测量先导压力、排查机滞械障碍速度过慢流量不足、阀口堵塞、内泄漏严重检查流量、清洗阀口、检查密封系统发热高压长时间卸荷、油液粘度不当、冷改进控制策略、更换合适油液、增强却不足冷却噪声异常气蚀、谐振、轴承损坏、松动检查吸油条件、减少振动源、修复轴承泄漏密封件老化、接头松动、过压更换密封件、紧固接头、调整压力液压系统故障分析应遵循从整体到局部、从简单到复杂的原则首先观察系统整体表现，确认故障类型；然后通过测量关键参数如压力、流量和温度，缩小故障范围；最后针对可疑元件进行专项检查，找出具体故障点在故障处理过程中，应注意安全第一，特别是高压系统的检查必须在泄压后进行维修过程中应保持环境清洁，防止杂质进入系统，造成二次污染和新的故障故障诊断方法

10.2感官诊断法仪器诊断法利用听、看、摸、闻等感官直接判使用专业仪器设备测量系统参数，断系统状态比如听系统噪声判断如压力表测压力，流量计测流量，气蚀或气穴现象，看油液颜色判断测温仪测温度，振动分析仪测振动污染情况，摸温度感知过热部位，，油液分析仪检测油质仪器诊断闻气味发现油液劣化这种方法简精确可靠，能提供定量数据，便于单快捷，不需特殊工具，但精确度对比分析和记录，但需要专业设备有限，需要丰富经验和操作技能逻辑分析法根据系统工作原理和故障表现，采用排除法、对比法或模拟法等逻辑推理确定故障原因比如通过分段测压确定压力损失部位，通过更换元件确认故障点逻辑分析需要扎实的理论基础和系统思维，是复杂故障诊断的主要方法液压系统的维护保养

10.3日常维护日常维护是保障系统正常运行的基础工作，包括检查油位和油温，确保在正常范围；观察过滤器堵塞指示器，及时更换滤芯；查看管路和接头有无泄漏；清洁外部灰尘和油污；记录运行参数，建立历史数据库定期维护定期维护按照设备使用手册或维护计划执行，通常包括检测油液质量，包括粘度、酸值和污染度；清洗或更换过滤器和呼吸器；检查和调整系统压力设定；测试安全装置和报警系统；检查泵、阀和执行元件的工作状态预防性维护预防性维护旨在提前发现潜在问题，防止故障发生，包括使用振动分析技术监测泵和马达的状态；采用红外热像技术检测异常热点；定期分析油液样本，监测磨损状况；使用超声波检测泄漏；建立设备健康管理系统，预测故障趋势大修与更新根据设备使用年限和状况，定期进行大修或更新改造，包括更换主要元件如泵、阀和执行元件；更新密封系统；升级控制系统；改进系统设计，提高性能和可靠性；完善安全和环保措施，符合新标准要求复习重点与难点总结基础原理重点元件知识难点系统分析难点帕斯卡原理及其应用；液压传动各类泵、阀、缸、马达的工作原液压系统的动态特性和稳定性分的基本关系（力、速度、功率）理与特性区别；元件的性能参数析；系统效率计算和能耗优化；；液压系统的能量转换过程；液及选型依据；液压元件符号的识复杂回路的设计与分析；故障的压油的基本性质及选择标准；系别与系统图的理解；新型液压元系统性诊断方法；液压系统与电统的压力与流量计算这些是理件如比例阀、伺服阀的工作机理气控制的结合这部分需要综合解液压系统的理论基础，需牢固元件知识具体繁多，是液压系应用多学科知识，是高水平应用掌握统设计的基础的关键实践应用重点典型液压系统的识别与分析；常见故障的诊断与排除；液压系统的调试与维护；液压设备的安全操作规程；液压系统设计的实际步骤实践应用能力是检验理论掌握程度的最终标准典型例题解析

（一）例题液压缸力计算例题流量计算12题目一个双作用液压缸，活塞直径，活塞杆直径题目液压泵排量为，转速为，容积效率为D=100mm25cm³/r1450r/min，系统压力计算缸的伸出力和缩回力，求实际流量d=50mm p=10MPa F₁F₂

0.92解析伸出力解析理论流量理F₁=p×π×D²/4=10×10⁶×

3.14×

0.1²/4=

78.5kN Q=V×n=25×1450/1000=

36.25L/min缩回力实际流量实理容F₂=p×π×D²-d²/4=10×10⁶×

3.14×

0.1²-

0.05²/4=

58.9kN Q=Q×η=

36.25×

0.92=

33.35L/min注意单位换算，压力单位要转换为，长度单位要转换计算过程中注意单位换算，排量单位转换为需除以MPa Pamm cm³/r L/min为m1000典型例题解析

（二）345压力损失计算系统效率计算蓄能器容积计算计算管路压力损失需考虑沿程损失和局部损失总效率等于各部分效率的乘积基于气体状态方程计算所需气体容积例题压力损失计算3题目直径为的钢管，长度为，输送流量为的液压油（粘度，密度），计算管路的压力损失20mm10m60L/min40cSt850kg/m³解析首先计算流速v=Q/π×d²/4=60×10⁻³/60×

3.14×

0.02²/4=

3.18m/s计算雷诺数（层流）Re=v×d×ρ/μ=

3.18×

0.02×850/40×10⁻⁶=

1351.5计算摩擦系数λ=64/Re=64/

1351.5=

0.047沿程损失Δp=λ×l/d×ρ×v²/2=

0.047×10/

0.02×850×

3.18²/2=

1.01MPa此题需注意单位换算和雷诺数的判断，不同流态使用不同的摩擦系数计算公式模拟试题选择题示例计算题示例12液压传动中，若系统的工作压力为一个液压马达，排量为，输入80cm³/r，则液压缸的推力大小主要取决压力为，流量为，机械10MPa15MPa60L/min于（）效率为，求马达的输出转矩和转速

0.85液压泵的流量液压缸的活塞面积A.B.液压油的黏度管路的长度转速计算C.D.n=Q/V=60/

0.08=750r/min答案液压缸的活塞面积根据公式理论转矩理B.M，在压力一定的情况下，推力与F=p×A=p×V/2π=15×10⁶×80×10⁻⁶/2×

3.14=1活塞面积成正比91Nm实际转矩实理机M=M×η=191×

0.85=

162.4Nm分析题示例3分析一个双作用液压缸伸出速度慢、无力的可能原因及排除方法可能原因泵故障、方向阀堵塞、溢流阀调整不当、系统泄漏或活塞密封损坏等排除方法测量泵出口压力和流量；检查方向阀工作情况；调整溢流阀设定；检查系统是否有外泄；拆检液压缸活塞密封状况结语与学习建议融会贯通理论联系实际，举一反三1深入思考2掌握原理，理解机制夯实基础3掌握术语，熟记公式系统学习4全面覆盖，重点突破液压原理是一门理论与实践紧密结合的学科，学习过程中应注重以下几点首先，系统学习基础知识，包括基本概念、工作原理和计算方法，打好理论基础；其次，重视实践环节，通过实验和实习加深对理论的理解；再次，多做习题，尤其是计算题和分析题，提高解决实际问题的能力在备考过程中，建议采取分层学习策略第一层是基本概念和原理，需要牢固掌握；第二层是各类元件的结构和特性，需要理解并熟悉；第三层是系统分析和设计方法，需要能够灵活应用复习时注意多角度思考，将知识点串联成网络，形成系统性认知最后，提醒同学们关注学科前沿发展，如电液比例控制、液压伺服系统和节能液压技术等，拓展知识视野，为今后的专业学习和工作打下坚实基础祝愿大家学习进步，考试顺利！。