液气压传动课后作业的答案

...wd......wd......wd...第一章什么是流体传动除传动介质外，它由哪几局部组成各局部的主要作用是什么答：以流体为工作介质，在密闭容器中实现各种机械的能量转换、传递和自动控制的技术称为流体传动。动力元件——将原动机的机械能转换为执行机构所需要的流体液压能。包括液压泵、空压机。执行元件——将由动力元件输入的流体液压能转换为负载所需的新的机械能。包括液压气动缸和液压气动马达。控制元件——对系统中流体的压力、流量或流动方向进展控制或调节。包括压力阀、流量阀和方向阀等。辅助元件——流体传动系统中的各种辅助装置。如油箱、过滤器、油雾器等。液压系统中的压力取决于什么执行元件的运动速度取决于什么液压传动是通过液体静压力还是液体动压力实现传动的答：液压系统中的压力取决于外负载的大小，与流量无关。执行元件的运动速度取决于流量Q，与压力无关。液压传动是通过液体静压力实现传动的。第二章2-3液压油液的黏度有几种表示方法它们各用什么符号表示?它们又各用什么单位答：〔1〕动力黏度〔绝对黏度〕：用μ表示，国际单位为：Pas〔帕秒〕；工程单位：P〔泊〕或cP〔厘泊〕。〔2〕运动黏度：用ν表示，法定单位为，工程制的单位为St〔沲,〕，cSt〔厘沲〕。〔3〕相对黏度：中国、德国、前苏联等用恩氏黏度ºE，美国采用赛氏黏度SSU，英国采用雷氏黏度R，单位均为秒。2-11如题2-11图所示为串联液压缸，大、小活塞直径分别为D2=125mm,D1=75mm;大、小活塞杆直径分别为d2=40mm,d1=20mm，假设流量q=25L/min。求v1、v2、q1、q2各为多少解：由题意D=q=4q/D=0.094m/s又∵q=D∴=0.034m/sq=(D-d)=3.86x10m/s=23.16L/minq=(D-d)=3.74x10m/s=22.44L/min2-13求题2-13图所示液压泵的吸油高度H。吸油管内径d=60mm，泵的流量q=160L/min，泵入口处的真空度为2×104Pa，油液的运动黏度=0.34×10-4m2/s,密度=900kg/m3，弯头处的局部阻力系数=0.5，沿程压力损失忽略不计。解：设吸油管入口处截面为1-1截面，泵入口处的截面为2-2截面列1-1、2-2截面处的伯努利方程：由A=A∵A>>A所以<<，可忽略不计，且h忽略不计∴,；该状态是层流状态，即,代入伯努利方程：液压泵的吸油高度为2.15m.2-14题2-14图所示的柱塞直径d=20mm，缸套的直径D=22mm；长l=70mm，柱塞在力F=40N的作用下往下运动。假设柱塞与缸套同心，油液的动力粘度=0.784×10-6Pa.s，求柱塞下落0.1m所需的时间。解：当柱塞往下运动时，缸套中的油液可以看成是缝隙流动Q=－由题意h==1mm以柱塞为研究对象有F+PA=F+PA=P-P=又F=A=dl=-而Q=A=dd=-=(-)-0.32m/st==0.3125s第三章3-1要提高齿轮泵的压力须解决哪些关键问题通常都采用哪些措施答：要解决：1、径向液压力不平衡2、轴向泄漏问题为了减小径向不平衡力的影响，通常可采取：1〕缩小压油腔尺寸的方法，压油腔的包角通常<45o；2〕将压油腔扩大到吸油腔侧，使在工作过程中只有1~2个齿起到密封作用。利用对称区域的径向力平衡来减小径向力的大小；3〕还可合理选择齿宽B和齿顶圆直径De。高压泵可↑B，↑De；中、低压泵B可大些，这样可以减小径向尺寸，使构造紧凑。4)液压平衡法：在过渡区开设两个平衡油槽，分别和上下压腔一样。这种构造可使作用在轴承上的力↓，但容积效率〔ηv〕↓齿轮泵的泄漏途径主要有三条：端面间隙泄漏〔也称轴向泄漏，约占75~80%〕，指压油腔和过渡区段齿间的压力油由齿间根部经端面流入轴承腔内〔其与吸油腔相通〕。径向间隙泄漏〔约占15~20%〕，指压油腔的压力油经径向间隙向吸油腔泄漏。齿面啮合处〔啮合点〕的泄漏，在正常情况下，通常齿面泄漏很小，可不予考虑。因此适当的控制轴向间隙的大小是提高齿轮泵容积效率的重要措施。3-2叶片泵能否实现正反转请说出理由并进展分析。答：不能。因为定量叶片泵前倾13，是为了减小压力角，从而减轻磨损。而变量叶片泵后倾24，有利于叶片紧贴定子内外表，有利于它的伸出，有效分割吸压油腔。3-4液压泵的输出压力p为10MPa，泵的排量q为100ml/r，转速n为1450r/min，泵的容积率=0.90，机械效率=0.90，计算：1〕该泵的实际流量；2〕驱动该泵的电机功率。解：理论流量q=qn=100x1450=145000ml/min=145l/min=实际流量q=q=0.90x145=130.5l/min=T===26851.8wP=T=26852w3-5某机床液压系统采用一限压式变量泵，泵的流量-压力特性曲线ABC如题3-5图所示。液压泵总效率为0.7。如机床在工作进给时，泵的压力p=4.5MPa，输出流量q=2.5L/min，在快速移动时，泵的压力p=2MPa，输出流量q=20L/min，问限压式变量泵的流量压力特性曲线应调成何种图形泵所需的最大驱动功率为多少解：在图上标出D点〔2MPa，20L/min〕，过D点作线段AB的平行线，交q轴于G点。在图上再标出E点〔4.5MPa，2.5L/min〕，过E点作线段BC的平行线，交p轴于H点。GD,EH相交于F点。A(0，27.5)B〔45，25〕D〔20，20〕所以G〔0，21.1〕B〔45，25〕C〔63，0〕E〔45，2.5〕所以H〔48.5，0〕所以GF为y=-0.06x+21.1HF为y=-1.39x+67.42所以F点〔34.8，19〕所以P====1574.3wp/(x10p/(x10Pa)QL/minABCO1000020304050607051015202530DEFGH3-6一个液压马达的排量为40ml/r，而且马达在压力p=6.3MPa和转速n=1450r/min时，马达吸入的实际流量为63L/min，马达实际输出转矩是37.5N.M。求：马达的容积效率、机械效率和总效率。解：理论流量理论输出转矩=40.13N.m可得3-7某液压马达的进油压力p=10Mpa，理论排量q=200mL/r，总效率=0.75，机械效率=0.9。试计算：〔1〕该马达所能输出的理论转矩M。〔2〕假设马达的转速n=500r/min，那么进入马达的实际流量应是多少〔3〕当外负载为200N.m〔n=500r/min〕时，该马达的输入功率和输出功率各为多少解：〔1〕理论转矩M=pq=×10×106×200×10-3×10-3=318.5N.m〔2〕实际流量q=nq/=nq/==120L/min〔3〕输入功率P=pq=10×10×120×10/60=20kw输出功率P=2nT==10.5kw第四章第四章4-4如以下列图的液压缸的速比为2，缸内允许工作压力不能超过16Mpa。如果缸的回油口封闭且外载阻力为零，是否允许缸进口压力p提升到10Mpa解：速比指的是液压缸往复运动的速度之比，图示为单杆双作用液压缸，其往复速度分别为：；故:即：当缸的回油口封闭且外载阻力为零，假设将进口压力提升至10Mpa，那么根据活塞的受力分析可得：所以，不能把进口压力提升至10Mpa4-5如题4-5所示，某一单杆活塞式液压缸的内径D=100mm，活塞杆直径d=70mm，q0=25L/min，p0=2Mpa。求：在图示三种情况下，缸可承受的负载F及缸体移动速度各为多少〔不计损失〕。要求在图中标出三种情况下缸的运动方向。解：〔1〕为差动连接缸向左运动；〔2〕无杆腔进油缸向左运动；〔3〕缸有杆腔进油缸向右运动。4-8一单杆液压缸，快速伸出时采用差动连接，快速退回时高压油输入缸的有杆腔。假设此缸往复快动时的速度都是0.1m/s，慢速移动时，活塞杆受压，其推力为25000N；输入流量q=25×10cm/min，背压p=0.2MPa。〔1〕试决定活塞和活塞杆的直径；〔2〕如缸筒材料采用45钢，试计算缸筒的壁厚；〔3〕如缸的活塞杆铰接，缸筒固定，其安装长度l=1.5m，试校核活塞杆的纵向稳定性。解：∵那么：〔1〕活塞杆的直径由有查缸径及活塞杆标准系列取d=80mm活塞直径D==108.2mm查缸径及活塞杆标准系列取D=150mm(2)缸筒材料为45钢时，[σ]=σ/n==600/4=150MPaF=[DP-(D-d)P]=0.95，P=0.2MPaP=P==1.49MPa16MPaP=1.5P=1.493.12=4.65MPa按薄壁圆筒计算壁厚〔取2.5mm〕〔3〕纵向稳定性校核查表得计算得第五章第五章5-3说明O形、M形、P形、和H形三位四通换向阀在中间位置时的特点。答：O形：中位时，各油口互不相通，系统保持压力，油缸两腔的油液被封闭，处于锁紧状态，停位精度高。油缸进/回油腔充满压力油，故启动时较平稳。M形：中位时，P、T口连通，A、B口封闭；泵卸荷，不可并联其他执行机构；油缸两腔的油液被封闭，处于锁紧状态，停位精度高。缸启动较平稳，与O型相似。P形：中位时，P、A、B连通，T口封闭；可形成差动回路；泵不卸荷，可并联其他执行机构；缸启动平稳；换向最平稳，常用。H形：中位时各油口互通，泵卸荷，油缸活塞处于浮动状态，其他执行元件不能并联使用〔即不能用于并联多支路系统〕；执行元件停顿位置精度低；由于油缸油液回油箱，缸启动有冲击。5-5现有三个外观形状相似的溢流阀、减压阀和顺序阀，铭牌已脱落，如何根据其特点做出正确的判断答：溢流阀的先导阀泄油方式是内泄，常态下阀口常闭。工作时，进、出口相通，进油口压力为调整压力，一般并联于系统。出油口一般直接接回油箱，用于定压溢流或安全保护。减压阀的先导阀泄油方式是外泄，常态下阀口常开。工作时，出油口压力稳定在调定值上，一般串联于系统。顺序阀的先导阀泄油方式多数情况是外泄，压力很低时是内泄，阀口处于常闭状态。工作时，进、出油口相通，进油口压力允许随负载的增加而进一步增加。实现顺序动作时串联于系统，出油口与负载油路相连，不控制系统的压力，只利用系统的压力变化控制油路的通断。作卸荷阀用时并联于系统。可将三个阀分别接于油路中，通过测试进出口压力及与负载的关系来判断阀的类型。具体内容可参照上述局部。5-6先导式溢流阀的阻尼小孔起什么作用如果它被堵塞或加工成大的通孔，将会出现什么问题答：先导式溢流阀中的阻尼孔的作用是使油液流过时，使主阀芯上下端形成压力差。当作用于先导阀上压力到达调定压力后主阀上腔油液产生流动，阻尼孔使下腔油液来不及补充上去，主阀芯上下端形成压力差，作用在主阀芯上产生的液压力超过主阀弹簧力、摩擦力和主阀芯自重时，主阀翻开，油液经主阀阀口流回油箱，实现溢流作用。如果先导式溢流阀主阀芯上的阻尼孔堵塞，进口油液无法进入主阀上腔，亦无法作用于先导阀上，溢流阀变成一个以主阀软弹簧为阻力的直动式溢流阀，很小的压力即使主阀芯翻开而成为一个低压卸荷阀，不能控制系统压力。如果把阻尼孔加工成通孔，主阀芯上下腔压力相等，主阀始终关闭不能溢流，会导致系统压力失控而引发不安全或破坏。5-7为什么高压、大流量时溢流阀要采用先导型构造答：由于在高压大流量下，直动式溢流阀的弹簧力变形量较大，人工操作旋转调整螺母很费力,压力稳定性差。故直动式溢流阀适用于低压、小流量系统。而先导式溢流阀那么因其调压偏差小，主阀芯上的平衡弹簧刚度小，开启比大，定压精度高，调节省力。因为调压弹簧刚度虽然很大，但导阀锥阀的有效承压面积很小，故弹簧力自然减小，调节省力、灵活而适用于高压大流量系统。5-8单向阀与普通节流阀能否都可以作背压阀使用答：都可以作背压阀。假设将单向阀软弹簧更换成适宜的硬弹簧，安装在液压系统的回油路上，可做背压阀使用，其压力通常为：0.3~0.5MPa普通节流阀通过改变阀的节流口的面积来控制阀的流量，液体通过节流阀会产生压差，因此，亦有背压作用。5-11电液比例阀与普通开关阀比较，有何特点①能实现自动控制、远程控制和程序控制；②能连续地、按比例地控制执行元件的力、速度和方向，并能防止压力或速度变化及换向时的冲击现象；③把电传动的快速灵活等优点与液压传动功率大等特点结合起来。④简化了系统，减少了元件的使用量。⑤制造简便，价格比普通液压阀高。⑥使用条件、保养和维护与普通液压阀一样，抗污染性能好。5-13利用两个插装阀单元组合起来作为主级，以适当的电磁换向阀作为先导级，构成相当于二位三通电液换向阀。解：二位三通5-14利用四个插装阀单元组合起来作为主级，以适当的电磁换向阀作为先导级，构成相当于二位四通、三位四通电液换向阀。解：二位四通解：三位四通5-15如题5-15图所示，当节流阀完全关闭时，液压泵的出口压力各为多少〔a〕(b)(c)(d)答：(a)3010P；(b)12010P；(c)3010P；(d)11010P。5-16如题5-16图〔a〕、(b)所示，回路参数一样，液压缸无杆腔面积A=50cm，负载F=10000N，各液压阀的调整压力如以下列图，试分别确定两回路在活塞运动时和活塞运动到终点停顿时A、B两点的压力。〔a〕(b)解：P===2MP1、当活塞运动时：图〔a〕负载压力小于减压阀的调定压力，出口压力由负载决定，所以B点压力为2MPa，A点压力为2MPa图〔b〕顺序阀调定压力为3MPa，故A点压力为3MPa，B点压力为2MPa。2、当活塞运动到终点时，无杆腔的压力升高。图〔a〕由于压力升高，减压阀工作，所以B点压力为3MPa，A点压力为5MPa图〔b〕B点压力为5MPa，A点压力为5MPa第七章7-1图示回路,最多可实现几级调压?各个溢流阀调定压力Py1，Py2，Py3什么关系解：三个溢流阀，当Py1>Py2>Py3时，可实现三级调压。7-2如题7-2图所示，液压缸A和B并联，要求液压缸A先动作，速度可调，且当A缸的活塞运动到终点后，液压缸B才动作。试问图示回路能否实现要求的顺序动作为什么在不增加元件数量〔允许改变顺序阀的控制方式〕的情况下应如何改进7-4如题7-4图所示，一个液压系统，当液压缸固定时，活塞杆带动负载实现“快速进给——工作进给——快速退回——原位停顿——油泵卸荷〞五个工作循环。试列出各电磁铁的动作顺序表。〔“+〞表示电磁铁通电,“-〞表示电磁铁断电〕 工作循环电磁铁快进工进快退原位停顿油泵卸荷1YA+----2YA--+--3YA+-+〔-〕--4YA----+7-5如题7-5图所示的进口节流调速系统中，液压缸大、小腔面积各为A=100cm，A=50cm，负载F=25KN。〔1〕假设节流阀的压降在F时为3MP，问液压泵的工作压力P和溢流阀的调整压力各为多少〔2〕假设溢流阀按上述要求调好后，负载从F=25KN降为15KN时，液压泵工作压力和活塞的运动速度各有什么变化〔1〕P==2.5MPP=P+=2.5+3=5.5MP〔2〕液压泵工作压力降低，P=P+=1.5+3=4.5MP，压力取决于负载！根据节流阀〔AT〕的面积一定时，随负载〔F〕的↓，速度〔v〕↑。7-6如题7-6图所示，如变量泵的转速n=1000r/min，排量V=40mL/r，泵的容积效率=0.9，机械效率=0.9，泵的工作压力P=6MP，进油路和回油路压力损失MP，液压缸大腔面积A=100cm，小腔面积A=50cm，液压缸的容积效率=0.98，机械效率=0.95，试求：〔1〕液压泵电机驱动功率；〔2〕活塞推力；〔3〕液压缸输出功率；〔4〕系统的效率。〔1〕===0.9q=Vn=0.9100040=36000mL/min=36L/minP=pq=Pq=6103610/60=3.6kwP=kw〔2〕F=(Ap-Ap)=(10010510-5010110)0.95=42750N〔3〕P=F=F=42750=2.5Kw〔4〕=2.5/4.44=56.3%7-7改正如题7-7图所示的进口节流调速回路中的错误，并简要分析出现错误的原因〔压力继电器用来控制液压缸反向〕。7-8分别用电磁换向阀、行程阀、顺序阀设计实现两缸顺序动作的回路，并分析比较其特点。用电磁换向阀实现的顺序动作回路这种回路调整行程方便，只需改变电气控制线路就可以组成多种动作顺序，可利用电气实现互锁，动作可靠。用行程阀实现的顺序动作回路这种控制方式工作可靠，但行程阀安装位置受到限制，改变动作顺序较困难。用顺序阀实现的顺序动作回路行程控制单一，改变动作顺序较困难7-9如题7-9图所示，液压缸和固定，由活塞带动负载。试问：〔1〕图示回路属于什么液压回路说明回路的工作原理。〔2〕各种液压阀类在液压回路中起什么作用〔3〕写出工作时各油路流动情况。〔1〕此回路属于用调速阀的同步回路。压力油同时进入两液压缸的无杆腔，活塞上升。调速阀4、5采用单向阀桥式整流油路，改变调速阀开口大小以调节流量，使两缸活塞同步运动。〔2〕溢流阀：应作定压溢流阀用。电磁换向阀、单向阀：控制油液流动方向。单向阀桥式整流油路能保证活塞上下运动均能通过调速阀4调速。调速阀：控制油液流量大小。〔3〕换向阀中位时，泵卸荷。换向阀1DT通电，进油：油液从泵1换向阀左位单向阀6调速阀4单向阀9缸的无杆腔；油液从泵1换向阀左位单向阀10调速阀5单向阀13缸的无杆腔。回油：、缸的有杆腔换向阀左位油箱。换向阀2DT通电，进油：油液从泵1换向阀右位、缸的有杆腔。回油：缸的无杆腔单向阀8调速阀4单向阀7换向阀右位油箱；缸的无杆腔单向阀12调速阀5单向阀11换向阀右位油箱。第八章第八章8-1列出如题8-1图所示的液压系统实现“快进——工进——挡铁停留——快退——停顿〞工作循环的电磁铁压力继电器动作顺序表，说明系统图中各元件的名称和作用，并分析该系统由哪些基本回路组成。动作1DT2DT3DTYJ快进+---工进+-+-挡铁停留--++快退-+--原位停顿----各个元件名称和作用：变量泵〔1〕：提供流量可变的油液单向阀〔2、5、7〕：单向导通电液换向阀(3)：控制油路方向二位二通电磁阀〔4〕：作为油路开关换向调速阀〔6〕：控制流量，改变缸动作速度顺序阀〔8〕：快进到工进的顺序控制溢流阀〔9〕：背压基本回路：换向回路、锁紧回路、卸荷回路、容积节流调速回路、速度换接回路、外控顺序阀控制的背压回路。8-2、有一个液压系统，用液压缸A来夹紧工件，液压缸B带动刀架运动来进展切削加工，试拟定满足以下要求的液压系统原理图。〔1〕工件先夹紧，刀架再进刀，刀架退回以后，工件才能松夹；〔2〕刀架能实现“快进——工进——快退——原位停顿〞的循环；〔3〕工件夹紧力可以调节，而且不会因为各动作循环负载的不同而改变；〔4〕在装夹和测量工件尺寸时，要求液压泵卸荷。8-3阅读如题8-3图所示的液压系统，并根据题8-3表所列的动作循环表中附注的说明填写电气元件动作循环表，并写出各个动作循环的油路连通情况。题8-3表电气元件动作循环表电磁铁动作1DT2DT3DT4DT5DT6DTYJ附注定位夹紧-------Ⅰ、Ⅱ两缸各自进展独立循环动作，互不约束。4DT、6DT中任何一个通电时，1DT便通电；4DT、6DT均断电时，1DT才断电快进+-++++-工作卸荷〔低〕--+-+-+快退+--+-++松开拔销-+-----原位卸荷〔低〕-------答：图示状态为左侧两个缸的定位夹紧状态。定位：油液经减压阀过单向阀，经过二位二通电磁换向阀左位，到达左缸上腔，实现定位。夹紧：油液经减压阀过单向阀，经过二位二通电磁换向阀左位，经单向顺序阀到达右缸上腔，实现夹紧。Ⅰ快进：油液经4DT左位和3DT右位进入Ⅰ缸无杆腔，实现Ⅰ缸快进。Ⅱ快进：油液经5DT右位进入Ⅱ缸无杆腔，回油经6DT左位实现差动连接，实现Ⅱ快进。Ⅰ工进：低压大流量泵经1DT左位卸荷，油液经4DT左位和3DT右位进入Ⅰ缸无杆腔，实现Ⅰ缸工进。Ⅱ工进：油液经5DT右位进入Ⅱ缸无杆腔，回油经6DT右位流回油箱，实现Ⅱ工进。Ⅰ快退：油液经4DT右位进入Ⅰ缸有杆腔，实现Ⅰ缸快退。Ⅱ快退：油液经6DT左位进入Ⅱ缸有杆腔，实现Ⅱ快退。松开拔销：拔销：油液经减压阀过单向阀，经过二位二通电磁换向阀2DT右位，到达左缸下腔，实现拔销；松开：油液经减压阀过单向阀，经过二位二通电磁换向阀2DT右位，到达右缸下腔，实现松开。原位卸荷：如图示卸荷状态。第十章作业一：分析射流管式两级电液伺服阀的构造、工作原理和特点。答：以以下列图为射流管式两级电液伺服阀的构造图。射流管式两级电液伺服阀构造图如上图所示，射流管式两级电液伺服阀主要由力矩马达、射流放大器和滑阀组成，其中，力矩马达是动铁式的，它是该阀的电气-机械转换器局部，射流放大器是该阀的先导级阀，是该阀的前置级，滑阀是该阀的功率级主阀。该阀的工作原理如下：当力矩马达无控制电流输入时，射流口在中间位置，两个接收口的压力相等，伺服阀第二级滑阀不动，没有控制流量输出。当给力矩马达线圈通入电流时，控制电流产生的电磁力矩驱动衔铁组件转动一定角度，带动射流口偏离中位，从而在两个接收口之间产生压差，驱动阀芯运动。阀芯的位移通过反力杆反响到力矩马达，当反响力矩与电磁力矩平衡时，伺服阀便到达稳定状态，从而得到与输入电流成正比的输出流量。该阀的特点：该两级电液伺服阀由于其先导级阀是射流管式的，其喷嘴与承受器之间的距离较大，不容易发生堵塞，抗污染能力强，从而使得该阀具有抗污染能力强、可靠性高的突出优点，在可靠性和抗污染能力方面，该阀相对于喷嘴-挡板式两级