气液传动课程辅导习题

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1、气液传动回路与元件安装 气液传动回路与元件安装 第 1 页 共 27 页 辅导习题辅导习题 1 1、液压系统的四大组成部分为执行部分、液压系统的四大组成部分为执行部分，动力部分动力部分，控制部分，控制部分，辅助系统，辅助系统。 。 2 2、 试述液压千斤顶的工作原理试述液压千斤顶的工作原理， 计算 计算 W W 值并详细说明 值并详细说明 理由理由：由小活塞、手柄以及大活塞等组成的液压千斤顶 系统，右图所示即反映了这个系统。 当小活塞往上移 动时，活塞下部空间变大，腔内压力下降，形成局部 真空，这时由于压 力差的作用进油单向阀打开，排油单向阀关闭，油箱中油液 流入小活塞下空腔内；当小活塞在力的

2、作用下，往下移动时，腔容积减小， 腔内压力增大。这时在压力差的作用下，进油单向阀关闭，排油单向阀打开压 力油液通过连接管进入大活塞下缸 2 内，使活塞 2 上升，驱动重物上升。 W= 2 2 ld LD F 这里未计由于高差 h 所引起的缸内压力的变化。这是由于液体的表面力要 远远大于液体的质量力对液体压力的影响，在计算液体的压力时，如果不是高 差太大，可经不计高差的影响，而把连通液体内部各处的压力当作一样。 3 3、什么是粘度？、什么是粘度？其物理意义如何其物理意义如何？粘度的单位？粘度的单位？ 粘性是液体在外力作用下流动(或有流动趋势)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

3、擦力，这种现象叫做液体的粘性。液体只有在 流动(或有流动趋势)时才会呈现出粘性，静止液体是不呈现粘性的。 粘性使流动液体内部各处的速度不相等，若两平行平板间充满液体，下平 板不动，而上平板以速度 u0 向右平动，由于液体的粘性，紧靠下平板和上平板 的液体层速度分别为零和 u0，而中间各液层的速度则视它距下平板的距离按线气液传动回路与元件安装 气液传动回路与元件安装 第 2 页 共 27 页 性规律变化。实验测定指出，液体流动时相邻液层间的内摩擦力 Ft 与液层接触 面积 A、液层间的速度梯度 du/dy 成正比，这就是牛顿的液体内摩擦定律。 液体的粘度是指它在单位速度梯度下流动时单位面积上产生

4、的内摩擦力。 粘度是衡量液体粘性的指标。粘度称为动力粘度，单位为 Pa.s(帕秒)，以 前沿用的单位为 P(泊，dyne.s/cm)，1Pa.s10P10 3 cP(厘泊)。标准状态下 纯水的粘度为 1cp。 液体的动力粘度与其密度的比值，称为液体的运动粘度，即/， 单位为 m 2 /s。 以前沿用的单位为 St(斯)， 1m 2 /s10 4 St10 6 cSt(厘斯)10 6 mm 2 /s。 目前很多种牌号的润滑油都是以 cSt 值为其牌号 4 4、流体的粘度与些什么因素有关、流体的粘度与些什么因素有关？ 答：液压油的粘度主要与环境温度和压力因素有关： 与温度的关系非常密切，温度上升粘

5、度会迅速下降。液压油的粘度很大程 度上决定了液压系统的性能。所以实际工作中希望这种关系越弱越好。液压油 粘度与温度的关系称为粘温特性。可用下面经验式子表示 t =0 ) ( 0 t t e 0 (1-t) 式中：0 液压油在 t0 温度式的粘度， t t ， e 自然数，2.71828 粘温系数；一般液压油 =1.83.6X10 -2 通常系统工作时的适宜温度为 3060 ， 温度过低， 粘度过大， 阻力过大， 系统起动困难；温度过高，粘度下降过多，易发生故障，而且温度过高，油液 发生氧化变质，缩短液压油的使用寿命。 通常在较低压力情况下可以认为粘度不随压力的变化而变化；若压力很大 则可用下面

6、式子表达：气液传动回路与元件安装 气液传动回路与元件安装 第 3 页 共 27 页 p =0 e p 0 (1+p) 式中： p 液体压力， p 压力为 P 时的动力粘度 0 压力为 1 大气压时的动力粘度 压粘系数；在一个大气压附近，每增加一个大气压，粘度变化 率大致为 0.10.3%，在 50Mpa 压力范围内可取为 0.020.03x10 -6 。 5 5、选择液压油时一般应考虑哪些问题？、选择液压油时一般应考虑哪些问题？ 答：在液压传动中，液压油即是传动介质，又是各种元件的润滑剂。因此。它 们比一般的润滑油有更高的要求。 选择液压用油一般应考虑： 适宜的粘度； 具有良好的润滑性与较高的

7、油膜强度； 不含腐蚀性物质； 不易氧化； 温度要适宜；高温使用要闪点高，低温使用要凝固点低； 抗乳化与抗泡沫性好。 6 6、请写出液体静力学基本方程式、请写出液体静力学基本方程式，并说明式中各字符的含义及公式的意义；，并说明式中各字符的含义及公式的意义； 答: 液体静力学基本方程式为：P=P0+gh 由上式可知 静止液体内部任一点的压力由两部分组成，一部分是液面上的压力 P0，另一 部分是g与该点离液面深度h 的乘积。 同一容器中同一液体内的静压力随液体的深度 h 的增加而线性地增加。 连通容器内同一液体中深度 h 相同的各点压力都相等。由压力相等的点组成气液传动回路与元件安装 气液传动回路与

8、元件安装 第 4 页 共 27 页 的面称为等压面。 7 7、液体静压力的特点有哪些、液体静压力的特点有哪些？ 作用在液体上的力有两种：质量力和表面力。单位质量液体受到的质量力 称为单位质量力，在数值上就等于加速度。表面力是由与流体相接触的其它物 体(如容器或其它液体)作用在液体上的力，也可以是一部分液体作用在另一部 分液体上的力。液体静止时，液体质点间没有相对运动，不存在摩擦力，所以 静止液体的表面力只有法向力。 液体内某点处单位面积A 上所受到的法向力 F 之比，叫做压力 p(静压力)。 由于液体质点间的凝聚力很小，不能受拉，只能受压，所以液体的静压力 具有两个重要特性： 1)液体静压力的

9、方向总是作用面的内法线方向； 2)静止液体内任一点的液体静压力在各个方向上都相等。 8 8、绝对压力、绝对压力、相对压力、相对压力、真空度的意义如何？真空度的意义如何？相互间关系怎样相互间关系怎样？ 答：压力的表示方法有两种，一种是以绝对真空作基准所表示的压力称为绝对 压力；另一种是以大气压力作为基准所表示的压力，称为相对压力。由于大多 数测压仪表所测得的压力都是相对压力，故相对压力也称为表压力。二者的关 系为： 绝对压力相对压力大气压力 如果某处绝对压力值小于大气压，这时这个点的绝对压力比大气压小的那 部分数值叫做真空度，即： 真空度大气压绝对压力。 9 9、液压油泵有哪几类、液压油泵有哪几

10、类？各有何特点？各有何特点？气液传动回路与元件安装 气液传动回路与元件安装 第 5 页 共 27 页 答：机床液压系统中经常使用的液压泵有：齿轮式、叶片式和柱塞式三大 类。齿轮泵有外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵，叶片式有单作用叶片泵和双作用 叶片泵，柱塞式有径向柱塞泵和轴向柱塞泵等。 齿轮泵是液压系统中应用较广的液压泵。它的结构形式有外啮合和内啮合 两种。外啮合式齿轮泵由于结构简单，制造方便，价格低廉，目前使用比较广 泛。但这种齿轮泵的噪声较大，输油量不均匀。内啮合齿轮泵噪声较小，自吸 性能好，体积小，重量轻，但制造较困难。随着式业技术的发展，内啮合齿轮 泵的应用，将会愈来愈普遍。 叶片泵在机床液

11、压系统中应用最广，和其它液压泵相比，它具有结构紧凑， 外形尺寸小，运转平稳，输油量均匀，噪声小等优点。但它也存在着结构复杂， 吸油特性差，对油液中污染较敏感等缺点。一般叶片泵的公称压力为 7.0Mpa， 随着结构和工艺材料的不断改进，叶片泵也逐步向中高压方向发展。 柱塞泵是靠柱塞在缸体内的往复运动，使密封容积产生变化，来实现泵的吸 油和压油的。由于它的主要构件是圆形的柱塞和缸孔，因此加工方便、配合精 度高、密封性能好，在高压状况下工作仍有较高的容积效率。同时，只要改变 柱塞的工作行程就能改变泵的流量，故易于实现流量的调节及液流方向的改变。 此外柱塞泵主要零件处于受压状态，使材料强度性能得以充分

12、利用。所以柱塞 泵在需要高压力大流量且压力和流量需要调节的液压机、工程机械、龙门刨床 和拉床等液压系统中得到广泛应用。 10、10、双联叶片泵与双级叶片泵各有什么特点双联叶片泵与双级叶片泵各有什么特点？各自管线联接是怎么样的？各自管线联接是怎么样的？ 答：双联叶片泵相当于两个双作用叶片泵组合。泵的两套转子、定子及配 油盘安装在一个泵体内；泵体有一个共同的吸油口和两个独立的排油口，两个 转子由同一条传动轴驱动。 双联叶片泵输出流量可以分开使用，亦可合并使用。系统中采用双联泵可气液传动回路与元件安装 气液传动回路与元件安装 第 6 页 共 27 页 以节省功率消耗，减少油液发热。同时双联泵还可以用

13、于两个独立的液压系统 中。 双级叶片泵是将两个排量相等的双作用叶片泵安装在一个泵体内，将其油 路串联而成，两个转子由同一传动轴驱动。它输出压力可达单一叶片泵的两倍。 各自管线如图（略） 。 11、11、液压泵如何并联液压泵如何并联？如何串联？如何串联？（？（要画出示意图）要画出示意图） 答：液压泵并联是将两个泵的吸油口和排油口分别连接。这两泵一般要求 输出压力（公称压力）值相同，输出流量可以相同，也可不同。 泵串联是将两个排量相等的泵将其油路串联而成，其输出压力可达单一叶 片泵的两倍。 由于不可能将两个泵的参数设计得一模一样，串联泵必需加装流量平衡阀。泵 并联、泵串联各自管线图如右（略） 。

14、12、12、在设计液压系统时如何选择液压泵？在设计液压系统时如何选择液压泵？ 选择液压泵的原则是：根据主机工况、功率大小和系统对工作性能的要求， 首先确定泵的类型，然后按系统所要求的压力、流量大小确定其规格型号。一 般来说，由于各类液压泵各自突出的特点，其结构、功用和运转方式各不相同， 因此应根据不同的使用场合选择合适的液压泵。一般在机床液压系统中，往往 选用双作用叶片泵和限压式变量叶片泵；而在筑路机械、港口机械以及小型工 程机械中，往往选择抗污染能力较强的齿轮泵；在负载大、功率大的场合往往 选择柱塞泵。 请参阅教科书 P57 表 2-1液压系统中常用液压泵的性能比较 。 13、13、液压马达

15、的排量 液压马达的排量 q=100 ml/r，q=100 ml/r，输入压力 输入压力 P Pin in =10MPa，=10MPa，背压力 背压力 P Pou ou =0.5MPa，=0.5MPa，气液传动回路与元件安装 气液传动回路与元件安装 第 7 页 共 27 页 容积效率容积效率v v 0.950.95，机械效率，机械效率m m 0.85，0.85，若流入流量为 50L/min，若流入流量为 50L/min，求马达输 求马达输 出转速、出转速、转矩和输入转矩和输入、输出功率。、输出功率。 解：已知 V=100ml/r，Q=50l/min，Pin =10MPa，Pou=0.5MPa，v

16、 =0.95，m =0.85 P=10-0.5=9.5 (MPa) 根据液压马达的有关计算公式有： n=Qv /v=50*1000*0.95/100=475(rpm) T=pqm /(2)=9.5*100*0.85/(2)=128.52(N-M) Nin =Pn Q=10*106*50*10 -3 /60=8333(W) Nou =Nin =8.333*0.95*0.85=6.73(KW) 答：该油马达: 输出转速 n=475rpm， 输出转矩 T=128.52N-M ， 输入功率 Nin =8.333KW， 输出功率 Nou =6.73KW。 1414、液压油缸分哪几种液压油缸分哪几种？各有何特点各有何特点？液压油缸的作用液压油缸的作用力是如何计算的力是如何计算的？运动 运动 速度呢？速度呢？液压油缸的几何尺寸的确