液压与气压传动高殿荣习题答案.docx

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液压与气压传动高殿荣习题答案

第一章

1-1答：

①动力元件—机械能转化成压力能；

②执行元件—压力能转化成机械能；

③液压介质—能量传递的载体；

④操纵元件—介质流动的压力、流量及方向进行操纵的元件；

⑤辅助元件—除以上元件外，都叫辅助元件。

1-2答：

与其他相较，优势：

①无级调速；

②功率重量比大；

③大功率时响应快；

④易于实现自动化；

⑤易于过载爱惜；

⑥标准通用化；

⑦布置灵活；

⑧热量被油液带走。

缺点：

①泄漏，传动比不严格；

②效率低；

③温度及污染灵敏；

④造价高，需要单独泵源；

⑤故障排查困难；

1-3答：

相同点：

都以液体作为传动介质；

不同点：

液力传动—机械能转化成动能；

液压传动—机械能转化成压力能。

1-4答：

规定

①只表示职能，连接前后顺序，不表示具体结构，参数及安装位置；

②油液流动方向以箭头表示，双向可逆；

③元件画静止位置或中间零位置

第一章

2-1答：

工作压力取决于外负载的大小及管路的压力损失，与泵流量无关。

工作压力—液压泵实际工作时的输出压力；额定压力—液压泵正常条件下，长期工作时的最高压力。

额定压力>工作压力。

2-2答：

排量—泵每转一圈，排出的液体体积。

理论流量—不考虑泄漏时，泵单位时刻内排出的液体体积。

实际流量—实际工况下，泵单位时刻内排出的液体体积。

关系：

理论流量=排量*转速；

实际流量=排量*转速*容积效率。

2-3答：

能量损失为容积损失与摩擦损失。

容积损失—高压腔泄漏，油液紧缩性，吸空（吸油阻力大，粘度大，转速高）引发的油液不能充满密封工作腔；

摩擦损失—机械摩擦及液体粘性摩擦引发的。

2-4答：

拐点压力之前，为低压、大流量工况，对应设备的快进状态；拐点压力以后，对应高压、小流量工况，对应设备的工进状态。

能够自动实现设备的快进、工进状态切换。

泵的限定压力由调剂螺钉来调剂；最大流量由最大流量调剂螺钉来调剂

调剂调剂螺钉时，泵的拐点压力将在PQ曲线上左右移动；调剂最大流量调剂螺钉时，泵的流量将改变。

2-5答：

柱塞泵的关键摩擦副为柱塞与柱塞孔间，为轴孔配合，加工精度高，泄漏少，因此能够适合高压场合。

2-6答：

齿轮泵高压化需要解决泄漏及径向不平稳力问题。

泄漏：

轴向泄漏，采纳浮动侧板，浮动轴套及弹性侧板方式补偿；

径向泄漏，一样不考虑；

啮合泄漏，不考虑。

径向不平稳力：

提高轴承强度，合理设计齿轮参数，和减小齿頂圆上径向力（扩大吸入角，扩大压出角，开平稳槽）

2-7答：

叶片泵原那么上正反转能够实现油液反流，可是由于叶片泵出口位置侧板进行补偿，叶片存在前倾与后倾角度，因此不能实现正反转。

2-8答：

提高双作用叶片泵压力方式：

端面间隙补偿

减小吸油区叶片对定子曲线的压力，也能解除双作用叶片泵的压力限制：

薄叶片结构，双叶片结构，子母叶片结构，柱销叶片结构，阶梯叶片结构，弹簧叶片结构。

2-9答：

齿轮泵优势：

结构简单，制造方便，价钱低廉，体积小，质量轻，自吸性能好，油液不灵敏，靠得住度高；

缺点：

压力低，脉动大，振动大，噪声大，排量不可调。

场合：

低压，定量，脉动要求低，环境差的场合。

叶片泵优势：

流量均匀，脉动小，噪声小，振动小，工作平稳。

缺点：

自吸性能不行，油液灵敏，结构复杂，制造工艺要求比较高。

场合：

应用较普遍。

柱塞泵优势：

容积效率高、泄漏小、可在高压下工作、大多用於大功率液压系统；

缺点：

结构复杂，材料和加工精度要求高、价钱贵、对油的清洁度要求高。

场合：

高压，变量场合。

螺杆泵优势：

脉动小，无困油，噪声小，振动小，效率高，寿命长，转速高，结构简单，自吸性能最好，工作靠得住，油液污染不灵敏。

缺点：

流量小，价钱贵，加工精度高。

场合：

静压机床领域。

2-10答：

（1）额定流量Pn=pn×qn；

（2）容积效率ηv=总效率η/机械效率ηm；

实际流量q=额定理论流量qn×容积效率ηv；

泄漏Δq=额定流量qn-实际流量q。

2-11答：

排量V=2πm2zb

理论流量qn=排量V×转速n；

容积效率ηv=实际流量q/理论流量qn；

2-12答：

（1）排量V=空载流量q0/转速n0；

（2）转速n=1420时，理论流量qn=排量*转速n；

容积效率ηv=实际流量q/理论流量qn；

总效率η=实际流量q*压力p/输入功率。

2-13答：

（1）排量V=πd2Dz（tanα）/4；

理论流量qn=排量V×转速n；

（2）实际流量q=理论流量qn×容积效率ηv；

（3）总效率η=容积效率ηv×机械效率ηm；

理论功率Pn=理论流量qn×压力p；

实际输入功率=理论功率Pn/总效率η；

第三章

3-1答：

活塞杆液压缸别离双活塞杆液压缸及单活塞杆液压缸。

双活塞杆液压缸用于来回速度及输出力相等的工况；而但活塞杆液压缸能够选择无杆腔进油、有杆腔进油及差动连接进油方式，来实现三种不同的运动速度及输出力的工况。

3-2答：

无杆腔进油，

F=πD2p1ηm/4；

v=4qηv/π/D2；

有杆腔进油，

F=π（D2-d2）p1ηm/4；

v=4qηv/π/（D2-d2）；

差动连接，

F=πd2p1ηm/4；

v=4qηv/π/d2；

3-3答：

v==4q/π/d2

注意，直径选择柱塞的直径，不要选择缸体的内径。

3-4答：

P2=F2/A2；

P1=F1/A1+P2=F1/A1+F2/A2

v1=q1/A1

v2=q1/A2

注意：

要求两个液压缸的容积一致。

3-5答：

（1）泵的实际输出流量为：

qp=排量Vp×转速n×容积效率ηvp；

马达的转速为：

nM=泵实际流量qp×马达容积效率ηvM/马达排量VM；

（2）马达的输入压力为：

pm=；

马达的输入功率为：

Pr=pm×泵的实际输出流量qp；

马达的输出功率为：

PM=pr×容积效率ηvM×机械效率ηmM；

（3）马达的输出转矩为：

输出功率PM/（2*pi*马达转速nM）。

注意条件：

不计泄漏是不计管道的泄漏，即泵输出流量与马达输入流量一致。

马达回油压力损失，即马达的回油压力为0.

第四章

4-1答：

（1）一般单向阀：

与其他元件组成组合元件（单向节流阀，单向顺序阀等）；作为背压阀；多泵供油时作为隔间（例如，两工一备时若是不加隔间，那么工作泵打出的油直接从备用泵倒灌回油箱）

（2）液控单向阀：

液压锁；平稳阀；充液阀；

4-2答：

外泄式的活塞背压腔直接接通油箱，如此反向开启时就能够够减小P1腔压力对操纵压力的阻碍，从而减小操纵压力。

故一样在反向出油口压力较低时采纳内泄式，高压系统采纳外泄式。

4-3答：

O

P

M

Y

H

系统保压

可以

可以

不可以

可以

不可以

系统卸荷

不可以

不可以

可以

不可以

可以

换向精度

高

低

高

低

低

启动平稳性

好

好

好

差

差

浮动

不可以

可以

不可以

可以

可以

4-4答：

（1）Y型先导阀能够使得主阀两操纵右路压力为零，主阀阀芯在弹簧力对中作用下位于中位；

（2）阀可不能动作。

因为当电磁铁1得电时，先导阀左位工作，主阀左侧操纵腔接入口压力油；可是由于M型中位性能，使得泵一直处于卸荷状态，压力绝对为零，故可不能产生推动主阀运动的液压力，主阀可不能换向。

方法是在回油路上接一个背压阀即可。

4-5答：

将执行元件锁紧与元件浮动相反，泵卸荷看P口接什么，答案与4-3大体一样。

4-6答：

溢流阀作用是调压溢流和平安作用；顺序阀作用是利用油液压力作为操纵信号操纵油路的通断；减压阀使系统的某一支路取得稳固的低压。

溢流阀原理：

并联溢流式压力负反馈；

减压阀原理：

串联减压式压力负反馈；

顺序阀原理：

与直动型溢流阀相似，可是顺序阀为减小调压弹簧刚度，设置了截面积比阀芯小的操纵活塞

顺序阀不能够作为溢流阀用。

其一，出口不是溢流口，因此出口不接回油箱，而是与某一执行元件相连，弹簧腔泄油口L必需单独接回油箱；其二，顺序阀不是稳压阀，而是开关阀，它是一种利用压力的高低操纵油路通断的“压控开关”。

4-7答：

（1）若是堵塞该阀将变成直动型溢流阀。

（2）主阀始终处于关闭的状态。

4-8答：

答案同4-4，再也不赘述。

4-9答：

节流阀为单纯节流口调速，流量刚度小。

调速阀为定差减压阀与节流阀串联，能够保证外负载转变时节流阀前后压差及节流面积不变，通过的流量不变，流量刚度大。

调速阀用于负载转变大的场合，节流阀用于负载转变小的场合。

4-10答：

区别：

（1）溢流阀是入口压力负反馈；减压阀是出口压力负反馈

（2）溢流阀阀口常闭；减压阀阀口常开。

（3）溢流阀出口接油箱；减压阀出口接负载。

（4）溢流阀无泄油口；减压阀有泄油口

方式：

（1）是不是有外泄口，有那么是减压阀，无那么是溢流阀；

（2）在入口吹烟气，出口冒烟是减压阀，不冒是溢流阀。

4-11答：

（1）、没有负载；

（2）、负载虽有，但由其所决定的压力值小于减压阀的调定值；（3）减压阀进出油口压差偏低。

当进出油口压差低于时，其出口压力不稳，调剂困难，即调不上去；（4）减压阀进、出油口接反。

4-12答：

用于卸荷阀利历时采纳外控、内泄式。

用于背压阀利历时可采纳内控、内泄式。

反之那么不行，外控内泄式形成不了背压，内控内泄式不能使油液卸荷。

顺序阀当卸荷阀及平稳阀时，泄漏口依照内泄及外泄方式考虑接通（阀后无节流阀时，可之内泄；阀后有节流阀时，最后用外泄）；而当前端油压靠得住稳固，且预先明白范围时采纳内控式；不然采纳外控式。

内控式，结构简单，但负载转变时靠得住度不高；外控式，结构复杂，但靠得住度高。

4-13答：

当XF2压力为5MPa时，XF1入口压力为10MPa，XF1全开。

当XF2压力调整至15MPa时，XF1入口压力为15MPa，XF1全开。

4-14答：

溢流阀

减压阀

顺序阀

控制油口

进口压力

出口压力

进口压力

工作状态

常闭

常开

常闭

设泄油口

无

有

有

油路流向

油箱

系统

系统

4-15答：

薄壁小孔的温度不灵敏，即油液温度转变时，油液粘度转变，可是薄壁小孔超级短，油液粘度还来不及作用便流过节流口，可不能产生速度转变，因此温度不灵敏。

4-16答：

1）通流能力大，专门适用于大流量的场合。

2）阀芯动作灵敏、抗堵塞能力强。

3）密封性好，泄漏小，油液流经阀口压力损失小。

4）结构简单，易于实现标准化。

第五章

5-1答：

（1）O型圈密封，靠变形量来密封油液，静密封，用于静态及速度低的场合。

（2）唇形密封，靠唇形边变形密封油液，动，用于速度高的场合；

（3）组合密封，结合以上优势，场合应用普遍。

（4）防尘圈，避免外界杂质进入系统，用于低压场合。

5-2答：

（1）网式过滤器，一层砂网进行过滤，能够清洗，但过滤精度低，通流能力大，作为吸油过滤器。

（2）线隙式过滤器，铜丝或钢丝不断缠绕而依托丝间间隙进行过滤，不可清洗，过滤精度好，通流能力大，作为回油过滤器。

（3）纸质式过滤器，采纳滤纸过滤，无法清洗，过滤精度高，通流能力小，作为回油及压油过滤器。

（4）烧结式过滤器，烧结成多孔介质形，过滤精度高，滤芯强度大，作为高压过滤器。

（5）磁性过滤器，专门用磁铁来过滤铁屑，与其他过滤器配合利用。

5-3答：

（1）吸油过滤器，过滤精度低，通流能力要大。

（2）压油过滤器，经受高压及冲击，强度要大，配有堵塞发信装置。

（3）回油滤油器，过滤精度高，经受压力低。

（4）独立过滤器，过滤精度及通流能力及经受压力均自行设计，独立运行，与主系统开启停止无关，一直过滤。

5-4答：

过滤精度为过滤器过滤的杂质最小直径。

一样分为NAS00-13级，00级最好，13级为最低精度，再低仪器直接爆表了。

过滤精度依照后面的元件要求油液清洁品级进行选取。

一样要考虑通流能力及工作压力。

假设要求通流能力大，那么过滤精度一样低；反之，过滤精度高。

5-5答：

油箱作用：

贮存工作介质；散发烧量；分离空气；沉淀杂质；给泵站提供安装平台。

设计考虑的问题有：

容积及散热面积；进出油油管的安放及位置；吊耳；隔板；放油螺塞；清洗口；密封装置；加热器；冷却器；液位计；空气滤清器等。

5-6答：

油管的分类及场合为P115中的表5-2.

硬管管接头：

扩口式，低压场合；卡套式，对轴向尺寸要求不高，但对管道尺寸精度要求高，不然卡不上，拆卸方便；焊接式，简单方便，但不可拆卸。

软管管接头：

扩口式及压扣式，一样厂家直接做好，不需自行安装。

5-7答：

蓄能器分为充气式（气囊式、活塞式、柱塞式及差动活塞式、直接接触式等），重力式，弹簧式等。

活塞式，结构简单，寿命长，用于大体积、大流量场合；反映不灵敏，稳固性差，作为吸收脉动用；

气囊式，结构简答，响应快，利用处合普遍，但工艺复杂。

重力式，反映慢，体积庞大，用于冶金等大型系统的恒压供油。

弹簧式，结构简单，反映灵敏，容量小，用于低压、小容量场合。

5-8答：

公式：

ΔV=V0p01/n[（1/p1）1/n-（1/p2）1/n]

快速供油，n=；ΔV=5L；p0=9MPa；p1=10MPa；p2=20MPa。

结果自己算。

5-9答：

公式：

ΔV=V0p01/n[（1/p1）1/n-（1/p2）1/n]

慢速供油，n=1；V0=；p0=；p1=7MPa；p2=12MPa。

结果自己算。

5-10答：

考虑通流能力，过滤精度，工作压差，经受的压力，清洗方便等。

此过滤器流量与泵一致，只能安装在泵出口，爱惜系统。

5-11答：

吸油口及回油口应该在最低液面之下；而泄漏油口应该在最高液面之上；回油管端应该切45°角为佳。

隔板高度应比最低液面低一点为佳。

5-12答：

轴用密封圈是安装在孔里面，来密封轴孔的，如活塞杆与导向套；

孔用密封圈是安装在轴里面，来密封轴孔的，如活塞与液压缸内壁。

因此活塞杆与导向套间需要轴用密封圈，不能用孔用密封圈。

Yx型密封圈分成两种，利用成效更佳。

5-13答：

O型密封圈一样用于周密封及速度低的动密封；

当速度大时，双侧要安装有挡圈，避免O型圈挤进裂缝里面。

5-14答：

d=2（q/π/v）；

压油管速度要求：

；吸油管：

；回油管：

；操纵油管：

2---3；软管：

<4；

δ=pdn/2/σb;

σb为各类管路的抗拉强度；

q=40L/min；p=；n为平安系数；小于7MPa为8；7、范围内为6；大于为4.

结果自己算

5-15答：

计算方式与5-14一致。

第六章

6-1答：

（1）负载无穷大，YA断电，那么压力油只能通过先导溢流阀的先导阀开启，进行溢流，压力为4MPa。

（2）负载为2MPa，YA断电，那么压力油进入系统，那么压力为2MPa；

（3）负载为2MPa，YA得电，电磁溢流阀直接溢流，因此压力为0MPa。

6-2答：

把先导式溢流阀的操纵口当做泄漏口接油箱，那么先导溢流阀直接卸荷，压力油直接打开主阀回油箱，那么系统压力为0。

6-3答：

（1）a图中，直动式溢流阀C的设定压力为2MPa；先导式溢流阀B的先导阀压力为4MPa，操纵口接C阀，压力为2MPa，阀B的操纵压力取最小值（C阀压力），为2MPa；同理，先导式溢流阀A的先导阀压力为6MPa，操纵口接阀B，压力为2MPa，阀A的操纵压力取最小值（B阀压力），为2MPa，那么最终a图的溢流阀压力为2MPa；

流量分派为：

溢流流量通过A阀，分为主流量与小流量；主流量通过A主阀，小流量通过A先导阀；

A阀的先导阀流量又分成B阀的主流量与小流量；主流量通过B主阀，小流量通过B先导阀；

B阀的先导阀流量为C阀的流量；

（2）b图中，先导式溢流阀B的操纵口接油箱，相当于阀B直接卸荷，不起作用；因此设定压力为阀A与阀C的设定压力之和，为6MPa。

6-4答：

不同的减压阀串联，其压力取决于压力设定值小的那个阀；两个并联的话，压力取决于压力设定值大的那个阀。

6-5答：

P130中图6-15即为答案。

6-6答：

调速阀进出口装反后，其中的定差减压阀阀口全开，不起任何作用，就相当于节流阀。

 解答：

在节流调速系统中，若是调速阀的进、出油口接反了，调速阀流量将随负载的转变而转变，流速不稳固。

因为进、出油口接反后，调速阀中的减压阀弹簧腔压力高，减压口开至最大而不起作用，相当于简式节流阀。

6-7答：

（1）A、C点位置的压力为，而B位置的压力为5MPa。

（2）A、B、C三点位置的压力均为。

（3）A、B、C三点位置的压力均为0MPa。

6-8答：

（1）快进时，列方程：

活塞杆受力平稳方程：

p1A1=p2A2；

（1）

油液流向：

泵—阀1左腔—阀2左腔—液压缸无杆腔—液压缸有杆腔—阀3右腔—阀2左腔—差动连接。

各压力值的方程为：

流经各阀口的压力损失为，那么

=p0；=p1；=p0

（2）

联立方程

（1）与

（2），计算取得p1=；p2=；p0=；p3=

（2）快进速度为差动连接，实际油液作用面积为A1-A2=A2

那么液压缸速度为v=q/A2

（3）工进时液压泵的工作压力取决于溢流阀，为1MPa；

（4）快退时，直接取得：

活塞杆受力平稳方程：

p1A1=p2A2；

（1）

各压力值的方程为：

流经各阀口的压力损失为，那么

p1=0+=；

p2=；p0=p2+=；p3=p0+=

（5）差动时液压缸两腔压力值不相等。

6-9答：

（1）右行时，列方程：

p2=0；

活塞受力p1=F/A1；

那么通过节流阀的流量q1为：

q1=kA（p0-p1）m=kA（p0-F/A1）m；；

（2）左行时，列方程：

p2=p0；

活塞受力p0A0=F+p1A1--------p1=p0A0/A1-F/A1

那么通过节流阀的流量q2为：

q2=kA（p1-0）m=kA（p0A0/A1-F/A1）m；；

A0q2

6-10答：

（1）顺序阀最小调定压力应为重物自重作用在有杆腔上产生的压力，p顺序阀=（FG-Ff）/A2；

（2）溢流阀最小调定压力应为推动重物下行的最大工作载荷；

重物下行时的工作载荷为：

驱动力=工作载荷+摩擦力-自重；那么

P溢流阀=（R-FG+Ff）/A1：

6-11答：

（1）液压缸大腔压力最高时为，液压缸不动作，进入节流阀1的油液全数从节流阀2流出，那么列两个节流阀的流量方程：

q节流阀1=kAt1（py-p缸）；

q节流阀2=kAt2（py）；

两个流量相等，q节流阀1=q节流阀2，那么p缸=MPa；

（2）当液压缸压力最大时，流进节流阀1的流量最少，那么进入溢流阀的流量最大，其数值为：

q溢流阀=qp-q节流阀1=qp-kAt1（py-p缸）；

6-12答：

（1）1为低压大流量泵；2为高压小流量泵；3为截止阀，避免泵2的油流向左侧；4为溢流阀，用于大泵的卸荷；5为平安阀；6为减压阀，降低支路压力；7为单向阀，保压截至；八、12为电磁换向阀；9为压力继电器；10、15为液压缸；11为背压阀；13与14组成成单向节流阀；

（2）缸10为定位缸，用于工件定位；缸运动时，压力值为减压阀6的调定值；

当缸10定位后，缸再也不运动，压力值升高，高于继电器9设定值时，报警；

缸15为夹紧缸，用于工件夹紧；当夹紧缸空载运行时，系统压力低，未达到溢流阀4的设定值，泵1与泵2同时供油，液压缸行进速度大；当液压缸夹紧工件时，系统压力高，达到溢流阀4的设定值，泵1通过溢流阀4进行卸荷；泵2单独向系统供油，为高压小流量；

（3）夹紧缸的工作负载为30000N/100cm2=3MPa，阀11为背压阀，一样设定值为~1MPa；

减压阀6的设定值为1MPa；

阀4的设定值一样为小于等于3MPa；

阀5的设定值一样大于工作负载+背压，一样要大于~。

6-13答：

（1）阀4中位时，泵1及马达2均卸荷；

（2）阀4上位时，泵1出口接平安阀五、节流阀3及马达入口，为旁路节流调速；马达出口接油箱，泵带动马达转动；

（3）阀4下位时，泵1出口接油箱；马达入口接油箱，出口接平安阀5，马达转动排除的油需要克服平安阀5才能回油箱，具有必然负载，使得马达进行减速及制动；