液壓與氣壓傳動(dòng)學(xué)習(xí)及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) 課后答案

1、綜合測(cè)試題I答案四、名詞解釋當(dāng)液體流經(jīng)圓錐環(huán)形間隙時(shí)，若閥芯在閥體孔內(nèi)出現(xiàn)偏心，閥芯可能受到一個(gè)液壓側(cè)向 力的作用。當(dāng)液壓側(cè)向力足夠大時(shí)，閥芯將緊貼在閥孔壁面上，產(chǎn)生卡緊現(xiàn)象。在液壓系統(tǒng)中，若某點(diǎn)處的壓力低于液壓油液所在溫度下的空氣分離壓時(shí)，原先溶解在 液體中的空氣就分離出來，使液體中迅速出現(xiàn)大量氣泡，這種現(xiàn)象叫做氣穴現(xiàn)象。當(dāng)氣 泡隨著液流進(jìn)入高壓時(shí)，在高壓作用下迅速破裂或急劇縮小，又凝結(jié)成液體，原來氣泡 所占據(jù)的空間形成了局部真空，周圍液體質(zhì)點(diǎn)以極高速度填補(bǔ)這一空間，質(zhì)點(diǎn)間相互碰 撞而產(chǎn)生局部高壓，形成壓力沖擊。如果這個(gè)局部液壓沖擊作用在零件的金屬表面上， 使金屬表面產(chǎn)生腐蝕。這種因空穴產(chǎn)生

2、的腐蝕稱為氣蝕。變量泵是排量可以改變的液壓泵。液壓系統(tǒng)采用變量泵供油，通過改變泵的排量來改變輸入執(zhí)行元件的流量，從而實(shí)現(xiàn)調(diào) 速的回路稱為容積調(diào)速回路。非時(shí)序邏輯系統(tǒng)是系統(tǒng)的輸出只與輸入變量的組合有關(guān)，與變量取值的先后順序無關(guān)。五、分析題解：1）進(jìn)油節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)活塞運(yùn)動(dòng)速度y qmin/A1；出口節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)活塞運(yùn)動(dòng)速度= qm：n/A2 因Aa2,故進(jìn)油節(jié)流調(diào)速可獲得最低的最低速度。2）節(jié)流閥的最小穩(wěn)定流量是指某一定壓差下（23X105P。），節(jié)流閥在最小允許開 度ATmin時(shí)能正常工作的最小流量qmin。因此在比較哪個(gè)回路能使液壓缸有較低的運(yùn)動(dòng)速度 時(shí)，就應(yīng)保持節(jié)流閥最小開口量At；：和兩端

3、壓差相同的條件。設(shè)進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路的泵壓力為1Pp1，節(jié)流閥壓差為則：p = F/ A + Aphp = p - Fa設(shè)出口調(diào)速回路液壓缸大腔壓力（泵壓力）為pp2，節(jié)流閥壓差為p2，則：A p = F + Ap AAp = p A A - F A1 p 22 22p 2 122由最小穩(wěn)定流量qmin相等的定義可知： 1=Ap2即：p/ pp2 叩 A2+FA1-FA2為使兩個(gè)回路分別獲得缸最低運(yùn)動(dòng)速度，兩個(gè)泵的調(diào)定壓力pp1、pp2是不相等的。解：1） A為內(nèi)控外泄順序閥，作用是保證先定位、后夾緊的順序動(dòng)作，調(diào)整壓力略大 于 10X105P。；B為卸荷閥，作用是定位、夾緊動(dòng)作完成后，使大流量

4、泵卸載，調(diào)整壓力略大于10X105Pa ；C為壓力繼電器，作用是當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到夾緊壓力時(shí)，發(fā)訊控制其他元件動(dòng)作，調(diào)整壓 力為30X10宇aD為溢流閥，作用是夾緊后，起穩(wěn)壓作用，調(diào)整壓力為30X105Pa。2）系統(tǒng)的工作過程：系統(tǒng)的工作循環(huán)是定位一夾緊一拔銷一松開。其動(dòng)作過程：當(dāng)1DT 得電、換向閥左位工作時(shí)，雙泵供油，定位缸動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)定位；當(dāng)定位動(dòng)作結(jié)束后，壓力升 高，升至順序閥A的調(diào)整壓力值，A閥打開，夾緊缸運(yùn)動(dòng)；當(dāng)夾緊壓力達(dá)到所需要夾緊力 時(shí)，B閥使大流量泵卸載，小流量泵繼續(xù)供油，補(bǔ)償泄漏，以保持系統(tǒng)壓力，夾緊力由溢流 閥D控制，同時(shí)，壓力繼電器C發(fā)訊，控制其他相關(guān)元件動(dòng)作。六、問答題答：

5、當(dāng)“是門”元件正常工作時(shí)，氣流由氣源流向輸出口 S，若由于某種原因使氣源壓 力P為零而輸出仍保持壓力，則輸出口S氣流會(huì)回流到氣源口，輸出口S的污穢會(huì)進(jìn)入是 門元件甚至是門元件前的其它控制閥。這種情況應(yīng)該避免。故采用彈簧使是門元件閥芯復(fù)位， 防止輸出口 S氣流回流。此中情況下非門元件輸出口 S回流氣流正好使閥芯關(guān)斷，故不需 彈簧。答：要使一個(gè)向前傾斜的雙作用葉片泵反轉(zhuǎn)，而反轉(zhuǎn)時(shí)仍保持葉片前傾狀態(tài)，須將泵拆 開后，把轉(zhuǎn)子及其上的葉片，定子和配流盤一塊翻轉(zhuǎn)180（即翻轉(zhuǎn)過去），這樣便可保持 其轉(zhuǎn)子葉片仍處于前傾狀態(tài)。但也由于是反轉(zhuǎn)了，吸油口便成了壓油口，而壓油口又變成了 吸油口。為了保持其泵體上原有

6、的進(jìn)出油口不變，在翻轉(zhuǎn)180的基礎(chǔ)上，再將它們繞轉(zhuǎn)子 的軸線轉(zhuǎn)90，然后再用定位銷將定子，配流盤在泵體上相對(duì)應(yīng)的孔中穿起來，將泵裝好 即可。答：液壓馬達(dá)和液壓泵的相同點(diǎn)：1）從原理上講，液壓馬達(dá)和液壓泵是可逆的，如果用 電機(jī)帶動(dòng)時(shí)，輸出的是液壓能（壓力和流量），這就是液壓泵；若輸入壓力油，輸出的是機(jī) 械能（轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速），則變成了液壓馬達(dá)。2）從結(jié)構(gòu)上看，二者是相似的。3）從工作原 理上看，二者均是利用密封工作容積的變化進(jìn)行吸油和排油的。對(duì)于液壓泵，工作容積增大 時(shí)吸油，工作容積減小時(shí)排出高壓油。對(duì)于液壓馬達(dá)，工作容積增大時(shí)進(jìn)入高壓油，工作容 積減小時(shí)排出低壓油。液壓馬達(dá)和液壓泵的不同點(diǎn)：1）液

7、壓泵是將電機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能的轉(zhuǎn)換裝置， 輸出流量和壓力，希望容積效率高；液壓馬達(dá)是將液體的壓力能轉(zhuǎn)為機(jī)械能的裝置，輸出轉(zhuǎn) 矩和轉(zhuǎn)速，希望機(jī)械效率高。因此說，液壓泵是能源裝置，而液壓馬達(dá)是執(zhí)行元件。2）液 壓馬達(dá)輸出軸的轉(zhuǎn)向必須能正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，因此其結(jié)構(gòu)呈對(duì)稱性；而有的液壓泵（如齒輪泵、 葉片泵等）轉(zhuǎn)向有明確的規(guī)定，只能單向轉(zhuǎn)動(dòng)，不能隨意改變旋轉(zhuǎn)方向。3）液壓馬達(dá)除了 進(jìn)、出油口外，還有單獨(dú)的泄漏油口；液壓泵一般只有進(jìn)、出油口（軸向柱塞泵除外），其 內(nèi)泄漏油液與進(jìn)油口相通。4）液壓馬達(dá)的容積效率比液壓泵低；通常液壓泵的工作轉(zhuǎn)速都 比較高，而液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)速較低。另外，齒輪泵的吸油口大，排油口

8、小，而齒輪液壓馬達(dá) 的吸、排油口大小相同；齒輪馬達(dá)的齒數(shù)比齒輪泵的齒數(shù)多；葉片泵的葉片須斜置安裝，而 葉片馬達(dá)的葉片徑向安裝；葉片馬達(dá)的葉片是依靠根部的燕式彈簧，使其壓緊在定子表面， 而葉片泵的葉片是依靠根部的壓力油和離心力作用壓緊在定子表面上。答：在多缸液壓系統(tǒng)中，如果要求執(zhí)行元件以相同的位移或相同的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)采用 同步回路。從理論上講，只要兩個(gè)液壓缸的有效面積相同、輸入的流量也相同的情況下，應(yīng) 該做出同步動(dòng)作。但是，實(shí)際上由于負(fù)載分配的不均衡，摩擦阻力不相等，泄漏量不同，均 會(huì)使兩液壓缸運(yùn)動(dòng)不同步，因此需要采用同步回路。同步回路的控制方法一般有三種：容積控制、流量控制和伺服控制。容積式

9、同步回路如 串聯(lián)缸的同步回路、采用同步缸（同步馬達(dá)）的同步回路，其同步精度不高，為此回路中可 設(shè)置補(bǔ)償裝置；流量控制式同步回路如用調(diào)速閥的同步回路、用分流集流閥的同步回路，其 同步精度較高（主要指后者）；伺服式同步回路的同步精度最高。七、計(jì)算題0 .0012 m3/s； 0 .00114 m3/s ； 11.3 kW10 cm/s、100% ； 0.8 cm/s、6.7%八、繪制回路解：壓力繼電器調(diào)定壓力分別為：p=p，P2=Py，P3= Py。1丫得電，缸1前進(jìn)，前進(jìn)到 終點(diǎn)后壓力繼電器1發(fā)出信號(hào)，使2Y得電，缸2前進(jìn)，前進(jìn)到終點(diǎn)后壓力繼電器2發(fā)出信 號(hào)，使2Y失電、3Y得電，缸2退回，退回

10、到終點(diǎn)后壓力繼電器3發(fā)出信號(hào)使3Y失電、1Y 失電，缸1退回。減壓閥后的單向閥對(duì)缸1起保壓作用。綜合測(cè)試題II答案四、名詞解釋帕斯卡原理是指在密閉容器內(nèi)，施加于靜止液體上的壓力將以等值同時(shí)傳到液體各點(diǎn)。在液壓系統(tǒng)中，因某些原因液體壓力在一瞬間突然升高，產(chǎn)生很高的壓力峰值，這種現(xiàn) 象稱為液壓沖擊。排量指液壓泵每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)理論上應(yīng)排出的油液體積；液壓馬達(dá)在沒有泄漏的情況下，輸出 軸旋轉(zhuǎn)一周所需要油液的體積。液壓系統(tǒng)采用定量泵供油，用流量控制閥改變輸入執(zhí)行元件的流量實(shí)現(xiàn)調(diào)速的回路稱為 節(jié)流調(diào)速回路。時(shí)序邏輯系統(tǒng)中系統(tǒng)的輸出不僅與輸入信號(hào)的組合有關(guān)，而且受一定順序的限制。也稱 為順序控制或程序控制系統(tǒng)。五

11、、分析題1.解：圖示系統(tǒng)為定量泵，表示輸出流量qp不變。根據(jù)連續(xù)性方程，當(dāng)閥的開口開小一 些，通過閥口的流速增加，但通過節(jié)流閥的流量并不發(fā)生改變，qA= qp,因此該系統(tǒng)不能 調(diào)節(jié)活塞運(yùn)動(dòng)速度力如果要實(shí)現(xiàn)調(diào)速就須在節(jié)流閥的進(jìn)口并聯(lián)一溢流閥，實(shí)現(xiàn)泵的流量 分流。連續(xù)性方程只適合于同一管道，活塞將液壓缸分成兩腔，因此求qB不能直接使用連續(xù) 性方程。根據(jù)連續(xù)性方程，活塞運(yùn)動(dòng)速度v = qJA，qB= qA/A1=（A2 / A1）qp2.解：圖（b）不能進(jìn)行三級(jí)壓力控制。三個(gè)調(diào)壓閥選取的調(diào)壓值無論如何交換，泵的最大 壓力均由最小的調(diào)定壓力所決定，p=10X105P。圖（a）的壓力閥調(diào)定值必須滿足pa

12、1=60X105Ps pa2=40X105Ps ,密=10X 105Pa。 如果將上述調(diào)定值進(jìn)行交換，就無法得到三級(jí)壓力控制。圖（a）所用的元件中，a1、a2必 須使用先導(dǎo)型溢流閥，以便遠(yuǎn)程控制。a3可用遠(yuǎn)程調(diào)壓閥（直動(dòng)型）。圖（c）的壓力閥調(diào)定值必須滿足pc1=60X105Pa ，而pc2、pc3是并聯(lián)的閥，互相不影 響，故允許任選。設(shè)pc2=40X105Pa，pc3=10X105Pa，閥c1必須用先導(dǎo)式溢流閥，而c2、 c3可用遠(yuǎn)程調(diào)壓閥。兩者相比，圖（c）l匕圖（a）的方案要好。六、問答題1.答：它的工作過程可簡(jiǎn)單地分為三個(gè)階段。第一段，氣源由孔A供氣，孔B排氣，活塞 上升并用密封墊封住

13、噴嘴，氣缸上腔成為密封的儲(chǔ)氣腔。第二段，氣源改由孔A排氣，孔B 進(jìn)氣。由于上腔氣壓作用在噴嘴上面積較小，而下腔作用面積較大，可使上腔貯存很高的能 量。第三段，上腔壓力增大，下腔壓力繼續(xù)降低，上下腔壓力比大于活塞與噴嘴面積比時(shí)， 活塞離開噴嘴，上腔的氣體迅速充入到活塞與中蓋間的空間。活塞將以極大的加速度向下運(yùn) 動(dòng)，氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為活塞的動(dòng)能，利用這個(gè)能量對(duì)工件沖擊做工，產(chǎn)生很大的沖擊力。2.答：液壓泵是依靠密閉工作容積的變化，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成壓力能的泵，常稱為容積式泵。 液壓泵在機(jī)構(gòu)的作用下，密閉工作容積增大時(shí)，形成局部真空，具備了吸油條件;又由于油 箱與大氣相通，在大氣壓力作用下油箱里的油液被

14、壓入其內(nèi)，這樣才能完成液壓泵的吸油過 程。如果將油箱完全封閉，不與大氣相通，于是就失去利用大氣壓力將油箱的油液強(qiáng)行壓入 泵內(nèi)的條件，從而無法完成吸油過程，液壓泵便不能工作了。圖5-4電液換向閥1,2向冏 3、4節(jié)流陶 5、6承向閥答：1）電液換向閥的特點(diǎn)：電液換向閥由電磁換向閥和液動(dòng)換向閥兩部分組成，其中電 磁換向閥起先導(dǎo)閥作用，而液動(dòng)換向閥起主閥作用，控制執(zhí)行元件的主油路。它換向平穩(wěn)，但換向時(shí)間長；允許通過的流量大，是大流量閥。2)換向時(shí)間的調(diào)節(jié)：電液換向閥的換向時(shí)間可由單向閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。如圖，當(dāng)1DT通電 時(shí)，液動(dòng)換向閥的閥芯向右移動(dòng)的速度(即換向時(shí)間)可用改變節(jié)流閥4開度的辦法進(jìn)行調(diào) 節(jié)；

15、2DT通電時(shí)，液動(dòng)換向閥向左移動(dòng)的速度(即換向時(shí)間)可用改變節(jié)流閥3的開度的 辦法進(jìn)行調(diào)節(jié)。節(jié)流閥開度大，則回油速度高，即換向時(shí)間短；反之，則低，換向時(shí)間長。答：在液壓系統(tǒng)中設(shè)置背壓回路，是為了提高執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性或減少爬行現(xiàn)象。 這就要在回油路上設(shè)置背壓閥，以形成一定的回油阻力，一般背壓為0.30.8。，背壓閥 可以是裝有硬彈簧的單向閥、順序閥，也可以是溢流閥、節(jié)流閥等。無論是平衡回路，還是背壓回路，在回油管路上都存在背壓，故都需要提高供油壓力。 但這兩種基本回路的區(qū)別在于功用和背壓的大小不同。背壓回路主要用于提高進(jìn)給系統(tǒng)的穩(wěn) 定性，提高加工精度，所具有的背壓不大。平衡回路通常是用于立式

16、液壓缸或起重液壓馬達(dá) 平衡運(yùn)動(dòng)部件的自重，以防運(yùn)動(dòng)部件自行下滑發(fā)生事故，其背壓應(yīng)根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的重量而定。七、計(jì)算題47.6Ltoin； 13.96 kW7500N； 25000N八、繪制回路解：插裝式調(diào)壓卸載的回路:1Y不得電時(shí)，插裝式壓力閥單元全開，液壓泵卸載；1Y得電時(shí)，液壓泵壓力由遠(yuǎn)程調(diào) 壓閥3調(diào)定，插裝式壓力閥單元部分開啟溢流。緩沖閥2在液壓泵由卸載狀態(tài)到升壓時(shí)起阻 尼緩沖作用。1.有一差動(dòng)液壓缸，無桿腔面積A=50cm2,有桿腔面積A2=25cm2，負(fù)載F=12.6x103N，機(jī)械效率=0.92, 容積效率節(jié)=0.95，試求：供油壓力大小；當(dāng)活塞以0.9m/min的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)所需供油

17、量；液壓缸的輸入功率。解:(1)供油壓力#12.6x10,7:一 、t= 5.48 MPa(4 -瓦)/, ( 50-25 )xl0-4x 0.92所需供油鬲q = Os =(30一2泊砰罰.9小=2J7L/mm0.95(3)液壓缸的輸入功率c Fl)5.48x2.37P = pq= 0.22 kW602、如圖題2圖所示的差動(dòng)回路中，定量泵1額定流量=40L/min，溢流閥限定系統(tǒng)最高壓力為pmax=14MPa, 順序閥3的調(diào)定壓力為p=4MPa，液壓缸4的內(nèi)徑為D=80mm，活塞桿直徑為d=50mm，當(dāng)換向閥分別在左位和右位時(shí)，計(jì)算液壓缸的速度和承載能力。解：(1)當(dāng)換向闕在左位工作快進(jìn)時(shí),

18、液壓知.為尤動(dòng)連接,其缸速為40Z/mind (sOxlO-3)2= 0.34?;z/s題2圖若忽略單項(xiàng)閥1及管路壓力損失則快進(jìn)時(shí)順序閥即將打開F為最大。對(duì)活塞受力分析得P】4 =pA+f 代入數(shù)據(jù)得= PM -%) = 4xl()6 xx(5OxlO-3)2 = 7850N(2)當(dāng)換向閥在右位時(shí)，其你:速位QP 40 x10-3/60/v = = 0.22ml s4 x(802 -50:)xl06Fg* = ppA2 =14x106 x x(8O2 -502)x10-6 =428833,圖示液壓系統(tǒng)，液壓缸活塞的面積Ai=A2=A3 = 10cm2，所受的負(fù)載F = 2000N，F(xiàn)2=300

19、0N，F(xiàn)3 = 4000N， 泵的流量6L/min，試分析：三個(gè)液壓缸是怎樣動(dòng)作的？液壓泵的工作壓力有何變化？題3圖各液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度？解：推動(dòng)液壓缸I運(yùn)動(dòng)所需的壓力（1分）:p =i = = 2 x 106 N - m = 2 MPa i A20 x 10 -4i推動(dòng)液壓缸II運(yùn)動(dòng)所需的壓力（1分）：p =-2 = = 3 x 106 N - m = 3MPa2 a20 x 10-42推動(dòng)液壓缸III運(yùn)動(dòng)所需的壓力（1分）:F 8000p -3 A20 x 10-43-4 x 106 N - m - 4MPa1）三個(gè)缸的動(dòng)作順序：缸I、缸II、缸111（2分）。2）液壓泵的工作壓力變化：缸I

20、運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓泵工作壓力p = 2Mpa。（2分）缸II運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓泵工作壓力p = 3Mpa。（2分）缸I運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓泵工作壓力p = 4Mpa。（2分）三缸運(yùn)動(dòng)都停止時(shí)，液壓泵工作壓力p = 5Mpa。（2分）3）各個(gè)液壓的運(yùn)動(dòng)速度（2分）：12 x 10-3/60 八1 , 0.1m / s20 x 10-44.如圖所示液壓回路，巳知液壓泵的流量=10L/min，液壓缸無桿腔面積A=50cm2,有桿腔面積A2=25cm2, 溢流閥調(diào)定壓力PY=2.4Mpa，負(fù)載Fl=10000N，節(jié)流閥通流截面積AT=0.08cm2，試分析計(jì)算回路中活塞的 運(yùn)動(dòng)速度和液壓泵的工作壓力。（設(shè)Cd=0.62，/=870kg/m3，節(jié)流閥口為薄壁小孔。）10000N0.08cm23X10題4圖解：假設(shè)液壓缸的進(jìn)油腔壓力為p出油腔壓力為p2。由題意得，液壓缸出油腔壓力p2=3x105pa（2分）對(duì)液壓缸活塞進(jìn)行受力平衡分析：p A - F + p A （2分）