《液壓傳動》第2版-課后思考題和習(xí)題解答

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁思量題和習(xí)題解1.1液體傳動有哪兩種形式？它們的主要區(qū)別是什么？答：用液體作為工作介質(zhì)來舉行能量傳遞的傳動方式被稱之為液體傳動。按照其工作原理的不同，液體傳動又可分為液壓傳動和液力傳動，其中液壓傳動是利用在密封容器內(nèi)液體的壓力能來傳遞動力的；而液力傳動則的利用液體的動能來傳遞動力的。1.2什么叫液壓傳動？液壓傳動所用的工作介質(zhì)是什么？答：利用液體的壓力能來傳遞動力的的傳動方式被稱之為液壓傳動。液壓傳動所用的工作介質(zhì)是液體。1.3液壓傳動系統(tǒng)由哪幾部分組成？各組成部分的作用是什么？答：（1）動力裝置：動力裝置是指能將原動機的機械能轉(zhuǎn)換成為液壓能的裝置，它是液壓系統(tǒng)的動力源。（2）控制調(diào)節(jié)裝置：其作用是用來控制和調(diào)節(jié)工作介質(zhì)的流動方向、壓力和流量，以保證執(zhí)行元件和工作機構(gòu)的工作要求。（3）執(zhí)行裝置：是將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置，其作用是在工作介質(zhì)的推進下輸出力和速度（或轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速），輸出一定的功率以驅(qū)動工作機構(gòu)做功。（4）輔助裝置：除以上裝置外的其它元器件都被稱為輔助裝置，如油箱、過濾器、蓄能器、冷卻器、管件、管接頭以及各種信號轉(zhuǎn)換器等。它們是一些對完成主運動起輔助作用的元件，在系統(tǒng)中是必不可少的，對保證系統(tǒng)正常工作有著重要的作用。（5）工作介質(zhì)：工作介質(zhì)指傳動液體，在液壓系統(tǒng)中通常使用液壓油液作為工作介質(zhì)。1.4液壓傳動的主要優(yōu)缺點是什么？答：優(yōu)點：（1）與電動機相比，在同等體積下，液壓裝置能產(chǎn)生出更大的動力，也就是說，在同等功率下，液壓裝置的體積小、分量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，即：它具有大的功率密度或力密度，力密度在這里指工作壓力。（2）液壓傳動容易做到對速度的無級調(diào)節(jié)，而且調(diào)速范圍大，并且對速度的調(diào)節(jié)還可以在工作過程中舉行。（3）液壓傳動工作安穩(wěn)，換向沖擊小，便于實現(xiàn)頻繁換向。（4）液壓傳動易于實現(xiàn)過載保護，能實現(xiàn)自潤滑，使用壽命長。（5）液壓傳動易于實現(xiàn)自動化，可以很方便地對液體的流動方向、壓力和流量舉行調(diào)節(jié)和控制，并能很容易地和電氣、電子控制或氣壓傳動控制結(jié)合起來，實現(xiàn)復(fù)雜的運動和操作。（6）液壓元件易于實現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，便于設(shè)計、發(fā)明和推廣使用。答：缺點：（1）因為液壓傳動中的泄漏和液體的可壓縮性使這種傳動無法保證鄭重的傳動比。（2）液壓傳動中有較多的能量損失（泄漏損失、摩擦損失等），因此，傳動效率相對低。（3）液壓傳動對油溫的變化比較敏感，不宜在較高或較低的溫度下工作。（4）液壓傳動在浮上故障時不易找出緣故。思量題和習(xí)題解2.1液壓油液的粘度有幾種表示主意？它們各用什么符號表示？它們又各用什么單位？答：（1）動力粘度：動力粘度又稱為絕對粘度，由式：決定。液體動力粘度的物理意義是：液體在單位速度梯度下流動或有流動趨勢時，相接觸的液層間單位面積上產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力。動力粘度的法定計量單位為Pas（Ns/m2）。（2）運動粘度：液體的動力粘度與其密度的比值被稱為液體的運動粘度，即：液體的運動粘度沒有明確的物理意義，但它在工程實際中常常用到。因為它的單位惟獨長度和時光的量綱，類似于運動學(xué)的量，所以被稱為運動粘度。它的法定計量單位為m2/s，常用的單位為mm2/s。（3）相對粘度：相對粘度又稱為條件粘度，它是采用特定的粘度計在規(guī)定的條件下測量出來的粘度。用相對粘度計測量出它的相對粘度后，再按照相應(yīng)的關(guān)系式換算出運動粘度或動力粘度，以便于使用。我國采用恩氏度E。相對粘度無量綱。2.2國家新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的液壓油液牌號是在多少溫度下的哪種粘度的平均值？答：我國液壓油的牌號是用它在溫度為40℃時的運動粘度平均值來表示的。例如32號液壓油，就是指這種油在40℃時的運動粘度平均值為32mm2/s。2.6液壓油的選用應(yīng)考慮幾個方面？答：對液壓油液的選用，首先應(yīng)按照液壓傳動系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件來挑選合適的液壓油液類型，然后再挑選液壓油液的粘度。2.7液壓傳動的介質(zhì)污染緣故主要來自哪幾個方面？應(yīng)該怎樣控制介質(zhì)的污染？答：液壓油液被污染的緣故是很復(fù)雜的，但大體上有以下幾個方面：（1）殘留物的污染：這主要指液壓元件以及管道、油箱在發(fā)明、儲存、運輸、安裝、維修過程中，帶入的砂粒、鐵屑、磨料、焊渣、銹片、棉紗和灰塵等，固然經(jīng)過清洗，但未清洗整潔而殘留下來的殘留物所造成的液壓油液污染。（2）侵入物的污染：液壓傳動裝置工作環(huán)境中的污染物，例如空氣、塵埃、水滴等通過一切可能的侵入點，如外露的活塞桿、油箱的通氣孔和注油孔等侵入系統(tǒng)所造成的液壓油液污染。（3）生成物的污染：這主要指液壓傳動系統(tǒng)在工作過程中所產(chǎn)生的金屬微粒、密封材料磨損顆粒、涂料剝離片、水分、氣泡及油液變質(zhì)后的膠狀物等所造成的液壓油液污染?？刂莆廴镜闹饕庵饕校海?）減少外來的污染：液壓傳動系統(tǒng)在裝配前后必須鄭重清洗。組成液壓系統(tǒng)的管件，用機械的主意除去殘渣和表面氧化物，然后舉行酸洗。液壓傳動系統(tǒng)在組裝后要舉行全面清洗，最好用系統(tǒng)工作時使用的油液清洗，異常是液壓伺服系統(tǒng)最好要經(jīng)過幾次清洗來保證清潔。油箱要加空氣濾清器，給油箱加油要用濾油機，對外露件應(yīng)裝防塵密封，并常常檢查，定期更換。液壓傳動系統(tǒng)的維修，液壓元件的更換、拆卸應(yīng)在無塵區(qū)舉行。（2）濾除系統(tǒng)產(chǎn)生的雜質(zhì)：應(yīng)在系統(tǒng)的相應(yīng)部位安裝適當(dāng)精度的過濾器，并且要定期檢查、清洗或更換濾芯。（3）控制液壓油液的工作溫度：液壓油液的工作溫度過高會加速其氧化變質(zhì)，產(chǎn)生各種生成物，縮短它的使用期限。所以要限制油液的最高使用溫度。（4）定期檢查更換液壓油液：應(yīng)按照液壓設(shè)備使用說明書的要求和維護保養(yǎng)規(guī)程的有關(guān)規(guī)定，定期檢查更換液壓油液。更換液壓油液時要清洗油箱，沖洗系統(tǒng)管道及液壓元件思量題和習(xí)題解3.1什么叫壓力？壓力有哪幾種表示主意？液壓系統(tǒng)的壓力與外界負(fù)載有什么關(guān)系？答：液體在單位面積上所受的內(nèi)法線方向的法向應(yīng)力稱為壓力。壓力有絕對壓力和相對壓力，絕對壓力是以絕對真空為基準(zhǔn)來度量的，而相對壓力是以大氣壓為基準(zhǔn)來舉行度量的。由公式可知液壓系統(tǒng)中的壓力是由外界負(fù)載決定的。3.4解釋下述概念：理想流體、定常流動、通流截面、流量、平均流速、層流、紊流和雷諾數(shù)。答：理想液體：既無粘性又不可壓縮的假想液體。定常流動：流體流動時，流體中任何點處的壓力、速度和密度都不隨時光而變化，稱這種流動為定常流動。通流截面：液體在管道中流動時，垂直于流動方向的截面稱為通流截面。流量：在單位時光內(nèi)流過某一通流截面的液體體積稱為體積流量，簡稱流量。平均流速：流量與通流截面積的比值即為平均流速。。層流：液體質(zhì)點互不干擾、液體的流動呈線狀或?qū)訝?、且平行于管道軸線。紊流：液體質(zhì)點的運動雜亂無章，除了平行于管道軸線的運動外，還存在強烈的橫向運動。雷諾數(shù)：由平均流速、管徑d和液體的運動粘度三個參數(shù)組成的無量綱數(shù)用來表明液體的流動狀態(tài)。3.5說明延續(xù)性方程的本質(zhì)是什么？它的物理意義是什么？答：延續(xù)性方程的本質(zhì)是質(zhì)量守恒定律。它的物理意義是單位時光流入、流出的質(zhì)量流量的差等于體積V中液體質(zhì)量的變化率。3.6說明伯努利方程的物理意義并指出理想液體伯努利方程和實際液體伯努利方程有什么區(qū)別？答：伯努利方程表明了流動液體的能量守恒定律。實際液體的伯努利方程比理想液體伯努利方程多了一項損耗的能量和比動能項中的動能修正系數(shù)。理想液體伯努利方程：const實際液體伯努利方程：思量題和習(xí)題解4.1從能量的觀點來看，液壓泵和液壓馬達(dá)有什么區(qū)別和聯(lián)系？從結(jié)構(gòu)上來看，液壓泵和液壓馬達(dá)又有什么區(qū)別和聯(lián)系？答：從能量的觀點來看，液壓泵是將驅(qū)動電機的機械能轉(zhuǎn)換成液壓系統(tǒng)中的油液壓力能，是液壓傳動系統(tǒng)的動力元件；而液壓馬達(dá)是將輸入的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，輸出扭矩和轉(zhuǎn)速，是液壓傳動系統(tǒng)的執(zhí)行元件。它們都是能量轉(zhuǎn)換裝置。從結(jié)構(gòu)上來看，它們基本相同，都是靠密封容積的變化來工作的。4.2液壓泵的工作壓力取決于什么？液壓泵的工作壓力和額定壓力有什么區(qū)別？答：液壓泵的工作壓力取決于負(fù)載，負(fù)載越大，工作壓力越大。液壓泵的工作壓力是指在實際工作時輸出油液的壓力值，即液壓泵出油口處的壓力值，也稱為系統(tǒng)壓力。額定壓力是指在保證泵的容積效率、使用壽命和額定轉(zhuǎn)速的前提下，泵延續(xù)運轉(zhuǎn)時允許使用的壓力限定值。如題4.3圖所示，已知液壓泵的額定壓力和額定流量，設(shè)管道內(nèi)壓力損失和液壓缸、液壓馬達(dá)的摩擦損失忽略不計，而題圖4.3（c）中的支路上裝有節(jié)流小孔，試說明圖示各種工況下液壓泵出口處的工作壓力值。題4.3圖答：，，，。4.4如何計算液壓泵的輸出功率和輸入功率？液壓泵在工作過程中會產(chǎn)生哪兩方面的能量損失？產(chǎn)生這些損失的緣故是什么？答：液壓泵的理論輸入功率為，輸出功率為。功率損失分為容積損失和機械損失。容積損失是因內(nèi)泄漏、氣穴和油液在高壓下的壓縮而造成的流量上的損失；機械損失是指因摩擦而造成的轉(zhuǎn)矩上的損失。4.5試說明齒輪泵的困油現(xiàn)象及解決主意。答：齒輪泵要正常工作，齒輪的嚙合系數(shù)必須大于1，于是總有兩對齒輪同時嚙合，并有一部分油液因困在兩對輪齒形成的封閉油腔之內(nèi)。當(dāng)封閉容積減小時，被困油液受擠壓而產(chǎn)生高壓，并從縫隙中流出，導(dǎo)致油液發(fā)熱并使軸承等機件受到附加的不平衡負(fù)載作用；當(dāng)封閉容積增大時，又會造成局部真空，使溶于油液中的氣體分離出來，產(chǎn)惱怒穴，這就是齒輪泵的困油現(xiàn)象。消除困油的主意，通常是在兩端蓋板上開卸荷槽。4.6齒輪泵壓力的提高主要受哪些因素的影響？可以采取哪些措施來提高齒輪泵的工作壓力？答：齒輪泵壓力的提高主要受壓力油的泄漏的影響。通常采用的主意是自動補償端面間隙，其裝置有浮動軸套式和彈性側(cè)板式齒輪泵。4.7試說明葉片泵的工作原理。并比較說明雙作用葉片泵和單作用葉片泵各有什么優(yōu)缺點。答：葉片在轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)可靈便滑動，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的離心力以及通入葉片根部壓力油的作用下，葉片頂部貼緊在定子內(nèi)表面上，于是兩相鄰葉片、配油盤、定子和轉(zhuǎn)子間便形成了一個個密封的工作腔。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時葉片向外伸出，密封工作腔容積逐漸增大，產(chǎn)生真空，于是通過吸油口和配油盤上窗口將油吸入。葉片往里縮進，密封腔的容積逐漸縮小，密封腔中的油液往配油盤另一窗口和壓油口被壓出而輸?shù)较到y(tǒng)中去，這就是葉片泵的工作原理。雙作用葉片泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜，吸油特性不太好，但徑向力平衡；單作用葉片泵存在不平衡的徑向力。4.8限壓式變量葉片泵的限定壓力和最大流量怎樣調(diào)節(jié)？在調(diào)節(jié)時，葉片泵的壓力流量曲線將怎樣變化？答：調(diào)節(jié)彈簧預(yù)緊力可以調(diào)節(jié)限壓式變量葉片泵的限定壓力，這時BC段曲線左右平移；調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)螺釘可以改變流量的大小，AB段曲線上下平移。思量題和習(xí)題6.1現(xiàn)有一個二位三通閥和一個二位四通閥，如題6.1圖所示，請通過阻塞閥口的主意將它們改為二位二通閥。問：（1）改為常開型的如何堵？（2）改為常閉型的如何堵？請畫符號表示（應(yīng)該指出：因為結(jié)構(gòu)上的緣故，普通二位四通閥的回油口O不可阻塞，改作二通閥后，原O口應(yīng)作為泄油口單獨接管引回油箱）。答：（1）二位四通閥；（2）改為常開（常通）型二位二通閥，堵住B口（但因為異常結(jié)構(gòu)O口不接）；（3）改為常閉（常斷）型二位二通閥，堵住A口。（1）二位三通閥；（2）改為常開（常通）型二位二通閥，堵住B口；（3）改為常閉（常斷）型二位二通閥，堵住A口。題圖6.1題圖6.26.3兩腔面積相差很大的單桿活塞缸用二位四通閥換向。有桿腔進油時，無桿腔回油流量很大，為避免使用大通徑二位四通閥，可用一個液控單向閥分流，請畫回路圖。缺答案！6.4用先導(dǎo)式溢流閥調(diào)節(jié)液壓泵的壓力，但不論如何調(diào)節(jié)手輪，壓力表顯示的泵壓都很低。把閥拆下檢查，看到各零件都完好無損，試分析液壓泵壓力低的緣故；倘若壓力表顯示的泵壓都很高，試分析液壓泵壓力高的緣故。（分析時參見先導(dǎo)式溢流閥工作原理圖6.16）答：液壓泵壓力低的緣故可能是阻尼孔被堵死，液壓泵壓力高的緣故可能是先導(dǎo)閥被堵死。6.5如題6.5圖所示的液壓系統(tǒng)中，各溢流閥的調(diào)定壓力分離為MPa、MPa和MPa。試求在系統(tǒng)的負(fù)載趨于無限大時，液壓泵的工作壓力是多少？答：（a）圖中，三個溢流閥串聯(lián)。當(dāng)負(fù)載趨于無窮大時，則三個溢流閥都必須工作，則MPa；（b）圖中，三個溢流閥并聯(lián)。當(dāng)負(fù)載趨于無窮大時，A必須工作，而A的溢流壓力取決于遠(yuǎn)程調(diào)壓閥B，B取決于C，所以MPa。6.6在題6.6圖所示兩閥組中，設(shè)兩減壓閥調(diào)定壓力一大一?。╬A>pB），并且所在支路有充足的負(fù)載。說明支路的出口壓力取決于哪個減壓閥？為什么？答：（a）圖中，兩個減壓閥串聯(lián)，且pA>pB，當(dāng)負(fù)載趨于無窮大時，支路出口壓力取決于B閥。因為調(diào)定壓力低的B閥先工作，然后是調(diào)定壓力高的A閥工作，故支路壓力取決于調(diào)定壓力低的B閥。（b）圖中，兩個減壓閥并聯(lián)，支路出口壓力取決于A閥，當(dāng)負(fù)載趨