液壓與氣動(dòng)習(xí)題

1、液壓與氣動(dòng)知識(shí)體系液壓部分概論定義，優(yōu)缺點(diǎn)，組成流體力學(xué)粘性，伯努力方程，連續(xù)性方程動(dòng)力元件泵計(jì)算，齒輪泵、葉片泵、柱塞泵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)執(zhí)行元件缸馬達(dá)計(jì)算，各種缸、馬達(dá)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)控制元件 輔助元件油箱、過(guò)濾器、蓄能器、熱交換器?；芈废到y(tǒng)基本回路，系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)方向控制閥（通，位，中位機(jī)能，操縱方式）壓力控制閥（溢流閥原理、遙控口）流量控制閥（節(jié)流閥、調(diào)速閥）液壓與氣動(dòng)知識(shí)體系氣動(dòng)部分概論定義、特點(diǎn)氣源裝置空壓機(jī)、冷卻器、氣罐、氣動(dòng)三聯(lián)件執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣缸、氣馬達(dá)控制元件快速排氣閥、消聲器要求：看懂職能符號(hào)，讀懂氣路圖液壓與氣動(dòng)習(xí)題講解機(jī)電學(xué)院2011.06.011、何謂液壓傳動(dòng)？它有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？液壓傳動(dòng)是

2、用液體作為工作介質(zhì)來(lái)傳遞能量和進(jìn)行控制的傳動(dòng)方式。 與機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)相比，液壓傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)如下：(1)液壓傳動(dòng)的各種元件、可根據(jù)需要方便、靈活地來(lái)布置；(2)操縱控制方便，可實(shí)現(xiàn)大范圍的無(wú)級(jí)調(diào)速； (3)傳遞運(yùn)動(dòng)均勻平穩(wěn)，易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、制動(dòng)等(4)操作控制方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和過(guò)載保護(hù)等；(5)元件標(biāo)準(zhǔn)化、系列化程度高，有利于縮短設(shè)計(jì)制造周期和降低成本。液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn) (1)由于流體流動(dòng)的阻力損失和泄漏較大，所以效率較低。如果處理不當(dāng)，泄漏不僅污染場(chǎng)地，而且還可能引起火災(zāi)和爆炸事故。(2)工作性能易受溫度變化的影響，因此不宜在很高或很低的溫度條件下工作。(3)液壓元件的制造精度要求較高，

3、因而價(jià)格較貴。(4)由于液體介質(zhì)的泄漏及可壓縮性影響，不能得到嚴(yán)格的定比傳動(dòng)。(5)液壓傳動(dòng)出故障時(shí)不易找出原因；使用和維修要求有較高的技術(shù)水平。(6)油液污染 黏性，連續(xù)性方程黏性：液體在外力作用下，由于液體分子間的內(nèi)聚力而產(chǎn)生的阻止液體分子相對(duì)運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦力的性質(zhì)。連續(xù)性方程：q=V*A=常數(shù) 說(shuō)明：在管道中做恒定流動(dòng)的不可壓縮的流體的流量是相等的，因而流量與流通面積成反比。2、寫(xiě)出管道流動(dòng)流體的伯努力方程，并指出各項(xiàng)的物理意義伯努利方程的物理意義:液體中存在壓力能、位能和動(dòng)能三種形式的能量，在流動(dòng)過(guò)程中，三種能可以轉(zhuǎn)換，但總值不變。z V4 p4 p3 V3 V1 p2 V2 p1221

4、1221222pvpvz gz g常數(shù)各項(xiàng)分別是：?jiǎn)挝毁|(zhì)量液體的壓力能；單位質(zhì)量的勢(shì)能；單位質(zhì)量液體的動(dòng)能。3、液壓油污染物的危害和治理？液壓油的污染是指在液壓油中混入水分、空氣、其它油品、固體顆粒以及高溫氧化液壓油自身生成氧化物等類(lèi)型的污染。1）有顆粒，加速元件的磨損，破壞密封，性能下降，壽命降低。2）侵入空氣，產(chǎn)生噪聲和氣蝕，降低油液的彈性模量和潤(rùn)滑性，使油液易于氧化。3）有水分，加速油液的氧化、腐蝕金屬，降低潤(rùn)滑性。4）混入其它油品，改變液壓油的化學(xué)成分，影響液壓系統(tǒng)工作性能。5）油液的自身氧化生成氧化物，使油變質(zhì)，堵塞元件阻尼或節(jié)流孔，加速元件腐蝕，使系統(tǒng)不能正常工作。5、液壓泵的工作

5、壓力取決于什么？工作壓力與額定壓力有何關(guān)系？工作壓力：液壓泵工作時(shí)的出口壓力，其大小取決于負(fù)載。額定壓力：正常條件下允許液壓泵連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力和泵結(jié)構(gòu)相關(guān)。實(shí)際工作中，通常工作壓力應(yīng)低于額定壓力。另外，液壓泵的輸出壓力就是泵的工作壓力，它和泵的額定壓力是兩個(gè)概念。 7、如何確定液壓泵最低和最高轉(zhuǎn)速？最高轉(zhuǎn)速：能短時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)的最高轉(zhuǎn)速。 它是泵結(jié)構(gòu)上軸承以及其它元件限制的最大轉(zhuǎn)速。應(yīng)用中還要考慮泵轉(zhuǎn)速過(guò)大，輸出流量過(guò)大造成的氣蝕問(wèn)題。最低轉(zhuǎn)速：液壓泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最低轉(zhuǎn)速。 它取決于泵能夠穩(wěn)定地輸出流量的轉(zhuǎn)速。8、齒輪泵的流量和壓力恒定嗎？齒輪泵的內(nèi)部泄漏通過(guò)哪些地方？怎樣才能提高齒輪泵的容積效率？

6、齒輪泵出油流量是脈動(dòng)的，因而壓力也是脈動(dòng)的。齒輪泵的泄漏主要通過(guò)三個(gè)地方：齒輪齒頂，齒輪端面和齒輪嚙合線。其中齒輪端面為最重要的泄漏。采用浮動(dòng)側(cè)板可有效地降低泄漏，提高容積效率。 9、齒輪泵徑向力不平衡是怎樣產(chǎn)生的？為減小徑向力應(yīng)采取哪些措施？齒輪嚙合作用力和壓力的聯(lián)合作用，對(duì)主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪產(chǎn)生了不同的效果，從而產(chǎn)生徑向力不平衡。齒輪泵徑向力不平衡的解決措施： 1、縮小壓油口 2、開(kāi)徑向力平衡槽 3、加強(qiáng)從動(dòng)軸的軸承11、簡(jiǎn)述齒輪泵困油現(xiàn)象的概念、危害和消除辦法。葉片泵、軸向柱塞泵有沒(méi)有困油現(xiàn)象？為什么？困油現(xiàn)象：為了齒輪的嚙合穩(wěn)定，其重疊系數(shù)大于1，所以存在兩對(duì)齒同時(shí)嚙合的工況。兩對(duì)齒所

7、封閉的空間叫做死閉容積。隨著齒輪的運(yùn)轉(zhuǎn)，死閉容積先縮小，后擴(kuò)大?？s小時(shí)強(qiáng)行擠出油液，產(chǎn)生局部高壓；擴(kuò)大時(shí)產(chǎn)生局部真空，產(chǎn)生氣穴，進(jìn)而產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象。危害：噪聲大、發(fā)熱解決措施：側(cè)壁上開(kāi)卸荷槽。理論上說(shuō)只要是容積式泵都可能有困油現(xiàn)象。因?yàn)闉榱朔乐垢邏汉偷蛪捍?，必須有一段密封，如被密封的容積發(fā)生變化，即發(fā)生困油現(xiàn)象。 12、單作用葉片泵是如何實(shí)現(xiàn)容積變化的？通常作什么泵用？單作用葉片泵可以靠調(diào)整轉(zhuǎn)子和定子的偏心量方便地實(shí)現(xiàn)變量，所以通常用作變量泵。 13、雙作用葉片泵的工作原理是什么？為何稱(chēng)之為雙作用泵呢？雙作用葉片泵通過(guò)圓的轉(zhuǎn)子和非圓的定子內(nèi)曲面配合實(shí)現(xiàn)吸排油。由于泵每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，吸排油兩次，所以稱(chēng)

8、為雙作用泵。14、柱塞泵滑靴處?kù)o壓支撐的原理是什么？ 如h增大，泄漏增加，p 減小，推力下降，使h減??；如h減小，泄漏減小，p 增大，推力增加，使h升高。這樣維持了間隙h的恒定。15 、柱塞泵的額定工作壓力一般都比齒輪泵和葉片泵高，這是為什么？因?yàn)橹玫拿芊馐强恐涂字g的圓周實(shí)現(xiàn)的，是以面密封，而齒輪泵和葉片泵都是線密封，所以柱塞泵的額定工作壓力一般都比齒輪泵和葉片泵高。 16 、液壓系統(tǒng)的噪音主要來(lái)自液壓泵，試結(jié)合齒輪泵、葉片泵和軸向柱塞泵分別說(shuō)明噪音的來(lái)源。一般液壓泵噪聲來(lái)自周期性的排油，以及周期性的往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。齒輪泵的噪聲主要來(lái)自排油、困油現(xiàn)象；葉片泵噪聲較小，主要來(lái)自排油噪聲

9、；軸向柱塞泵除排油噪聲外，還有柱塞周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械噪聲。 17、液壓泵在轉(zhuǎn)速為950 RPM時(shí)的理論流量為160 L/min；在額定壓力為295105 Pa同樣轉(zhuǎn)速下測(cè)得流量為150 L/min。額定工況下的總效率為0.87,試求：（1）泵的容積效率；（2）額定工況下泵所需電機(jī)功率；（3）泵在額定工況下的機(jī)械效率。（1）（2）泵輸出功率： 輸入功率： 所以電機(jī)功率需84.77kW。 （3）機(jī)械效率：vtq150=0.937593.75%q160實(shí)際流量理論流量533P=pq=295 10150 10 /60 73.75 1034iP73.7510P =8.477100.87w0.87=

10、92.8%0.9375mv18、齒輪泵的齒輪模數(shù)為m=3mm，齒數(shù)z=15，齒寬B=25mm，轉(zhuǎn)速n=1450RPM，在額定壓力下輸出流量Q=25L/min，試求該泵的容積效率。 齒輪泵排量理論流量容積效率： 24322.12 10/21.2/Vm ZBmmrml r30.7 /mintqnVL8 1 .4 %vtQq19。 液壓馬達(dá)的排量為20ml/r，轉(zhuǎn)速為1000rpm，扭矩要求12Nm，其容積效率和機(jī)械效率均為0.9，計(jì)算該馬達(dá)所需的壓力和流量。解：流量壓力：1000 2022.2 / min0.9tvvqnVqLvmMpq 2vmvnVMnp 2mMpV2mMpV662126.98

11、10 Pa20 0.9 10p19、什么叫液壓控制閥？液壓系統(tǒng)控制閥如何進(jìn)行分類(lèi)？實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)中力（扭矩）、速度（轉(zhuǎn)速）、方向（轉(zhuǎn)向）以及動(dòng)作順序進(jìn)行控制的元件。按功能分為：方向控制閥 、 壓力控制閥和流量控制閥20、方向控制閥有什么作用？對(duì)換向閥的主要要求是什么？作用：換向閥用于改變液壓缸的運(yùn)動(dòng)方向、液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向要求：液壓損失小，泄漏小、換向可靠、平穩(wěn)、迅速。21、換向閥的操縱方式有哪幾種形式？何謂換向閥的“位”和“通”，試以滑閥式換向閥為例加以分系說(shuō)明。操縱方式有手動(dòng)、電動(dòng)、機(jī)動(dòng)、液壓、電液動(dòng)。閥芯和閥體的相對(duì)位置構(gòu)成滑閥的“位”的概念。外通油路數(shù)是滑閥的“通”。圖中即為三位四通閥

12、。22、什么叫滑閥的機(jī)能？換向閥O、H、P、Y、M型的中位機(jī)能的特點(diǎn)，各用于什么場(chǎng)合，試舉例說(shuō)明之。中位機(jī)能：三位換向閥的閥芯處于中位時(shí)，其通口間的連接關(guān)系。 系統(tǒng)保壓O、Y；系統(tǒng)泄荷M、H使P口和O口連通。換向平穩(wěn)Y、H停止運(yùn)動(dòng)時(shí)的狀態(tài)浮動(dòng)或鎖緊。如O, M是鎖緊的，H Y是浮動(dòng)的。 24、溢流閥的作用是什么？其工作原理如何？若其進(jìn)出口接反了會(huì)出現(xiàn)什么情況？ 作用：維持液壓系統(tǒng)壓力恒定，防止系統(tǒng)過(guò)載。原理：作用于閥芯上的液壓力與彈簧力相平衡。直動(dòng)式閥不通。26、溢流閥和順序閥在原理上、結(jié)構(gòu)上和圖形符號(hào)上有何異同？相同點(diǎn)：都是液壓力達(dá)到一定時(shí)打開(kāi)閥。不同點(diǎn)：順序閥接執(zhí)行元件，而溢流閥接油箱，所

13、以符號(hào)上順序閥外卸油接油箱。 27、壓力繼電器的作用是什么？其工作原理是什么？1、功能：利用壓力信號(hào)驅(qū)動(dòng)繼電器的通斷，從而控制某些電路，實(shí)現(xiàn)程控（順序動(dòng)作）或安全保護(hù)。2、壓力繼電器由柱塞、調(diào)壓螺帽、微動(dòng)開(kāi)關(guān)組成，當(dāng)壓力達(dá)到調(diào)定的值時(shí)，觸發(fā)微動(dòng)開(kāi)關(guān)，給出電信號(hào)。28、節(jié)流閥的最小穩(wěn)定流量有何意義？影響節(jié)流閥最小穩(wěn)定流星的因素有哪些？最小穩(wěn)定流量：當(dāng)節(jié)流閥的開(kāi)口面積很小時(shí)，而壓差不變，通過(guò)節(jié)流閥的流量會(huì)出現(xiàn)周期性脈動(dòng)甚至斷流現(xiàn)象。節(jié)流閥能夠穩(wěn)定輸出流量的最小流量。原因：當(dāng)油液通過(guò)節(jié)流小孔時(shí)，能量損失很大，產(chǎn)生局部高溫。油液氧化產(chǎn)生膠質(zhì)沉淀物，加上機(jī)械污染物以及油中極化分子的附著，使過(guò)流面積減小甚

14、至堵塞。而附著物被沖掉時(shí)流量則增大。1）加強(qiáng)油液過(guò)濾2）及時(shí)更換油液3）選用水力半徑大的節(jié)流孔。30、調(diào)速閥與節(jié)流閥有何本質(zhì)不同？用于什么場(chǎng)合？節(jié)流閥的流量隨外負(fù)載的變化而變化，只能用于要求不高的場(chǎng)合。調(diào)速閥本質(zhì)上是定差減壓閥串聯(lián)節(jié)流閥。利用壓力補(bǔ)償?shù)脑?，控制?jié)流孔兩端的壓差，穩(wěn)定輸出流量。用于負(fù)載變化大，穩(wěn)速要求高的場(chǎng)合。35、差動(dòng)液壓缸的工作原理如何？用于什么場(chǎng)合？若輸入的油壓及流量相同時(shí)，差動(dòng)與非差動(dòng)對(duì)所能承受的負(fù)載、運(yùn)動(dòng)速度有何不同？差動(dòng)缸是將活塞缸的兩腔都通高壓油，液壓缸快速伸出。差動(dòng)缸的推出速度快，但承載能力小，一般用于機(jī)床刀具的快進(jìn)。39、如圖示差動(dòng)連接缸，已知進(jìn)油流量Q=30

15、L/min，進(jìn)油壓力p=40 Pa，若差動(dòng)液壓缸活塞向右運(yùn)動(dòng)（差動(dòng)連接）的速度與非差動(dòng)連接時(shí)活塞向左運(yùn)動(dòng)的速度相等，v=6m/min。求液壓缸的缸筒內(nèi)徑D和活塞桿直徑d，并求輸出力F的值。 39題圖510 d D P , Q 解：差動(dòng)連接液壓缸推進(jìn)速度： 由 得d=79.8mm液壓缸縮回時(shí)速度： 得 D112.8mm液壓缸的推出力：26 m/min/4qVd226 m/min()/4qVDd2204FpApdKN40、如圖示，設(shè)活塞直徑D=100mm，活塞桿直徑d=70mm，進(jìn)油壓力p=50bar，進(jìn)油流量Q=25L/min，兩缸上負(fù)載F相同，試求兩活塞的運(yùn)動(dòng)速度v1, v2和推力F。 40題

16、圖解：無(wú)桿腔面積：有桿腔面積：缸1的伸出速度：從缸1流出進(jìn)入缸2的流量：缸2的伸出速度：缸的推力221/478.54ADcm2222()/440ADdcm11=318.3cm/minqVA121=12.73L/minqA V121=16cm/minqVA24112=2.6 10PAFNAA43、油箱的主要作用是什么？設(shè)計(jì)油箱時(shí)主要應(yīng)考慮哪些問(wèn)題？作用：作用：1）儲(chǔ)存液壓系統(tǒng)所需的足夠的油液； 2）散發(fā)油液中的熱量； 3）分離油液中的氣體及沉淀污染物。設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮：設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮： 進(jìn)行估算取液壓泵每分鐘流量的57倍； 應(yīng)設(shè)吸油過(guò)濾器； 油箱底部做成適當(dāng)斜度，并安設(shè)放油塞； 油箱側(cè)壁安裝油位指示器

17、以指示最低、最高油位； 吸油管及回油管要用隔板分開(kāi)增加油液循環(huán)距離； 大中型應(yīng)設(shè)起吊鉤或孔。44、蓄能器有哪些類(lèi)型和用途？類(lèi)型：彈簧式，重錘式，充氣式。用途：輔助動(dòng)力源間歇性工作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可在工作間歇時(shí)沖液，當(dāng)系統(tǒng)需要時(shí)提供峰值流量。保壓和補(bǔ)充泄漏在需保壓的場(chǎng)合可將泵停止工作，由蓄能器補(bǔ)油，保持壓力，補(bǔ)充泄漏。吸收壓力脈沖和吸收振動(dòng)。補(bǔ)充：蓄能器的分類(lèi)和選用補(bǔ)充：蓄能器的分類(lèi)和選用分類(lèi)：分類(lèi)：彈簧式，重錘式，充氣式。彈簧式，重錘式，充氣式。 常用的是充氣式：活塞式、皮囊式常用的是充氣式：活塞式、皮囊式選用原則：選用原則：容量是選用蓄能器的依據(jù)。容量是選用蓄能器的依據(jù)。補(bǔ)充：蓄能器的容量計(jì)算補(bǔ)

18、充：蓄能器的容量計(jì)算以皮囊式為例進(jìn)行以皮囊式為例進(jìn)行： 充氣壓力充氣壓力p0，充氣容積充氣容積V0,，工，工作時(shí)釋放的油液體積作時(shí)釋放的油液體積V，系統(tǒng)的最，系統(tǒng)的最高和最低工作壓力高和最低工作壓力p1、p2，最高最，最高最低壓力下的皮囊容積低壓力下的皮囊容積V1、V2：當(dāng)蓄能器用來(lái)補(bǔ)償泄漏、起保壓作用當(dāng)蓄能器用來(lái)補(bǔ)償泄漏、起保壓作用時(shí)，時(shí)，K1；當(dāng)蓄能器作輔助油源時(shí)，當(dāng)蓄能器作輔助油源時(shí)，K1.4constVpVpVpKKK22110012VVVKKKpppVV/11/12/100111為保證系統(tǒng)壓力為為保證系統(tǒng)壓力為p2時(shí)，蓄能器還能釋放壓時(shí)，蓄能器還能釋放壓力油，應(yīng)取充氣壓力力油，應(yīng)取充

19、氣壓力p0p2，對(duì)皮囊式取，對(duì)皮囊式取p0=(0.60.65)p2有利于提高其使用壽命。有利于提高其使用壽命。四、蓄能器的安裝四、蓄能器的安裝 作用不同，安裝位置也不同。作用不同，安裝位置也不同。注意：注意：1、氣囊式蓄能器應(yīng)垂直安放，油口向下，否則會(huì)影響氣、氣囊式蓄能器應(yīng)垂直安放，油口向下，否則會(huì)影響氣囊的正常伸縮。囊的正常伸縮。2、用于吸收液壓沖擊和壓力脈動(dòng)的蓄能器應(yīng)盡可能安裝、用于吸收液壓沖擊和壓力脈動(dòng)的蓄能器應(yīng)盡可能安裝在振源附近。在振源附近。3、安裝在管路中的蓄能器必須用支架或支承板加固。、安裝在管路中的蓄能器必須用支架或支承板加固。4、蓄能器與管路之間應(yīng)安裝截止閥，以便于充氣檢修。

20、、蓄能器與管路之間應(yīng)安裝截止閥，以便于充氣檢修。45、什么叫基本回路？減壓回路及增壓回路各有何特點(diǎn)？用于什么場(chǎng)合？液壓基本回路是指實(shí)現(xiàn)某種規(guī)定的功能的液壓元件的組合。減壓回路是使用減壓閥減小某一支路的壓力。減壓回路常用于機(jī)械的制動(dòng)；增壓回路使用增壓缸增加某一支路的壓力。增壓回路常用于需要超高壓的場(chǎng)合。46、什么叫卸荷回路？有何作用？常見(jiàn)的卸荷回路有哪些？其特點(diǎn)如何？當(dāng)液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件工作間歇時(shí)，通過(guò)回路控制使液壓系統(tǒng)的輸出功率近似降為零，這種回路稱(chēng)為卸荷回路。作用：減小能耗，提高系統(tǒng)效率，減小發(fā)熱量。常見(jiàn)的卸荷回路分為：1、壓力泄載將泵的出口直接接回油路，泵在零壓或接近零壓力下工作，2、流量卸載使泵在零流量或接近零流量下工作。 壓力卸荷應(yīng)用普遍，流量卸荷只適用于變量泵系統(tǒng)。51、在圖示液壓系統(tǒng)中，液壓缸無(wú)桿腔面積 ，泵的供油量Q=63L/min，溢流閥的調(diào)定壓力py=50bar，試分別就負(fù)載F=0和F=54000N時(shí)，（忽略任何損失）求：液壓缸的工作壓力p；活塞的運(yùn)動(dòng)速度v和溢流閥的溢流量Qy 2100Acm解：（1）當(dāng)負(fù)載F=0時(shí)，p=0； 當(dāng)F=54000N時(shí)，p=F/A =5400