液壓傳動教案

河北軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院_液壓傳動__課程教案授課題目第十六講§5—3壓力控制閥溢流閥的工作原理教學(xué)準備

多媒體授課日期第九周（1）課時安排

2教學(xué)目的與要求學(xué)會溢流閥的工作原理、特性和應(yīng)用教學(xué)重點難點先導(dǎo)式溢流閥的工作原理、特性和應(yīng)用教學(xué)設(shè)計與時間安排方法及手段一、【復(fù)習(xí)提問】1、電磁換向閥的特點？應(yīng)用場合？2、電液換向閥的特點？應(yīng)用場合？二、【導(dǎo)入】總結(jié)學(xué)生回答的問題。回憶上次課程的重點內(nèi)容，液壓系統(tǒng)中油流的方向由換向閥控制，壓力是如何控制的呢？壓力閥的工作原理又是如何？

三、【新課內(nèi)容及實踐】第三節(jié)壓力控制閥在液壓傳動系統(tǒng)中,控制油液壓力高低的液壓閥稱之為壓力控制閥,簡稱壓力閥。這類閥的共同點是利用作用在閥芯上的液壓力和彈簧力相平衡的原理工作的。在具體的液壓系統(tǒng)中，根據(jù)工作需要的不同，對壓力控制的要求是各不相同的：有的需要限制液壓系統(tǒng)的最高壓力，如安全閥；有的需要穩(wěn)定液壓系統(tǒng)中某處的壓力值（或者壓力差，壓力比等），如溢流閥、減壓閥等定壓閥；還有的是利用液壓力作為信號控制其動作，如順序閥、壓力繼電器等。溢流閥1、溢流閥的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理溢流閥的主要作用是對液壓系統(tǒng)定壓或進行安全保護。幾乎在所有的液壓系統(tǒng)中都需要用到它，其性能好壞對整個液壓系統(tǒng)的正常工作有很大影響。圖5-14溢流閥的作用1—定量泵2—溢流閥3—節(jié)流閥4—液壓缸5—變量

流網(wǎng)的作用和性能要求溢流閥的作用在液壓系統(tǒng)中維持定壓是溢流閥的主要用途。它常用于節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，和流量控制閥配合使用，調(diào)節(jié)進入系統(tǒng)的流量，并保持系統(tǒng)的壓力基本恒定。如圖5-14(a)所示，溢流閥2并聯(lián)于系統(tǒng)中，進入液壓缸4的流量由節(jié)流閥3調(diào)節(jié)。由于定量泵1的流量大于液壓缸4所需的流量，油壓升高，將溢流閥2打開，多余的油液經(jīng)溢流閥2流回油箱。因此，泵在這里溢流閥的功用就是在不斷的溢流過程中保持系統(tǒng)壓力基本不變。用于過載保護的溢流閥一般稱為安全閥。如圖5-14(b)所示的變量泵調(diào)速系統(tǒng)。在正常工作時，安全閥2關(guān)閉，不溢流，只有在系統(tǒng)發(fā)生故障，壓力升至安全閥的調(diào)整值時，閥口才打開，使變量泵排出的油液經(jīng)溢流閥2流回油箱，以保證液壓系統(tǒng)的安全。(2)液壓系統(tǒng)對溢流閥的性能要求①定壓精度高。當流過溢流閥的流量發(fā)生變化時，系統(tǒng)中的壓力變化要小，即靜態(tài)壓力超調(diào)要小。②靈敏度要高。如圖5-14(a)所示，當液壓缸4突然停止運動時，溢流閥2要迅速開大。否則，定量泵1輸出的油液將因不能及時排出而使系統(tǒng)壓力突然升高，并超過溢流閥的調(diào)定壓力，稱動態(tài)壓力超調(diào)，使系統(tǒng)中各元件及輔助受力增加，影響其壽命。溢流閥的靈敏度越高，則動態(tài)壓力超調(diào)越小。③工作要平穩(wěn)，且無振動和噪聲。④當閥關(guān)閉時，密封要好，泄漏要小。對于經(jīng)常開啟的溢流閥，主要要求前三項性能；而對于安全閥，則主要要求第二和第四兩項性能。其實，溢流閥和安全閥都是同一結(jié)構(gòu)的閥，只不過是在不同要求時有不同的作用而已。2.溢流閥的結(jié)構(gòu)和工作原理常用的溢流閥按其結(jié)構(gòu)形式和基本動作方式可歸結(jié)為直動式和先導(dǎo)式兩種。(1)直動式溢流閥直動式溢流閥是依靠系統(tǒng)中的壓力油直接作用在閥芯上與彈簧力等相平衡，以控制閥芯的啟閉動作，圖5-15(a)所示是一種低壓直動式溢流閥，P是進油口，T是回油口，進口壓力油經(jīng)閥芯4中間的阻尼孔g作用在閥芯的底部端面上，當進油壓力較小時，閥芯在彈簧2的作用下處于下端位置，將P和T兩油口隔開。當油壓力升高，在閥芯下端所產(chǎn)生的作用力超過彈簧的壓緊力F。此時，閥芯上升，閥口被打開，將多余的油液排回油箱，閥芯上的阻尼孔g用來對閥芯的動作產(chǎn)生阻尼，以提高閥的工作平衡性，調(diào)整螺帽1可以改變彈簧的壓緊力，這樣也就調(diào)整了溢流閥進口處的油液壓力p。（a）圖5-15低壓直動式溢流閥(a)結(jié)構(gòu)圖(b)職能符號圖1—螺帽2—調(diào)壓彈簧3—上蓋4—閥芯5—閥體溢流閥是利用被控壓力作為信號來改變彈簧的壓縮量，從而改變閥口的通流面積和系統(tǒng)的溢流量來達到定壓目的的。當系統(tǒng)壓力升高時，閥芯上升，閥口通流面積增加，溢流量增大，進而使系統(tǒng)壓力下降。溢流閥內(nèi)部通過閥芯的平衡和運動構(gòu)成的這種負反饋作用是其定壓作用的基本原理，也是所有定壓閥的基本工作原理。由式(5-2)可知，彈簧力的大小與控制壓力成正比，因此如果提高被控壓力，一方面可用減小閥芯的面積來達到，另一方面則需增大彈簧力，因受結(jié)構(gòu)限制，需采用大剛度的彈簧。這樣，在閥芯相同位移的情況下，彈簧力變化較大，因而該閥的定壓精度就低。所以，這種低壓直動式溢流閥一般用于壓力小于2.5MPa的小流量場合，圖5-15(b)所示為直動式溢流閥的圖形符號.由圖5-15(a)還可看出，在常位狀態(tài)下，溢流閥進、出油口之間是不相通的，而且作用在閥芯上的液壓力是由進口油液壓力產(chǎn)生的，經(jīng)溢流閥芯的泄漏油液經(jīng)內(nèi)泄漏通道進入回油口T。直動式溢流閥采取適當?shù)拇胧┮部捎糜诟邏捍罅髁?。例如，德國Rexroth公司開發(fā)的通徑為6～20mm的壓力為40～63MPa；通徑為25～30mm的壓力為31.5MPa的直動式溢流閥，最大流量可達到330L/min，其中較為典型的錐閥式結(jié)構(gòu)如圖5-16所示。圖5-16為錐閥式結(jié)構(gòu)的局部放大圖，在錐閥的下部有一阻尼活塞3，活塞的側(cè)面銑扁，以便將壓力油引到活塞底部，該活塞除了能增加運動阻尼以提高閥的工作穩(wěn)定性外，還可以使錐閥導(dǎo)向而在開啟后不會傾斜。此外，錐閥上部有一個偏流盤1，盤上的環(huán)形槽用來改變液流方向，一方面以圖5-16直動式錐型溢流閥1—偏流盤2—錐閥3—活塞補償錐閥2的液動力；另一方面由于液流方向的改變，產(chǎn)生一個與彈簧力相反方向的射流力，當通過溢流閥的流量增加時，雖然因錐閥閥口增大引起彈簧力增加，但由于與彈簧力方向相反的射流力同時增加，結(jié)果抵消了彈簧力的增量，有利于提高閥的通流流量和工作壓力。(2)先導(dǎo)式溢流閥圖5-17所示為先導(dǎo)式溢流閥的結(jié)構(gòu)示意圖，在圖中壓力油從P口進入，通過阻尼孔3后作用在導(dǎo)閥4上，當進油口壓力較低，導(dǎo)閥上的液壓作用力不足以克服導(dǎo)閥右邊的彈簧5的作用力時，導(dǎo)閥關(guān)閉，沒有油液流過阻尼孔，所以主閥芯2兩端壓力相等，在較軟的主閥彈簧1作用下主閥芯2處于最下端位置，溢流閥閥口P和T隔斷，沒有溢流。當進油口壓力升高到作用在導(dǎo)閥上的液壓力大于導(dǎo)閥彈簧作用力時，導(dǎo)閥打開，壓力油就可通過阻尼孔、經(jīng)導(dǎo)閥流回油箱，由于阻尼孔的作用，使主閥芯上端的液壓力p2小于下端壓力p1，當這個壓力差作用在面積為AB的主閥芯上的力等于或超過主閥彈簧力Fs，軸向穩(wěn)態(tài)液動力Fbs、摩擦力Ff和主閥芯自重G時，主閥芯開啟，油液從P口流入，經(jīng)主閥閥口由T流回油箱，實現(xiàn)溢流，即有：Δp=p1-p2≥Fs+Fbs+G±Ff/AB(5-3)

圖5-17先導(dǎo)式溢流閥1—主閥彈簧2—主閥芯3—阻尼孔4—導(dǎo)閥閥芯5—導(dǎo)閥彈簧

由式(5-3)可知，由于油液通過阻尼孔而產(chǎn)生的p1與p2之間的壓差值不太大，所以主閥芯只需一個小剛度的軟彈簧即可；而作用在導(dǎo)閥4上的液壓力p2與其導(dǎo)閥閥芯面積的乘積即為導(dǎo)閥彈簧5的調(diào)壓彈簧力，由于導(dǎo)閥閥芯一般為錐閥，受壓面積較小，所以用一個剛度不太大的彈簧即可調(diào)整較高的開啟壓力P2，用螺釘調(diào)節(jié)導(dǎo)閥彈簧的預(yù)緊力，就可調(diào)節(jié)溢流閥的溢流壓力。先導(dǎo)式溢流閥有一個遠程控制口K，如果將K口用油管接到另一個遠程調(diào)壓閥(遠程調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)和溢流閥的先導(dǎo)控制部分一樣)，調(diào)節(jié)遠程調(diào)壓閥的彈簧力，即可調(diào)節(jié)溢流閥主閥芯上端的液壓力，從而對溢流閥的溢流壓力實現(xiàn)遠程調(diào)壓。但是，遠程調(diào)壓閥所能調(diào)節(jié)的最高壓力不得超過溢流閥本身導(dǎo)閥的調(diào)整壓力。當遠程控制口K通過二位二通閥接通油箱時，主閥芯上端的壓力接近于零，主閥芯上移到最高位置，閥口開得很大。由于主閥彈簧較軟，這時溢流閥P口處壓力很低，系統(tǒng)的油液在低壓下通過溢流閥流回油箱，實現(xiàn)卸荷。二、溢流閥的應(yīng)用見書p83

四、【課內(nèi)小結(jié)】本次課程的重點是先導(dǎo)式溢流閥的工作原理、特性和應(yīng)用。只有學(xué)會了溢流閥的工作原理，才能夠?qū)W會溢流閥的應(yīng)用。多媒體、啟發(fā)、案例式教學(xué)作業(yè)與預(yù)習(xí)布置

P985-55-65-75-15課后小結(jié)講溢流閥的工作原理時，可以從溢流閥的應(yīng)用導(dǎo)入，學(xué)會溢流閥的原理，舉例講溢流閥的各種場合的應(yīng)用，鞏固和加深對溢流閥原理的理解和掌握。河北軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院_液壓傳動__課程教案授課題目第十七講§5—3溢流閥的靜態(tài)特性§5—3壓力控制閥順序閥的工作原理及應(yīng)用教學(xué)準備

多媒體授課日期第九周（2）課時安排

2教學(xué)目的與要求1、知道溢流閥的性能2、學(xué)會閥順序閥的工作原理、特性和應(yīng)用教學(xué)重點難點閥順序閥的工作原理和應(yīng)用教學(xué)設(shè)計與時間安排方法及手段一、【復(fù)習(xí)提問】1、溢流閥的工作特性？2、溢流閥的主要應(yīng)用有哪些？二、【導(dǎo)入】總結(jié)學(xué)生回答的問題?；貞浬洗握n程的重點內(nèi)容，引入新內(nèi)容。

三、【新課內(nèi)容及實踐】3.溢流閥的性能溢流閥的性能包括溢流閥的靜態(tài)性能和動態(tài)性能，在此作一簡單的介紹。(1)靜態(tài)性能①壓力調(diào)節(jié)范圍。壓力調(diào)節(jié)范圍是指調(diào)壓彈簧在規(guī)定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時，系統(tǒng)壓力能平穩(wěn)地上升或下降，且壓力無突跳及遲滯現(xiàn)象時的最大和最小調(diào)定壓力。溢流閥的最大允許流量為其額定流量，在額定流量下工作時，溢流閥應(yīng)無噪聲、溢流閥的最小穩(wěn)定流量取決于它的壓力平穩(wěn)性要求，一般規(guī)定為額定流量的15%。②啟閉特性。啟閉特性是指溢流閥在穩(wěn)態(tài)情況下從開啟到閉合的過程中，被控壓力與通過溢流閥的溢流量之間的關(guān)系。它是衡量溢流閥定壓精度的一個重要指標，一般用溢流閥處于額定流量、調(diào)定壓力ps時，開始溢流的開啟壓力pk及停止溢流的閉合壓力pB分別與p1的百分比來衡量，前者稱為開啟比pk，后者稱為閉合比ps，即:(5-4)(5-5)式中：ps可以是溢流閥調(diào)壓范圍內(nèi)的任何一個值，顯然上述兩個百分比越大，則兩者越接近，溢流閥的啟閉特性就越好，一般應(yīng)使≥90%，≥85%，直動式和先導(dǎo)式溢流閥的啟閉特性曲線如圖5-18所示。③卸荷壓力。當溢流閥的遠程控制口K與油箱相連時，額定流量下的壓力損失稱為卸荷壓力。圖5-18溢流閥的啟閉特性曲線圖5-19流量階躍變化時溢流閥的進口壓力響應(yīng)特性曲線(2)動態(tài)性能。當溢流閥在溢流量發(fā)生由零至額定流量的階躍變化時，它的進口壓力，也就是它所控制的系統(tǒng)壓力，將如圖5-19所示的那樣迅速升高并超過額定壓力的調(diào)定值，然后逐步衰減到最終穩(wěn)定壓力，從而完成其動態(tài)過渡過程。定義最高瞬時壓力峰值與額定壓力調(diào)定值ps的差值為壓力超調(diào)量Δp，則壓力超調(diào)率Δp為：(5-6)它是衡量溢流閥動態(tài)定壓誤差的一個性能指標。一個性能良好的溢流閥，其≤10%～30%。圖5-19中所示t1稱之為響應(yīng)時間；t2稱之為過渡過程時間。顯然，t1越小，溢流閥的響應(yīng)越快；t2越小，溢流閥的動態(tài)過渡過程時間越短。

三、順序閥順序閥是用來控制液壓系統(tǒng)中各執(zhí)行元件動作的先后順序。依控制壓力的不同，順序閥又可分為內(nèi)控式和外控式兩種。前者用閥的進口壓力控制閥芯的啟閉，后者用外來的控制壓力油控制閥芯的啟閉(即液控順序閥)。順序閥也有直動式和先導(dǎo)式兩種，前者一般用于低壓系統(tǒng)，后者用于中高壓系統(tǒng)。圖5-24所示為直動式順序閥的工作原理圖和圖形符號。當進油口壓力p1較低時，閥芯在彈簧作用下處下端位置，進油口和出油口不相通。當作用在閥芯下端的油液的液壓力大于彈簧的預(yù)緊力時，閥芯向上移動，閥口打開，油液便經(jīng)閥口從出油口流出，從而操縱另一執(zhí)行元件或其他元件動作。由圖可見，順序閥和溢流閥的結(jié)構(gòu)基本相似，不同的只是順序閥的出油口通向系統(tǒng)的另一壓力油路，而溢流閥的出油口通油箱。此外，由于順序閥的進、出油口均為壓力油，所以它的泄油口L必須單獨外接油箱。直動式外控順序閥的工作原理圖和圖形符號如圖5-25所示，和上述順序閥的差別僅僅在于其下部有一控制油口K，閥芯的啟閉是利用通入控制油口K的外部控制油來控制。圖5-26所示為先導(dǎo)式順序閥的工作原理圖和圖形符號，其工作原理可仿前述先導(dǎo)式溢流閥推演，在此不再重復(fù)。圖5-25直動式外控順序閥圖5-26先導(dǎo)式順序閥將先導(dǎo)式順序閥和先導(dǎo)式溢流閥進行比較，它們之間有以下不同之處：

(1)溢流閥的進口壓力在通流狀態(tài)下基本不變。而順序閥在通流狀態(tài)下其進口壓力由出口壓力而定，如果出口壓力p2比進口壓力p1底的多時，p1基本不變，而當p2增大到一定程度，p1也隨之增加，則p1=p2+Δp，Δp為順序閥上的損失壓力。(2)溢流閥為內(nèi)泄漏，而順序閥需單獨引出泄漏通道，為外泄漏。(3)溢流閥的出口必須回油箱，順序閥出口可接負載。四、順序閥的應(yīng)用舉例四、【課內(nèi)小結(jié)】本次課程的重點是順序閥的工作原理、特性和應(yīng)用。只有學(xué)會了順序閥的工作原理，才能夠?qū)W會順序閥的應(yīng)用。多媒體、啟發(fā)、案例式教學(xué)作業(yè)與預(yù)習(xí)布置

P985-85-19課后小結(jié)講順序閥的工作原理時，可以從順序閥的應(yīng)用導(dǎo)入，學(xué)會順序閥的原理，舉例講順序閥的各種場合的應(yīng)用，鞏固和加深對順序閥原理的理解和掌握。

河北軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院_液壓傳動__課程教案授課題目第十八講§5—3減壓閥、壓力繼電器的工作原理及應(yīng)用教學(xué)準備

多媒體授課日期第九周（3）課時安排

2教學(xué)目的與要求1、學(xué)會減壓閥的工作原理、知道減壓閥的工作特性，能夠正確應(yīng)用。2、學(xué)會壓力繼電器的工作原理、知道壓力繼電器的工作特性，能夠正確應(yīng)用壓力繼電器。教學(xué)重點難點1、減壓閥的工作原理、工作特性和應(yīng)用教學(xué)設(shè)計與時間安排方法及手段一、【復(fù)習(xí)提問】1、順序閥的工作特性？二、【導(dǎo)入】總結(jié)學(xué)生回答的問題?；貞浬洗握n程的重點內(nèi)容。在液壓系統(tǒng)中，若某一支路的壓力低于系統(tǒng)壓力，怎么辦？

三、【新課內(nèi)容及實踐】二、減壓閥減壓閥是使出口壓力(二次壓力)低于進口壓力(一次壓力)的一種壓力控制閥。其作用是降低液壓系統(tǒng)中某一回路的油液壓力，使用一個油源能同時提供兩個或幾個不同壓力的輸出。減壓閥在各種液壓設(shè)備的夾緊系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和控制系統(tǒng)中應(yīng)用較多。此外，當油液壓力不穩(wěn)定時，在回路中串入一減壓閥可得到一個穩(wěn)定的較低的壓力。根據(jù)減壓閥所控制的壓力不同，它可分為定值輸出減壓閥、定差減壓閥和定比減壓閥。1.定值輸出減壓閥（a）圖5-20減壓閥(a)結(jié)構(gòu)圖(c)、(d)職能符號圖1—主閥芯2—阻尼孔xR—閥口開口量v—閥口流速L—外泄漏油口(1)工作原理。圖5-20(a)所示為直動式減壓閥的結(jié)構(gòu)示意圖和圖形符號。P1口是進油口，P2口是出油口，閥不工作時，閥芯在彈簧作用下處于最下端位置，閥的進、出油口是相通的，亦即閥是常開的。若出口壓力增大，使作用在閥芯下端的壓力大于彈簧力時，閥芯上移，關(guān)小閥口，這時閥處于工作狀態(tài)。若忽略其他阻力，僅考慮作用在閥芯上的液壓力和彈簧力相平衡的條件，則可以認為出口壓力基本上維持在某一定值——調(diào)定值上。這時如出口壓力減小，閥芯就下移，開大閥口，閥口處阻力減小，壓降減小，使出口壓力回升到調(diào)定值；反之，若出口壓力增大，則閥芯上移，關(guān)小閥口，閥口處阻力加大，壓降增大，使出口壓力下降到調(diào)定值。圖5-20(b)所示為先導(dǎo)式減壓閥的工作原理圖和圖形符號，可仿前述先導(dǎo)式溢流閥來推演，這里不再贅述。將先導(dǎo)式減壓閥和先導(dǎo)式溢流閥進行比較，它們之間有如下幾點不同之處：①減壓閥保持出口壓力基本不變，而溢流閥保持進口處壓力基本不變。②在不工作時，減壓閥進、出油口互通，而溢流閥進出油口不通。③為保證減壓閥出口壓力調(diào)定值恒定，它的導(dǎo)閥彈簧腔需通過泄油口單獨外接油箱；而溢流閥的出油口是通油箱的，所以它的導(dǎo)閥的彈簧腔和泄漏油可通過閥體上的通道和出油口相通，不必單獨外接油箱。(2)工作特性。理想的減壓閥在進口壓力、流量發(fā)生變化或出口負載增加，其出口壓力p2總是恒定不變。但實際上，p2是隨p1、q的變化，或負載的增大而有所變化。由圖5-20(a)可知，當忽略閥芯的自重和摩擦力，當穩(wěn)態(tài)液動力為Fbs時，閥芯上的力平衡方程為：p2AR+Fbs=ks(xc+xR)(5-7)式中：ks為彈簧剛度；xc為當閥芯開口xR=0時彈簧的預(yù)壓縮量，其余符號見圖，亦即：p2=ks(xc+xR)-Fbs/AR(5-8)若忽略液動力Fbs，且xR≤xc時，則有：p2≈ksxc/AR=常數(shù)(5-9)這就是減壓閥出口壓力可基本上保持定值的原因。圖5-21減壓閥的特性曲線圖5-22定差減壓閥

減壓閥的p2-q特性曲線如圖5-21所示，當減壓閥進油口壓力p1基本恒定時，若通過的流量q增加，則閥口縫隙xR加大，出口壓力p2略微下降。在如圖5-20(b)中的先導(dǎo)式減壓閥中，出油口壓力的壓力調(diào)整值越低，它受流量變化的影響就越大。當減壓閥的出油口不輸出油液時，它的出口壓力基本上仍能保持恒定，此時有少量的油液通過減壓閥閥口經(jīng)先導(dǎo)閥和泄油口流回油箱，保持該閥處于工作狀態(tài)，如圖5-20(b)所示。2.定差減壓閥定差減壓閥是使進、出油口之間的壓力差等于或近似于不變的減壓閥，其工作原理如圖5-22所示。高壓油p1經(jīng)節(jié)流口xR減壓后以低壓p2流出，同時，低壓油經(jīng)閥芯中心孔將壓力傳至閥芯上腔，則其進、出油液壓力在閥芯有效作用面積上的壓力差與彈簧力相平衡。Δp=p1-p2=ks(xc+xR)/(π/4(D2-d2))(5-10)式中：xc為當閥芯開口xR=0時彈簧(其彈簧剛度為ks)的預(yù)壓縮量；其余符號如圖所示。圖5-23定比減壓閥

由式(5-10)可知，只要盡量減小彈簧剛度ks和閥口開度xR，就可使壓力差Δp近似地保持為定值。3.定比減壓閥定比減壓閥能使進、出油口壓力的比值維持恒定。圖5-23所示為其工作原理圖，閥芯在穩(wěn)態(tài)時忽略穩(wěn)態(tài)液動力、閥芯的自重和摩擦力時可得到力平衡方程為：p1A1+ks(xc+xR)=p2A式中：ks為閥芯下端彈簧剛度；xc是閥口開度為xR=0時的彈簧的預(yù)壓縮量；其它符號如圖所示。若忽略彈簧力(剛度較小)，則有(減壓比)：p2/p1=A1/A2(5-12)由式(5-12)可見，選擇閥芯的作用面積A1和A2，便可得到所要求的壓力比，且比值近似恒定。四、壓力繼電器圖5-27壓力繼電器1—柱塞2—杠桿3—彈簧4—開關(guān)

壓力繼電器是一種將油液的壓力信號轉(zhuǎn)換成電信號的電液控制元件，當油液壓力達到壓力繼電器的調(diào)定壓力時，即發(fā)出電信號，以控制電磁鐵、電磁離合器、繼電器等元件動作，使油路卸壓、換向、執(zhí)行元件實現(xiàn)順序動作，或關(guān)閉電動機，使系統(tǒng)停止工作，起安全保護作用等。圖5-27所示為常用柱塞式壓力繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖和職能符號。如圖所示，當從壓力繼電器下端進油口通入的油液壓力達到調(diào)定壓力值時，推動柱塞1上移，此位移通過杠桿2放大后推動開關(guān)4動作。改變彈簧3的壓縮量即可以調(diào)節(jié)壓力繼電器的動作壓力。四、【課內(nèi)小結(jié)】本次課程我們學(xué)習(xí)了減壓閥和壓力繼電器的工作原理、工作特性和應(yīng)用。重點是減壓閥的工作原理、工作特性和應(yīng)用。

多媒體、啟發(fā)、案例式教學(xué)作業(yè)與預(yù)習(xí)布置

P985-125-9課后小結(jié)講減壓閥的工作原理時，可以從減壓閥的應(yīng)用導(dǎo)入，學(xué)會減壓閥的原理，舉例講減壓閥的各種場合的應(yīng)用，鞏固和加深對減壓閥原理的理解和掌握。河北軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院_液壓傳動__課程教案授課題目第十九講§5—4流量控制閥節(jié)流閥§5—4流量控制閥調(diào)速閥的原理及應(yīng)用教學(xué)準備

多媒體授課日期第十周（1）課時安排

2教學(xué)目的與要求學(xué)會節(jié)流閥工作原理知道影響節(jié)流閥流量穩(wěn)定性的因素、最小穩(wěn)定流量概念；學(xué)會調(diào)速閥的原理及流量特性和最小壓差；教學(xué)重點難點1、影響節(jié)流閥流量穩(wěn)定性的因素、最小穩(wěn)定流量概念；2、調(diào)速閥的原理及流量特性和最小壓差；教學(xué)設(shè)計與時間安排方法及手段一、【復(fù)習(xí)提問】1、減壓閥的工作特性？2、什么是壓力繼電器的壓力返回區(qū)間？二、【導(dǎo)入】總結(jié)學(xué)生回答的問題?；貞浬洗握n程的重點內(nèi)容。在液壓系統(tǒng)中，壓力用壓力控制閥調(diào)節(jié)控制，執(zhí)行元件的運動速度如何控制？

三、【新課內(nèi)容及實踐】第四節(jié)流量控制閥液壓系統(tǒng)中執(zhí)行元件運動速度的大小,由輸入執(zhí)行元件的油液流量的大小來確定。流量控制閥就是依靠改變閥口通流面積(節(jié)流口局部阻力)的大小或通流通道的長短來控制流量的液壓閥類。常用的流量控制閥有普通節(jié)流閥、壓力補償和溫度補償調(diào)速閥、溢流節(jié)流閥和分流集流閥等。一、流量控制原理節(jié)流閥節(jié)流口通常有三種基本形式:薄壁小孔、細長小孔和厚壁小孔,但無論節(jié)流口采用何種形式,通過節(jié)流口的流量q及其前后壓力差Δp的關(guān)系均可用式(2-63)q=KAΔpm來表示，三種節(jié)流口的流量特性曲線如圖5-28所示,由圖可知：圖5-28節(jié)流閥特性曲線

(1)壓差對流量的影響。節(jié)流閥兩端壓差Δp變化時,通過它的流量要發(fā)生變化,三種結(jié)構(gòu)形式的節(jié)流口中,通過薄壁小孔的流量受到壓差改變的影響最小。(2)溫度對流量的影響。油溫影響到油液粘度,對于細長小孔,油溫變化時,流量也會隨之改變,對于薄壁小孔粘度對流量幾乎沒有影響,故油溫變化時,流量基本不變。(3)節(jié)流口的堵塞。節(jié)流閥的節(jié)流口可能因油液中的雜質(zhì)或由于油液氧化后析出的膠質(zhì)、瀝青等而局部堵塞,這就改變了原來節(jié)流口通流面積的大小,使流量發(fā)生變化,尤其是當開口較小時,這一影響更為突出,嚴重時會完全堵塞而出現(xiàn)斷流現(xiàn)象。因此節(jié)流口的抗堵塞性能也是影響流量穩(wěn)定性的重要因素,尤其會影響流量閥的最小穩(wěn)定流量。一般節(jié)流口通流面積越大,節(jié)流通道越短和水力直徑越大,越不容易堵塞,當然油液的清潔度也對堵塞產(chǎn)生影響。一般流量控制閥的最小穩(wěn)定流量為0.05L/min。圖5-30節(jié)流元件的作用

在液壓傳動系統(tǒng)中節(jié)流元件與溢流閥并聯(lián)于液泵的出口,構(gòu)成恒壓油源,使泵出口的壓力恒定。如圖5-30(a)所示,此時節(jié)流閥和溢流閥相當于兩個并聯(lián)的液阻,液壓泵輸出流量qp不變,流經(jīng)節(jié)流閥進入液壓缸的流量q1和流經(jīng)溢流閥的流量Δq的大小由節(jié)流閥和溢流閥液阻的相對大小來決定。若節(jié)流閥的液阻大于溢流閥的液阻,則q1＜Δq;反之則q1＞Δq。節(jié)流閥是一種可以在較大范圍內(nèi)以改變液阻來調(diào)節(jié)流量的元件。因此可以通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥的液阻,來改變進入液壓缸的流量,從而調(diào)節(jié)液壓缸的運動速度;但若在回路中僅有節(jié)流閥而沒有與之并聯(lián)的溢流閥,如圖5-30(b)所示,則節(jié)流閥就起不到調(diào)節(jié)流量的作用。液壓泵輸出的液壓油全部經(jīng)節(jié)流閥進入液壓缸。改變節(jié)流閥節(jié)流口的大小,只是改變液流流經(jīng)節(jié)流閥的壓力降。節(jié)流口小,流速快;節(jié)流口大,流速慢,而總的流量是不變的,因此液壓缸的運動速度不變。所以,節(jié)流元件用來調(diào)節(jié)流量是有條件的,即要求有一個接受節(jié)流元件壓力信號的環(huán)節(jié)(與之并聯(lián)的溢流閥或恒壓變量泵)。通過這一環(huán)節(jié)來補償節(jié)流元件的流量變化。液壓傳動系統(tǒng)對流量控制閥的主要要求有:(1)較大的流量調(diào)節(jié)范圍,且流量調(diào)節(jié)要均勻。(2)當閥前、后壓力差發(fā)生變化時,通過閥的流量變化要小,以保證負載運動的穩(wěn)定。(3)油溫變化對通過閥的流量影響要小。(4)液流通過全開閥時的壓力損失要小。(5)當閥口關(guān)閉時,閥的泄漏量要小。

二、普通節(jié)流閥圖5—31普通節(jié)流閥

1．工作原理圖5—31所示為一種普通節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)和圖形符號。這種節(jié)流閥的節(jié)流通道呈軸向三角槽式。壓力油從進油口P1流入孔道和閥芯1左端的三角槽進入孔道b，再從出油口P2流出。調(diào)節(jié)手柄3，可通過推桿2使閥芯作軸向移動，以改變節(jié)流口的通流截面積來調(diào)節(jié)流量。閥芯在彈簧的作用下始終貼緊在推桿上，這種節(jié)流閥的進出油口可互換。圖5-32不同開口時節(jié)流閥的流量特性曲2、節(jié)流閥的剛性節(jié)流閥的剛性表示它抵抗負數(shù)變化的干擾,保持流量穩(wěn)定的能力,即當節(jié)流閥開口量不變時,由于閥前后壓力差Δp的變化,引起通過節(jié)流閥的流量發(fā)生變化的情況。流量變化越小,節(jié)流閥的剛性越大,反之,其剛性則小,如果以T表示節(jié)流閥的剛度,則有：T=dΔp/dq(5-13)由式q=KAΔpm，可得：T=Δpm-1Kam(5-14)從節(jié)流閥特性曲線圖5-32可以發(fā)現(xiàn),節(jié)流閥的剛度T相當于流量曲線上某點的切線和橫坐標夾角β的余切,即

T=cotβ(5-15)由圖5-32和式(5-14)可以得出如下結(jié)論:(1)同一節(jié)流閥,閥前后壓力差Δp相同,節(jié)流開口小時,剛度大。(2)同一節(jié)流閥,在節(jié)流開口一定時,閥前后壓力差Δp越小,剛度越低。為了保證節(jié)流閥具有足夠的剛度,節(jié)流閥只能在某一最低壓力差Δp的條件下,才能正常工作,但提高Δp將引起壓力損失的增加。(3)取小的指數(shù)m可以提高節(jié)流閥的剛度,因此在實際使用中多希望采用薄壁小孔式節(jié)流口,即m=0.5的節(jié)流口。三、調(diào)速閥和溫度補償調(diào)速閥普通節(jié)流閥由于剛性差，在節(jié)流開口一定的條件下通過它的工作流量受工作負載（亦即其出口壓力）變化的影響，不能保持執(zhí)行元件運動速度的穩(wěn)定，因此只適用于工作負載變化不大和速度穩(wěn)定性要求不高的場合，由于工作負載的變化很難避免，為了改善調(diào)速系統(tǒng)的性能，通常是對節(jié)流閥進行補償，即采取措施使節(jié)流閥前后壓力差在負載變化時始終保持不變。由q=KApm可知，當p基本不變時，通過節(jié)流閥的流量只由其開口量大小來決定，使p基本保持不變的方式有兩種：一種是將定壓差式減壓閥與節(jié)流閥并聯(lián)起來構(gòu)成調(diào)速閥；另一種是將穩(wěn)壓溢流閥與節(jié)流閥并聯(lián)起來構(gòu)成溢流節(jié)流閥。這兩種閥是利用流量的變化所引起的油路壓力的變化，通過閥芯的負反饋動作來自動調(diào)節(jié)節(jié)流部分的壓力差，使其保持不變。1.調(diào)速閥圖5—33為調(diào)速閥工作原理圖，從結(jié)構(gòu)上來看，調(diào)速閥是在節(jié)流閥2前面串接一個定差減壓閥1組合而成。液壓泵的出口（即調(diào)速閥的進口）壓力p1由溢流閥調(diào)整基本不變，而調(diào)速閥的出口壓力p3則由液壓缸負載F決定。油液先經(jīng)減壓閥產(chǎn)生一次壓力降，將壓力降到p2，p2經(jīng)通道e、f作用到減壓閥的d腔和c腔；節(jié)流閥的出口壓力p3又經(jīng)反饋通道a作用到減壓閥的上腔b，當減壓閥的閥芯在彈簧力Fs、油液壓力p2和p3作用下處于某一平衡位置時（忽略摩擦力和液動力等），則有：圖5-33調(diào)速閥(a)工作原理圖(b)職能符號(c)簡化職能符號(d)特性曲線減壓閥2—節(jié)流閥p2A1+p2A2=p3A+F式中：A、A1和A2分別為b腔、c腔和d腔內(nèi)壓力油作用于閥芯的有效面積，且A=A1+A2。故p2-p3=p=Fs/A（5-17）因為彈簧剛度較低，且工作過程中減壓閥閥芯位移很小，可以認為Fs基本保持不變。故節(jié)流閥兩端壓力差p2-p3也基本保持不變，這就保證了通過節(jié)流閥的流量穩(wěn)定。2.溫度補償調(diào)速閥普通調(diào)速閥的流量雖然已能基本上不受外部負載變化的影響,但是當流量較小時,節(jié)流口的通流面積較小,這時節(jié)流口的長度與通流截面水力直徑的比值相對地增大,因而油液的粘度變化對流量的影響也增大,所以當油溫升高后油的粘度變小時,流量仍會增大,為了減小溫度對流量的影響,可以采用溫度補償調(diào)速閥。

油溫的變化也將引起油粘度的變化，從而導(dǎo)致通過節(jié)流閥的流量發(fā)生變化，為此出現(xiàn)了溫度補償調(diào)速閥。圖5-34溫度補償原理圖溫度補償調(diào)速閥的壓力補償原理部分與普通調(diào)速閥相同,據(jù)q=ΔKApm可知,當Δp不變時,由于粘度下降,K值(m≠0.5的孔口)上升,此時只有適當減小節(jié)流閥的開口面積，方能保證q不變。圖5-34為溫度補償原理圖,在節(jié)流閥閥芯和調(diào)節(jié)螺釘之間放置一個溫度膨脹系數(shù)較大的聚氯乙烯推桿,當油溫升高時,本來流量增加,這時溫度補償桿伸長使節(jié)流口變小,從而補償了油溫對流量的影響。在20～60℃的溫度范圍內(nèi)，流量的變化率超過10%,最小穩(wěn)定流量可達20mL/min(3.3×10-7m3/s)。四、【課內(nèi)小結(jié)】本次課程重點是影響節(jié)流閥流量穩(wěn)定性的因素、最小穩(wěn)定流量概念；調(diào)速閥的原理及流量特性和最小壓差；多媒體、啟發(fā)、案例式教學(xué)

作業(yè)與預(yù)習(xí)布置

P5-105-11課后小結(jié)講調(diào)速閥的工作原理時，可以從調(diào)速閥的應(yīng)用導(dǎo)入，學(xué)會調(diào)速閥的原理，舉例講調(diào)速閥的各種場合的應(yīng)用，鞏固和加深對調(diào)速閥原理的理解和掌握河北軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院_液壓傳動__課程教案授課題目第二十講第七章液壓基本回路§7—1方向控制回路§7—2壓力控制回路教學(xué)準備

多媒體授課日期第十周（2）課時安排

2教學(xué)目的與要求學(xué)會換向回路的工作原理和特點。學(xué)會鎖緊回路的工作原理和特點。學(xué)會多級調(diào)壓回路、遠程調(diào)壓回路的工作原理和特點；教學(xué)重點難點1、鎖緊回路的工作原理和特點。2、調(diào)壓回路、遠程調(diào)壓回路的工作原理和特點；教學(xué)設(shè)計與時間安排方法及手段一、【復(fù)習(xí)提問】1、什么是調(diào)速閥穩(wěn)定調(diào)速的最小壓差？二、【導(dǎo)入】總結(jié)學(xué)生回答的問題?；貞浬洗握n程的重點內(nèi)容。第五章我們學(xué)習(xí)了各種控制閥的工作原理，由控制閥組成的回路又是如何工作的呢？

三、【新課內(nèi)容及實踐】第一節(jié)方向控制回路在液壓系統(tǒng)中,起控制執(zhí)行元件的起動、停止及換向作用的回路,稱方向控制回路。方向控制回路有換向回路和鎖緊回路。關(guān)于機動—液動換向回路的控制方式和換向精度等問題,在磨床液壓系統(tǒng)中敘述。一、換向回路運動部件的換向,一般可采用各種換向閥來實現(xiàn)。在容積調(diào)速的閉式回路中,也可以利用雙向變量泵控制油流的方向來實現(xiàn)液壓缸(或液壓馬達)的換向。依靠重力或彈簧返回的單作用液壓缸,可以采用二位三道換向閥進行換向，如圖7-23所示。雙作用液壓缸的換向,一般都可采用二位四通(或五通)及三位四通(或五通)換向閥來進行換向,按不同用途還可選用各種不同的控制方式的換向回路。圖7-24先導(dǎo)閥控制液動換向閥的換向回路電磁換向閥的換向回路應(yīng)用最為廣泛,尤其在自動化程度要求較高的組合機床液壓系統(tǒng)中被普遍采用,這種換向回路曾多次出現(xiàn)于上面許多回路中,這里不再贅述。對于流量較大和換向平穩(wěn)性要求較高的場合,電磁換向閥的換向回路已不能適應(yīng)上述要求,往往采用手動換向閥或機動換向閥作先導(dǎo)閥，而以液動換向閥為主閥的換向回路,或者采用電液動換向閥的換向回路。圖7-24所示為手動轉(zhuǎn)閥(先導(dǎo)閥)控制液動換向閥的換向回路?；芈分杏幂o助泵2提供低壓控制油,通過手動先導(dǎo)閥3(三位四通轉(zhuǎn)閥)來控制液動換向閥4的閥芯移動,實現(xiàn)主油路的換向,當轉(zhuǎn)閥3在右位時,控制油進入液動閥4的左端,右端的油液經(jīng)轉(zhuǎn)閥回油箱,使液動換向閥4左位接入工件,活塞下移。當轉(zhuǎn)閥3切換至左位時,即控制油使液動換向閥4換向,活塞向上退回。當轉(zhuǎn)閥3中位時,液動換向閥4兩端的控制油通油箱,在彈簧力的作用下,其閥芯回復(fù)到中位、主泵1卸荷。這種換向回路,常用于大型壓機上。在液動換向閥的換向回路或電液動換向閥的換向回路中,控制油液除了用輔助泵供給外,在一般的系統(tǒng)中也可以把控制油路直接接入主油路。但是,當主閥采用M型或H型中位機能時,必須在回路中設(shè)置背壓閥,保證控制油液有一定的壓力,以控制換向閥閥芯的移動。在機床夾具、油壓機和起重機等不需要自動換向的場合,常常采用手動換向閥來進行換向。二、鎖緊回路為了使工作部件能在任意位置上停留,以及在停止工作時,防止在受力的情況下發(fā)生移動,可以采用鎖緊回路。采用O型或M型機能的三位換向閥,當閥芯處于中位時,液壓缸的進、出口都被封閉,可以將活塞鎖緊,這種鎖緊回路由于受到滑閥泄漏的影響,鎖緊效果較差。圖7-25采用液控單向閥的鎖緊回路圖7-25是采用液控單向閥的鎖緊回路。在液壓缸的進、回油路中都串接液控單向閥(又稱液壓鎖),活塞可以在行程的任何位置鎖緊。其鎖緊精度只受液壓缸內(nèi)少量的內(nèi)泄漏影響，因此，鎖緊精度較高。采用液控單向閥的鎖緊回路,換向閥的中位機能應(yīng)使液控單向閥的控制油液卸壓(換向閥采用H型或Y型),此時,液控單向閥便立即關(guān)閉,活塞停止運動。假如采用O型機能,在換向閥中位時,由于液控單向閥的控制腔壓力油被閉死而不能使其立即關(guān)閉,直至由換向閥的內(nèi)泄漏使控制腔泄壓后,液控單向閥才能關(guān)閉,影響其鎖緊精度。第二節(jié)壓力控制回路壓力控制回路是用壓力閥來控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)主油路或某一支路的壓力，以滿足執(zhí)行元件速度換接回路所需的力或力矩的要求。利用壓力控制回路可實現(xiàn)對系統(tǒng)進行調(diào)壓(穩(wěn)壓)、減壓、增壓、卸荷、保壓與平衡等各種控制。一、調(diào)壓及限壓回路當液壓系統(tǒng)工作時，液壓泵應(yīng)向系統(tǒng)提供所需壓力的液壓油，同時，又能節(jié)省能源，減少油液發(fā)熱，提高執(zhí)行元件運動的平穩(wěn)性。所以，應(yīng)設(shè)置調(diào)壓或限壓回路。當液壓泵一直工作在系統(tǒng)的調(diào)定壓力時，就要通過溢流閥調(diào)節(jié)并穩(wěn)定液壓泵的工作壓力。在變量泵系統(tǒng)中或旁路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中用溢流閥(當安全閥用)限制系統(tǒng)的最高安全壓力。當系統(tǒng)在不同的工作時間內(nèi)需要有不同的工作壓力，可采用二級或多級調(diào)壓回路。圖7-15調(diào)壓回路1.單級調(diào)壓回路如圖7-15(a)所示，通過液壓泵1和溢流閥2的并聯(lián)連接，即可組成單級調(diào)壓回路。通過調(diào)節(jié)溢流閥的壓力，可以改變泵的輸出壓力。當溢流閥的調(diào)定壓力確定后，液壓泵就在溢流閥的調(diào)定壓力下工作。從而實現(xiàn)了對液壓系統(tǒng)進行調(diào)壓和穩(wěn)壓控制。如果將液壓泵1改換為變量泵，這時溢流閥將作為安全閥來使用，液壓泵的工作壓力低于溢流閥的調(diào)定壓力，這時溢流閥不工作，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障，液壓泵的工作壓力上升時，一旦壓力達到溢流閥的調(diào)定壓力，溢流閥將開啟，并將液壓泵的工作壓力限制在溢流閥的調(diào)定壓力下，使液壓系統(tǒng)不至因壓力過載而受到破壞，從而保護了液壓系統(tǒng)。2.二級調(diào)壓回路圖7-15(b)所示為二級調(diào)壓回路，該回路可實現(xiàn)兩種不同的系統(tǒng)壓力控制。由先導(dǎo)型溢流閥2和直動式溢流閥4各調(diào)一級，當二位二通電磁閥3處于圖示位置時系統(tǒng)壓力由閥2調(diào)定，當閥3得電后處于右位時，系統(tǒng)壓力由閥4調(diào)定，但要注意：閥4的調(diào)定壓力一定要小于閥2的調(diào)定壓力，否則不能實現(xiàn)；當系統(tǒng)壓力由閥4調(diào)定時，先導(dǎo)型溢流閥2的先導(dǎo)閥口關(guān)閉，但主閥開啟，液壓泵的溢流流量經(jīng)主閥回油箱，這時閥4亦處于工作狀態(tài)，并有油液通過。應(yīng)當指出：若將閥3與閥4對換位置，則仍可進行二級調(diào)壓，并且在二級壓力轉(zhuǎn)換點上獲得比圖7-15(b)所示回路更為穩(wěn)定的壓力轉(zhuǎn)換。3.多級調(diào)壓回路圖7-15(c)所示為三級調(diào)壓回路，三級壓力分別由溢流閥1、2、3調(diào)定，當電磁鐵1YA、2YA失電時，系統(tǒng)壓力由主溢流閥調(diào)定。當1YA得電時，系統(tǒng)壓力由閥2調(diào)定。當2YA得電時，系統(tǒng)壓力由閥3調(diào)定。在這種調(diào)壓回路中，閥2和閥3的調(diào)定壓力要低于主溢流閥的調(diào)定壓力，而閥2和閥3的調(diào)定壓力之間沒有什么一定的關(guān)系。當閥2或閥3工作時，閥2或閥3相當于閥1上的另一個先導(dǎo)閥。四、【課內(nèi)小結(jié)】本次課程重點是鎖緊回路的工作原理和特點；調(diào)壓回路、遠程調(diào)壓回路的工作原理和特點；

多媒體、啟發(fā)、案例式教學(xué)作業(yè)與預(yù)習(xí)布置

P1337-27-3課后小結(jié)組織學(xué)生分組討論，啟發(fā)、案例式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)會以上各種回路的工作原理，能夠分析回路的特點，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量。2006-20XX年普通高等學(xué)校招生考試理科綜合物理部分(四川卷)之2009物理部分第Ⅰ卷二、選擇題（本題包括8小題。每小題給出的四個選項中，有的只有一個選項正確，有的有多個選項正確，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分）14.關(guān)于電磁波，下列說法正確的是A.雷達是用X光來測定物體位置的設(shè)備B.使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)叫做解調(diào)C.用紅外線照射時，大額鈔票上用熒光物質(zhì)印刷的文字會發(fā)出可見光D.變化的電場可以產(chǎn)生變化的磁場答案：D解析：雷達是根據(jù)超聲波測定物體位置的，A錯；使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)叫做調(diào)制，B錯；用紫外線照射時大額鈔票上用熒光物質(zhì)印刷的文字會發(fā)出可見光，利用紫外線的熒光效應(yīng)，C錯；根據(jù)麥克斯韋電磁場理論可知變化的電場可以產(chǎn)生變化的磁場、變化的磁場產(chǎn)生電場，D對。15.據(jù)報道，20XX年4月29日，美國亞利桑那州一天文觀測機構(gòu)發(fā)現(xiàn)一顆與太陽系其它行星逆向運行的小行星，代號為2009HC82。該小行星繞太陽一周的時間為3.39年，直徑2～3千米，其軌道平面與地球軌道平面呈155°的傾斜。假定該小行星與地球均以太陽為中心做勻速圓周運動，則小行星和地球繞太陽運動的速度大小的比值為A. B. C. D.答案：A解析：小行星和地球繞太陽作圓周運動，都是由萬有引力提供向心力，有＝，可知小行星和地球繞太陽運行軌道半徑之比為R1:R2＝，又根據(jù)V＝，聯(lián)立解得V1:V2＝，已知＝，則V1:V2＝。16.關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是A.在一定條件下物體的溫度可以降到0KB.物體從單一熱源吸收的熱量可全部用于做功C.吸收了熱量的物體，其內(nèi)能一定增加D.壓縮氣體總能使氣體的溫度升高答案：B解析：根據(jù)熱力學(xué)第三定律的絕對零度不可能達到可知A錯；物體從外夠外界吸收熱量、對外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知內(nèi)能可能增加、減小和不變，C錯；壓縮氣體，外界對氣體作正功，可能向外解放熱，內(nèi)能可能減少、溫度降低，D錯；物體從單一熱源吸收的熱量可全部用于做功而引起其他變化是可能的，B對。17.如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10：1，R1＝20，R2＝30，C為電容器。已知通過R1的正弦交流電如圖乙所示，則（）A.交流電的頻率為0.02HzB.原線圈輸入電壓的最大值為200VC.電阻R2的電功率約為6.67WD.通過R3的電流始終為零答案：C解析：根據(jù)變壓器原理可知原副線圈中電流的周期、頻率相同，周期為0.02s、頻率為50赫茲，A錯。由圖乙可知通過R1的電流最大值為Im＝1A、根據(jù)歐姆定律可知其最大電壓為Um＝20V，再根據(jù)原副線圈的電壓之比等于匝數(shù)之比可知原線圈輸入電壓的最大值為200V、B錯；因為電容器有通交流、阻直流的作用，則有電流通過R3和電容器，D錯；根據(jù)正弦交流電的峰值和有效值關(guān)系并聯(lián)電路特點可知電阻R2的電流有效值為I＝、電壓有效值為U＝Um/V，電阻R2的電功率為P2＝UI＝W、C對。18.氫原子能級的示意圖如圖所示，大量氫原子從n＝4的能級向n＝2的能級躍遷時輻射出可見光a，從n＝3的能級向n＝2的能級躍遷時輻射出可見光b，則（）A.氫原子從高能級向低能級躍遷時可能會輻射出射線B.氫原子從n＝4的能級向n＝3的能級躍遷時會輻射出紫外線C.在水中傳播時，a光較b光的速度小D.氫原子在n＝2的能級時可吸收任意頻率的光而發(fā)生電離答案：C解析：射線的產(chǎn)生機理是原子核受激發(fā)，是原子核變化才產(chǎn)生的，A錯；根據(jù)躍遷規(guī)律可知高能級向低能級躍遷時輻射光子的能量等于這兩個能級差，從n＝4的能級向n＝3的能級躍遷時會輻射出的光子能量小于a光子的能量、不可能為紫外線，B錯；根據(jù)躍遷規(guī)律可知從n＝4向n＝2躍遷時輻射光子的能量大于從n＝3向n＝2躍遷時輻射光子的能量，則可見光a的光子能量大于b，又根據(jù)光子能量E＝hγ可得a光子的頻率大于b，則a的折射率大于b，又V＝C/n可得在水中傳播時，a光較b光的速度小，B對；欲使在n＝2的能級的氫原子發(fā)生電離，吸收的能量一定不小于3.4eV，D錯。19.圖示為一列沿x軸負方向傳播的簡諧橫波，實線為t＝0時刻的波形圖，虛線為t＝0.6s時的波形圖，波的周期T＞0.6s，則（）A.波的周期為2.4sB.在t＝0.9s時，P點沿y軸正方向運動C.經(jīng)過0.4s，P點經(jīng)過的路程為4mD.在t＝0.5s時，Q點到達波峰位置答案：D解析：根據(jù)題意應(yīng)用平移法可知T＝0.6s，解得T＝0.8s，A錯；由圖可知振幅A＝0.2m、波長λ＝8m。t＝0.9s＝1T，此時P點沿y軸負方向運動，B錯；0.4s＝T，運動路程為2A＝0.4m，C錯；t＝0.5s＝T＝T＋T，波形圖中Q正在向下振動，從平衡位置向下振動了T，經(jīng)T到波谷，再過T到波峰，D對。20.如圖所示，粗糙程度均勻的絕緣斜面下方O點處有一正點電荷，帶負電的小物體以初速度V1從M點沿斜面上滑，到達N點時速度為零，然后下滑回到M點，此時速度為V2（V2＜V1）。若小物體電荷量保持不變，OM＝ON，則（）A．小物體上升的最大高度為B．從N到M的過程中，小物體的電勢能逐漸減小C．從M到N的過程中，電場力對小物體先做負功后做正功D．從N到M的過程中，小物體受到的摩擦力和電場力均是先增大后減小答案：AD解析：設(shè)斜面傾角為θ、上升過程沿斜面運動的最大距離為L。因為OM＝ON，則MN兩點電勢相等，小物體從M到N、從N到M電場力做功均為0。上滑和下滑經(jīng)過同一個位置時，垂直斜面方向上電場力的分力相等，則經(jīng)過相等的一小段位移在上滑和下滑過程中電場力分力對應(yīng)的摩擦力所作的功均為相等的負功，所以上滑和下滑過程克服電場力產(chǎn)生的摩擦力所作的功相等、并設(shè)為W1。在上滑和下滑過程，對小物體，應(yīng)用動能定理分別有：－mgsinθL－μmgcosθL－W1＝－和mgsinθL－μmgcosθL－W1＝，上兩式相減可得sinθL＝，A對；由OM＝ON，可知電場力對小物體先作正功后作負功，電勢能先減小后增大，BC錯；從N到M的過程中，小物體受到的電場力垂直斜面的分力先增大后減小，而重力分力不變，則摩擦力先增大后減小，在此過程中小物體到O的距離先減小后增大，根據(jù)庫侖定律可知小物體受到的電場力先增大后減小，D對。21.如圖所示，空氣中有一橫截面為半圓環(huán)的均勻透明柱體，其內(nèi)圓半徑為r，外圓半徑為R，R＝r?，F(xiàn)有一束單色光垂直于水平端面A射入透明柱體，只經(jīng)過兩次全反射就垂直于水平端面B射出。設(shè)透明柱體的折射率為n，光在透明柱體內(nèi)傳播的時間為t，若真空中的光速為c，則（）A.n可能為B.n可能為2C.t可能為 D.t可能為答案：AB解析：只經(jīng)過兩次全反射可知第一次入射角為45°，反射光路圖如右圖所示。根據(jù)全反射可知臨界角C≤45°，再根據(jù)n＝可知n≥；光在透明柱體中運動路程為L＝4r，運動時間為t＝L/V＝4nr/c，則t≥4r/c，CD均錯。第Ⅱ卷本卷共10題，共174分。22.(17分)(1)在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力的大小與彈簧伸長(或縮短)的長度的比值，叫做彈簧的勁度系數(shù)。為了測量一輕彈簧的勁度系數(shù)，某同學(xué)進行了如下實驗設(shè)計：如圖所示，將兩平行金屬導(dǎo)軌水平固定在豎直向下的勻強磁場中，金屬桿ab與導(dǎo)軌接觸良好，水平放置的輕彈簧一端固定于O點，另一端與金屬桿連接并保持絕緣。在金屬桿滑動的過程中，彈簧與金屬桿、金屬桿與導(dǎo)軌均保持垂直，彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi)，通過減小金屬桿與導(dǎo)軌之間的摩擦和在彈簧形變較大時讀數(shù)等方法，使摩擦對實驗結(jié)果的影響可忽略不計。請你按要求幫助該同學(xué)解決實驗所涉及的兩個問題。①幫助該同學(xué)完成實驗設(shè)計。請你用低壓直流電源（）、滑動變阻器()、電流表（）、開關(guān)（）設(shè)計一電路圖，畫在圖中虛線框內(nèi)，并正確連在導(dǎo)軌的C、D兩端。②若已知導(dǎo)軌間的距離為d,勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B,正確連接電路后，閉合開關(guān)，使金屬桿隨擋板緩慢移動，當移開擋板且金屬桿靜止時，測出通過金屬桿的電流為I1,記下金屬桿的位置，斷開開關(guān)，測出彈簧對應(yīng)的長度為x1;改變滑動變阻器的阻值，再次讓金屬桿靜止時，測出通過金屬桿的電流為I2,彈簧對應(yīng)的長度為x2,則彈簧的勁度系數(shù)k=__________.（2）氣墊導(dǎo)軌(如圖甲)工作時，空氣從導(dǎo)軌表面的小孔噴出，在導(dǎo)軌表面和滑塊內(nèi)表面之間形成一層薄薄的空氣層，使滑塊不與導(dǎo)軌表面直接接觸，大大減小了滑塊運動時的阻力。為了驗證動量守恒定律，在水平氣墊導(dǎo)軌上放置兩個質(zhì)量均為a的滑塊，每個滑塊的一端分別與穿過打點計時器的紙帶相連，兩個打點計時器所用電源的頻率均為b.氣墊導(dǎo)軌正常工作后，接通兩個打點計時器的電源，并讓兩滑塊以不同的速度相向運動，兩滑塊相碰后粘在一起繼續(xù)運動。圖乙為某次實驗打出的、點跡清晰的紙帶的一部分，在紙帶上以同間距的6個連續(xù)點為一段劃分紙帶，用刻度尺分別量出其長度s1、s2和s3.若題中各物理量的單位均為國際單位，那么，碰撞前兩滑塊的動量大小分別為_________、_________，兩滑塊的總動量大小為_________；碰撞后兩滑塊的總動量大小為_________。重復(fù)上述實驗，多做幾次。若碰撞前、后兩滑塊的總動量在實驗誤差允許的范圍內(nèi)相等，則動量守恒定律得到驗證。答案：（1）①設(shè)計的電路如圖。②（3分）（2）0.2abs30.2abs1（兩空可互換），0.2ab(s1-s3)；0.4abs2 解析：（1）①低壓直流電源E、滑動變阻器R、電流表、開關(guān)S串接在CD兩點之間，如右圖所示。②設(shè)彈簧原長為L0，應(yīng)用胡克定律有K(X1－L0)＝BI1d、K(X2－L0)＝BI2d，兩式相減可得K(X1－X2)＝B（I1－I2）d，解得K＝；法2、根據(jù)胡克定律F＝KX可得ΔF＝KΔX，則K＝＝；（2）動量P＝mV，根據(jù)V＝S/（5T）可知兩滑塊碰前的速度分別為V1＝0.2S1b、V2＝0.2S3b，則碰前動量分別為0.2abs1和0.2abs3，總動量大小為aV1－aV2＝0.2ab(s1-s3)；碰撞后兩滑塊的總動量大小為2aV＝2as2/（5T）＝0.4abs2。23.(16分)圖示為修建高層建筑常用的塔式起重機。在起重機將質(zhì)量m=5×103kg的重物豎直吊起的過程中，重物由靜止開始向上作勻加速直線運動，加速度a=0.2m/s2，當起重機輸出功率達到其允許的最大值時，保持該功率直到重物做vm=1.02m/s的勻速運動。取g=10m/s2,不計額外功。求：起重機允許輸出的最大功率。重物做勻加速運動所經(jīng)歷的時間和起重機在第2秒末的輸出功率。解析：(1)設(shè)起重機允許輸出的最大功率為P0，重物達到最大速度時，拉力F0等于重力。P0＝F0vm①P0＝mg②代入數(shù)據(jù)，有：P0＝5.1×104W③(2)勻加速運動結(jié)束時，起重機達到允許輸出的最大功率，設(shè)此時重物受到的拉力為F，速度為v1，勻加速運動經(jīng)歷時間為t1,有：P0＝F0v1④F－mg＝ma⑤V1＝at1⑥由③④⑤⑥，代入數(shù)據(jù)，得：t1＝5s⑦T＝2s時，重物處于勻加速運動階段，設(shè)此時速度為v2，輸出功率為P，則v2＝at⑧P＝Fv2⑨由⑤⑧⑨，代入數(shù)據(jù)，得:P＝2.04×104W。24.