液压与气压传动赵波王宏元第三版习题答案.docx

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1、第一章：液压及气压传动概述1何谓液压传动？液压系统是由哪几局部组成的？各局部的作用是什么？答： 1定义1：以液体作为工作介质,利用液体的静压能来实现功率传递； 定义2：用液体压力能来转换或传递机械能的传动方式。 2液压传动系统由以下五个局部组成：能源装置；执行装置；限制调整装置；帮助装置；工作介质。2能源装置的作用是将原动机所输出的机械能转换成液体压力能的装置；执行装置的作用是将液体或气体的压力能转换成机械能的装置；限制调整装置的作用是对系统中流体的压力, 流量, 流淌方向进展限制和调整的装置；帮助装置是指除上述三个组成局部以外的其他装置。分别起散热, 贮油, 过滤, 输油, 连接, 测量压力

2、和测量流量等作用，是液压系统不行缺少的组成局部；工作介质的作用是进展能量的传递。2. 液压技术的主要优缺点有哪些？答：1液压传动及其它传动相比有以下主要优点： 液压传动可以输出大的推力或大转矩，可实现低速大吨位运动，这是其它传动方式所不能比的突出优点。 液压传动能很便利地实现无级调速，调速范围大，且可在系统运行过程中调速。 在一样功率条件下，液压传动装置体积小, 重量轻, 构造紧凑。液压元件之间可接受管道连接, 或接受集成式连接，其布局, 安装有很大的灵敏性，可以构成用其它传动方式难以组成的困难系统。 液压传动能使执行元件的运动特别匀整稳定，可使运动部件换向时无换向冲击。而且由于其反响速度快，

3、故可实现频繁换向。 操作简洁，调整限制便利，易于实现自动化。特别是和机, 电联合运用，能便利地实现困难的自开工作循环。 液压系统便于实现过载爱惜，运用平安, 牢靠。由于各液压元件中的运动件均在油液中工作，能自行润滑，故元件的运用寿命长。 液压元件易于实现系列化, 标准化和通用化，便于设计, 制造, 修理和推广运用。2液压传动及其它传动相比，具有以下缺点： 油的泄漏和液体的可压缩性会影响执行元件运动的精确性，故无法保证严格的传动比。 对油温的变更比拟敏感，不宜在很高或很低的温度条件下工作。 能量损失(泄漏损失, 溢流损失, 节流损失, 摩擦损失等)较大，传动效率较低，也不适宜作远距离传动。 系统

4、出现故障时，不易查找缘由。3气压传动及液压传动有什么不同？ 答：液压传动的主要优点：1在输出一样功率的条件下，液压转动装置体积小, 重量轻, 构造紧凑, 惯性小, 并且反响快。2可在运行过程中实现大范围的无级调速, 且调整便利。调速范围一般可达100：1，甚至高达2000：1。3传动无间隙，运动平稳，能快速启动, 制动和频繁换向。4操作简洁，易于实现自动化，特别是及电子技术结合更易于实现各种自动限制和远距离操纵。5不须要减速器就可实现较大推力, 力矩的传动。6易于实现过载爱惜，平安性好；接受矿物油作工作介质，滋润滑性好，故运用寿命长。7液压元件已是标准化, 系列化, 通用化产品, 便于系统的设

5、计, 制造和推广应用。液压传动的主要缺点：1油液的泄露, 油液的可压缩性, 油管的弹性变形会影响运动的传递正确性，故不宜用于精确传动比的场合。2由于油液的粘度随温度而变，从而影响运动的稳定性，故不宜在温度变更范围较大的场合工作。3由于工作过程中有较多能量损失如管路压力损失, 泄漏等，因此，液压传动的效率还不高，不宜用于远距离传动。4为了削减泄漏，液压元件协作的制造精度要求高，故制造本钱较高。同时系统故障诊断困难。气压传动的主要优点：以空气为传动介质，取之不尽，用之不竭；用过的空气干脆排到大气中，处理便利，不污染环境，符合“绿色制造中清洁能源的要求。空气的粘度很小，因而流淌时阻力损失小，便于集中

6、供气, 远距离传输和限制。工作环境适应性好，特别是在易燃, 易爆, 多尘埃, 强磁, 辐射及振动等恶劣环境中工作，比液压, 电子, 电气限制优越。维护简洁，运用平安牢靠，过载能自动爱惜。气压传动的主要缺点：气压传动装置的信号传递速度限制在声速约340m/s范围内，所以它的工作频率和响应速度远不如电子装置，并且信号要产生较大的失真和延滞，不宜用于对信号传递速度要求特别高的场合中，但这个缺点不影响其在工业生产过程中应用。由于空气的可压缩性大，因而气压传开工作速度的稳定性较液压传动差，但接受气液联合可得到较满意的效果。系统输出力小，气缸的输出力一般不大于50KN；且传动效率低。排气噪声较大，在高速排

7、气时要加消声器。第二章：流体力学根底1压力有哪几种表示方法？液压系统的压力及外负载有什么关系 表压力是指什么压力 答：1压力有两种表示方法：确定压力和相对压力。2液压系统的压力及外负载的关系是：外负载越大，液压系统的压力就越高；反之，外负载越小，液压系统的压力就越低。3表压力是指相对压力。2说明下述概念：志向液体, 恒定流淌, 层流, 紊流和雷诺数。答：志向液体：是为简化问题难度而假设的既无粘性，又不行压缩的液体。恒定流淌：是指液体流淌时，液体中任一质点处的压力, 流速和密度不随时间而变更的流淌。层流：是指液体流淌时，液体质点没有横向运动，互不混杂，呈线状或层状的流淌。紊流：是指液体流淌时，液

8、体质点有横向运动或产生小旋涡，作紊乱状态的流淌。雷诺数: 是用来判定液体流淌时呈现出的流态是层流还是紊流的一个数。3. 志向伯努利方程的物理意义是什么？答：1一般条件下伯努利方程在各项的意义该方程说明志向流体在流管中作稳定流淌时,单位体积的动能1/2v2 , 重力势能gh , 该点的压强P 之和为一个常量，其中1/2v2相及流速有关,常称为动压,gh 和P 相及流速无关,常称为静压. 2, 单位重量流体中伯努利方程各项的物理意义g =m/u g =mg/u表示单位体积的重力,以g 除各项得:p/g+v平方/2 g+ h = 常量该方程表示流场中一点上单位重量流体所具有的总机械能. 其中p/g表

9、示流场中一点上单位重量流体所具有的压力潜能,也就是压力对单位体积重量流体所做的功, v平方/2 g 表示单位重量流体所具有的动能, h 就是流场中该点的高度。由于v平方/2 g+ p/g+ z = 常数,定理中每一项都具有长度的量纲. 所以p/g 表示所考察点的压力潜能的同时也可表示它能将流体压升到某一高度的实力.3, 单位质量流体中伯努利方程p/项的物理意义以除各项得:p/+1/2 v平方 + gh = 常量该方程中:p/项表示流场中某一点上单位质量流体所具有的压力或弹性势能,从能量的角度探讨p/项也可理解为单位质量流体相对于p = 0 状态所蕴涵的能量.综上所述：通过以上的分析推导可以看出

10、伯努利方程是能量方程式,尽管分析问题所用的动力学原理不同,但导出方程的意义是完全一样的,说明在管内作稳定流淌的志向液体具有压力能, 势能和动能三种形式的能量,在适合限定条件的状况下,流场中的三种能量都可以相互转换,但其总和却保持不变,这三种能量统称为机械能. 由此可以得出:伯努利方程在本质上是机械能的转换及守恒.4. 液压缸直径D=150mm，柱塞直径d=100mm，液压缸中充溢油液。假如在柱塞上如图a所示和缸体上如图b所示的作用力F=50000N，不急油液自重所产生的压力，求液压缸中液体的压力。解：经分析，两图结果一样：5. 如下图，一管路输送密度的液体，h=15mm。测得压力如下：1点1,

11、 2,两处的压力分别是p1=0.45MPa，p2=MPa； 2p1=0. 45MPa, p2=0.25MPa。试确定在两种状况下液流的方向。6.如下图，当阀门关闭时压力表读数为0.25MPa；阀门翻开时压力表读数为0.06MPa。假如d=12mm，不计液体流淌时的能量损失，求阀门翻开时的液体流量qv。7. 如下图某一液压泵从邮箱中吸油，假设吸油管直径d=60mm，流量qv=150L/min，邮箱的运动粘度=30x10-6m2/s，弯头处的局部损失系数=0.2，吸油口粗滤器网上的压力损失178MPa。假设渴望液压泵吸油口处的真空度不大于0.04MPa，求液压泵的安装吸油高度吸油管侵入油液局部的沿

12、程损失可忽视不计。. 第三章：液压泵及液压马达1.某液压泵输出油压p=10.0MPa,转速n=1450r/min，泵的排量V=ml/r，容积效率v=0.95，总效率=0.9。求驱动该泵所需电机的功率Pi和泵的输出功率Po2. 液压泵工作的两个条件是什么？简述外啮合齿轮泵的工作原理。1泵体 2, 4齿轮 3, 5齿轮传动轴作业三：1图 外啮合齿轮泵的工作原理答：两个条件：1形成密封容积且密封容积变更，2吸压油腔隔开配流装置。外啮合齿轮泵是由两个相互啮合的齿轮, 泵体, 两个端盖和两根传动轴组成如下图，它们形成了密封的工作容积。该密封的工作容积以相互啮合齿轮的轮齿接触的啮合线为界，分隔成左右两个密

13、封的空腔，即 EMBED Equation.3 腔和腔，腔接吸油口，b腔接压油口。当主动轴带动主动齿轮2按图示方向旋转时，在腔中，啮合的两轮齿慢慢脱开，工作容积慢慢增大，形成局部真空。油箱中的油液在大气压力作用下经吸油口进入腔腔为吸油腔，流入各个齿槽中，齿槽中的油液随齿轮转动沿带尾箭头所示方向被带到右侧腔。同时，在腔中齿轮啮合处的轮齿慢慢啮合，使工作容积慢慢减小，油液压力增加，形成高压油液，腔的高压油液被挤压经压油口排出腔为压油腔。这样，齿轮不停地转动，吸油腔不断地从油箱中吸油，压油腔就不断地排油，这就是外啮合齿轮泵的工作原理。3. 什么是液压泵的排量？什么是实际流量，理论流量？什么是容积损失

14、和容积效率？排量在没有泄漏的状况下，泵 或马达每转一周所排出的液体的体积V ml/r 。理论流量不考虑泄露的状况下，单位时间内所排出的液体的体积。实际流量指泵或马达工作时实际输出的流量容积损失泄漏导致的流量损失容积效率泵的实际流量及理论流量的比值4. 齿轮泵的压力提高主要受到哪些因素的影响？可以接受哪些措施来提高齿轮泵的压力？答：影响因素：1齿轮泵存在间隙，2径向不平衡力措施：1浮动轴套补偿原理：将压力油引入轴套反面， 使之紧贴齿轮端 面，补偿磨损，减小间隙。2弹性侧板式补偿原理：将泵出口压力油引至侧板反面，靠侧板自身的变形来补偿端面间隙。5.a) 0；bF/A；c0；d06. 轴向柱塞泵是如

15、何实现双向变量泵功能的？答：见教材P38-39。7. 双作用叶片泵的叶片底部为什么要通入液压油？液压油是如何引入到叶片泵叶片的底部的？答：1由于一般双作用叶片泵的叶片底部通压力油,就使得处于吸油区的叶片顶部和底部的液压作用力不平衡,叶片顶部以很大的压紧力抵在定子吸油区的内外表上,使磨损加剧,影响叶片泵的运用寿命,尤其是工作压力较高时,磨损更严峻,因此吸油区叶片两端压力不平衡,限制了双作用叶片泵工作压力的提高。所以在高压叶片泵的构造上必需实行措施,使叶片压向定子的作用力减小。2叶片泵转子旋转时，叶片在离心力和压力油的作用下，尖部紧贴在定子内外表上。这样两个叶片及转子和定子内外表所构成的工作容积，

16、先由小到大吸油后再由大到小排油，叶片旋转一周时，完成两次吸油及排油.8. 双作用叶片泵的叶片在转子上是如何安装的？为什么要这样安装？在安装双作用叶片泵时，假如让电动机的转向及规定的方向相反，会产生什么后果？答: 见教材P35-36。第四章：液压缸1. 活塞式液压缸有几种构造形式？各有何特点？分别用在什么场合？答：答:有双杆式和单们一式两种构造形式。双杆式特点：在活塞沁侧均设有自杆一样的活塞杆。单杆式特点：其活塞一侧有活塞杆伸出，两腔有效_作而积不相等口一般来说，活寨或缸休在两个方向上的运动速度和推力都不相等。双杆式常用于要求往复运动速度和负载一样的场合，如各种磨床。单杆式常用于一个方向有较大负

17、载但运行速度低的，_另一个方向为空载快速退回运动的设备，如压力机，起重机等。2. 以单杠活塞式液压缸为例，说明液压缸的一般构造形式。答：依据常用液压缸的构造形式分为四种类型液压缸是将液压能转变为机械能的, 做直线往复运动或摇摆运动的液压执行元件。它构造简洁, 工作牢靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。液压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比；液压缸根本上由缸筒和缸盖, 活塞和活塞杆, 密封装置, 缓冲装置及排气装置组成。缓冲装置及排气装置视具体应用场合而定，其他装置那么必不行少。液压缸的类型：依据常用液压缸的构造形

18、式，可将其分为四种类型：1活塞式单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆。如下图是一种单活塞液压缸。其两端进出口油口A和B都可通压力油或回油，以实现双向运动，故称为双作用缸。2.柱塞式的特点：它是一种单作用式液压缸，靠 液压力只能实现一个方向的运动，柱 塞回程要靠其它外力或柱塞的自重；柱塞只靠缸套支承而不及缸套 接触，这样缸套极易加工，故适于做 长行程液压缸；工作时柱塞总受压，因而它必需 有足够的刚度；柱塞重量往往较大，水平放置时 简洁因自重而下垂，造成密封件和导向 单边磨损，故其垂直运用更有利。3伸缩式 伸缩式液压缸具有二级或多级活塞，如下图。伸缩式液压缸中活塞伸出的依次式从大到小，而空载缩回的依次那

19、么一般是从小到大。伸缩缸可实现较长的行程，而缩回时长度较短，构造较为紧凑。此种液压缸常用于工程机械和农业机械上。4摇摆式 摇摆式液压缸是输出扭矩并实现往复运动的执行元件，也称摇摆式液压马达。有单叶片和双叶片两种形式。图中定子块固定在缸体上，而叶片和转子连接在一起。依据进油方向， 叶片将 带动转 子作往 复摇摆。3. 液压缸的哪些部位须要密封，常用的密封方法有哪些？答：1) 活塞及缸体，2活塞杆及缸体，3进油接口。一般接受密封胶圈进展密封，极个别场合活塞及缸体间也会用活塞环进展密封。一般的密封圈有许多种类，各有各的优点。有的比拟简洁如：O型胶圈。不过寿命较短。有的比拟适合高压高速：如斯特封。4.

20、 液压缸如何实现排气？答：因为系统在安装或停顿工作后常会渗入空气，所以使液压缸产生爬行, 振动和前冲，换向精度降低等。 故必需设置排气装置。5. 液压缸如何实现缓冲？答：在质量较大, 速度较高(v12m/min，由于惯性力较大，活塞运动到终端时会撞击缸盖，产生冲击和噪声，严峻影响加工精度，甚至使液压缸损坏。6. 单活塞杆液压缸的内径D=50mm活塞杆直径d=35mm泵供油流量为8L/min。试求：1)液压缸差动连接时的运动速度。2)假设缸在差动阶段所能克制的外负载为FL=1000N无杆腔内油液的压力该有多大(不计管路压力损失)解：127. 如下图两个构造一样的液压缸串联无杆腔有效面积A1=10

21、0cm2有杆腔有效面积A2=80cm2，缸1输入压力p1=9106Pa，液压缸1的输入流量q1=12L/min。求：(1)两缸承受一样的负载时，球该负载的数值以及两缸的运动速度。(2)缸2的输入压力是缸1的一半(p2= 0.5p1)时两缸各能承受的负载。 (3)缸1承受负载为0时缸2能承受的负载。解：1 以上三式联立求出：F1=F2=50KN EMBED Equation.3 4 52) 8. 如下图的增压缸，设活塞的直径D=60mm，活塞缸的直径d=20mm，当输入压力p1=5MPa时，试求输出压力p2为多少？解：由公式，求出瓶=45MPa。9. 如下图，三个液压缸的缸筒和活塞的直径都为D和

22、d，当输入流量都为q时，试说明各液压缸的运动速度, 移动方向和活塞杆的受力状况。第五章：液压限制阀1. 分别说明O型, M型, P型和H 型三位四通换向阀在中间位置时的性能特点。2. 溢流阀, 减压阀和依次阀各有什么作用？他们在原理上, 构造上和图形符号上有何异同。答：溢流阀的作用：1 溢流作用：在定量泵节流调整系统中，定量泵供应的是恒定流量。当系统压力增大时，会使流量需求减小。此时溢流阀开启，使多余流量溢回油箱，保证溢流阀进口压力，即泵出口压力恒定阀口常随压力波动开启。2稳压作用：溢流阀串联在回油路上，溢流阀产生背压运动部件平稳性增加。 系统卸荷作用：在溢流阀的遥控口串接溢小流量的电磁阀，当

23、电磁铁通电时，溢流阀的遥控口通油箱，此时液压泵卸荷。溢流阀此时作为卸荷阀运用。 减压阀的作用：是一个高的压力减到所须要的适宜压力，爱惜减压阀阀后的其他元件不被高压所破坏，同时保证出口压力的稳定。 依次阀的作用：限制多个元件的依次动作； 用于保压回路； 防止因自重引起油缸活塞自由下落而做平衡阀用； 用外控依次阀做卸荷阀，使泵卸荷； 用内控依次阀作背压阀。 一样点： 首先，这三种阀都是压力限制阀，他们的工作原理根本一样，都是以压力油的限制压力来使阀口启闭。 不同之处在于，溢流阀是限制系统压力的大小，在液压设备中主要起定压溢流作用和平安爱惜作用；依次阀是在具有二个以上分支回路的系统中，依据回路的压力

24、等来限制执行元件动作依次，可以限制液压元件的启动依次依次阀压力调定低的液压元件首先卸荷，停顿动作；减压阀是将进口压力减至某一须要的出口压力，并依靠介质本身的能量，使出口压力自动保持稳定，防止系统中的压力过高，造成液压元件的损毁。 他们的图形符号如下： 直动式溢流阀 先导式溢流阀 先导型减压阀 直动依次阀3. 如下图，两液压系统中溢流阀的调整压力分别为pA=4MPa，pB=3MPa，pC=3MPa，当系统负载为无穷大时，泵的出口压力各为多少？答：a图：泵的出口压力为阀C的调整压力：3MPa；b图：A, B, C三阀串联，泵的出口压力为三者之和，但由于阀B的遥控口干脆接邮箱，故进出口压差为0，因此

25、泵的出口压力为阀A, C的调整压力之和：7MPa.4. 背压阀的作用是什么？哪些阀可以作为背压阀？答：背压阀通过内置弹簧的弹力来实现动作：当系统压力比设定压力小时，膜片在弹簧弹力的作用下堵塞管路；当系统压力比设定压力大时，膜片压缩弹簧，管路接通，液体通过背压阀。背压阀构造同单向阀相像，但开启压力大于单向阀，在0.2到0.6兆帕间。在管路或是设备容器压力不稳的状态下，背压阀能保持管路所需压力，使泵能正常输出流量。另在泵的出端由于重力或其它作用常会出现虹吸现象，此时背压阀能消减由于虹吸产生的流量及压力的波动。而对于计量泵等容积泵在低系统压力下工作时，都会出现过量输送。为防止类似问题，必需使计量泵的

26、出口至少有0.7Bar的背压，一般通过在计量泵出口安装背压阀来到达目的。5. 一夹紧回路，如下图，假设溢流阀的调定压力pY=5MPa，减压阀的调定压力pJ=2.5MPa，试分析活塞快速运动时和工件夹紧后，A, B两点的压力各位多少？答：1快速运动时空载：pA=pB=02工件夹紧：6.插装阀由哪几局部组成及一般阀相比有何优缺点答:插装阀主要由插装单元(主阀)，配以适当的盖板和不同的先导限制阀三局部组成。及一般阀相比其优点是液阻小，通流实力大;动作快，泄漏少;构造简洁，易一几实现标准化，可以进展逻辑运算，适用于高压大流量。其缺点是冲击比一般阀大，材料选择及加工等方而比一般阀严格。第七章：液压系统根

27、本回路1. 图示油路，假设溢流阀和减压阀的条定压力分别为5.0MPa, 2.0MPa，试分析活在在运动期间和遇到死挡铁后，溢流阀进油口A, 减压阀出油口B处的压力各位多少主油路关闭不通，活在在运动期间液压缸负载为0，不考虑能量损失？答：活塞在运动期间：pA=pB=02. 图示回路，依次阀何谓溢流阀的调定压力分别为3.0 MPa及5.0 MPa，问在以下状况 下，A, B两处的压力咯等于多少？1液压缸运动时，负载压力为4.0MPa。2液压缸运动时，负载压力为1.0MPa。3活塞遇到缸盖时。答：1pA=pB=4.0MPa2pA=1.0MPa pB3pA=5.0MPa pB3.试说明图所示的容积调速

28、回路中单向阀A和B的功用提示：从液压缸的进出流量大小不同来考虑。答：这是个闭式容积调速回路。第一：双向变量泵使液压缸活塞杆伸出时，进油全部回油泵，B阀起截止作用；第二：反向退回时，油量有多不能全部回油泵，翻开A阀，多余油液回油箱。4. 图示回路能否实现“缸1先夹紧工件后，缸2再移动的要求？为什么？夹紧缸的速度能否调整？为什么？答：依据图示回路，分析可知，能实现。夹紧缸的速度可以调整，由节流阀限制。5. 图7-16回路，串联调速阀实现的慢速慢速切换方案有什么优缺点？图7-17所示并联调速阀切换回路实现的慢速慢速切换方案有什么优缺点？答：见教材P106-107.6. 图7-18所示液压锁紧回路中，为什么要接受H型众位机能的三位换向阀？假如换成M型中位的换向阀，会有什么状况出现？答：见教材P108。7. 图7-22所示的串联液压缸同步回路中，为什么要接受液控单向阀？假如换成一般单向阀会怎样？三位四通换向阀3为什么要接受Y型中位机能？假如换成O型怎么样？答：见教材P110。