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1、液压与气动知识体系 气动部分,概论定义、特点 气源装置空压机、冷却器、气罐、气动三联件 执行机构气缸、气马达 控制元件快速排气阀、消声器 要求：看懂职能符号，读懂气路图,液压与气动习题讲解,机电学院 2017.4.19,1、何谓液压传动？它有哪些优缺点？,液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。 与机械传动、电气传动相比，液压传动优点如下： (1)液压传动的各种元件、可根据需要方便、灵活地来布置； (2)操纵控制方便，可实现大范围的无级调速(调速范围达2000：1)； (3)传递运动均匀平稳，易于实现快速启动、制动等 (4)操作控制方便，易于实现自动控制和过载保护等； (5
2、)元件标准化、系列化程度高，有利于缩短设计制造周期和降低成本。,液压传动的缺点 (1)由于流体流动的阻力损失和泄漏较大，所以效率较低。如果处理不当，泄漏不仅污染场地，而且还可能引起火灾和爆炸事故。 (2)工作性能易受温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。 (3)液压元件的制造精度要求较高，因而价格较贵。 (4)由于液体介质的泄漏及可压缩性影响，不能得到严格的定比传动。 (5)液压传动出故障时不易找出原因；使用和维修要求有较高的技术水平。 (6)油液污染,2、写出管道流动流体的伯努利方程，并指出各项的物理意义,伯努利方程的物理意义:液体中存在压力能、位能和动能三种形式的能量，在流
3、动过程中，三种能可以转换，但总值不变。,各项分别是：单位质量液体的压力能；单位质量的势能；单位质量液体的动能。,6.一圆柱形机轴在固定的轴承中匀速转动。轴径d = 20 cm, 轴承宽b = 20cm,润滑油粘度=0.2Pas,轴承转速为n=150r/min。设间隙分别为=0.8mm, 0.08mm, 0.008mm时, 求所需转动功率W。,3、液压油污染物的危害和治理？,液压油的污染是指在液压油中混入水分、空气、其它油品、固体颗粒以及高温氧化液压油自身生成氧化物等类型的污染。 1）有颗粒，加速元件的磨损，破坏密封，性能下降，寿命降低。 2）侵入空气，产生噪声和气蚀，降低油液的弹性模量和润滑性
4、，使油液易于氧化。 3）有水分，加速油液的氧化、腐蚀金属，降低润滑性。 4）混入其它油品，改变液压油的化学成分，影响液压系统工作性能。 5）油液的自身氧化生成氧化物，使油变质，堵塞元件阻尼或节流孔，加速元件腐蚀，使系统不能正常工作。,5、液压泵的工作压力取决于什么？工作压力与额定压力有何关系？,工作压力：液压泵工作时的出口压力，其大小取决于负载。 额定压力：正常条件下允许液压泵连续运转的最高压力和泵结构相关。 实际工作中，通常工作压力应低于额定压力。另外，液压泵的输出压力就是泵的工作压力，它和泵的额定压力是两个概念。,7、如何确定液压泵最低和最高转速？,最高转速：能短时间运转的最高转速。 它是
5、泵结构上轴承以及其它元件限制的最大转速。应用中还要考虑泵转速过大，输出流量过大造成的气蚀问题。 最低转速：液压泵正常运转的最低转速。 它取决于泵能够稳定地输出流量的转速。,8、齿轮泵的流量和压力恒定吗？齿轮泵的内部泄漏通过哪些地方？ 怎样才能提高齿轮泵的容积效率？,齿轮泵出油流量是脉动的，因而压力也是脉动的。 齿轮泵的泄漏主要通过三个地方：齿轮齿顶，齿轮端面和齿轮啮合线。其中齿轮端面为最重要的泄漏。 采用浮动侧板可有效地降低泄漏，提高容积效率。,9、齿轮泵径向力不平衡是怎样产生的？ 为减小径向力应采取哪些措施？,齿轮啮合作用力和压力的联合作用，对主动齿轮和从动齿轮产生了不同的效果，从而产生径向
6、力不平衡。 齿轮泵径向力不平衡的解决措施： 1、缩小压油口 2、开径向力平衡槽 3、加强从动轴的轴承,11、简述齿轮泵困油现象的概念、危害和消除办法。叶片泵、轴向柱塞泵有没有困油现象？为什么？,困油现象：为了齿轮的啮合稳定，其重叠系数大于1，所以存在两对齿同时啮合的工况。两对齿所封闭的空间叫做死闭容积。随着齿轮的运转，死闭容积先缩小，后扩大。缩小时强行挤出油液，产生局部高压；扩大时产生局部真空，产生气穴，进而产生气蚀现象。 危害：噪声大、发热 解决措施：在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽。 理论上说只要是容积式泵都可能有困油现象。因为为了防止高压和低压串通，必须有一段密封，如被密封的容积发生变化，
7、即发生困油现象。,12、单作用叶片泵是如何实现容积变化的？通常作什么泵用？,单作用叶片泵可以靠调整转子和定子的偏心量方便地实现变量，所以通常用作变量泵。,13、双作用叶片泵的工作原理是什么？ 为何称之为双作用泵呢？,双作用叶片泵通过圆的转子和非圆的定子内曲面配合实现吸排油。 由于泵每转一转，吸排油两次，所以称为双作用泵。,14、柱塞泵滑靴处静压支撑的原理是什么？,如h增大，泄漏增加，p 减小，推力下降，使h减小；如h减小，泄漏减小，p 增大，推力增加，使h升高。这样维持了间隙h的恒定。,15 、柱塞泵的额定工作压力一般都比齿轮泵和叶片泵高，这是为什么？,因为柱塞泵的密封是靠柱塞和孔之间的圆周实
8、现的，是面密封，而齿轮泵和叶片泵都是线密封，柱塞泵的额定工作压力一般都比齿轮泵和叶片泵高。,16 、液压系统的噪音主要来自液压泵，试结合齿轮泵、叶片泵和轴向柱塞泵分别说明噪音的来源。,一般液压泵噪声来自周期性的排油，以及周期性的往复运动产生的。 齿轮泵的噪声主要来自排油、困油现象； 叶片泵噪声较小，主要来自排油噪声； 轴向柱塞泵除排油噪声外，还有柱塞周期性往复运动产生的机械噪声。,18、液压泵在转速为950 RPM时的理论流量为160 L/min；在额定压力为295105 Pa 同样转速下测得流量为150 L/min。额定工况下的总效率为0.87,试求： （1）泵的容积效率； （2）额定工况下
9、泵所需电机功率； （3）泵在额定工况下的机械效率。,（1） （2）泵输出功率： 输入功率： 所以电机功率需84.77kW。 （3）机械效率：,19、齿轮泵的齿轮模数为m=3mm，齿数z=15，齿宽B=25mm，转速n=1450RPM，在额定压力下输出流量Q=25L/min，试求该泵的容积效率。,齿轮马达排量 理论流量 容积效率：,20、什么叫液压控制阀？液压系统控制阀如何进行分类？,实现对液压系统中力（扭矩）、速度（转速）、方向（转向）以及动作顺序进行控制的元件。 按功能分为：方向控制阀 、 压力控制阀和流量控制阀,21、方向控制阀有什么作用？对换向阀的主要要求是什么？,作用：换向阀用于改变液
10、压缸的运动方向、液压马达的旋转方向 要求：液压损失小，泄漏小、换向可靠、平稳、迅速。,22、换向阀的操纵方式有哪几种形式？何谓换向阀的“位”和“通”，试以滑阀式换向阀为例加以分系说明。,操纵方式有手动、电动、机动、液压、电液动。 阀芯和阀体的相对位置构成滑阀的“位”的概念。 外通油路数是滑阀的“通”。 图中即为三位四通阀。,23、什么叫滑阀的机能？换向阀O、H、P、Y、M型的中位机能的特点，各用于什么场合，试举例说明之。,中位机能：三位换向阀的阀芯处于中位时，其通口间的连接关系。 系统保压O、Y； 系统泄荷M、H使P口和O口连通。 换向平稳Y、H 停止运动时的状态浮动或锁紧。如O, M是锁紧的
11、，H Y是浮动的。,25、溢流阀的作用是什么？其工作原理如何？若其进出口接反了会出现什么情况？,作用：维持液压系统压力恒定，防止系统过载。 原理：作用于阀芯上的液压力与弹簧力相平衡。 直动式阀不通。,27、溢流阀和顺序阀在原理上、结构上和图形符号上有何异同？,相同点：都是液压力达到一定时打开阀。 不同点：顺序阀接执行元件，而溢流阀接油箱，所以符号上顺序阀外卸油接油箱。,28、压力继电器的作用是什么？其工作原理是什么？,1、功能：利用压力信号驱动继电器的通断，从而控制某些电路，实现程控或安全保护。 2、压力继电器由柱塞、调压螺帽、微动开关组成，当压力达到调定的值时，触发微动开关，给出电信号。,2
12、9、节流阀的最小稳定流量有何意义？影响节流阀最小稳定流量的因素有哪些？,31、调速阀与节流阀有何本质不同？用于什么场合？,节流阀的流量随外负载的变化而变化，只能用于要求不高的场合。 调速阀本质上是定差减压阀串联节流阀。利用压力补偿的原理，控制节流孔两端的压差，稳定输出流量。用于负载变化大，稳速要求高的场合。,36、差动液压缸的工作原理如何？用于什么场合？若输入的油压及流量相同时，差动与非差动对所能承受的负载、运动速度有何不同？,差动缸是将活塞缸的两腔都通高压油，液压缸快速伸出。 差动缸的推出速度快，但承载能力小，一般用于机床刀具的快进。,40、如图示差动连接缸，已知进油流量Q=30L/min，
13、进油压力p=40 Pa，若差动液压缸活塞向右运动（差动连接）的速度与非差动连接时活塞向左运动的速度相等，v=6m/min。求液压缸的缸筒内径D和活塞杆直径d，并求输出力F的值。,39题图,解：差动连接液压缸推进速度： 由 得d=79.8mm 液压缸缩回时速度： 得 D112.8mm 液压缸的推出力：,41、如图示，设活塞直径D=100mm，活塞杆直径d=70mm，进油压力p=50bar，进油流量Q=25L/min，两缸上负载F相同，试求两活塞的运动速度v1, v2和推力F。,41题图,解：无杆腔面积： 有杆腔面积： 缸1的伸出速度： 从缸1流出进入缸2的流量： 缸2的伸出速度： 缸的推力,44
14、、油箱的主要作用是什么？设计油箱时主要应考虑哪些问题？,作用：1）储存液压系统所需的足够的油液； 2）散发油液中的热量； 3）分离油液中的气体及沉淀污染物。 设计中应考虑： 进行估算取液压泵每分钟流量的57倍； 应设吸油过滤器； 油箱底部做成适当斜度，并安设放油塞； 油箱侧壁安装油位指示器以指示最低、最高油位； 吸油管及回油管要用隔板分开增加油液循环距离； 大中型应设起吊钩或孔。,45、蓄能器有哪些类型和用途？,类型：弹簧式，重锤式，充气式。 用途： 辅助动力源间歇性工作的执行机构，可在工作间歇时冲液，当系统需要时提供峰值流量。 保压和补充泄漏在需保压的场合可将泵停止工作，由蓄能器补油，保持压
15、力，补充泄漏。 吸收压力脉冲和吸收振动。,46、什么叫基本回路？减压回路及增压回路各有何特点？用于什么场合？,液压基本回路是指实现某种规定的功能的液压元件的组合。 减压回路是使用减压阀减小某一支路之压力。减压回路常用于机械的制动（机床的工件夹紧，导轨润滑以及液压系统的控制油路）； 增压回路使用增压缸增加某一支路的压力。增压回路常用于需要超高压的场合。,47、什么叫卸荷回路？有何作用？常见的卸荷回路有哪些？其特点如何？,当液压系统的执行元件工作间歇时，通过回路控制使液压系统的输出功率近似降为零，这种回路称为卸荷回路。 作用：减小能耗，提高系统效率，减小发热量。 常见的卸荷回路分为： 1、压力泄载
16、将泵的出口直接接回油路，泵在零压或接近零压力下工作， 2、流量卸载使泵在零流量或接近零流量下工作。 压力卸荷应用普遍，流量卸荷只适用于变量泵系统。,52、在图示液压系统中，液压缸无杆腔面积 ，泵的供油量Q=63L/min，溢流阀的调定压力py=50bar，试分别就负载F=0和F=54000N时，（忽略任何损失）求：液压缸的工作压力p；活塞的运动速度v和溢流阀的溢流量Qy,解：（1）当负载F=0时，p=0； 当F=54000N时，p=F/A=5400kg/100=54bar 但此时系统溢流阀调定压力为p=50bar, 所以缸工作压力为p=50bar，溢流阀打开。 （2）当负载F=0时，溢流阀关闭， QY=0, V=Q/A=6.3m/min 当F=54000N时，溢流阀打开。 V=0，QY=63L/min,66、什么叫液压伺服系统？应用于什么场合？,液压伺服系统是基于液压伺服阀实现对液压执行元件的闭环控制。具有检测反馈等闭环控制系统
