液壓氣動技術第2版習題及答案

第1頁共18頁液壓與氣動技術第2版習題與思考題考答案2-1選用液壓油時應考慮哪些主要因素?一、液壓油的選用，要綜合考慮設備的性能、使用環(huán)境等因素。如一般機械可采用普通液壓油；設備在高溫環(huán)境下，就應選用抗燃性能好的油液；在高壓、高速的工程機械上，可選用抗磨液壓油；當要求低溫時流動性好，則可用加了降凝劑的低溫液壓油。二、液壓油粘度的選用應充分考慮環(huán)境溫度、運動速度、工作壓力等要求，如溫度高時選用高粘度油，溫度低時選用低粘度油；壓力愈高，選用的粘度愈高；執(zhí)行元件的速度愈高，選用油液的粘度愈低。三、液壓油的選用，需要綜合比較液壓油的主要品種及其特性和用途。2-2什么叫液體的靜壓力?液體的靜壓力有哪些特性?壓力是如何傳遞的?液體靜壓力p是指液體處于靜止狀態(tài)時，單位面積上所受的法向作用力，即靜壓力p的單位為N/m或Pa(帕斯卡),液壓傳動系統(tǒng)中常采用MPa(兆帕),換算關系為1MPa=10?Pa。液體靜壓力的特性：1)液體靜壓力沿著內法線方向作用于承壓面；2)靜止液體內任一點受到各個方向上的靜壓力都大小相等。22mm,杠桿長度如圖2-16所示，問：1)杠桿端點應加多大的F力才能將重力W為5×104N的重物頂起?2)此時密封容積中的液體壓力等于多少?3)杠桿上下動作一次，重物的上升量為多少?圖2-16題2-3圖密封容積中的液體壓力第2頁共18頁根據(jù)靜壓傳遞原理(帕斯卡原理),靜止液體內部壓力處處相等(忽略由液體自重所產生的杠桿端點應加的力杠桿向下動作，行程t,為22mm,重物的上升量3-1液壓泵完成吸油和壓油必須具備什么條件?從單柱塞泵的工作原理可知，液壓泵的吸油和壓油是依靠密封容積變化來完成的。2.有配流裝置。配流裝置的作用是保證密封容積在吸油過程中與油箱相通，同時關閉壓油通路；壓油時與系統(tǒng)管路相通而與油箱切斷。配流裝置的形式隨著泵的結構差異而不3-2什么是液壓泵的工作壓力?額定壓力?兩者有何關系?液壓泵實際工作時的輸出壓力稱為液壓泵的工作壓力。工作壓力取決于外負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。液壓泵在正常工作條件下，按試驗標準規(guī)定，能夠連續(xù)運轉的最高壓力稱為液壓泵的額正常工作條件下，工作壓力不宜超過額定壓力。3-3液壓泵的排量和流量各決定于什么參數(shù)?流量的理論值與實際值有何區(qū)別?排量是泵主軸每轉一周所排出液體體積的理論值，即排量決定于液壓泵的密封容積變化的乘積，即由于存在內、外泄漏，泵的實際輸出流量小于理論流量。3-4某液壓系統(tǒng)中液壓泵的輸出工作壓力,實際輸出流量q=60L/min,容積效率η=0.9,機械效率η=0.9,試求驅動液壓泵的電動機功率。液壓泵的輸出功率第3頁共18頁電動機功率即液壓泵的輸入功率3-5圖3-23示為凸輪轉子泵的結構原理圖，凸輪轉子泵主要由凸輪轉子、葉片、驅動軸和泵體組成。其定子內曲線為完整的圓弧，殼體上有兩片不旋轉但可以伸縮(靠彈簧壓緊)的葉片。轉子外形與一般雙作用葉片泵的定子曲線相似。說明凸輪轉子泵的工作原理，在圖上標出其進油口、出油口。并指出凸輪轉一轉泵吸排油幾次。圖3-23凸輪轉子泵的結構原理圖凸輪轉子泵的工作原理：凸輪轉子順時針旋轉時，左上方和右下方密封油區(qū)容積變小，完成壓油過程，壓力油通過管道向右側壓油口輸出；右上方和左下方密封油區(qū)容積變大，完成吸油過程，液壓泵通過管道向左側吸油口吸油。隨著凸輪連續(xù)不斷的回轉，吸油和壓油的過程就在連續(xù)不斷的進行著。習題與思考題4-1液壓執(zhí)行元件有哪些類型?用途如何?常用的液壓執(zhí)行元件有液壓缸和液壓馬達。液壓缸是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件，它將液體的壓力能轉換成工作機構的機械能，用來實現(xiàn)直線往復運動，輸出力和速度。液壓缸結構簡單、配制靈活、設計、制造比較容易、使用維液壓馬達也是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件，它可以將系統(tǒng)的液壓能轉換成工作機構的機械能，4-2雙桿活塞式液壓缸在缸筒固定和活塞桿固定時，工作臺運動范圍有何不同?運動方向和進油方向之間是什么關系?缸筒固定時：工作臺運動范圍約為3倍的活塞行程，運動方向和進油方向相同，左腔進第4頁共18頁活塞桿固定時：工作臺運動范圍約為2倍的活塞行程，運動方向和進油方向相反，左腔AAA?P1(a)缸體固定P?P1(b)活塞桿固定4-3什么叫液壓缸的差動連接?適用于什么場合?單活塞桿液壓缸活塞雙向運動可以獲得不同的速度和輸出力，其油路連接方式如下圖所液壓缸的有效工作面積實際上等于活塞桿的面積，從而實現(xiàn)了活塞的快速運動。適用場合：執(zhí)行元件在空程階段負載很小，需要其有較高的運動速度，為了提高生產效率，通常采用差動液壓缸的差動連接來實現(xiàn)。4-4如圖4-31所示為三個液壓缸的缸筒和活塞桿直徑都是D和d,當輸入壓力油的油量都是q時，試說明各缸筒的移動速度、移動方向和活塞桿的受力情況。圖4-31題4-4圖第5頁共18頁(圖a)移動速度情況較小。;移動方向方向向左；活塞桿的受力情況較大。;移動方向方向向右；形成液壓缸的差動連接，活塞桿的受力;移動方向方向向右；活塞桿的受力情況較小。4-5什么是液壓馬達的工作壓力、額定壓力、排量、理論流量和實際流量?液壓馬達實際工作時的輸入壓力稱為液壓馬達的工作壓力。液壓馬達在正常工作條件下，按試驗標準規(guī)定，能夠連續(xù)運轉的最高壓力稱為液壓馬達的額定壓力。排量是馬達主軸每轉一周所需要輸入的液體體積理論值。理論流量是指馬達在單位時間內理論上所需要輸入的液體體積。由于存在內、外泄漏，馬達的實際輸出流量大于理論流量。4-6如圖4-31所示差動連接液壓缸，已知進油量q=30L/min,進油壓力p=40×10?Pa,要求P活塞快進快退速度相等，且速度均為U=6m/min,試計算此液壓缸筒內徑D和活塞桿直徑d,并求出推力F。圖4-31題4-6圖差動連接時的液壓缸有效工作面積實際上就是活塞桿的面積，所以活塞桿面積：活塞快進快退速度相等，所以有活塞面積A=2A。,第6頁共18頁推力流閥)或堵塞指示器(圖c)。5-3在如圖5-30所示的回路中，任一電磁鐵通電，液壓缸都不動作，試分析原因?如何解決?圖5-30題5-3圖液動主閥為M型中位機能，液壓泵處于卸荷狀態(tài)，液壓泵出口壓力為0,先導閥的驅動壓力來源于液壓泵出口壓力，即先導閥的驅動壓力為0,不能換1.先導閥的驅動壓力來源于單獨的液壓泵；2.增加一個背壓閥(溢流閥),如下圖：5-4若將先導式溢流閥的遙控口誤當成泄漏口接回油箱了，系統(tǒng)會出現(xiàn)什么問題?若將先導式溢流閥的遙控口誤當成泄漏口接回油箱，則系統(tǒng)卸荷，壓力為0,液壓系統(tǒng)無法5-5減壓閥的出口壓力取決于什么?其出口壓力為定值的條件是什么?減壓閥的出口壓力取決于先導閥所調定的壓力值。出口壓力為定值的條件是：減壓閥的進、出口壓力差必須大于0.5MPa。5-6當減壓閥的進、出口接反了會出現(xiàn)什么問題?減壓閥的進、出口接反，即P2為進口，P1為出口。會出現(xiàn)以下問題：1.進口壓力P2小于先導閥所調定的壓力值時，出口壓力P1等于進口壓力P2,有油液輸出；2.進口壓力P2大于先導閥所調定的壓力值時，主閥芯上移，閥口關閉，無油液輸出。5-8壓力繼電器的功用是什么?壓力繼電器在液壓系統(tǒng)中應安裝在什么位置處?6-1三個溢流閥的調定壓力如圖6-30所示，試問泵的供油壓力有幾級?其壓力值各為多少?圖6-30題6-1圖ABC泵出口壓力0+2+4+8++6+++++++6-2圖6-31所示回路，若溢流閥的調整壓力為5MPa,判斷在YA斷電，負載無窮大或負載壓力為3MPa時，系統(tǒng)的壓力分別是多少?當YA通電，負載壓力為3MPa,系統(tǒng)的壓力又是多少?圖6-31題6-2圖圖6-32題6-3圖第11頁共18頁圖6-33題6-4圖習題與思考題電磁鐵順序動作表元件動作差動快進+— —一次工作進給++二次工作進給+++快速退回++原位停止———習題與思考題8-1簡述氣壓傳動有哪些特點?冷卻器是將空氣壓縮機排出的氣體由140℃~170℃降至40℃~50℃,使壓縮空氣中的油QTY型減壓閥(直動式)結構原理圖。當順時針方向調整手輪1時，調壓彈簧2和3推動膜片5和進氣閥芯9向下移動，使閥口開啟，氣流通過閥第13頁共18頁9-2氣動三聯(lián)件中的三個元件分別起什么作用?安裝順序如何?空氣過濾器、減壓閥和油霧器組合在一起構成的氣源調節(jié)裝置，通常被稱為氣動三聯(lián)件，是氣動系統(tǒng)中常用的氣源處理裝置。氣動三聯(lián)件的安裝次序依進氣方向為空氣過濾器、減壓閥和油霧器，這是因為減壓閥內部有阻尼小孔和噴嘴，這些小孔容易被雜質堵塞而造成減壓閥失靈，所以進入減壓閥的氣體先要通過空氣過濾器進行過濾。而油霧器中產生的油霧為避免受到阻礙或被過濾，則應安裝在減壓閥的后面。在采用無油潤滑的回路中則不需要油霧器。氣動系統(tǒng)中氣動三聯(lián)件的安裝次序如圖8-2所示。減壓閥油霧器氣源至系統(tǒng)圖8-2氣動三聯(lián)件的安裝次序9-3閥梭的作用是什么?一般用于什么場合?或門型梭閥相當于兩個單向閥的組合，當P口或P,口有一個口進氣時，A口就有輸出。與門型梭閥又稱雙壓閥，它也相當于兩個單向閥的組合。只有當P、P.同時又輸入時，A口才能輸出，否則，A口無輸出?；蜷T型梭閥和與門型梭閥是單向型控制閥，用于控制雙氣路輸入單氣路輸出的場合。9-4氣壓輔助裝置常用的有哪些?各有何作用?氣動輔助元件的功能是轉換信號、傳遞信號、保護元件、連接元件以及改善系統(tǒng)的工況第14頁共18頁等。它的種類很多，主要有油霧器、消聲器、轉換器、傳感器、放大器、緩沖器、真空發(fā)生器和吸盤以及氣路管件等。油霧器的作用是將潤滑油霧化后噴入壓縮空氣管道的空氣流中，隨空氣進入系統(tǒng)中潤滑相對運動零件的表面。消聲器的作用是降低排氣噪聲，改善工作環(huán)境。其他常用氣動輔件的功用見下表：類型轉換器氣-液轉換器將壓縮空氣的壓力能轉換為油液的壓力能，但壓力值不變氣-液增壓器將壓縮空氣的能量轉換為油液的能量，但壓力值增大，是將低壓氣體轉換成高壓油輸出至負載液壓缸或其他裝置以獲得更大驅動力的裝置壓力繼電器在氣動系統(tǒng)中氣壓超過或低于給定壓力(或壓差)時發(fā)出電信號。另外，氣-電轉換器也是將氣壓信號轉換為電信號的元件，其結構與壓力繼電器相似。不同的壓力不可調，只顯示壓力的有無，且結構較簡單傳感器和放大器氣動位置傳感器：將位置信號轉換成氣壓信號(氣測式)或電信號(電測式)進行檢測。氣動放大器：氣測式傳感器輸出的號(壓力或流量)緩沖器當物體運動時，由于慣性作用，在行程末端產生沖擊。設置緩沖器可減小沖擊，保證系統(tǒng)平穩(wěn)安全地工作真空發(fā)生器和吸盤真空發(fā)生器是利用壓縮空氣的高速運動，形成負壓而產生真空的。真空吸盤正是利用其內部的負壓將管子吸住。它普遍用于薄板、易碎物體等等搬運習題與思考題10-1氣動基本回路有哪些?分析其原理和特點。氣動基本回路主要包括換向回路、壓力控制回路、速度控制回路、位置控制回路等。壓力控制回路壓力控制包含二方面的內容：一是控制氣源壓力，避免出現(xiàn)過高壓力，以致使配管或元件損壞，以確保氣動系統(tǒng)的安全；二是控制工作壓力，給氣動元件提供必要的工作條件，維持氣動元件的性能和氣動回路的功能，控制氣缸所要求的輸出力及運動速度。換向回路氣動換向回路(方向控制回路)的功用是利用各種方向控制閥，通過改變壓縮氣體流動方向，以實現(xiàn)對氣動執(zhí)行元件進行換向的控制，以改變氣動執(zhí)行元件(氣缸、氣馬達、擺動氣馬達)的運動方向。調速回路氣動調速回路就是通過控制流量的方法來調節(jié)執(zhí)行元件運動速度的回路。氣動執(zhí)行元件運動速度的調節(jié)和控制大多采用節(jié)流調速原理。對于節(jié)流調速回路可采用進口節(jié)流、出口節(jié)流、雙向節(jié)流調速等，氣動節(jié)流調速回路組成與工作原理與液壓節(jié)流調速回路基本相同。位置控制回路氣動系統(tǒng)在運行的過程中，有時需要氣缸(氣動馬達)在運動過程中的某個中間位置停第15頁共18頁保證長時間不漏氣，所以利用電磁閥對氣缸(氣動馬達)進行位置(角度)控制，難以得到10-2分析如圖所示氣動回路的工作過程，并指出各氣動元件的名稱?！疽韵聢D為準】按下按鈕E,壓縮空氣經過二位三通閥右位進入到氣控閥2的右腔，氣控閥2換到右位。壓縮空氣通過順序閥C作用于閥1左側，閥1換到左位，氣流通過閥1左位進入氣缸B的左氣缸B活塞右移到終點后，進氣壓力升高，使閥2換到左位，壓縮空氣通過閥