液壓與氣動技術(shù)

《液壓與氣動技術(shù)》課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)依據(jù)教學(xué)大綱和專業(yè)培育目標(biāo)要求，編寫了〕根本學(xué)問、根本理論、根本技能〔2〕綜〔3〕分析與計算〔類型舉例〕三局部，內(nèi)容掩蓋教學(xué)大綱規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容。編寫學(xué)習(xí)指導(dǎo)的目的是：使同學(xué)們?nèi)?、系統(tǒng)、深入地理解液〔氣〕壓傳動學(xué)問，增加分析理解，多動腦思考，切忌孤立地死記硬背。第一局部第一章液壓傳動根底一.根本學(xué)問、根本概念、根本技能液壓傳動是依靠液體在密封容積變化中的壓力能實現(xiàn)運動和動力傳遞的。液壓傳動裝置本質(zhì)上是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它先將機械能轉(zhuǎn)換為便于輸送的壓力能，后又將壓力能轉(zhuǎn)換為機械能做功。單位體積液體的質(zhì)量稱為該液體的密度。表示液體黏性大小的物理量稱為黏度。常用的黏度有三種，即動力黏度、運動黏度和相對黏度。油液的黏度對溫度極為敏感，溫度上升，油的黏度下降。液體單位面積上所受的法向作用力稱為壓力。在密閉容器內(nèi)，由外力作用所產(chǎn)生的壓力將等值地傳遞到液體各點。液體的壓力沿著內(nèi)法線方向作用于承壓面。靜止液體內(nèi)任一點的壓力在各個方向上都相等。液體內(nèi)的壓力是由外界負(fù)載作用所形成的，即液壓系統(tǒng)中的工作壓力打算于負(fù)載。液壓系統(tǒng)中的壓力，絕大多數(shù)承受壓力計測量。在實際的壓力測量中，有兩種基準(zhǔn)，一是以確定真空為基準(zhǔn)，另一是以大氣壓力為基準(zhǔn)。當(dāng)固體壁面為一平面時，液體壓力在該平面上的總作用力FP與該平面面積的乘積，其作用方向與平面垂直。XX方向上的總作用力FX

等于液體壓力P與曲面在該方向投影面積AX的乘積。40〔mm2/s〕號。液體流淌時，假設(shè)液體中任一點處的壓力、速度和密度都不隨時間而變化，則這種流淌稱為恒定流淌。流量—單位時間內(nèi)流過過流斷面的液體體積稱為流量。液流的連續(xù)性方程，說明液體在管道中流淌時，流過各個斷面的流量是相等的〔即流量是連續(xù)的，因而流速和過流斷面成反比。抱負(fù)液體伯努利方程的物理意義是：在密封管道內(nèi)作恒定流淌的抱負(fù)液體具有三種形式的能量，即動能、位能和壓力能。三種能量的總和為機械能，是一個常數(shù)。但三者之間是可以相互轉(zhuǎn)換的。液體在等徑直管中流淌時因黏性摩擦而產(chǎn)生的壓力損失，稱為沿程壓力損失。流體在靜止?fàn)顟B(tài)下是不呈黏性的。局部壓力損失是液體流經(jīng)如閥口、彎管、突變截面等局部阻力處所引起的壓力損失。薄壁孔由于流程很短，沿程阻力格外小，流量受黏度影響小，對油溫變化不敏感，且不易堵塞，宜做節(jié)流器用。瘦長孔的流量與油液的黏度有關(guān)，當(dāng)溫度變化而引起油液黏度變化時，流經(jīng)瘦長孔的流量也發(fā)生變化。另外，瘦長孔較易堵塞。在液壓系統(tǒng)中，由于某種緣由引起油液的壓力在某一瞬間突然急劇上升，形成很高的壓力峰值，這種現(xiàn)象稱為壓力沖擊。液壓油；另一種是依據(jù)液壓系統(tǒng)的具體狀況，如工作壓力凹凸、工作溫度凹凸、運動速度大小、液壓元件的種類等因素，全面地考慮選用液壓油。二.綜合思考題何謂液〔氣〕壓傳動？液〔氣〕壓傳動的根本工作原理是怎樣的？液〔氣〕壓傳動系統(tǒng)有那些組成局部？各局部的作用是什么？什么是液體的黏性？什么是液體的黏度？溫度對黏度有什么影響？壓力對黏度有什么影響？什么是確定壓力？什么是相對壓力？什么是真空度？什么是抱負(fù)液體？什么是實際液體？什么叫恒定流淌？流淌液體連續(xù)性方程的含義是什么？用什么來推斷液體的流淌狀態(tài)？雷諾數(shù)有什么物理意義？12伯努利方程的物理意義是什么？該方程的理論式和實際式有什么區(qū)分？用抱負(fù)液體伯努利方程解釋液體在水平放置的變徑管內(nèi)流淌時，為什么其管道直徑越細(xì)的部位其壓力越?。渴裁词且后w流淌時的壓力損失？壓力損失分為哪兩類？什么是沿程壓力損失？什么是局部壓力損失？如何選擇液壓油？削減液壓系統(tǒng)壓力損失的主要措施有哪些？為什么要限制液體在管路中流淌的速度？三.分析與計算〔類型舉例〕32mm2/s,密度為900kg/m3,其動力黏度是多少？現(xiàn)有一桶機械油，但不知油的牌號。假設(shè)從桶中取出200mL，并在40℃時令其從恩氏粘度計的小孔中流出，測出其所用的時間為230s。試計算該油動力黏度和運動黏度的數(shù)值，并推斷油的牌號。某壓力掌握閥如下圖，當(dāng)P1=6MPa時，閥動作。d1=10mm，d2=15mm，P2=0.5MPa。試求：彈簧的預(yù)壓力Fs；K=10N/mmX。其次章液壓動力元件一.根本學(xué)問、根本概念、根本技能液壓傳動系統(tǒng)中使用的液壓泵都是容積式液壓泵，它是借助配流裝置，依靠密閉容積的變化來工作的。PΡ外負(fù)載的大小和排油管路上的壓力損失，而與液壓泵的流量無關(guān)。額定壓力P—液壓泵在正常工作條件下，按試驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定連續(xù)運轉(zhuǎn)的最高壓力稱為n液壓泵的額定壓力。排量V—液壓泵主軸每轉(zhuǎn)一周所排出液體的體積。p實際流量q—液壓泵在某一具體工況下，單位時間內(nèi)所排出液體的體積稱為實際流p量。理論流量q—是指在不考慮液壓泵泄漏流量的條件下，在單位時間內(nèi)所排出的液體t體積。液壓泵的容積效率η —是表征液壓泵容積損失的性能參數(shù)，它等于泵的實際輸出v功率與理論輸出功率之比，也等于泵的實際流量與理論流量之比。液壓泵的機械效率η —是表征泵的摩檫損失的性能參數(shù)，它等于泵的理論輸出功m率與輸入功率之比，也等于液壓泵的理論轉(zhuǎn)矩與實際輸入轉(zhuǎn)矩之比。排量可以調(diào)整的液壓泵稱為變量泵，排量不行調(diào)整的液壓泵則稱為定量泵。消退齒輪泵困油現(xiàn)象的方法，通常是在齒輪泵的兩側(cè)端蓋上銑兩條卸荷槽。在轉(zhuǎn)子上的油液壓力相互平衡，因此雙作用葉片泵又稱為卸荷式葉片泵?！睵≈0〕〔q≈0〕運轉(zhuǎn)，使液壓泵的輸出功率最小，從而節(jié)約能源，提高系統(tǒng)壽命，削減發(fā)熱。法是使泵在接近零壓下工作。傾角的方向，就能轉(zhuǎn)變吸油、壓油的方向，成為雙向變量泵。選擇液壓泵的原則：依據(jù)主機工況、功率大小和系統(tǒng)對工作性能的要求，先確定液壓泵的類型，然后按系統(tǒng)所要求的壓力、流量大小確定其規(guī)格型號。二.綜合思考題容積式液壓泵是如何工作的？液壓泵工作必需滿足的根本條件是什么？什么是液壓泵的排量？什么是液壓泵的理論流量？什么是液壓泵的實際流量？理論流量與排量、實際流量與理論流量各是什么關(guān)系？液壓泵的容積效率和機械效率的物理意義是什么？何謂齒輪泵的困油現(xiàn)象？有何危害？齒輪泵產(chǎn)生徑向不平衡力的緣由是什么？有什么危害？削減徑向不平衡力在構(gòu)造上可實行什么措施？說明限壓式變量葉片泵的工作原理？液壓泵工作油溫發(fā)生變化時，對其容積效率發(fā)生怎樣的影響？假設(shè)油箱完全封閉，不與大氣相通，液壓泵是否還能工作？為什么？影響齒輪泵軸承壽命的主要因素是什么？嫻熟的畫出單向定量泵、雙向定量泵、單向變量泵、雙向變量泵的職能符號圖。解釋以下概念：單向泵、雙向泵、單作用泵、雙作用泵、定量泵、變量泵。三分析題、計算題〔類型舉例〕某液壓泵的工作壓力10MPa，排量為12mL/r，理論流量為24L/min，容積效率為0.9，0.8。試求該泵的轉(zhuǎn)速、輸出和輸入功率、輸入轉(zhuǎn)矩。某液壓泵的排量為q=120mL/r1400r/min21.5MPa下，測得實際流量為155L/min，額定工況下的總效率為08.1。求該泵的理論流量、容積效率、機械效率、輸?shù)奖幂S上的轉(zhuǎn)矩。第三章液壓執(zhí)行元件一．根本學(xué)問、根本概念、根本技能〔或回轉(zhuǎn)搖擺〕構(gòu)。由于液壓馬達(dá)存在泄漏，輸入馬達(dá)的實際流量，必定大于理論流量。4液壓缸在工作循環(huán)的某一階段，假設(shè)需要保持肯定的工作壓力，就應(yīng)承受保壓回路。二．綜合思考題液壓馬達(dá)是如何實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的？什么是液壓馬達(dá)的排量和流量？何謂液壓馬達(dá)的容積效率？差動液壓缸的工作原理是什么？假設(shè)輸入的油壓及流量一樣時，差動與非差動對所能承受的負(fù)載、運動速度有什么不同？三．分析題、計算題〔類型舉例〕1．在圖示液壓系統(tǒng)中，液壓缸的無桿腔面積A=100cm2，泵的輸出流量q=63l/mm，溢流閥的調(diào)定壓p力Py=5MPaF=0F=54000N時〔無視任何損失〕求：1〕液壓缸的工作壓P?2〕活塞的運動速度V和溢流閥的溢流量qy？如下圖回路中，設(shè)液壓缸A=100cm2，1A=50c2P=3MPF=02 p時，有桿控的壓力P 是多少？比無桿腔的壓力P2 1高多少？又問P的大小由什么來打算，這種回路是2哪一種根本回路？兩個構(gòu)造尺寸完全一樣的單活塞桿液壓缸p1p2q，而〔b〕為缸體固定，油路為差動連接，進(jìn)油壓力為p1，流量為q，試確定兩液壓缸的運動方向，運動速度，推力，并將它們分別填入表中相應(yīng)位置。 〔a〔a〕(b)運動方向〔左或右〕運動速度推力A、BAA，1 2A缸缸體固定，輸入壓力為P，流量為q；B缸活塞桿固定，輸入壓力為P，試確定液壓缸1 2(A)(B)運動方向運動速度承受負(fù)載A、B(A)(B)運動方向運動速度承受負(fù)載如下圖差動聯(lián)結(jié)液壓缸的A=40cm2，有桿腔有1效面積A=20c2液流量q=421033/s壓力2P=0．1MPa，問活塞向哪個方向運動？ 運動速度是多少？能抑制多大的工作負(fù)載？各液壓缸的供油壓力P=2MPa，供油量q=30L/min橫截面積A =100c2，A =50c2〔不計容積損失和機械1 2損失〕試確定個液壓缸的運動方向、運動速度和牽引力，將結(jié)果填入表中。圖號牽引力KNcm/s運動方向兩個一樣的液壓缸串聯(lián)使用，它們的無桿腔有效工作面積A =80cm2，有桿腔的有效工作面積1A=50cm2，輸入油液壓力P=600KPa，輸入的流2量q=12L/min，求假設(shè)兩缸的負(fù)載F=2F 時，1 2兩缸各能承受多大的負(fù)載〔不計一切損失〕？活塞的運動速度各為多少？假設(shè)兩缸承受一樣的負(fù)載〔即F=F ，那么該負(fù)載的數(shù)值為多少？假設(shè)缸A1 2〔F1

=0則缸B能承受多大的負(fù)載？液壓缸活塞面積A=A1

=A =50cm2F2 3 1=3KN，F(xiàn)2

=4KN，F(xiàn)3

=5KN，泵的流量q=25L/min，求三個液壓缸的活塞是如何運動的？液壓泵的工作壓力有何變化？液壓缸中活塞的運動速度是多少？三個液壓缸都停頓在終點位置時，溢流閥的調(diào)定壓力是多少？第四章液壓掌握元件一．根本學(xué)問、根本概念、根本技能液壓掌握閥是液壓系統(tǒng)中掌握油液流淌方向、壓力及流量的元件。換向閥的作用是利用閥芯相對于閥體的運動來掌握液流方向，接通或斷開油路，從而轉(zhuǎn)變執(zhí)行機構(gòu)的運動方向、啟動或停頓。一般單向閥掌握油液只能按一個方向流淌而反向截止，故簡稱單向閥。先導(dǎo)式溢流閥是由先導(dǎo)閥來掌握和調(diào)整溢流壓力，而由主閥溢流。調(diào)速閥適用于負(fù)載變化較大，速度平穩(wěn)性要求較高的系統(tǒng)。調(diào)速閥是由定差減壓閥與節(jié)流閥串聯(lián)而成的組合閥。節(jié)流閥用來調(diào)整通過的流量，量的影響。壓力繼電器是將液壓信號轉(zhuǎn)換為電信號的轉(zhuǎn)換裝置。換向閥的“位”——為了轉(zhuǎn)變液流方向，閥芯相對于閥體應(yīng)有不同的工作位置，這個工作位置叫做“位換向閥的“通”——當(dāng)閥芯相對于閥體運動時，可轉(zhuǎn)變各閥口之間的連通狀況，從而轉(zhuǎn)變了液流的流淌方向通常把換向閥與液壓系統(tǒng)油路相連的油口叫做“通挨次閥是利用系統(tǒng)壓力來掌握油路的通斷，以實現(xiàn)某些液壓元件的挨次動作。減壓閥主要用來使液壓系統(tǒng)某一支路獲得較液壓泵供油壓力低的穩(wěn)定壓力。二．綜合思考題1．一般單向閥能否直接作背壓閥用？為什么？背壓閥的開啟壓力一般是多少？液控單向閥與一般單向閥有何區(qū)分？通常應(yīng)用在什么場合？使用時應(yīng)留意哪些問題？換向閥在系統(tǒng)中起什么作用？什么是換向閥的“位”和“通”？何謂滑閥式換向閥的中位機能？說明滑閥式換向閥圖形符號的含義？深入理解常用的O、H、Y、P、M五種三位四通換向閥中位機能〔油口狀態(tài)和特點〕溢流閥在系統(tǒng)中的主要作用是什么？為什么直動式溢流閥適用于低壓系統(tǒng)，而先導(dǎo)式溢流閥適用于高壓系統(tǒng)？先導(dǎo)式溢流閥的阻尼孔起什么作用？假設(shè)將其堵塞或加大，會消滅是么狀況？假設(shè)誤將先導(dǎo)式溢流閥的遠(yuǎn)程調(diào)壓口當(dāng)作泄油口接油箱，會消滅什么問題？為什么？11．Y型溢流閥與減壓閥有何區(qū)分？現(xiàn)有兩個閥由于名牌不請，在不拆開閥的狀況下，依據(jù)閥的特點如何推斷哪個是溢流閥？哪個是減壓閥？節(jié)流閥和調(diào)速閥各適用于什么場合？節(jié)流閥為什么能轉(zhuǎn)變流量？依據(jù)小孔流量計算通用公式，利用節(jié)流概念答復(fù)以下問題當(dāng)節(jié)流閥的通流面積不變時，定性分析壓力差△P的大小和流量的關(guān)系？當(dāng)節(jié)流閥兩端壓力差△P不變時，定性分析閥的通流面積和流量的關(guān)系？對一個薄壁孔節(jié)流閥來說在調(diào)好某個通流面積時“液阻”會變嗎？流量閥的節(jié)流口為什么承受薄壁小孔，而不承受瘦長孔？畫出溢流閥、減壓閥、挨次閥的職能符號，并比較它們不同之處？三．分析題、計算題〔類型舉例〕5MPaYA斷電，負(fù)3MPaYA3MPa時，系統(tǒng)的壓力又是多少？試列出圖示系統(tǒng)實現(xiàn)“快進(jìn)—工進(jìn)—快退—停頓”工作循環(huán)的電磁鐵動作挨次表〔電磁鐵通電記“+”號，斷電記“-”號〕并寫出快進(jìn)、工進(jìn)、快退的油流路線。快進(jìn)〔差動〕1YA通電〔2YA斷電〕2YA通電〔1YA斷電〕兩種狀態(tài)下，完成挨次動作①、②、③、④的液壓缸A〔或B，活塞移動方向為左狀態(tài)狀態(tài)動作運動方向運動方向運動方向運動方向 1YA有電1YA有電2YA有電〔2YA段電〕〔1YA段電〕①②③④缸〔〕缸〔〕缸〔〕缸〔〕在圖示回路中，液壓缸無桿腔有效面積為A1，有桿腔的有效面積為A2，液壓缸的額定流