液压与气压传动习题参考 答案-东北农业大学版

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1、 液压与气压传动 张丽春主编教材 部分课后习题答案 东北农业大学 苏文海 1 第一章 绪论 1. 什么叫液压传动？液压传动的工作原理是什么？什么叫液压传动？液压传动的工作原理是什么？ 答：利用液体的压力能来传递动力的传动方式被称之为液压传动。液压传动工作 原理是帕斯卡原理。 2. 液压传动系统由哪几部分组成？各组成部分的作用是什么？液压传动系统由哪几部分组成？各组成部分的作用是什么？ 答： （1）动力装置：动力装置是指能将原动机的机械能转换成为液压能的装置， 它是液压系统的动力源。 （2）控制调节装置：其作用是用来控制和调节工作介质的流动方向、压力和流 量，以保证执行元件和工作机构的工作要求。

2、 （3）执行装置：是将液压能转换为机械能的装置，其作用是在工作介质的推动 下输出力和速度（或转矩和转速） ，输出一定的功率以驱动工作机构做功。 （4）辅助装置：在液压系统中，除以上装置外的其它元器件都被称为辅助装置， 如油箱、过滤器、蓄能器、冷却器、管件、管接头以及各种信号转换器等。它们是 一些对完成主运动起辅助作用的元件，在系统中是必不可少的，对保证系统正常工 作有着重要的作用。 （5）工作介质：工作介质指用来传递能量的液体，在液压系统中通常使用液压 油液作为工作介质。 3. 液压传动的主要优缺点是什么？液压传动的主要优缺点是什么？ 答： 优点： （1）与电动机相比，在同等体积下，液压装置能

3、产生出更大的动力，也就是说， 在同等功率下，液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑，即：它具有大的功率密度 或力密度，力密度在这里指工作压力。 （2）液压传动容易做到对速度的无级调节，而且调速范围大，并且对速度的调 节还可以在工作过程中进行。 （3）液压传动工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。 （4）液压传动易于实现过载保护，能实现自润滑，使用寿命长。 2 （5）液压传动易于实现自动化，可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量 进行调节和控制，并能很容易地和电气、电子控制或气压传动控制结合起来，实现 复杂的运动和操作。 （6）液压元件易于实现系列化、标准化和通用化，便于设计、制造和推广使用。

4、缺点： （1）由于液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使这种传动无法保证严格的传动 比。 （2）液压传动中有较多的能量损失（泄漏损失、摩擦损失等） ，因此，传动效率 相对低。 （3）液压传动对油温的变化比较敏感，不宜在较高或较低的温度下工作。 （4）液压传动在出现故障时不易找出原因。 4. 如何理解“速度取决于流量”和“压力取决于负载”？如何理解“速度取决于流量”和“压力取决于负载”？ 5. 何谓液压元件的结构原理图？何谓液压元件职能符号式原理图？何谓液压元件的结构原理图？何谓液压元件职能符号式原理图？ 6. 液压油液的粘度有几种表示方法？它们各用什么符号表示？它们又 各用什么单位？ 液压油液的粘

5、度有几种表示方法？它们各用什么符号表示？它们又 各用什么单位？ 答：液压油液的粘度有三种表示方法： （1）动力粘度：动力粘度又称为绝对粘度，由式： f F du A dy 确定。液体动力 粘度的物理意义是：液体在单位速度梯度下流动或有流动趋势时，相接触的液层间 单位面积上产生的内摩擦力。动力粘度的法定计量单位为 Pas （Ns/m2） 。 （2）运动粘度 ：液体的动力粘度与其密度的比值被称为液体的运动粘度，即： 液体的运动粘度没有明确的物理意义，但它在工程实际中经常用到。因为它的 单位中只有长度和时间的量纲，类似于运动学的量，所以被称为运动粘度。它的法 定计量单位为 m2/s，常用的单位为 m

6、m2/s。 （3）相对粘度：相对粘度又称为条件粘度，它是采用特定的粘度计在规定的条件 3 下测量出来的粘度。我国采用恩氏度E。相对粘度无量纲。 7. 略 8. 略 9. 如何选择液压油？如何选择液压油？ 答：对液压油液的选用，首先应根据液压传动系统的工作环境和工作条件来选择合 适的液压油液类型，然后再选择液压油液的粘度。 10. 液压传动的介质污染原因主要来自哪几个方面？应该怎样控制介质 的污染？ 液压传动的介质污染原因主要来自哪几个方面？应该怎样控制介质 的污染？ 答：液压油液被污染的原因是很复杂的，但大体上有以下几个方面： （1）残留物的污染：这主要指液压元件以及管道、油箱在制造、储存、运

7、输、安 装、维修过程中，带入的砂粒、铁屑、磨料、焊渣、锈片、棉纱和灰尘等，虽然经 过清洗，但未清洗干净而残留下来的残留物所造成的液压油液污染。 （2）侵入物的污染：液压传动装置工作环境中的污染物，例如空气、尘埃、水滴 等通过一切可能的侵入点，如外露的活塞杆、油箱的通气孔和注油孔等侵入系统所 造成的液压油液污染。 （3）生成物的污染：这主要指液压传动系统在工作过程中所产生的金属微粒、密 封材料磨损颗粒、涂料剥离片、水分、气泡及油液变质后的胶状物等所造成的液压 油液污染。 控制污染的方法主要有： （1）减少外来的污染：液压传动系统在装配前后必须严格清洗。组成液压系统的 管件，用机械的方法除去残渣和

8、表面氧化物，然后进行酸洗。液压传动系统在组装 后要进行全面清洗，最好用系统工作时使用的油液清洗，特别是液压伺服系统最好 要经过几次清洗来保证清洁。油箱要加空气滤清器，给油箱加油要用滤油机，对外 露件应装防尘密封，并经常检查，定期更换。液压传动系统的维修，液压元件的更 换、拆卸应在无尘区进行。 （2）滤除系统产生的杂质：应在系统的相应部位安装适当精度的过滤器，并且要 定期检查、清洗或更换滤芯。 （3）控制液压油液的工作温度：液压油液的工作温度过高会加速其氧化变质，产 4 生各种生成物，缩短它的使用期限。所以要限制油液的最高使用温度。 （4）定期检查更换液压油液：应根据液压设备使用说明书的要求和维

9、护保养规 程的有关规定，定期检查更换液压油液。更换液压油液时要清洗油箱，冲洗系统管 道及液压元件。 5 第二章 液压传动流体力学基础 略 6 第三章 液压动力元件 1. 液压泵的工作压力取决于什么？液压泵的工作压力和额定压力有什 么区别？ 液压泵的工作压力取决于负载，负载越大，工作压力越大。 液压泵的工作压力是指在实际工作时输出油液的压力值， 即液压泵出油口处的压 力值，也称为系统压力。 额定压力是指在保证泵的容积效率、使用寿命和额定转速的前提下，泵连续运转 时允许使用的压力限定值。 2. 形成容积式泵必须具备什么条件？ 构成容积泵必须具备以下基本条件： （1） 结构上能实现具有密封性能的可变

10、工作容积。 （2） 工作腔能周而复始地增大和减小； 当它增大时与吸油口相连， 当它减小 时与排油口相通。 （3） 吸油口与排油口不能沟通，即不能同时开启。 3. 试说明齿轮泵的困油现象及解决办法。 答：齿轮泵要正常工作，齿轮的重合度必须大于 1（ 1） ，于是在齿轮连续啮合 转动过程中总有两对轮齿同时啮合的时段，在此时段内有一部分油液被困在两对轮 齿形成的封闭油腔之内。当此封闭容积减小时，被困油液受挤压而产生高压，并从 缝隙中流出，导致油液发热并使轴承等机件受到附加的不平衡负载作用；当封闭容 积增大时，又会造成局部真空，使溶于油液中的气体分离出来，产生气穴，这就是 齿轮泵的困油现象。 消除困油

11、的办法，通常是在两端盖板上开卸荷槽。 4. 齿轮泵压力的提高主要受哪些因素的影响？可以采取哪些措施来提 高齿轮泵的工作压力？ 答：齿轮泵压力的提高主要受压力油泄漏的影响。通常采用的方法是自动补偿 端面间隙，其装置有浮动轴套式和弹性侧板式齿轮泵。 7 5. 试说明叶片泵的工作原理。 并比较说明双作用叶片泵和单作用叶片泵 各有什么优缺点。 答：叶片在转子的槽内可灵活滑动，在转子转动时的离心力以及通入叶片根部 压力油的作用下，叶片顶部贴紧在定子内表面上，于是两相邻叶片、配油盘、定子 和转子间便形成了一个个密封的工作腔。当转子旋转时叶片向外伸出，密封工作腔 容积逐渐增大，产生真空，于是通过吸油口和配油

12、盘上窗口将油吸入。叶片往里缩 进，密封腔的容积逐渐缩小，密封腔中的油液往配油盘另一窗口和压油口被压出而 输到系统中去，这就是叶片泵的工作原理。 双作用叶片泵结构复杂，吸油特性不太好，但径向力平衡，转子每转一周每一 对叶片吸、压油两次，流量脉动小；单作用叶片泵存在着不平衡的径向力，但其可 制成变量泵。 6. 限压式变量叶片泵的限定压力和最大流量怎样调节？在调节时， 叶片 泵的压力流量曲线将怎样变化？ 答：调节弹簧预紧力可以调节限压式变量叶片泵的限定压力，这时 BC 段曲线 左右平移；调节流量调节螺钉可以改变流量的大小，AB 段曲线上下平移（如下图所 示） 。 7. 液压泵的额定流量为 100 L

13、/min，液压泵的额定压力为 2.5 MPa，当转速为 1450 r/min 时，机械效率为 m =0.9。由实验测得，当液压泵的出口压力为零时，流量为 106 L/min；压力为 2.5 MPa 时，流量为 100.7 L/min，试求： （1）液压泵的容积效率 v 是多少？（2）如果液压泵的转速下降到 500 r/min，在额定压力下工作时，估算 8 液压泵的流量是多少？（3）计算在上述两种转速下液压泵的驱动功率是多少？ 解： （1）v t q q 1007 106 095 . . （2）液压泵在2.5MPa压力下的泄漏流量为 106 100.75.3 /min lt qqqL 因此，50

14、0r/min时的实际流量 222 1 106 5005.3 1450 36.65.331.3 / min t tll q qqqnq n L 此时，液压泵的效率为 2 2 31.3 0.86 36.6 t q q （3）在第一种情况下： 63 3 0 1 2.5 10100.7 10 4.9 10 0.9 0.95 60 t i mV Ppq P W 在第二种情况下： 63 3 0 11 2 2.5 1031.3 10 1.69 10 0.9 0.86 60 t i mV Ppq P W 答：液压泵的容积效率 v =0.95，在液压泵转速为500r/min时，估算其流量为 31.3L/min，

15、液压泵在第一种情况下的驱动功率为4.9103W，在第二种情况下的驱动 功率为1.69103W。 8. 定量叶片泵转速为1500r/min，在输出压力为6.3MPa时，输出流量为53L/min， 这时实测液压泵轴消耗功率为7kW，当泵空载卸荷运转时，输出流量为56L/min， 求：(1)该泵的容积效率是多少？(2)该泵的总效率是多少？ 解： （1）液压泵的容积效率为 53 0.95 56 V t q q （2）液压泵的输出功率为 63 3 6.3 1053 10 5.565 10 60 o Ppq （W）=5.565（kW） 9 则该泵的总效率为 5.565 0.795 7 o i P P 答：

16、该泵的容积效率为0.95；该泵的总效率为0.795。 9. 斜盘式轴向柱塞泵的斜盘倾角为22 30 ，柱塞直径为22 mm，柱塞分布圆直径 为68 mm，柱塞个数为7，该泵的容积效率为0.98，机械效率为0.90，转速为960 r/min，求： （1）该泵的理论流量是多少？（2）该泵的实际流量是多少？（3）若泵 的输出压力为10 MPa时，所需电动机的功率是多少？ 解： （1）斜盘式轴向柱塞泵的理论流量为 23 23 3 (tan )(22 10 )68 10tan22 307 960/60 44 1.20 10 t qd Dzn （m3/s） （2）实际流量为 33 1.20 100.981.18 10 tV qq （m3/s） （3）斜盘式轴向柱塞泵的输入功率为 63 10 101.