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液压及气压传动习题解答(刘和平版)

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文档介绍
1. 学习指导与思考题 1)学习要点 1. 掌握液压传动的工作原理及组成。 2. 掌握气压传动系统的工作原理及组成。 3. 掌握液压传动和气压传动的特点。 4. 掌握液压元件的职能符****及规定。 5. 了解液压传动和气压传动的发展概况、应用情况及优、缺点。 6. 了解液压传动和气压传动的不同点。 2)填空题 1. 液压系统由 动力元件、执行元件 、控制元件 、辅助元件 四个主要组成部分。 2. 液压传动是以 液压油 为传动介质,依靠液体的 压力能 来传递动力。 3. 液压系统工作时外界负荷 越大 ,所需油液的压力也越大,反之亦然,负载为零,系 统压力 为零 。 4. 活塞或工作台的运动速度取决于单位时间通过节流阀进入液压缸中油液的 体积 ,流 量越大,系统的速度 越大 ,反之亦然。流量为零,系统速度 为零 。 5. 液压元件的职能符****只表示元件的 职能 、 控制方式 及 外部接口 ,不表示元件的 结构 、 参数 及连接口的实际位置和元件的 安装位置 。 6. 液压传动系统的传动比比机械传动的 大 ,传动效率比机械传动的 低 。 7. 液压传动系统可以实现 无级 调速, 过载 保护。 8. 液压传动系统单位质量输出功率 大 ,传动 均匀 平稳。 9. 气压传动系统介质费用 低廉 ,不会造成环境 污染 。 3)判断题 1. 液压传动不易获得很大的力和转矩。(×) 2. 液压传动装置工作平稳,易于实现无级调速,但不能快速起动、制动和频繁换向。(×) 3.. 液压传动适宜在传动比要求严格的场合采用。(×) 4. 液压系统故障诊断方便、容易。( × ) 5. 液压传动适宜于远距离传动。(×) 6. 气压传动能使气缸实现准确的速度控制和很高的定位精度。( × ) 7. 液压与气压传动介质成本都很高。( × ) 8. 液压传动可在高温下运行。( × ) 9. 气压传动介质可以回收循环使用,故成本很低( × ) 4)选择题 1. 液压系统的执行元件是( C )。 A.电动机 B.液压泵 C.液压缸或液压马达 D.液压阀 2. 液压系统中,液压泵属于( A )。 A.动力部分 B.执行部分 C.控制部分 D.辅助部分 3. 液压传动的特点有( B ) A.易于实现远距离操纵和自动控制; B.可在较大速度范围内实现无级变速; C.转 向迅速、变速、传动准确; D.体积小重量轻,自润滑,且诊断、维护、保养和排放方便。 4. 气压系统对环境造成的危害是( C )。 A.污染 B.浪费 C.噪声 D.辐射 5)问答题 1. 液压系统和气压系统各由哪几部分组成? 答:动力部分、执行部分、控制部分、辅助部分。 2. 液压传动和气压传动有什么区别? 答:液压传动以油为介质,气压传动以空气为介质。 2. 学习指导和思考练习题 1)学习要点 1.了解液压油基本性质、粘性、各种粘度定义及换算关系、粘温特性、分类和命名方法, 液压油选用方法、污染及其控制方法。 2.理解液体静压力的概念、特性。 3.掌握压力表示方法、单位及其换算。 4.掌握静压力传递原理,理解压力与负载关系、液体内压力处处相等的概念。 5.掌握流量、流速、平均流速的概念。 6.掌握流体连续性方程、伯努利方程的应用,理解动量方程的意义。 7.掌握流动状态的判定方法,掌握沿程压力损失和局部压力损失的计算方法。 8.掌握流体流经小孔、缝隙的流量特性及计算方法。 9. 了解液压冲击和空穴现象。 2) 填空题 1. 液体流动时,分子之间的内摩擦力阻碍分子的相对运动的性质称之为液体的粘性, 大小用 粘度 表示,常用的粘度有 动力粘度 、 运动粘度 、 相对粘度 。 2. 我国采纳的相对粘度是 恩氏粘度 ,它是用恩氏粘度计 测量的。 3. 粘温特性的概念是 油液粘度随温度变化的特性 。 4. 液压油牌****是该油液在 40℃时 运动粘度的平均值。 5. 液体动力粘度的定义是速度梯度为 1 时液层间单位****的内摩擦力,用符**** τ 表示。 6. 液体的粘性是由分子间的相互运动而产生的一种 内摩擦力 引起的,其大小可用粘 度来度量。温度越高,液体的粘度越 小 ;液体所受的压力越大,其粘度越 大 。 7. 液体粘度随温度变化的特性叫 粘温特性 。 8. 液压油的牌****是用 该油液在 40℃时 运动粘度的平均值 表示的。N32 表示 40℃时 运 动粘度的平均值为 32mm2/s。 9. 液体的流态分为 层流 和 湍流 ,判别流态的准则是 临界雷诺数 。 10.绝对压力等于大气压力 加上 相对压力,真空度等于大气压力 减去 绝对压力。 11.液压传动的工作原理是 帕斯卡 定律。即密封容积中的液体可以传递 力 ,又可以传 递 运动 。 12.在液压流动中,因某处的压力低于空气分离压而产生大量气泡的现象,称为 气穴 。 13.液压系统的压力取决于 负载 的大小。 14.液压传动是以 液压油 为工作介质,依靠液体的 压力能 来实现运动和动力传递的传 动方式。 15.液体流动时分子间的内聚力 要阻止分子 相对运动 而产生的一种 内摩擦力 ,这种 现象叫液体的粘性。 16.液压系统的压力大小取决于负载的大小,执行元件的运动速度取决于流量的大小。 17.液压管路中的压力损失可分为两种,一种是沿程损失,一种是 局部损失。 18.液压系统由于某些原因使液体压力急剧上升,形成很高的压力峰值现象称为 液压 冲击 。 19.根据连续性原理,管子细的地方流速大 ,管子粗的地方流速 小 。 20.造成液体在间隙中流动的原因有两个,一种是 压差 ,一种是 相对运动 。 21.理想液体伯努利方程的物理意义:管内稳定流动的液体具有 压力能 、 势能 和动能 三种形式的能量,在任意截面上这三种能量都可以相互转换 ,但总和为一定值。 3)判断题 1. 标****为 N56 的液压油是指这种油在温度为 40℃时,运动粘度的平均值为 56mm2/s。 (√ ) 2. 液压传动适宜于在传动比要求严格的场合采纳。(× ) 3. 由间隙两端的压力差引起的流动称为剪切流动。(√) 4. 理想液体在同一管道中作稳定流动时,内部动能、位能、压力能之和随位置变化。 (×) 5. 活塞推力越大,速度越快。(× ) 6. 寒冷地区选择液压油粘度应大一些。( × ) 7. 热带地区选择液压油粘度应大一些。( √ ) 8. 同心环形间隙泄漏量为最大偏心时的 2.5 倍。( × ) 9. 液压系统的压力指的是绝对压力。( × ) 10.压力表指示的是绝对压力。 ( × ) 11.液压系统中高位置处压力的计算为低位置压力加上 ρgh。( × ) 12.泵的吸油管口应低于泵至少 1 米以上。( × ) 4)选择题 1. 当温度升高时,油液的粘度( A )。 A、下降 B、增加 C、没有变化 2. 当温度下降时,油液的粘度( B )。 A、下降 B、增加 C、没有变化 3. 国际标准 ISO 对油液的粘度等级(VG)进行划分,是按这种油液 40℃时什么粘度 的平均值进行划分的:( B ) A、动力粘度 B、运动粘度 C、赛式粘度 D、恩式粘度 4. 在液体流动中,因某点处的压力低于空气分离压而产生大量气泡的现象,称为 ( C )。 A、层流 B、液压冲击 C、空穴现象 D、紊流 5. 流经固定平行平板缝隙的流量与缝隙值的( D )成正比。 A、一次方 B、1/2 次方 C、二次方 D、三次方 6. 当绝对压力小于大气压时,大气压力减绝对压力是( B )。 A、相对压力 B、真空度 C、表压力 D、绝对压力 7. 液压传动中的工作压力取决于( A )。 A、外负载 B、流量 C、速度 D、泵的功率 8. 下面哪一种状态是层流?( A ) A、Re=0.5Re 临界 B、Re= Re 临界 C、Re=1.5Re 临界 D、Re=2.0Re 临界 9. 某一系统的压力大于大气压力,则其绝对压力为( A ) A、大气压力加相对压力 B、大气压力加真空度 C、大气压力减真空度 D、表压 10.判断层流和湍流的标准是( C ) A、雷诺数 B、管道材质 C、临界雷诺数 D、管道内径 5)问答题 1. 对液压油的要求是什么? 答:(1)粘度合适,粘温特性好 (2)有良好的润滑性,减少摩擦副的磨损。 (3)质地要纯净,腐蚀性和堵塞性杂质少。 (4)有良好的化学稳定性,包括热安定性、氧化安定性。即不易变质,使用期长。 (5)抗泡沫性好,不易引起气穴。抗乳化性好,保持润滑性。 (6)材料相容性好,对液压控制元件、密封件、管件和油箱等腐蚀溶解小。 (7)无毒无害, 泄漏后对人员和环境的危害小。 (8)闪点和燃点高,凝点低,使用安全。 (9)体积膨胀系数小,比热容大,容易带走系统中摩擦产生的热量。 (10)价格便宜。 2. 液压油的选择要素是什么? 答:工作环境,工作压力,运动速度,液压泵的类型。 3. 防止液压油污染的方法有哪些? 答:(1)定期进行液压泵、液压缸和液压马达清洗。 (2)检查密封有效性并及时更换,防止灰尘、水、杂物等污染物从外界侵入。 (3)合理设置合适等级和数量的过滤器,并定期检查、清洗或更换。 (4)合理选择系统元件,控制液压油的温度。 (5)定期彻底清洗油箱,检查更换塑料制成的管件,防止老化破损。 (6)避免混用不同牌****、不同品种的液压油,防止反应物生成。 (7)定期检查和更换液压油。 4. 静压力传递原理是什么? 答:在液面上施加的压力都完全传递到液体内任意一点。 5. 应用伯努利方程时,怎样选择参考面? 答:通常选取某些参数已知的特殊位置截面作基准面,以方便计算。比如接触大气的截 面其压力为零。较大截面容器的液面高度变化的速度较慢,取其流速为零。 6. 缝隙流动公式中,正负****如何选取?减小缝隙流量最有效的方式是什么? 答:在平板****方向与压差引起流动方向一致时取“+”,如果不一致,则取“-”****。 6)计算题 1. 如题 1 图所示,一具有真空度的容器倒置 于一液槽中,液面与大气相通的,液体在管中上 升 的 高 度 h =0.8m , 设 液 体 的 密 度 为 ρ = 1050kg/m3, 试求容器中的真空度。 解:列 0-0 等压面方程 p + rg h = 98000 即 rg h = 98000 - p 真空度 = 98000 - p = rg h =1050 ᄡ 9.8ᄡ 0.8 N / m2 得真空度 = 8232 N / m2 题1图 2. 如题 2 图所示,容器 A 中液体的密度 ρA=950kg/m3, B 中液体的密度 ρB=1100kg/m3, ZA=100 mm, ZB=200 mm, h=50 mm,U 形管中的测压介质为水银, 求 A、B之间的压力差。 解: 列 1-1 等压面方程 ρpρAρ+ A gZ A = pB + B gZB + Hg g h 整理,得 Δp = pA - pB ρ=ρρ B gZB + Hg g h - AgZ A = 1100 ᄡᄡ9.8 0.2 +13600 ᄡᄡ9.8 0.05 - 950ᄡᄡ9.8 0.1 = 7889 N / m2 题2图 3. 如题 3 图所示, 某管道中密度 ρ=1100 kg/m3 的油液以流量 q=0.5 m3/s 流动。在直 径 d1=600 mm 的管道点(1)处,压力 p1=0.4 MPa 。 (2)点管道直径 d2=300 mm,位置比 (1)低 h=1.5m,点(1)至点(2)的管长 L=20m。不计损失,求(2)点处的压力 p2 题3图 解:先求流速 v1 = q = 4q 4 ᄡ 0.5 2 = 1.77 m/s A1 π3d.112 4= 0.6 ᄡ 再由连续性方程 v1 A1 = v2 A2 得 v2 = A1 v1 = d12 v1 = 0.6 2 ᄡ 1.77 = 7.08 m/ s A2 0.32 d 2 2 再以0为-0基准面列两, 断1-面1,2伯-2努利方程 z1 + p1 + a1v12 = z2 + p2 + a 2v22 ,整理,且取整a1理=得a 2 = 1 , , r 2g r 2g ( ) r p2 = ( z1 - z2 ) r g + v12 - v22 + p1 2 代入各巳知参数 p2 = 1.5ᄡᄡ1100 9.8 + ( ) 1100ᄡ 1.772 - 7.082 + 400000 2 = 16170 - 25846.4 + 400000 = 390323.6 Pa = 0.39MPa 4. 如题 4 图所示尺寸,油箱安装在液压泵上方,泵流量 q=20L/min, 油液的运动粘度 ν=20×10-6 m2/s, 密度 ρ=850 kg/m3。大气压取 Pa=0.098 MPa, 仅考虑吸油管沿程损失,求 泵入口处绝对压力。 解: 先判别流态 v = 4q pd2 4 ᄡ 20ᄡ10-3 3.14ᄡ 18ᄡ10-3 2 ᄡ 60 ( ) = = 1.31 m / s Re = vd = 1.31ᄡ 18 ᄡ 10-3 u 20 ᄡ10-6 = 1179 < 2000 为层流状态,则有 题4图    =l **** = **** = 0.054 Re 1179  以为基0-准0 ,列两断面1-伯1,努2-2利方程 z1 + p1 + a1v12 = z2 + p2 + a 2v22 +l l v22 r 2g r 2g d 2g ( ) r p2 = ( z1 - z 2 ) r g + p1 + 整理得, a1v12 - a2v22 -l l r v22 2 d 2 代入z且12=取10.7 m, z = v1 = 0, v2 = v = 1.31 m / s, p = 98000 Pa , a1 = a2 = 1 , = 98725.6 得 p2 = 0.7 ᄡᄡ850 9.8 + 98000 - ���1 + 0.054 ᄡᄡ0.0218 � 850 ᄡ 1.312 �� 2 5. 题 5 图为一种抽吸设备。水平管 出口通大气,当水平管内液体流量达 到某一临界数值时,处于****为 A1 处 的垂直管子将从下方露天液箱内抽吸液 体。水平管内液体(抽吸用)和被抽吸 介质相同。有关尺寸如下:**** A1=2.5cm2 , A2=4A1 , h=0.8m , 不 计 液体流动时的能量损失,问水平管内 流量达多少时才能开始抽吸? 解:对截面和建立液体的能量方程: 题5图 P1 + V12 = P2 + V22 (1) rg 2g rg 2g (2) 连续方程 V1A1 = V2 A2 又 P1 + r gh = P2 (3) 方程(1)(2)(3)联立,可得流量 q = V2 A2 = 2gh ᄡ 4 A1 = 2 ᄡ 9.8 ᄡ 1 ᄡᄡ4ᄡ 3.2 10-4 m3 / s = 1.462L / s 15 15 6. 见 题 6 图 , 在 一 直 径 D=25mm 的液压缸中放置着一个具 有 4 条矩形截面槽的活塞,液压缸左 腔表压为 0.2MPa,右腔直接回油箱, 设油的粘度 μ=0.784×10-****a.s,, 进口处压力损失可以忽略不计,试 确定由液压缸左腔沿四条槽泄露到 右腔去的流量,已知槽的尺寸是 a=2mm,b=1mm,l=120mm 题6图 解:由题意得,四条槽可以看作四个细长孔。 水力直径 dH = 2ab = 2 ᄡ 2 ᄡ 1 = 1.33mm a+b 2 + 1 则所求的流量: q = 4p dH 4 Dp = 4ᄡ p (1.33ᄡ10-3)4 ᄡ 0.2ᄡ106 m3 / s = 17.23ᄡ10-6 m3 / s 128ml 128ᄡ 30 ᄡ10-3 ᄡ 0.12 7.题 7 图为柱塞直径 d=19.9mm,缸套直径 D=20mm,长 l=70mm,柱塞在力 F=40N 作用 下向下运动,并将油液从隙缝中挤出,若柱塞与缸套同心,油液的动力粘度 μ=0.784×10- ****a.s,求柱塞下落 0.1 m 所需的时间。 解:此问题为缝隙流动问题,且为环形缝隙 q0 = p dh3 Vp + p dh u0 12ml 2 其中, h = D-d , q0 = u0 A = 0.1 p d 2 , Vp = 4F 2 t4 pd2 代入数据得, t = 20.8s 题7图 8.原油在冬季时的运动粘性系数为 υ1=6×10-4 m2/s;在夏季时, υ2=4×10-5 m2/s。有一 条输油管道,直径 d=0.4m,设计流量为 q=0.18 m3/s,试判别冬季、夏季原油流动的流动 状态。 解:由流量计算流速 V=q/A=1.4324 ( m/s) 冬季时 υ1=6×10-4 m2/s, Re1 = Vd = 955 < 2320 为层流。 u1 夏季时 υ2=4×10-5 m2/s, Re 2 Vd = 14324 > 2320 为湍流。 = u2 9.如题 9 图所示,为一水泵抽水管路系统,已知水管流量 q=101m3/h,管径 d=150mm, 管路的总水头损失 h1-2=25.4m ,水泵效率 η=0.755, 求 1>水泵的扬程 Hp 2>水泵的功率 Np  0.0  水泵 d 解:1-1,2-2 断面之间有水泵,即有机械功输入的能量方程 Z1 + p1 + a1v12 +Hp = Z2 + p2 + a 2v22 + hl1-2  2g  2g 0 + 0 + 0 + H p = 102 + 0 + 0 + 25.4 1) H p = 102 + 25.4 = 127.4m 2) Np = rQH = 9807 ᄡ (101/ 3600) ᄡ127.4 = 46.4kw h 0.755 3. 学习指导和思考练习题 1)学习要点 2)填空题 1. 容积式液压泵必须具有 密闭容积 、 密闭容积周期性变化 、 有配油装置 特征。 2. 双作用叶片泵定子内表面由 8 段曲线组成,包括 两段大圆弧 、 两段小圆弧和 四段 过渡曲线 组成。 3. 单作用叶片泵叶片数量的奇偶性为 奇数 ,叶片 后 倾,数量一般为 13 或 15 片。 4. 双作用叶片泵叶片数量的奇偶性为 偶数 ,叶片 前 倾,数量一般为 12 或 16 片。 5. 单作用叶片泵依靠调节 转子偏心距 来调节排量。 6. 轴向柱塞泵依靠调节 斜盘倾角 来调节排量。 7. 气压传动系统由 气源装置 、 气动执行元件 、 气动控制元件 、气动辅件 组成。 8. 齿轮泵的三大问题为 轴向泄漏 、径向不平衡力 、 困油。解决方法是 轴向浮动轴套 、 端盖开卸荷槽 、减小压油口和开径向力平衡槽 。 9. 齿轮泵按结构不同可分为 外啮合 和 内啮合 两类,一般用 渐开线 圆柱直齿形齿轮。 10. 外啮合齿轮泵的密封容积由 相互啮合的齿轮 、泵体 和 两个端盖 组成。两齿轮的 啮合 把密封工作腔分成 吸油腔 和压油腔。 3) 判断题 1. 轴向柱塞泵既可以制成定量泵,也可以制成变量泵。(√) 2. 改变轴向柱塞泵斜盘倾斜的方向就能改变吸、压油的方向。(√) 3. 齿轮泵都是定量泵。(√) 4. 在齿轮泵中,为了消除困油现象,在泵的端盖上开卸荷槽。(√) 5. 液压泵在公称压力下的流量就是液压泵的理论流量。(×) 6. 叶片泵的排量都是可调的。(×) 7. 液压泵的工作压力取决于液压泵的公称压力。(×) 8. 运动过程中密封容积不断变化的液压泵是变量泵。( × ) 9. 齿轮泵的工作压力不宜提高的主要原因是泵的转速低。( × ) 10.为了防止油液被污染,常把泵的油箱密封。( × ) 4) 选择题 1. 单作用叶片泵叶片是( B )。 A.前倾 B.后倾 C.径向垂直 D.平行 2. 双作用叶片泵叶片是( A )。 A.前倾 B.后倾 C.径向垂直 D.平行 3. 单作用叶片泵叶片数量一般是( C )。 A.8 B. 9 C.15 D.17 4. 双作用叶片泵叶片数量一般是( D )。 A.7 B. 9 C.14 D. 16 5. 双作用叶片泵定子内表面由几段曲线组成( C )。 A.4 B. 6 C.8 D. 10 6. 齿轮泵不平衡力解决方法之一是( C )。 A.减小工作压力 B. 增加径向间隙 C.减小压油口 D. 增大吸油口 7. 斜盘式柱塞泵调节排量的方式有( D )。 A.增加柱塞孔直径 B. 加大配油盘进油口 C.加大负载 D. 改变斜盘倾角 8. 下列各种结构形式的液压泵,相对而言额定压力最高的是( A )。 A.轴向柱塞泵 B.单作用叶片泵 C.双作用叶片泵 D.内啮合齿轮泵 9. 为减小流量脉动,单作用叶片泵通常( A )。 A.叶片数为奇数 B.叶片数为偶数 C.叶片根部通压油腔 D.叶片根部通吸油腔 10.液压泵总效率最高的是( B )。 A.双作用叶片泵 B. 轴向柱塞泵 C.内啮合齿轮泵 D. 螺杆泵 5) 问答题 1. 液压系统和气压系统各由哪几部分组成? 2. 液压传动和气压传动有什么区别? 3. 容积泵是怎样工作的,容积泵产生高压的条件是什么?它的工作压力和额定压力各 决定于什么,二者有何关系? 答:容积式液压泵是依靠密封工作油腔的容积变化来进行工作的。产生压力的条件是: (1)有一个(或多个)密封的工作油腔; (2)密封工作腔的容积必须有周期性的变化,密封容积由小变大时吸油,由大变小时 压油; (3)有配流装置,它保证泵在吸油时吸油腔与油箱相通,而与压油腔不通;在压油时 压油腔与压力管道相通,而与油箱不通。 液压泵的工作压力取决于泵的总负载管道阻力、摩擦力和外负载等,而与液压泵的流量 无关。液压泵的额定压力取决于泵本身结构的强度和密封性能。当泵的工作压力超过额定压 力时,泵就会过载。工作时,尽量让工作压力等于额定压力。 4. 泵的排量决定于什么,泵的实际流量与它有什么关系? 答:液压泵的排量是指在没有泄漏的情况下,液压泵每转一转所排出的油液体积。因此 液压泵的排量仅仅取决于密封工作腔每转容积的变化量,而与转速无关。液压泵的实际流量 为 q = Vnhv 。 5. 试析齿轮泵是怎样具备液压泵的基本工作条件的? 答:外啮合齿轮泵依靠主从动齿轮的相互啮合把泵体分成吸油腔和压油腔。在啮合过程中, 为了使齿轮运转平稳且连续不断吸、压油,齿轮的重合度 ε 必须大于 1,即在前一对轮齿脱 开啮合之前,后一对轮齿已进入啮合。吸油腔由于相互啮合的轮齿逐渐脱开,密封工作容积 逐渐增大,形成部分真空,因此油箱中的油液在外界大气压力的作用下,经吸油管进入吸 油腔,将齿间槽充满,并随着齿轮旋转,把油液带到左侧压油腔内。在压油区一侧,由于轮 齿在这里逐渐进入啮合,密封工作腔容积不断减小,油液便被挤出去,从压油腔输送到压 力管路中去。 6. 外啮合齿轮泵有何特点?主要用在哪些场合? 答:外啮合齿轮泵结构简单紧凑,具有轴向间隙补偿、卸荷槽和径向不平衡力平衡结构, 体积小重量轻,价格低廉,对油液污染不敏感,有一定自吸能力,可靠性高,寿命长,便 于维护,主要应用在环境恶劣的工程机械上。 7. 齿轮泵的困油现象、轴向泄漏、径向不平衡力是怎样引起的,对工作有何影响,如何 解决? 答:外啮合齿轮泵在啮合过程中,为了使齿轮运转平稳且连续不断吸、压油,齿轮的重 合度 ε 必须大于 1,即在前一对轮齿脱开啮合之前,后一对轮齿已进入啮合。在两对轮齿同 时啮合时,它们之间就形成了闭死容积。此闭死容积随着齿轮的旋转,先由大变小,后由小 变大。在闭死容积由大变小时,其中的油液受到挤压,压力急剧升高,使轴承受到周期性的 压力冲击,而且导致油液发热;在闭死容积由小变大时,又因无油液补充产生真空,引起 气蚀和噪声。这种因闭死容积大小发生变化导致压力冲击和气蚀的现象称为困油现象。困油 现象将严重影响泵的使用寿命。为消除困油现象,常在泵的前后盖板或浮动轴套(浮动侧 板)上开卸荷槽,使闭死容积限制为最小,容积由大变小时与压油腔相通,容积由小变大 时与吸油腔相通。 液压泵中构成密封容腔的零件要作相对运动,因此存在着配合间隙。由于泵吸、压油口 之间存在压力差,其配合间隙必然产生泄漏,泄漏量的大小直接影响液压泵的性能。外啮合 齿轮泵高压腔的压力油可通过三条途径泄漏到低压腔中去:一是通过齿轮啮合处的间隙; 二是通过泵体内孔和齿顶圆间的径向间隙;三是通过齿轮两侧面和侧盖板间的轴向端面间 隙。通过端面间隙的泄漏量最大,可占总泄漏量的 75%~80%。因此普通齿轮泵的容积效率 较低,输出压力也不容易提高。 要提高齿轮泵的压力,首要的问题是要减小轴向端面间隙。一般采用齿轮端面间隙自动 补偿的办法。常用的端面间隙自动补偿装置有浮动轴套式和弹性侧板式。图 3-7 所示为采用 浮动轴套的结构。利用特制的通道把泵内压油腔的压力油引到轴套外侧,作用在(用密封圈 分隔构成)一定形状和大小的****上,产生液压作用力,使轴套压向齿轮端面。这个力必须 大于齿轮端面作用在轴套内侧的作用力,才能保证在各种压力下,贴紧齿轮端面,减小泵 内通过端面的泄漏,达到提高压力的目的。 齿轮泵产生径向力不平衡的原因有三个方面:一是液体压力产生的径向力。这是由于齿 轮泵工作时,压油腔的压力高于吸油腔的压力,并且齿顶圆与泵体内表面存在径向间隙, 油液会通过间隙泄漏,因此从压油腔起沿齿轮外缘至吸油腔的每一个齿间内的油压是不同 的,压力逐渐递减。二是齿轮传递力矩时产生的径向力。这一点可以从被动轴承早期磨损得 到证明,径向力的方向通过齿轮的啮合线,使主动齿轮所受合力减小,使被动齿轮所受合 力增加。三是困油现象产生的径向力,致使齿轮泵径向力不平衡现象加剧。 齿轮泵由于径向力不平衡,把齿轮压向一侧,使齿轮轴受到弯曲作用,影响轴承寿命 , 同时还会使吸油腔的齿轮径向间隙变小,从而使齿轮与泵体内产生摩擦或卡死,影响泵的 正常工作。消除径向力不平衡的措施:1)缩小压油口,使高压仅作用在一个齿到两个齿的 范围;2)开压力平衡槽。 8. 限压式变量叶片泵有何特点,适用于什么场合?怎样调节它的流量—压力特性? 答:优缺点:1)限压式变量叶片泵根据负载大小,自动调节输出流量,因此功率损耗 较小,可以减少油液发热。2)液压系 统中采用变量泵,可节省液压元件的数 量,从而简化了油路系统。3)泵本身 的结构复杂,泄漏量大,流量脉动较 严重,致使执行元件的运动不够平稳 。 4)存在径向力不平衡问题,影响轴承 的寿命,噪音也大。主要用在机床液压 系统中要求执行元件有快、慢速和保压 阶段的场合。 限压式变量叶片泵的流量压力特性曲线 如图所示。 在泵的供油压力小于 pc 时,流量按 AB 段变化,泵只 是有泄漏损失,当泵的供油压力大于 pc 时,泵的定子相对于转子的偏心距 e 减小,流量随 压力的增加而急剧下降,按 BC 曲线变化。由于限压式变量泵有上述压力流量特性,所以多 应用于组合机床的进给系统,以实现快进→工进→快退等运动;限压式变量叶片泵也适用于 定位、夹紧系统。当快进和快退,需要较大的流量和较低的压力时,泵在 AB 段工作;当工 作进给,需要较小的流量和较高的压力时,则泵在 BC 段工作。在定位﹑夹紧系统中,当定位、 夹紧部件的****需要低压、大流量时,泵在 AB 段工作;夹紧结束后,仅需要维持较高的压 力和较小的流量(补充泄漏量),则利用 C 点的特性。总之,限压式变量叶片泵的输出流 量可根据系统的压力变化(即外负载的大小),自动地调节流量,也就是压力高时,输出 流量小;压力低时,输出流量大。以上过程可以通过压力调节螺钉和流量调节螺钉来实现。 9. 试比较齿轮泵、叶片泵和柱塞泵的技术性能、特点及应用范围。 答:齿轮泵输出压力较低,流量不能调节,噪声较大,但其自吸特性较好,对油液的 抗污染能力较强,在建筑机械、港口机械及小型工程机械中应用。 叶片泵输出压力属于中压,效率较高,但对油液污染较敏感,一般用在机床液压系统 中。 柱塞泵输出压力较高,流量调节方便,一般在负载大,功率大的场合使用。 10.怎样选择液压泵? 答:选择液压泵时,应首先满足液压系统对液压源的要求(主要是泵的输出流量和工 作压力),然后还应对液压泵的性能、成本等方面进行综合考虑,选择液压泵的形式。一般 来说,齿轮泵多用于低压液压系统,叶片泵用于中压液压系统,柱塞泵多用于高压液压系 统。 11.各类液压泵中,哪些能实现单向变量或双向变量?画出定量泵和变量泵的图形符****。 答:在常见的液压泵中,限压式叶片泵可实现单向变量,而轴向柱塞泵和径向柱塞泵 可以实现双向变量;齿轮泵、螺杆泵、双作用叶片泵一般不能实现变量,属于定量泵。其图形 符****略。 6) 计算题 1. 某液压泵的输出油压 p =10MPa,转速为 n =1450r/min,排量 q =100ml/r,容积效率 hv =0.95,总效率h =0.9,求泵的输出功率和电动机的驱动功率。 解: 1) 求液压泵的输出功率 液压泵的实际流量为 q = qthv = Vnhv = 100 10-3 1450  0.95L / min = 137.75L / min 液压泵的输出功率为 Po = pq = 10 106 137.75 10-3 W = 22.96kW 60 2) 求电动机的功率 电动机的功率即泵的输入功率 Pi = Po = 22.96 = 25.5kW h 0.9 2. 某变量叶片泵的转子外径 d=83mm,定子内径 D=89mm,叶片厚度 B=30mm,并设定 子和转子之间的最小间隙为 0.5mm,求以下内容: (1)当排量 V=16mL/r 时,其偏心量 e 为多少? (2)该泵的最大排量 V****x 为多少? 解:1)当排量 V=16mL/r 时,由V = 2pbDe 可知 e = V = 2p 16 10-6 m = 0.95mm 2pbD  30 10-3  89 10-3 2)求泵的最大排量V****x V****x = 2pbDe****x = 2p  30 10-3  89 10-3  3 10-3 m3 / r = 50.3mL / r 3. 一 变 量 轴 向 柱 塞 泵 共 有 9 个 柱 塞 , 其 柱 塞 分 布 圆 直 径 D=125mm , 柱 塞 直 径 d=16mm,若泵以 3000r/min 的转速旋转,其输出流量 q=50L/min,问斜盘角度为多少?(忽 略泄漏流量的影响) 解:由题意可知 4q 4  50 10-3 pd 2 Dzn 16 10-3 2 125 10-3 ( ) tan= =  9  3000 = 0.0737 p  所以  = arctan0.0737 = 4.2 4. 某液压泵的排量为 120ml/r,转速为 1400r/min,在额定压力 21.5MPa 下,测得实际 流量为 150L/min,已知额定工况下的总效率为 0.81,求该泵的理论流量、容积效率、机械效 率和输出到泵轴上的转矩。 解:由题意 泵的理论流量 qt = Vn=120 ᄡ1400(ml / min) = 168000(ml / min)=168(L / min) 泵的容积效率等于泵的实际流量与理论流量之比 hv = q =115608 = 0.89 qt 泵的机械效率 hv = h = 0.81 = 0.91 hm 0.89 由泵的理论转矩 Tt = pV 以及 hm = Tt ,得到 2p T 泵轴上的转矩 T = Tt = pV = 21.5ᄡ106 ᄡ120 ᄡ10-6 = 451NM hm 2phm 2p ᄡ 0.91 4. 学习指导和思考练习题 1) 学习要点 1. 了解液压缸的工作原理、结构类型。 2. 掌握双杆活塞缸、单杆活塞缸的推力、速度计算方法。 3. 掌握柱塞缸的单向动作特点及推力、速度计算方法。 4. 掌握增压缸、伸缩缸、摆动缸的工作原理及结构特点。 5. 了解液压缸的连接方式,缸体、活塞和活塞杆、密封、缓冲等结构特点。 6. 了解液压缸主要零件的计算内容。 7. 了解液压马达的结构类型、特点。 8. 了解液压缸与液压马达常见故障的原因与解决方法。 2)填空题 1. 单杆液压缸可采纳 差动 连接,使其活塞缸伸出速度提高。 2. 活塞缸按其结构不同可分为 单杆活塞缸 和 双杆活塞缸 两种,固定方式有 活塞 杆 固定和 缸筒 固定两种。 3. 液压马达是将液体的__压力能___能转换为___机械能__能的转换装置。 4. 液压缸的__容积___效率是缸的实际运动速度和理想运动速度之比。 5. 在工作行程很长的情况下,使用__缸筒固定式双活塞杆__液压缸最合适。 6. 柱塞式液压缸的运动速度与缸阀筒内径_____。 7. 液压缸的泄漏主要是由 固定件的联接处 和 相对运动部件的配合间隙 造成的。 8. 液压缸出现爬行现象主要是由于 缸筒 中存在 空气 造成的。 3) 判断题 1. 液压缸活塞运动速度只取决于输入流量的大小,与压力无关。 ( √ ) 2. 将液压缸的两腔同时接压力油的联接方式,称为差动联接。 ( √ ) 3. 因存在泄漏,因此输入液压马达的实际流量大于其理论流量,而液压泵的实际输出 流量小于其理论流量。( √ ) 4. 液压马达与液压泵从能量转换观点上看是互逆的,因此所有的液压泵均可以用来做 马达使用。 ( × ) 5. 双活塞杆液压缸又称为双作用液压缸,单活塞杆液压缸又称为单作用液压缸。( × ) 6. 增速缸和增压缸都是柱塞缸与活塞缸组成的复合形式的执行元件。 ( × ) 7. 液压马达可以实现精确定位。 ( × ) 8. 液压缸排气孔装在下边。 ( × ) 4)选择题 1. 液压马达的机械效率是指( A )。 A.实际输出转矩与理论转矩之比 B.理论转矩与实际输出转矩之比 C.实际输出功率与实际输入功率之比 D.实际输入功率与实际输出功率之比 2. 单排 11 柱塞 8 作用内曲线径向柱塞马达,缸体每旋转一周,柱塞往复****(B )次。 A. 1 B. 2 C. 8 D. 11 3. 不考虑泄漏时,液压缸运动速度取决于( B )。 A.油液粘度 B.流量 C.压力 D.负载 4. 希望液压缸快速进退的速度相等,应使无杆腔直径与活塞杆直径之比为( B )。 A. 0.707 B. 1.414 C. 1.732 D. 0.866 5. 大行程场合应选择( C )液压缸。 A.单杆缸 B. 柱塞缸 C.双杆缸 D.增压缸 6. 伸缩缸活塞伸出顺序是( A )。 A.从大到小 B. 从小到大 C.大小同时 D.依据流量大小 7. 双叶片摆动马达摆动角度( B )单叶片摆动马达。 A.大于 B. 小于 C.等于 D.不确定 8. 液压马达进出油口的结构( A )。 A.对称 B. 进油口大于出油口 C.进油口小于出油口 D.非对称 9.差动连接液压缸的作用是( A )。 A. 提高运动速度 B. 提高输出力 C. 提高输出功率 D. 提高输出压力 5)问答题 1.简述液压缸的分类。 答:液压缸按结构形式分为: 活塞缸----又分单杆活塞缸、双杆活塞缸。 柱塞缸----又分轴向柱塞泵和径向柱塞泵。 摆动缸----又分单叶片摆动缸、双叶片摆动缸。 液压缸按作用方式分为: 单作用液压缸----一个方向的运动依靠液压力实现,另一个方向依靠弹簧力、重力等外 力实现。单作用式液压缸又可分为无弹簧式、有弹簧式、柱塞式三种,如图 4-1 所示; 双作用液压缸----两个方向的运动都依靠液压作用力来实现,双作用式液压缸又可分为 单杆式、双杆式两种,如图 4-2 所示; 复合式缸----活塞缸与活塞缸的组合、活塞缸与柱塞缸的组合、活塞缸与机械结构的组合 等。 2.液压缸由哪几部分组成? 答:由缸筒、缸底、活塞、活塞杆、缸盖、密封装置、缓冲装置和排气装置组成。 3.什么是差动连接?它适用于什么场合? 答:当单出杆液压缸两腔互通,都通入压力油.由于无杆腔****大于有杆腔****,两腔互 通压力且相等,活塞向右的作用力大于向左的作用力,这时活塞向右运动,并使有杆腔的油流 入无杆腔,这种连接称为差动连接。差动连接主要用于在不增加泵的流量的前提下实现快速 运动。 4.在某一工作循环中,若要求快进与快退速度相等,此时,单杆活塞缸需具备什么 条件才能保证? 答:往返快速相等,即 v1 = v2 ,有: 4q 4q πD( 2 -d 2) = πd 2 即: D = 2d 即只要设计活塞直径 D 与活塞杆直径比值为 2 ,就能使机床往返快速相等。 5.液压缸由哪几部分组成?密封、缓冲和排气的作用是什么? 答: 由缸筒、缸底、活塞、活塞杆、缸盖、密封装置、缓冲装置和排气装置组成。 密封是防止工作介质的泄漏(内泄和外泄)和防止外界异物(如空气、灰尘和水等)进 入液压元件和液压系统的机构。 为了避免活塞在行程两端冲撞缸盖,产生噪声,影响工件精度以至损坏机件,常在液压 缸两端设置缓冲装置。其作用是利用油液的节流原理来实现对运动部件的制动。 对于****不用的液压缸或新买进的液压缸,常在缸内最高部位聚积空气。空气的存在会使液 压缸运动不平稳,产生振动或爬行。为此,液压缸上要设排气装置 6.哪种液压马达属于高速低扭矩马达? 哪些液压马达属于低速高扭矩马达? 答:额定转速高于 500 r/min 的属于高速液压马达,额定转速低于 500 r/min 的属于低速 液压马达。 通常高速液压马达输出转矩不大(仅几十牛·米到几百牛·米), 所以又称为高速小转 矩马达。 低速液压马达的基本形式是径向柱塞式,主要特点是排量大,体积大,转速低(几转 甚至零点几转每分钟),输出转矩大(可达几千牛·米到几万牛·米),所以又称为低速大转 矩液压马达。 6)计算题 1.某一差动液压缸,求在(1)v 快进=v 快退,(2)v 快进=2v 快退两种条件下活塞面 积 A1和活塞杆**** A2之比。 (1)A1/A2=2,(2)A1/A2=3 2.如图 4.18 所示,两个结构相同相互串联的液压缸,无杆腔的**** A1=100cm2,有杆 腔的**** A2=80cm2,缸 1 输入压力 p1 =0.9MPa,输入流量 q 1=12L/min,不计损失和泄漏, 求: (1) 两缸承受相同负载时(F1=F2),该负载的数值及两缸的运动速度? (2) 缸 2 的输入压力是缸 1 的一半时(p 2 = p /2),两缸各能承受多少负载? (3) 缸 l 不受负载时(F1=0),缸 2 能承受多大的负载? 题 2 图 串联液压缸示意图 解: (1)因为 P3 为大气压,所以有 P3 = 0 由 P2 = P1 A1 = 0.9 106 100  10 -4 = 0.5( MPa) A1 + A2 100 10-4 + 80  10 -4 有 F1 = F2 = P2 A1 - P3 A2 = 0.5ᄡᄡ1ᄡ06 100 10-4 = 5000 ( N ) V1 = q = 12 10-3 / 60 = 0.02( m / s) A1 100 10-4 V2 = q = 80 10-4  0.02 = 0.016( m / s) A2 100 10-4 (2) F1 = P1 A1 - P2 A2 = P1 A1 - P1 A2 2 = 0.9ᄡᄡ1ᄡ06 100 10-4 - 0.9 ᄡᄡ1ᄡ06 / 2 80 10-4 = 5400 ( N ) F2 = P2 A1 - P3 A2 = P1 A1 = 0.9 106 / 2 100 10-4 = 4500( N ) 2 (3) F1 = P1 A1 - P2 A2 = 0 P2 = P1 A1 = 0.9 106 100 10-4 = 1.125( MPa) A2 80 10-4 F2 = P2 A1 - P3 A2 = P2 A1 = 1.125 106 100 10-4 = 11.25( KN ) 3. 一液压泵可兼作液压马达使用,设二者的机械损失扭矩相同,在相同的工作压 力时,其机械效率是否相同?试证明。 解:不相同,因为: 液压泵:h pv = Q = QT - DQ = 1 - DQ QT QT QT 液压马达:h mv = QT = Q - DQ = 1 - DQ Q Q Q 两者 DQ 虽相同,但液压马达的实际流量 Q 大于理论流量 QT ,故hmv > h pv 4. 已知某液压马达的排量 q=250mL/r,液压马达入口压力为 p1=10.5MPa,出口压力 p2=1.0M P a, 其总效率 η=0.9,容积效率 ηV=0.92,当输入流量 Q=22L/min 时,试求液压 马达的实际转速 n 和液压马达的输出转矩 T。  5. 学习指导和思考练习题 1)学习要点 1. 掌握各种方向阀、压力阀、流量阀的图形符**** 2. 掌握换向阀位、通及中位机能特点 3. 掌握溢流阀、减压阀、顺序阀工作原理及典型结构 4. 了解控制阀构成的简单功能回路 5. 掌握节流阀、调速阀工作原理和节流特性 6. 了解插装阀、叠加阀、比例阀、伺服阀的特点 2)填空题 1. 滑阀式换向阀的外圆柱面常开若干个环形槽,其作用是 均压 和 密封。 2. 当油液压力达到预定值时便发出********的液-********转换元件是 压力继电器 。 3. 在先导式溢流阀中,先导阀的作用是 调压 ,主阀的作用是 溢流 。 4. 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 关闭 的,溢流量为 0 ,当溢流阀进口压力等于调整压力时,溢流阀阀口是 打开 的,溢 流阀开始 溢流 。 5. 液压控制阀按其用途可分为 换向、压力和 流量 三大类,分别调节、操纵液压系统中 液流的 方向 、 压力和 流量 。 6. 调速阀是由 节流阀 与 定差减压阀 串联而成的组合阀。 7. 三位四通阀的 O 型中位机能具有 锁紧 功能。 8. 先导式溢流阀由 先导阀和 主阀 两部分组成。 9. 调速阀由 节流阀 和 定差减压阀 串接组合而成。 10.比例阀可以通过改变输入********的方法对压力、流量进行 比例 操纵。 3)判断题 1. 液控顺序阀阀芯的启闭不是利用进油口压力来操纵的。(×) 2. 先导式溢流阀主阀弹簧刚度比先导阀弹簧刚度小。(×) 3. 当溢流阀的远控口通油箱时,液压系统卸荷。( √) 4. M 型中位机能的换向阀可实现中位卸荷。(√ ) 5. 背压阀的作用是使液压缸的回油腔具有一定的压力,保证运动部件工作平稳。(√ ) 6. 当液控顺序阀的出油口与油箱连接时,称为卸荷阀。(× ) 7. 插装阀可实现大流量通过。(√) 8. 通过节流阀的流量与节流阀的通流****成正比,与阀两端压力差大小无关。(×) 9. 直控顺序阀利用外部操纵油的压力来操纵阀芯的****。(×) 10.顺序阀可用作溢流阀用。( √) 11.高压大流量液压系统常采纳电液换向阀实现主油路换向。( √) 12.当插装阀的远控口通油箱时,两个工作油口不相通。(×) 13.外控式顺序阀阀芯的启闭是利用进油口压力来操纵的。(×) 14.比例溢流阀不能对进口压力进行连续操纵。(×) 4)选择题 1. 顺序阀是( B )控制阀。 A. 流量 B. 压力 C. 方向 D. 流程 2. 中位机能是( A )型的换向阀在中位时可实现系统卸荷。 A. M B. P C. O D. Y 3. 减压阀控制的是( B )处的压力。 A. 进油口 B. 出油口 C. 回油口 4. 在泵一缸回油节流调速回路中,三位四通换向阀处于不同位置时,可使液压缸实现 快进—工进—端点停留—快退的动作循环。问在( C )工况下,缸输出功率最小。 A. 快进 B. 工进 C. 端点停留 D. 快退 5. 在液压系统中,( C )可作背压阀。 A. 溢流阀 B. 减压阀 C. 液控顺序阀 6. 节流阀的节流口应尽量做成( A )式。 A. 薄壁孔 B. 短孔 C. 细长孔 7. 在液压系统图中,与三位阀连接的油路一般应画在换向阀符****的( C )位置上。 A. 左格 B. 右格 C. 中格 8. 大流量的系统中,主换向阀应采纳( B )换向阀。 A. 电磁 B. 电液 C. 手动 9. 为使减压回路可靠地工作,其最高调整压力应( B )系统压力。 A. 大于 B. 小于 C. 等于 10. 系统中采纳了内控外泄顺序阀,顺序阀的调定压力为 PX(阀口全开时损失不计), 其出口负载压力为 PL。当 PL>PX 时,顺序阀进. 出口压力 P1 和 P2 之间的关系为 ( B )。 A. P1=PX,P2=PL(P1≠P2) B. P1=P2=PL C. P1 上升至系统溢流阀调定压力 P1=Py,P2=PL D. P1=P2=PX 11. 顺序阀在系统中作背压阀时,应选用( A )型。 A. 内控内泄式 B. 内控外泄式 C. 外控内泄式 D. 外控外泄式 12. 减压阀工作时保持( B )。 A. 进口压力不变 B. 出口压力不变 C. 进出口压力都不变 13. 常用的电磁换向阀用于控制油液的( C )。 A. 流量 B. 压力 C. 方向 14. 利用三位四通换向阀哪种形式的中位机能可以使系统卸荷( M )。 A. O 型 B. M 型 C. P 型 15. 节流阀是控制油液的( A ) A. 流量 B. 方向 C. 方向 16. 调速阀是控制油液的( A )。 A. 流量 B. 方向 C. 流量和方向 17. 有两个调整压力分别为 5MPa 和 10MPa 的溢流阀并联在液压泵的出口,泵的出口 压力为( A ) A. 5MPa B. 10 Mpa C. 15 MPa D. 20 MPa 18. 在回油路节流调速回路中当 F 增大时,P1 是( A )。 A. 增大 B. 减小 C. 不变 19. 内控顺序阀的控制方式和泄油方式( B ) A. 内部操纵,内部泄油 B. 内部操纵,外部泄油 C. 外部操纵,外部泄油 D. 外部操纵,内部泄油 20. 在减压回路中,减压阀调定压力为 Pj,溢压阀调定压力为 Py,主油路暂不工作, 二次回路的负载压力为 PL。若 Py>Pj>PL,减压阀阀口状态为( D )。 A. 阀口处于小开口的减压工作状态 B. 阀口处于完全关闭状态,不同意油流通过阀口 C. 阀口处于基本关闭状态,但仍同意少量的油流通过阀口流至先导阀 D. 阀口处于全开启状态,减压阀不起减压作用 21. 减压阀的进口压力为 40×105Pa,调定压力为 60×105Pa,减压阀的出口压力为( A )。 C. 100×105Pa D. 140×105Pa A. 40×105Pa B. 60×105Pa 22. 在用节流阀的旁油路节流调速回路中,其液压缸速度( B )。 A. 随负载增大而增加 B. 随负载减少而增加 C. 不受负载的影响 23. 压力继电器是( B )操纵阀。 A. 流量 B. 压力 C. 方向 D. 速度 24. 在节流调速回路中,哪种调速回路的效率高?( C ) A. 进油节流调速回路 B. 回油节流调速回路 C. 旁路节流调速回路 D. 进油—回油节流调速回路 25. 顺序阀作卸荷阀时的操纵方式和泄油方式:( C )。 A. 内部操纵,外部回油 B. 外部操纵,外部回油 C. 外部操纵,内部回油 D. 内部操纵,内部回油 5)问答题 1. 控制阀在液压系统中起什么作用? 通常分为几大类? 它们有哪些共同点? 应具备哪些 基本要求? 答:起控制作用,分为压力、流量、方向三大类。都是利用阀芯在阀体内的运动来控制阀 口的开口大小和启闭。应具备灵敏可靠稳定、冲击振动小、低噪音。不易受到干扰, 结构紧凑、使用维护方便,有通用性。 2. 方向控制阀在液压系统中起什么作用? 常见的类型有哪些? 答:方向控制阀在液压系统中可调节油液流动方向,阻断或开启油路。常用的有单向阀、 换向阀两类。 3. 何谓三位换向阀的中位机能?常用的中位机能有哪些?其特点和应用怎样? 答:换向阀中位时,各个油口不同的连通方式体现了换向阀不同的控制机能,称为换 向阀的中位机能。常用的有 O、M、P、Y、H 型。 4. 试画出各种控制阀的图形符**** 20 个。 答:略 5. 何谓换向阀的“位”与“通”? 画出三位四通电磁换向阀、二位三通机动换向阀及三位五通 电液换向阀的职能符****。 答:阀芯在阀体内具有的不同工作位置,称为位。阀芯在某个位置时阀体连通的主油路 数目称为通。 6. 何谓中位机能?画出“O”型、“M”型和“P”型中位机能,说明各适用何种场合。 答:换向阀中位时,各个油口不同的连通方式体现了换向阀不同的控制机能,称为换 向阀的中位机能。O 型各油口全封闭,液压缸锁紧,泵不卸荷;M 型 A、B 封闭, P、T 连接,液压缸锁死,泵卸荷;P 型 P、A、B 连通,T 封闭,为差动连接。 7. 试举例说明先导式溢流阀的工作原理。溢流阀在液压系统中有何应用? 答:工作时,液压力同时作用于主阀芯及先导阀芯的测压面上。当先导阀未打开时,阀 腔中油液不流动,作用在主阀芯上下两个方向的压力相等,但因上端面的有效受压****大 于下端面的有效受压****,主阀芯在合力的作用下处于最下端位置,阀口关闭。当进油压力 增大到使先导阀打开时,液流通过主阀芯上的阻尼孔、先导阀流回油箱。由于阻尼孔的阻尼 作用,使主阀芯所受到的上下两个方向的液压力不相等,主阀芯在压差的作用下上移,打 开阀口,实现溢流,并维持压力基本稳定。调节先导阀的调压弹簧,便可调整溢流压力。 溢流阀可以用于调压、稳压、安全保护、背压、远程调压等。 8. 举例说明先导式减压阀的工作原理。减压阀在液压系统中有何应用? 答:出口压力油经阀体与下端盖的通道流至主阀芯的下腔,再经主阀芯上的阻尼孔流 到主阀芯的上腔,最后经先导阀阀口及泄油口流回油箱。若出口压力低于先导阀的调定压力, 先导阀芯关闭,主阀芯上、下两腔压力相等,主阀芯在弹簧力作用下处于最下端,减压口开 度为最大,阀不起减压作用;当出口压力超过先导阀调定压力时,先导阀阀口打开,主阀 弹簧腔的油液便由外泄口流回油箱,由于油液在主阀芯阻尼孔内流动,使主阀芯两端产生 压力差,主阀芯在压差作用下,克服弹簧力抬起,减压阀口减小,压降增大,使出口压力 下降到调定的压力值。阀出口压力可以基本上保持在调定值上。 减压阀主要用于降低并稳定系统中某一支路的油液压力,常用于夹紧、控制、润滑等油 路中。 9. 比较减压阀与溢流阀的主要区别? 答:溢流阀用进口油控制,常闭;减压阀用出口油控制,常开。 10. 顺序阀有何功用?主要应用在什么场合? 答:顺序阀的作用是利用油液压力作为控制信****控制油路通断,用于控制不同的执行 元件的工作顺序。。 11. 如何计算通过节流阀的流量?哪些因素影响流量的稳定性? 答:节流阀流量计算公式为 q = Cq A 2Dp r ,节流阀开口****、压差影响流量稳定性。 12. 调速阀为什么能保证通过它的流量稳定? 答:调速阀包括节流阀和定差减压阀,定差减压阀保持节流阀进出口的压差在负载变 化时恒定,从而保持流量稳定。 6)****题 1. 画图形符****: (1) 二位二通机动换向阀(常闭); (2) 二位二通机动换向阀(常开); (3) 三位四通电磁换向阀(H、Y、M 和 K 型机能)。 答:略 2. 如题 2 图所示,参照表 5-2,用堵油口的办法将二位三通阀改为常开型和常闭型二 位二通阀。 题 2 图  答:略 3. 按图 5-10 回答下列问题: (1)可否将主阀的中位机能改为“M”型?为什么? (2)可否将先导阀的中位机能改为“O”型? 为 题 5 图  什么? 答:滑阀为中位 M 型,卸荷状态。若电液阀控制 油来自主油路,油路压力很低,无法推动主阀芯。必 须在回路中安装背压阀,以保证最低控制压力控制液 动滑阀。 先导电磁阀为中位 O 型时,液动滑阀两端油室 不通油箱,滑阀不能****。 4. 在三位四通换向阀与液压缸之间装一个液控单 向阀,该换向阀用什么中位机能较好? 答:在三位四通换向阀与液压缸之间装一个液控 单向阀可以锁紧活塞,为保证锁紧迅速准确,换向 阀应采用 H 型和 Y 型中位机能。 5. 题 5 图所示电液动换向阀换向回路,实用时发现电磁铁得电后,液压缸并不动作, ****原因,并提出改进措施。 答:电液阀控制油来自主油路,滑阀为中位 M 型,卸荷状态。油路压力很低,无法推 动主阀芯。必须在回路中安装背压阀,以保证最低控制压力控制液动滑阀。 6. 直动式溢流阀的弹簧腔如果不和回油腔接通,将会出现什么现象? 答:将造成弹簧腔压力与进口压力一样大,阀芯无法打开进行溢流。 7. 先导式溢流阀的的阻尼孔被堵,将会出现什么现象?用直径较大的孔代替阻尼孔, 先导式溢流阀的工作情况如何? 答:先导式溢流阀的的阻尼孔被堵,将导致主阀口常开无法调压。用直径较大的孔代替 阻尼孔时,液阻过小,主阀上下两腔压力相同,无法推动主阀芯****。油液直接从阻尼孔推 开先导阀回油箱。 8. 先导式溢流阀的的远程控制口直接接油箱,液压系统会产生什么现象? 答:此时主阀上腔压力为 0,阀进口压力只需克服主阀弹簧复位力和阀口液动力,很 小,系统卸荷。 9. 为什么溢流阀在调压弹簧的预压缩量一定时,进口压力会随着流量的变化而有所波 动? 答:在溢流阀调压弹簧的预压缩量一定时,当流经阀口的流量增加时,使得阀的开口 增大,弹簧被进一步压缩产生一个附加弹簧力。液动力也发生变化,导致进口压力增加。 10.减压阀的出口压力取决于什么?其出口压力为定值的条件是什么? 答:减压阀的出口压力取决于先导阀调压弹簧调定的压力。出口压力为定值的条件是阀 芯上的液压力与弹簧力保持平衡。 11.试比较溢流阀、减压阀、顺序阀(内控外泄式)三者之间的异同。 答:溢流阀和顺序阀常闭,都用进口油控制阀芯的开启。溢流阀出口接油箱,顺序阀出 口接压力油;减压阀常开,用出口压力油控制阀芯。溢流阀保持进口压力基本不变,减压阀 保持出口压力基本不变。 12.将减压阀、顺序阀的 L(泄油)口堵塞后,阀能否正常工作?为什么? 答:减压阀和顺序阀泄油口堵塞后,先导阀打开后油液不能流回油箱,积存后压力增 加,先导阀失效,主阀芯不能****,无****常工作。 13.如题 13 图所示, 已知负载足够大,溢流阀调整压力分别为 pA = 5MPa、pB = 4MPa、pC = 3MPa。试回答下列问题: (1) 图(a)、(b)压力表读数各为多少?  (2) (a)、(b)两图各阀是串联还是并联?为什么? (3) 已知(a)图各阀选择合理,若各阀调压值不变,可否将(a)图中 A、B 两溢流 阀位置调换?为什么?重新调节 pA、pB 压力值后能否对调?为什么? (a) (b) 题 13 图  答:(1)(a)3MPa (b) 5MPa (2)(a)并联 (b)串联 (3)不可,重新调整压力值后可以调换 14. 题 14 图中溢流阀的调定压力为 5MPa,减压阀的调定压力为 2.5Mpa,液压缸无杆 腔的****为 A=50cm2,液流通过单向阀非工作状态下的减压阀时,其压力损失分别为 0.2MPa 和 0.3MPa 。试求:当负载分别为 0KN、7.5KN 和 30KN 时: 液压缸能否****? A、B、C 三点压力各为多少? 题 14 图  答:(1)负载 0MPa 时,液压缸可****;负载 7.5KN 时,液压缸液压缸可****;负 载 730KN 时,液压缸液压缸不****。 (2)负载 0 KN 时:A 点压力:0.5MPa;B 点压力:0.2MPa;C 点压力:0 MPa。 负载 7.5 KN 时:A 点压力:2MPa;B 点压力:1.7MPa;C 点压力:1.5MPa。 负载 30 KN 时:A 点压力:5MPa;B 点压力:2.5MPa;C 点压力:2.3MPa。 15. 如题 15 图所示,顺序阀的调整压力 Px=3Mpa,溢流阀的调整压力 Py=5MPa,试 求在下列情况下 A、B 点的压力: (1)液压缸运动时,负载压力 PL=4MPa。 (2)负载压力 PL=1MPa. (3)活塞运动到右端时。 答:(1)A 点压力:4MPa;B 点压力:4MPa。 (2)A 点压力:1MPa;B 点压力:3MPa。 (3)A 点压力:5MPa;B 点压力:5MPa。 16. 若流经节流阀的流量不变,改变节流口的开口大小 时。什么参量发生变化?如何变化? 答:由 q = Cq A 2Dp 题 15 图  r 可知,若流量不变,节流口的开 口变大时,压差要减小,反之亦然。 17. 节流阀的最小稳定流量有什么意义?影响其数值的主要因素有哪些? 18. 简述调速阀和溢流节流阀的工作原理,二者在结构原理上和使用性能上有何区别? 19. 如将调速阀的进、出油口接反,调速阀能否正常工作?为什么? 20. 题 20 图的回路中,启动液压泵后并调节两回路中的节流阀,液压缸速度能否变化 ? 为什么?系统可能会出现什么问题? 题 20 图  21 插装阀由哪几部分组成,试****二通插装阀与普通液压阀相比,有何优缺点? 22 读懂题 22 图,试添表。 题 22 图  答:1YA、2YA 无电,A 与 P、T 相通,B 口断开。 1YA 有电,P 与 A 相通,P 与 B 相通,T 口断开。 2YA 有电,P 与 A、B 断开, T 与 A、B 相通。 1YA、2YA 有电,P 与 B 相通, T 与 B 相通,A 口断开。 6. 学习指导和思考练习题 1)学习要点 1. 记住辅助元件的用途及其图形符****。 2. 掌握各种过滤器结构原理、及选用原则。 3. 掌握密封件用途和使用方法。 4. 了解蓄能器、管接头的结构、用途。 5. 了解油箱的结构和设计内容。 2)填空题 1. 蓄能器的用途是 临时供油 。 2. 过滤器的功能是过滤混在油液中的杂质。 3. 过滤器的类型有 表面性 、 深度型 、 吸附型。 4. 油箱的功能有 储油 、 散热 、 沉淀杂质 。 5. 油管管口应为 斜口 。 6. 油箱底部应为 斜面 ,开 放油 口。 7. V 型密封圈由形状不同的 压环 、 密封环 和 支撑环 组成。 8. 过滤器可安装在液压系统的 吸油 管路上、 泵出口 管路上和 回油 管路上等。 9. 组合密封圈由 钢圈 和 耐油橡胶 组成。 10. 系统压力不能超过压力表量程的 3/4 。 3)判断题 1. 蓄能器不能吸收脉动。( × ) 2. 蓄能器用于补充油液。( √ ) 3. 过滤器的选择必须同时满足过滤和流量要求。( √ ) 4. 过滤器精度越高越好。( × ) 5. 过滤器安装越多越好。( × ) 6. 过滤器有压力损失。 ( √ ) 7. 磁性过滤器可安装在泵的出口。( × ) 8. 油箱里不能有空气。 ( × ) 9. 回油管应插入油液中。( √ ) 10. 油箱底板应紧贴地面。 ( × ) 4)选择题 1. Y 型密封圈在安装时,应当( A )。 A.唇口面向压力高的一侧 B.唇口面向压力低的一侧 C.唇口可任意放置 D.Y 型密封圈不能单独使用 2. 能够用于补充系统泄漏的液压辅件是( B )。 A.密封圈 B.蓄能器 C.油箱 D.热交换器 3. 过滤器选择的依据为( A )。 A.通油能力 B.结构形式 C.尺寸 D.承压能力 4. 蓄能器用于( D )。 A.过滤油液 B.泵的卸荷 C.差动连接 D.临时供油 5. 吸油口过滤器额定流量应( C )泵的流量。 A. 等于 B. 小 C. 大 D. 不好说 6. 纸芯过滤器过滤精度比网式过滤器过滤精度( C )。 A. 相同 B. 小 C. 大 D. 不好说 7. 油箱的作用( C )。 A.吸收脉动 B.过滤油液 C.冷却油液 D.补充油液 8. 测量点最大压力应是压力表量程的( D )。 A.100% B.200% C.50% D.75% 9. O 形圈安装时应该( A )。 A.有预压缩量 B.预先润滑 C.加热 D.拉伸数次 10. 阀芯外表面开的环形槽用于( C )。 A.油液流动 B.运动灵活 C.均压 D.减少摩擦 5)问答题 1. 滤油器有哪些种类?安装时要注意什么? 答:滤油器种类有吸附型、深度型、表面型。安装时应装在泵进口油路、泵出口油路、系统 回油路、系统旁路、支路等油路中。 2. 根据哪些原则选用滤油器? 答:过滤精度与系统要求的匹配、足够的通流能力和机械强度。 3. 在液压缸活塞上安装 O 形密封圈时,为什么在其侧面安放挡圈?怎样确定用一个或 两个挡圈? 答:在静密封压力大于 32Mpa 或动密封压力大于 10Mpa 时,O 形圈可能会压入间隙 中损坏。根据单向或双向承受高压油,可在间隙一侧或两侧增加聚四氟乙烯挡圈保护 O 形 圈。 4. 举例说明油箱的典型结构及各部分的作用。 答:(1) 管口都应插于最低液面以下,但离油箱底要大于管径的 2-3 倍,以免吸空和 飞溅起泡。吸油管端部所安装的滤油器离箱壁要有 3 倍管径的距离,以便四面进油。回油管 出口应截成 45 度斜角,以增大回流截面,并使斜面对着箱壁,以利散热和沉淀杂质; (2) 在油箱中设置上隔板、下隔板,以便将吸、回油隔开,迫使油液循环流动,利于散 热和沉淀。隔板高度最好为箱内油面高度的 3/4 (3) 油箱上盖设置空气滤清器,使油箱与大气相通,保证泵的自吸能力,滤除空气中 的灰尘杂物,有时兼作加油口。它一般布置在顶盖上靠近油箱边缘处。 (4) 设置放油口与清洗窗口。将油箱底面做成斜面,在最低处设放油口,平时用螺塞 或放油阀堵住,换油时将其打开放走油污。为了便于换油时清洗油箱,大容量的油箱一般均 在侧壁设清洗窗口。 (5)油箱正常工作温度应在 15~66℃之间,应在油箱上装温度计,温度计直接浸入油 中。必要时应安装温度控制系统,设置加热器和冷却器。 (6)最高油面只允许达到油箱高度的 80%,油箱底脚高度应在 150mm 以上,避免底 面紧贴地面,以便散热、搬运和放油,油箱四周要有吊耳,以便起吊装运。 (7) 箱体上注油口的近旁应设置装油面指示计,方便观察油位; (8) 油箱一般用 2.5~4mm 钢板焊成,内壁应涂上耐油防锈的涂料; (9) 为了防止油液污染,油箱上各端盖、管口初要妥善密封;注油器上要加滤油网; 油箱内回油集中部分及清污口附近宜装设一些磁性块。 5. 压力表精度如何确定? 答:衡量压力表的精度用精度等级,即压力表最大误差占压力表最大量程的百分数表 示。 6. 压力表应该水平安装吗? 答:为了保证测量精度,压力表必须治理安装。 7. 学习指导和思考练习题 1)学习要点 1. 掌握调压、减压、增压、卸载、平衡、缓冲以及保压等回路特点。 2. 掌握节流调速回路、容积调速回路特点及特性曲线。 3. 掌握换向、锁紧回路。 4. 掌握典型同步回路。 2) ****思考题 1. 为什么图 7-59 同步回路能否消除端点误差?如果能,请****消除端点误差时油路的 走向和工作原理。 答:如果由于制造误差、内泄漏及混入空气等因素的因素,假设液压缸 7 先到达上端 点,此时液压马达 2 出油口压力升高,打开单向阀 6 从溢流阀 4 溢流,液压马达 3 的输出 油液继续进入液压缸 8 的下腔,使其活塞继续上升到达上端点,消除端点误差。当电磁换向 阀 1 右位工作,压力油进入液压缸 7 和 8 上腔,其下腔回油通过并联液压马达被等分,两 活塞同步下降,如果由于制造误差、内泄漏及混入空气等因素的因素,假设液压缸 7 先到达 下端点,此时液压马达 2 进油口压力为负压,打开单向阀 5 从油箱吸油,液压马达 3 继续 旋转使液压缸 8 的下腔油液回油,其活塞继续下降到达下端点,同样可以消除端点误差。 2. 为获得 100 MPa 的超高压,采用高压柱塞泵和增压缸。高压泵最高压力 25 MPa,求 增压缸的增压比和其活塞直径比。 答:4:1;2:1 3. 比较图 7-16 中自控式平衡阀平衡回路和图 7-17 它控式平衡阀平衡回路的优缺点。 答:自控式平衡阀平衡回路在活塞向下运动时,回油腔有一定的背压,故运动平衡, 缺点是在活塞下降时,泵的出口压力高,功率损耗较大。它控式平衡阀组成的平衡回路,就 克服了这一缺陷。在液压缸 3 的活塞向下运动时,它控式平衡阀 1 被进油路上的控制油打开, 回油腔背压消失,运动部件的势能得以利用,系统效率较高。 4. 为什么增压回路的高压油路不用溢流阀作安全保护? 5. 比较图 7-17 平衡回路和图 7-46 锁紧回路的相同和不同之处。 答: 由于图 7-17 平衡回路中平衡阀是滑阀结构,有一定的泄漏,在****停留时活塞 将缓慢下降,因此它只适用于支承运动部件重量不很大盒停留时间较短的系统。而图 7-46 锁紧回路中的液控单向阀是锥阀结构,泄漏较小,可使活塞长时间不降或下降很少。 6. 画出液压回路图,要求液压缸活塞杆伸出和缩回时有不同的控制压力。 答:略 7. 在图 7-51 顺序回路上,要求液压缸能在任何位置紧急停止(切断控制电路电源), 液压回路将作何变动?画出液压回路图。 答:略 8. 试画出用蓄能器来增速的增速回路。 答:略 9. 在不增加元件,仅改变某些元件在回路中位置的条件下,能否将图 7-48、图 7-49、图 7-50、图 7-51 的动作顺序改变为图示的①—②—④—③的顺序?若可以,画出液压回路图。 答:略 10.用两个调速阀,能否调出液压缸的三种速度(不包括不用调速阀时的快速),如果 能,请画出液压回路图,并说明之。 答:略 11.试****图 7-7 增压回路中单向阀 6 和液控单向阀 4 的作用,回路中假如没有节流阀 5 能否正常工作?它可用什么阀来代替? 答:单向阀 6 和液控单向阀 4 的作用是保证活塞右行增压、左行不增压。节流阀 6 的作 用是产生背压,在活塞左行时使增压缸活塞回位。 8. 学习指导和思考练习题 1) 学习要点 本章内容是对前面学习内容的综合,通过实例将所学过的零散知识系统的融合起来, 以期深刻理解、灵活运用学过的知识。本章学习要点如下: 1. 了解液压系统原理图的结构及画法 2. 理解换向阀对油液走向的控制 3. 掌握特定功能回路在系统中的实现 4. 了解液压系统故障发生原因、故障****判断步骤,处理方法。 2) ****思考题 1. 图 8-2 所示的液压机液压系统中,液控单向阀 22、23、26、27 起什么作用? 答:压边滑块快速下行时补油,加压时进油,回程时回油。 2. 图 8-3 所示的组合机床动力滑台液压系统中,要求二工进的速度低于一工进的速 度,那么调速阀 9 和调速阀 10 的开口量如何调定? 答:调速阀 9 的开口量小于调速阀 10 的开口量。 3. 图 8-5 所示的汽车起重机液压系统中,去掉液压锁 8、12,仅用阀 9、10 的中位是否 能防止“腿软”现象?单向节流阀 19 在制动回路有何作用? 答:不能能防止“腿软”现象,因为阀 9、10 为滑阀结构,密封不严。单向节流阀 19 的作 用有两个,一是保证液压油先进入马达,使马达产生一定的转矩,然后再进入制动缸 25 解 除制动,防止在解除制动后重物带动马达旋转而向下滑;二是保证吊物升降停止时,制动 缸中的油液通过单向节流阀 15 中的单向阀优先与油箱相通,使马达迅速制动。 4. 液压挖掘机主控制阀和先导操作阀的功能有哪些? 答:略 5. 图 8-10 所示的液压挖掘机行走液压系统中平衡阀 2 和 3 的作用是什么? 答:防止行走时产生“溜坡”现象。 6. 图 8-12 所示的电弧炼钢炉液压系统中减压阀 15 和背压阀 18 的作用是什么? 答:减压阀 15 用于调节和稳定伺服阀的进口压力,可使电极升降缸平稳上升。背压阀 18 使回油具有一定的背压,电极升降缸下降稳定。 9. 学习指导和思考练习题 1)学习要点 掌握液压系统设计流程 了解液压系统设计内容 2)问答题 1.设计液压系统一般经过哪些步骤?要进行哪些计算? 答:液压系统设计的步骤大致如下: 1、明确设计要求,进行工况****。 2、初定液压系统的主要参数。 3、拟定液压系统原理图。 4、计算和选择液压元件。 5、估算液压系统性能。 6、绘制工作图和编写技术文件。 2.如何拟订液压系统原理图? 拟定液压系统原理图是整个液压系统设计中最重要的一步。它是从油路原理上来具体体 现设计任务中提出的各项性能要求的。拟定液压系统原理图包括三项内容: 确定系统类型、选择液压回路和拼搭液压系统。 1)液压系统在类型上究竟采用开式还是闭式,其确定主要取决于它的调速方式和散热 要求。 2)选择液压回路的依据是前面的设计要求和工况图,这一步往往会出现多种方案,因 为满足同一种设计要求的液压回路往往不只一种;为此选择必须与****、对比紧密结合起来 进行,在这里,收集、整理和参考同种类型液压系统先进回路的成熟经验是十分必要的。 3)液压系统要求的各个液压回路选好之后,把挑选出来的各种液压回路综合在一起, 进行归并整理,增添必要的元件或辅助油路,就可以进行液压系统的合成了,常采用经验 法或逻辑法。进行这步工作时须注意以下几点: (1)尽可能多的归并掉作用相同或相近的元件,力求系统结构简单。 (2)并出来的系统应保证其循环中的每一个动作都安全可靠,相互之间没有干扰。 (3)尽可能使归并出来的系统保持效率高,发热少。 (4)系统中各种元件的安放位置应正确,以便充分发挥其工作性能。 (5)归并出来的系统应经济合理,不可盲目追求先进,脱离实际。 3)****计算题 一台加工铸铁变速箱箱体的多轴钻孔组合机床,动力滑台的动作顺序为快速趋进工件 →Ⅰ工进→Ⅱ工进→加工结束块退→原位停止。滑台****部件的总重量为 5000N,加减速时间为 0.2S。采用平导轨,静摩擦系数为 0.2,动摩擦系数为 0.1。快进行程为 200MM,快进与快退 速度相等均为 3.5m / min 。Ⅰ工进行程为 100mm,工进速度为80 -100mm / min ,轴向工作 负载为 1400N。Ⅱ工进行程为 0.5mm,工进速度为 30 - 50mm / min ,轴向工作负载为 800N。 工作性能要求运动平稳,试设计动力滑台的液压系统。 解: 1. 工况**** 工作循环各阶段外载荷与运动时间的计算结果列于表 1 表 1 外载荷与运动时间 阶段 速度 运动时间 t(s) 外载荷 F(N) v(m/min) 启动加速 0~3.5 0.2 F = F fs + Fi = 5000  0.2 + 5000  3.5 = ****9 9.8 60  0.2 差动快进 3.5 0.2  60 = 3.43 F = Ffd = 5000  0.1 = 500 3.5 F = Ffd = 5000  0.1 = 500 Ⅰ 工进 0.08~0.1 75~60 Ⅱ 工进 0.03~0.05 100~60 F = Fw + Ffd = 14000 + 5000  0.1 = 14500 反向启动 0~3.5 0.2 F = Ffs + Fi = ****9 快退 3.5 3.43 F = Ffd = 500 液压缸的速度、负载循环图见图 1 图 1 液压缸的速度、负载循环图 2. 液压缸主要参数的确定 采用大、小腔活塞****相差一倍(即 A1=2A2)单杆式液压缸差动联接来达到快速进退 速度相等的目的。为了使工作运动平稳,采用回油路节流调速阀调速回路。液压缸主要参数 的计算结果见表 2。 表 2 液压缸主要参数 阶 计算公式 P1 P2 h cm A1 D 标准 D d 标准 d (MPa) (cm2) (cm) (cm) (cm) (cm) 段 (MPa) 0.5 0.95 40.7 7.2 5.66 8 5.6 Ⅰ工 A1 = F 4 进 p2 ( p1 - 2 )h cm D = 4 A1 p d = 0.707D 实际****(cm2) A1 A2 A3 50.3 25.6 24.6 按最低公进速度验算液压缸尺寸 A2 = 25.6cm2 > Qmin = 0.05 103 = 16.7cm 2 vmin 3 故能达到所需低速 3. 液压缸压力与流量的确定 因为退时的管道压力损失比快进时大,故只需对工进与快退两个阶段进行计算。计算结 果见表 3 表 3 液压缸的压力与流量 阶 计算公式 F P2 V****x Vmin P1 Q****x Qmin (L/min) 段 (N) (MPa (m/min) (m/min) (MPa (L/min) 0.4 ) ) 0.15 Ⅰ F A2 1450 0.1 3.28 工 A1h cm A1 0 8.96 进 p1 = + p2 Q 工= A1V工 0.5 0.08 0.5 Ⅱ 同上 8500 0.05 2.1 工 0.8 0.03 9 0.25 进 快 F A2 500 3.5 1.7 退 A1h cm A1 0.8 8 8.96 p1 = + p2 3.5 Q 快= A1V快 4. 液压系统原理图的拟定 1) 选择液压回路 a. 调速回路与油压源 前已确定采用回油路节流调速阀调速回路。为了减少溢流损失与简化油路,故采用限压式变 量叶片泵 b. 快速运动回路 采用液压缸差动联接与变量泵输出最大流量来实现 c. 速度换接回路 用两个调速阀串联来联接二次工进速度,以防止工作台前冲 2) 组成液压系统图(见图 2) 图 2 液压系统原理图 3)拟定电磁铁动作表 根据回路运动顺序要求,电磁铁动作拟定见表 4。. 表 4 电磁铁动作表 1DT 2DT 3DT 41DT 差动快进 + - + + Ⅰ 工进 + - - + Ⅱ 工进 + - - - 快退 - + + + 电动机停止工作时,为了防止系统中的压力油经液压泵倒流回油箱,以免空气进入系统, 在液压泵出口处加一个单向阀。 5. 液压元件规格的选择 1)选择液压泵 液压泵的工作压力与流量计算结果见表 5 表 5 液压泵的工作压力与流量 阶段 计算公式  Dp k Pp Qp****x Qpmin 标准 pr 标准 Qr (MPa) (L/min) (L/min) (cm) (cm) (MPa) Ⅰ 工进  p p = p1 + Dp 0 1.1 3.28 0.55 0.44 6.3 21 Qp = kQ工 Ⅱ 工进 同上 0 1.1 2.19 0.28 0.17 6.3 21 1.1 2.38 9.9 快退  p p = p1 + Dp 0.6 9.9 6.3 21 Qp = kQ快 查产品样本,选用 YBX-16 限压式变量叶片泵,pr=6.3MPa, q=16mL/r, np=1450r/min, h pv = 0.9 。它的特性曲线如图 3 所示。 图 2 YBX-16 特性曲线 工 作 点 ① 为 快 退 , 此 时 pp=2.38MPa,Qp=9.9L/min; 工 作 点 ② 为 Ⅰ 工 进 , 此 时 pp=3.28MPa,Qp=0.55L/min;工作点③为Ⅱ工进,此时 pp=2.19MPa,Qp=0.28L/min。实际工 作曲线如图 3 中虚线所示,由于工作点②的压力大于工作点③,故实际工作曲线按工作点 ②调整。 21 = 6.3 - 4.5 ,则x = 0.047MPa 0.55 x 截止压力pc = 3.28 + 0.047 = 3.33MPa 21 = 6.3 - 4.5 , 则x' = 0.85MPa 9.9 x' 限定压力pb = 3.33 - 0.85 = 2.48MPa Ⅱ 工进时的实际工作点为③ 0.55 = 0.047 , 则x' ' = 0.024MPa 0.28 x'' Ⅱ 工进时的实际泵的压力p p = 3.33 + 0.024 = 3.31MPa,比工作点为③的压力增高了 3.31 - 2.19 = 1.12MPa,结果使液压缸背压增高,并由调速阀中的减压阀所消耗。 2) 选择电动机 (1)计算电动机的功率 快退时 P= ppQp = 2.38 106  9.9 10-3  10 -3 = 0.561KW hp 0.7  60 Ⅰ 工进 P = 3.28 106  0.55 10-3  10 -3 = 0.38KW 0.08  60 Ⅱ 工进 P = 3.31106  0.28 10-3  10 -3 = 0.39KW 0.04  60 (2)选择电动机型**** 根据快退时功率 0.514KW,选用 Y802-4 型电动机,功率 Pr =0.75KW,转速 nr=1390r/min 验算电动机功率 P= pbQb = 2.48 106  9.9 10-3  10-3 = 0.58KW < 2  0.75 = 1.5KW hp 0.7  60 所选用的电动机功率足够。 3)选择液压阀 液 压 系 统 中 的 最 高 工 作 压 力 为 pc = 3.33MPa , 通 过 阀 的 最 大 流 量 为 9.9L/min,故选用 pr = 6.3MPa, Qr = 10L / min 的中低压阀类。液控顺序阀因没有 10L/min 规格,故选用 25L/min 规格。滤油器按两倍液压泵流量 Qr 选取吸油用线隙式 滤油器。所有液压元件的型****见表 6。 表 6 液压元件明细表 序**** 最大通过流量(L/min) 选用规格 1 限压式变量叶片泵 YBX-16 2 单向阀 9.9 I-10B 3 三位五通电磁换向阀 9.9 35D1-10BY 4 单向阀 9.9 I-10B 5 液控顺序阀 0.26 XY-25B 6 线隙式滤油器 19.8 XU-25×100J 7 调速阀 0.26 Q-10B 8 调速阀 0.13 Q-10B 9 二位二通电磁阀 9.9 22D1-10B 10 二位二通电磁阀 9.9 22D1-10B 11 压力表开关 K-3B 12 压力表 Y-60 6. 辅助元件的选择 1)确定管道尺寸 查产品样本,三位与二位电磁阀的油口尺寸均为 φ8,故取管道内径 d = 8mm ,选用10ᄡ 8 紫铜管 2)确定油箱容量 油箱容量取 6 倍泵的额定流量 V = 6  9.9 = 60L 3)确定液压元件配量形式 选用最小规格 JK25 系列集成块,采用标准液压文件 7. 液压系统的验算 1)确定限压式变量泵与卸荷阀的调整压力 (1)Ⅰ工进时 只需考虑一个调速阀 7 的压力损失 Dp2 = 0.5MPa ,与表 3 种假设的背压 p2 相符,故限压 式变量泵的工作点②准确。 (2)Ⅱ工进时 只需考虑二个调速阀 7 与 8 的压力损失,由于前面调速阀 7 的开口****比后面调速阀 8 大, 故调速阀 7 实际上只起节流阀作用,故压力损失 Dp2 = 0.3 + 0.5 = 0.8MPa ,与表 3 中假 设的背压 p2 相符,限压式变量泵三工作点③准确。 (3)快退时 快退时,流量大,管路中的压力损失较大。沿程压力损失、局部压力损失和集成块压力损失 的计算分别见表 7、表 8 和表 9。 表 7 沿程压力损失的计算 管 计算式 结 果 说明 段 (MPa) 泵 l rv 2 0.069 Q 419.9 10-3 站 d 2 A p ( 0.008) 2  60 ( ) v ms Dpl =l = = = 3.28 至 2 900  3.28 2 ( ) u = 20 10-2 cm2 s 缸 0.008 2 = 0.057  vd 328  0.8 u 20 10-2 Re = = = 1312 < 2320层流 l = 75 = 75 = 0.057 Re 1312 r = 900 kg m3  , l = 2( m) 缸 l rv 2 0.213 ( ) u = 2  3.28 = 6.56 m s 至 d 2 Dpl = l Re = 2 1312 = 2624 > 2320紊流 l = 0.31****  2624 = 0.044 泵 2 900  6.56 2 站 0.008 2 = 0.044  表 8 局部压力损失计算 结 果 说明 管 液 计算式 ( MPa 段阻 ) 泵 弯  Dp1 = rv 2 0.01 两个90弯头, = 1.12 至 头 2  ( ) v = 3.28 m s 缸 = 2  1.12 900  3.282 2 阀  Q  2 0.49 单向阀I - 10B Dpr = 0.2( MPa) Qr  Dp 2 = Dpr 2 三位五通阀35D1 - 10Br Dpr = 0.1( MPa) = ( 0.2 + 0.3)   9.9  二位二通阀22D1 - 10B Dpr = 0.1( MPa)  10  ( ) Q = 9.9 L min 缸 弯 Dp 3 = 0.01 22 0.04 两个90弯头, = 1.12 至 头 0.392 ( ) v = 2  3.28 = 6.56 m s 油 箱 阀 0.1 19.8  2 三位五通阀35D1 - 10Br Dpr = 0.1( MPa)  10  Dp 4 = ( ) Q = 2  9.9 = 19.8 L min 表 9 集成块压力损失的计算 油 计算式 结 果 说明 路 ( MPa ) 进 Dpc  Q  2 0.024 JK 25系列集成块的压力损失Dpc = 0.3MPa 油 2 Qr 路 Dpc1 = 进、回油路各取 Dpc 2 0.3 9.9 2 2  25  =    回 0.3  19.8  2 0.094 ( ) Q = 2  9.9 = 19.8 L min 油 2  25  路 Dp c 2 =  F A1 A2h cm A2   快退时泵的调节压力 pp > + Dp2 + Dp1 式中:  Dp1 —— 快 退 时 , 进 油 路 的 压 力 损 失 , 由 表 7 、 8 、 9 可 得  Dp1 = 0.069 + 0.01 + 0.49 + 0.024 = 0.6MPa  Dp2 —— 快 退 时 , 回 油 路 的 压 力 损 失 , 由 表 7 、 8 、 9 可 得  Dp2 = 0.213 + 0.04 + 0.392 + 0.094 = 0.74MPa  pp > 500 10-6 + 50.3  0.74 + 0.6 = 2.26MPa 25.6 10-4  0.95 25.6 由上面计算可知:  a. 快退时,进油路压力损失 Dp1 = 0.6MPa 与表 4 中的假定值 0.6MPa 相符合。回油路  压力损失 Dp2 = 0.74MPa 与表 3 中的假定值 0.8MPa 基本符合,故计算有效。 b. 变量泵的最大流量调节值为快退时的流量 Qb = 9.9 L min ,限定压力调节 值为 p p = 2.48MPa ,截止压力为 pc = 3.33MPa 。 c. 卸荷阀调节压力为 pb = 2.48MPa < p卸 < 3.28MPa d. 快退时泵的工作压力为 2.26MPa < p卸 < pb = 2.48MPa 2) 验算系统热平衡温度  ( ) 系统单位时间的平均发热量 1 n Pi = T i =1 1-hi ti 快速时: 输入功率 P快 = p快Q快 = 2.38 106  9.9 10-6 = 0.52( KW ) hp 0.75  60 持续时间 t快 = 3.4( s) 系统总效率 h快 = h p h L hcm = 0.75  0.95  0.95 = 0.677 Ⅰ 工进时: 输入功率 PⅠ = 3.28 106  0.55 10-6 = 0.38( KW ) 0.08  60 持续时间 tⅠ = 60( s) 系统总效率 hⅠ = 0.08  0.95  0.95 = 0.072 Ⅱ 工进时: 输入功率 PⅡ = 3.31106  0.28 10-6 = 0.39( KW ) 0.04  60 持续时间 tⅡ = 60( s) 系统总效率 hⅡ = 0.0 4  0.95  0.95 = 0.036 工作循环周期 T = 2  3.4 + 60 + 60 = 126.8( s)  = 1 2 0.52(1 - 0.677)  3.4 + 0.38(1 - 0.072)  60 + 0.39(1 - 0.036)  60 = 0.35( KW ) 126.8 设油箱三个边长的比例近似为 1:1:1,则 ( ) 散热**** A = 0.0653 V 2 = 0.0653 602 = 1 m2 = 15 10-3  KW    ( ) 假定通风良好,取油箱散热系数 CT m2  C 系统温升为 Dt =  = 0.35 1 = 23.3( C ) CT A 15 10-3 设室温 t2 = 30C ,则热平衡温度为: t1 = t2 + Dt = 30 + 23.3C = 53.3C < t1  = 55C 故油箱容量足够。 10. 学习指导和思考练习题 1)学习要点 1. 了解空气的物理性质。 2. 掌握理想气体的状态方程。 3. 了解理想气体的状态变化过程。 4. 了解理想气体的流动规律。 2)填空题 1. 气压传动是以 压缩空气 为工作介质进行能量传递的传动方式。 2. 空气的主要性能包括 密度 和 粘性 。 3. 气体在等温状态时,气体的体积与压力成 反 比;气体在等压变化过程中,气体的 容积与温度成 正 比。 4. 气体的等容过程是 质量一定的气体,其状态变化过程中体积不发生变化。 5. 气体的等温过程是 质量一定的气体,其状态变化过程中温度不发生变化。 6. 气体的等压过程是 质量一定的气体,其状态变化过程中压力不发生变化。 3)判断题 1. 绝对湿度表明湿空气所含水分的多少,能反映湿空气吸收水蒸气的能力。( ×) 2. 气压传动其有传递功率小,噪音大等缺点。( √) 3. 空气的粘度主要受温度变化的影响,温度增高,粘度变小。 ( × ) 4. 在气体状态变化的等容过程中,气体对外不做功,气体温度升高,压力增大,系统 内能增加。 ( √ ) 5. 气体在管道中流动,随着管道截面扩大,流速减小,压力增加。 ( × ) 6. 马赫数小于 1 时,气体的流动状态为超音速。 ( × ) 4)选择题 1. 气压传动的优点是:( B ) A. 作介质取之不尽,用之不竭,但易污染 B. 气动装置噪音大 C. 执行元件的速度、转矩、功率均可作无级调节 D. 无法保证严格的传动比 2. 打气筒中气体状态变化过程可视为( D ) A. 等温过程 B. 等容过程 C. 等压过程 D. 绝热过程 5)问答题 1. 什么是气体的压缩性? 答:气体分子之间的距离比较大,所以容易被压缩,气体体积随压力变化而变化的特 性称为气体的可压缩性。 2. 气压传动与液压传动相比较,有何优缺点? 答:气压传动工作介质为空气,气质不仅,没有成本,流动损失小,可远距离输送, 排放方便,无污染。但是由于可压缩性大,动作不稳定,没有润滑。 3. 何谓理想气体?其状态变化过程有哪几种?空气的状态参数之间有何关系? 答:没有粘性的气体称为理想气体。状态变化过程有:等压(压力不变,体积与温度成 正比)、等容(体积不变,压力与温度成正比)、等温(温度不变,压力与体积成反比)、绝 热(气体状态变化过程中与外界没有热量交换)和多变过程(状态变化没有限制)。 4. 何谓多变过程?其方程表达的含义是什么? 答:气体状态变化没有条件限制,称为多变过程。方程表明,不同的多变过程有不同的 多变指数,在某一个多变过程中,多变指数不变。 11. 学习指导和思考练习题 1) 学习要点 1. 掌握各种气动元件的原理、特点和应用。 2. 掌握各种气动基本回路的功用和组成。 3. 掌握****气动系统工作原理的方法。 4. 了解气动逻辑元件的功用与原理 5. 了解气动系统的逻辑设计的方法。 2)填空题 1. 气动控制阀是气动系统的 控制 元件,根据用途和工作特点不同,控制阀可分为三 类: 流量 、 压力 、 方向 控制阀。 2. 压力控制阀按其控制功能可分为: 减压阀 、 安全阀 、 顺序阀 。 3. 方向控制阀按其作用特点可分为: 换向型 控制阀和 单向型 控制阀两种。 4. 快速排气阀常装在 气缸 和 换向阀 之间。 5. 气动三大件指的是 减压阀 、 分水滤气器 、 油雾器 。 6. 气动系统气体使用完毕后,需要排到 大气 ,所以要在排放口安装 消音器 。 7. 玻璃的搬运一般使用 真空吸盘 。 8. 气动逻辑元件主要有 与门 、 或门 、 非门 、 双稳 。 3)判断题 1. 气动系统的压力是由溢流阀决定的。( √) 2. 通常调压阀的出口压力保持恒定,且可以调高或调低压力值。( × ) 3. 安全阀即溢流阀,在系统正常工作时处于常开的状态。(× ) 4. 压差控制是利用控制气压作用在阀芯两端相同****上所产生的压力差,使阀换向的 一种方式。( √ ) 5. 气动传感器检测时需要贴住被检物体。( × ) 4)选择题 1. 气动系统的调压阀通常是指( B )。 A. 溢流阀 B. 减压阀 C. 安全阀 D. 顺序阀 2. 以下不属于气源净化装置的是( D )。 A. 后冷却器 B. 油雾器 C. 空气过滤器 D. 消音器 3. 为使气动执行元件得到平稳的运动速度,可采用( D )。 A. 气一电转换器 B. 电一气转换器 C. 液一气转换器 D. 气一液转换器 4. 气马达具有( A )的优点。 A. 功率大 B. 噪音大 C. 直接带动负载 D. 小转矩 5. 气动传感器中挡板离喷嘴距离变小,喷嘴处压力( B )。 A. 减小 B. 增大 C. 恒定 D. 为零 6. 消声器是通过对气流的( A )实现的。 A. 阻尼 B. 压缩 C. 降温 D. 降低流量 5)问答题 1. 叙述气源装置的组成及各元件主要作用是什么? 答:一般包括四个部分。即气压产生装置、空气净化和储存设备、空气传输系统和气动三 大件。 2. 简述分水滤气器的工作原理。 答:压缩空气由输入口进入过滤器内部后,由于旋风叶片的导向,在内部产生强烈的 旋转,在离心力的作用下,空气中混有的大颗粒固体杂质、液态水滴和油滴等被甩到过滤器 壳体内表面上,在重力作用下沿壁面沉降到底部,由手动或自动排水器排出。气体通过滤芯 进一步清除其中的固态粒子,洁净的空气便从输出口输出。挡水板可防止气流的旋涡卷起沉 积的污水,造成二次污染。 3. 说明油雾器的工作过程。 答:油雾器的气流通道中有一个立杆,立杆上有两个通道口,气流进口中的是油面加 压通道口,气流出口中的通道口是喷油口。其工作原理为,压缩空气从进气口进入后,大部 分气体从气流通道中立杆没有挡住的地方流出,一小部分进入 2 口的气流经加压通道至打 开截止阀,可使储油杯上腔 A 的压力逐渐升高,使杯内油面受压,迫使储油杯内的油液经 吸油管、单向阀和手动节流阀进入透明视油器内,然后被主气道中的气流从喷油口吸出来, 在气流气动力和油粘性力对油滴的作用下,润滑油雾化后随气流从输出口输出。节流阀用来 调节滴油量,滴油量可在 0~200 滴/分内变化。 4. 为什么要设置后冷却器? 答:其作用是将空气压缩机排出的气体由 140~170°C 降至 40~50°C,使压缩空气中的 油雾和水汽迅速达到饱和,大部****出并凝结成水滴和油滴,然后送到油水分离器分离排 出。 5. 为什么要设置干燥器? 答:空气干燥器的作用是降低空气的湿度,为系统提供干燥的压缩空气。它有冷冻式、 无热再生式和加热再生式等形式。 6. 为什么要设置贮气罐? 答:贮气罐的作用是贮存空压机排出的压缩空气,减小压力波动;调节压缩机的输出 气量与用户耗气量之间的不平衡状况,保证连续、稳定的流量输出;进一步沉淀分离压缩空 气中的水分、油分和其他杂质颗粒。 12. 学习指导和思考练习题 1)学习要点 1. 掌握常用气动基本回路的功用和组成。 2. 了解基本回路的特点,适用场合。 3. 了解气动逻辑回路功能。 2)问答题 1. 什么是一次压力控制回路和二次压力控制回路? 答:一次压力控制回路是用于使储气罐送出的气体压力不超过规定压力。二次压力控制 回路主要是对气动控制系统的气源压力进行控制,以保证系统使用的气体压力为一稳定值。 2. 有一气缸,当信**** A、B、C 中任一信****存在时都可使其活塞返回,试设计其控制回路。 解:其真值表如下 a b c s 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 逻辑函数(和积式):s=a+b+c 逻辑回路图及气控回路图: 3. 用一个二位三通阀能否控制双作用气缸的换向?若用两个二位三通阀控制双作用气 缸,能否实现气缸的启动和停止? 答:由于两位三通的电磁阀只能提供一个排气孔,所以不能用一个两位三通阀控制双 作用气缸的换向。若用两个二位三通阀控制双作用气缸,能实现双作用缸的启动和停止。 4. 速度控制回路的作用是什么?常用的有哪些? 答:速度控制回路的作用是调节或改变执行元件的工作速度。控制气缸速度的一般方法 是改变气缸进排气管路的阻力,因此常见的速度控制回路有气阀调速回路、气液联动控制回 路、缓冲回路等。 5. 真空回路有哪两类?答:真空回路有利用真空发生器构成的真空吸附回路和利用真空泵 构成的真空吸附回路两种。 13. 学习指导和思考练习题 1)学习要点 1. 学会****总结气压系统的特点。 2. 了解典型气压系统的工作原理。 3. 会****简单气动系统的工作原理和系统特点。 4. 掌握气动系统的安装、调试方法。 5. 熟悉气动系统的使用注意事项。 6. 了解气动系统主要元件的常见故障及排除方法。 2)填空题 1. 为了防止漏气,螺纹连接处在连接前应 密封胶 。 2. 气动回路的调试必须在 机械部分动作正常情况下 进行。 3. 换向阀产生故障的主要原因是 气体泄漏 、供气不足 、 气体中混入粉尘 、气体中 有水 、 制造缺陷 。 4. 调压阀产生故障的原因是 空气净化不够 、 元件损坏 。 5. 溢流阀 是保持一次压力为恒定值的元件。 3)问答题 1. 安装气动回路时,应注意什么问题? 答:清洗元件并进行密封试验,按流向安装。 2. 使用气动系统时,应注意哪些问题? 答:1)开车前、后要放掉系统中的冷凝水。 2)定期给油雾器加油。 3)随时注意压缩空气的清洁度,定期清洗分水滤气器的滤芯。 4)开车前检查各调节手柄是否在正确位置 ,行程阀、行程开关、挡块的位置是否 正确、牢固。对导轨、活塞杆等外露部分的配合表面进行擦拭后才能开车。 5)设备****不用时,应将各手柄放松,以免弹簧失效而影响元件的性能。 6)熟悉元件控制机构操作特点,严防调节错误造成事故。要注意各元件调节手柄 的旋向与压力、流量大小变化的关系。 3. 油雾器常见的故障有哪些? 答:油不能滴下来,油杯未加压,油滴数不能减少,空气向外泄露,油杯破损等。
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