《更改后液压与气动习题讲》由会员分享,可在线阅读,更多相关《更改后液压与气动习题讲(41页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
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