华中科技大学网络教育液压与气压传动作业答案之欧阳物创编.docx

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华中科技大学网络教育液压与气压传动作业答案之欧阳物创编

1．什么是液压传动？

时间：

2021.02.07

命题人：

欧阳物

工作介质液体--液压传动，

2．液压传动系统由哪几部分组成？

组成部分：

动力源（泵）、执行元件（缸、马达）、控制元件（阀）、辅助元件、工作介质

3．在液压传动中有哪两个基本参数？

压力传动中两个最重要的概念：

负载决定压力和流量决定速度

1、液压系统的压力和执行元件的运动速度分别取决于什么？

系统的压力决定于（负载），而执行元件的运动速度决定于（流量）

2、按照我过标准：

牌号为N32的液压油，32是什么？

数字表示该液压油在40摄氏度时的运动粘度，32就表示40摄氏度时该液压油运动粘度为32

3、液体在管道内流动时，存在哪两种流动状态？

层流和湍流

1.液压泵主要有哪几种？

按其结构形式分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆泵；按泵的流量能否调节，分为定量泵和变量泵；按泵的输油方向能否改变，分为单向泵和双向泵。

2.液压系统的工作温度升高后，对液压泵的工作性能有什么影响？

1.液压油的标号是在40℃下定义的温度越高，其运动粘度越高粘度越高，泵的内泄越大

3.如何消除齿轮泵的困油现象？

解决办法通常是在浮动侧板上开卸荷槽，卸荷槽开法是在高压啮合区开槽，使得啮入时形成的高压油流入压油区，也就是压油口，而低压区开槽使得啮出时形成的真空区与吸油口相通，这样就解决困油现象

4.常见的变量泵有哪些？

叶片泵、径向柱塞泵或轴向柱塞泵

1、斜盘式轴向柱塞泵的三对运动摩擦副是什么？

柱塞与缸体，滑靴与斜盘，缸体与配流盘

2、轴向柱塞泵如何实现变量？

这样的容积泵，只能靠调转速来控制流量，但柱塞泵还可以通过控制柱塞的行程来控制流量，比如变普通的计量泵。

3、液压泵的排量V=50，转速n=1500容积效率0.98，求泵的输出流量？

实际输出流量Q0=（50*1500*0.98）/60=1225cm3/s

1．液压装置的执行机构通常有哪些？

液压马达的起动性能用什么来描述？

答案：

液压执行装置是液压系统五个基本组成系统之一液压执行装置（液压执行元件）是指将液压能能转换成机械能，从而实现执行机构的往复直线运动或摆动，输出力或力矩的装置。

液压执行装置可分为液压马达和液压缸。

液压马达把液体的压力能转换为回转式的机械运动。

液压缸将液压能转变成直线往复式的机械运动

液压马达的起动性能主要用起动扭矩和起动效率来描述。

如果起动效率低，起动扭矩就小，马达的起动性能就差。

起动扭矩和起动机械效率的大小，除了与摩擦力矩有关外，还受扭矩脉动性的影响。

2．什么叫液压泵的排量，理论流量，实际流量？

他们之间有什么关系？

答案：

液压泵的排量是指泵轴转一转所排出油液的体积，常用V表示，单位为ml/r。

液压泵的排量取决于液压泵密封腔的几何尺寸，不同的泵，因参数不同，所以排量也不一样。

液压泵的流量是指液压泵在单位时间内输出油液的体积，又分理论流量和实际流量。

理论流量是指不考虑液压泵泄漏损失情况下，液压泵在单位时间内输出油液的体积，常用qt表示，单位为l/min。

排量和理论流量之间的关系是：

1000（min）

tqnVl=式中n——液压泵的转速（r/min）；q——液压泵的排量（ml/r）实际流量q是指考虑液压泵泄漏损失时，液压泵在单位时间内实际输出的油液体积。

由于液压泵在工作中存在泄漏损失，所以液压泵的实际输出流量小于理论流量。

额定流量qs是指泵在额定转速和额定压力下工作时，实际输出的流量。

泵的铭牌上标出的流量为泵的额定流量。

3．液压缸为什么要设置缓冲装置？

答案：

液压缸的活塞及活塞杆，在液压力的驱动下具有很大的动量。

它在行程终端，当杆头进入液压缸的端盖和缸底部分时，会引起机械碰撞，产生很大的冲击。

为了防止带来的冲击对油缸的影响，设计时会考虑到油缸收到底时活塞与缸筒底的碰撞问题，所以会考虑油缸行程，大都会让行程有富裕，快到行程终端时外部都有机械限位，防止油缸内部碰撞，任何时候都不会用到油缸的全行程。

若在行程方面无法得到解决的话，就必须在油缸的设计时采用缓冲装置，来避免油缸较强的机械碰撞。

在缓冲装置的作用下，在行程终端时能实现速度递减，直至为零。

避免机械碰撞，从而达到对油缸的保护作用

4．液压泵的排量V=25cm3/r，转速n=1200r/min，容积效率ηv=0.96，总效率η=0.84，求泵在输出压力p=5MPa时，泵的输出流量q和输入功率P各为多少？

输入流量：

Q1=25*1200=30000cm3/min=500cm3/S=0.5L/S=0.5*10-3m3/S

输出流量：

Q2=Q1*ηv=0.5*0.96=0.48L/S=0.48*10-3m3/S

输入功率：

N=PQ/η=50*105*0.48*10-3=2400w=2.4kw

一、填空题

1．液压传动装置由_液压动力装置__、_控制阀__、____管路_、_____执行机构_和工作介质等组成。

液压系统的工作压力取决于__负载_____。

2．按照我国国家标准规定：

牌号为“N46”液压油，“46”表示是该种类的液压油在___40_℃时的___运动_粘度是___46___（cSt），换算成___0.04_粘度约为___14___（Pa•s）。

（假定油的密度为900kg/m3）

3．液压泵常用的型式有___齿轮泵_____、___叶片泵_____、___柱塞泵________和螺杆泵。

二、简答题

1．液压系统的工作温度升高后，对液压泵的工作性能有什么影响？

液压油的标号是在40℃下定义的温度越高，其运动粘度越高粘度越高，泵的内泄越大

2.液体在管道内流动时存在哪两种流动状态？

液体在管道内流动时的流动状态用什么来判断？

液体在管道内流动时存在层流和紊流两种流动状态。

液体在管道内流动时的流动状态用雷诺数来判断。

一般而言，ReRer时为紊流。

三、计算题

如图示简化回路中，缸1为进给缸，缸2为夹紧缸，已知液压缸1无杆腔的面积为A1=20×10-4m2，负载F1=6000N，溢流阀的调整压力为Py=3.5MPa，减压阀压力调整值2MPa，两缸的动作按顺序进行：

（1）缸2空载接近工件；

（2）缸2完成加紧工件；（3）电磁阀得电，缸1空载运行到工作位置；（4）电磁阀保持得电，缸1工作进给运动。

分析在上述4个动作过程中图中a、b、c点处的压力值各为多少？

（1）缸2空载接近工件：

Pa=Pb=Pc=0

（2）缸2完成加紧工件，减压阀减压：

Pa=3.5MPa，Pb=Pc=2.5MPa

（3）电磁阀得电，缸1空载运行到工作位置：

Pa=Pb=0，单向阀保持缸2压力Pc=2MPa

（4）电磁阀保持得电，缸1工作进给运动：

Pa=3MPa，Pb=Pc=2MPa

1.液压控制阀按控制方式分为哪几类？

（1）、开关或定值控制阀（switchvalve）

（2）、伺服控制阀（pilotvalve）

（3）、电液比例控制阀（electro-hydraulicproportionalvalve）

（4）、数字控制阀（digitalcontrolvalve）

2.从阀实现的控制功能、控制压力油来源、主阀口的状态和泄漏油的回油方式等几个方面比较溢流阀和减压阀区别。

答：

溢流阀是保持进口压力恒定的压力控制阀，其控制压力取自阀的进口，主阀口常闭，泄油方式为内泄。

减压阀是保持出口压力恒定的压力控制阀（定值减压阀），其控制压力取自阀的出口或进口，主阀口常开，泄油方式为外泄。

顺序阀是当进口压力达到某一设定值时主阀口开启，其控制压力取自阀的进口（内控）或系统其他的部位（外控），主阀口常闭，泄油方式可为外泄或内泄。

3.液压马达的输出扭矩T=170N.m，输出转速n=2700r/min，V=84cm3/r时，机械效率ηm=0.85,容积效率ηv=0.9，求液压马达所需的供油压力p和流量q。

P=（2*3.14*170）/（84*10-6*0.85）=14.95MPa

q=（84*10-6*2700）/（60*09）=0.0042=4.2*10-3m3/s

作业7

1.在实际工作中液压泵的工作压力是变化的（一般不超过泵的额定压力），那么泵工作压力的大小对泵工作性能是如何影响的？

答：

液压锁管机压力小可能是溢流阀的调节不当引起的．可以调节溢流阀提高系统压力．与转速没有关系了，电机转速影响的是你泵的流量．并不影响你的系统压力．

2.液压马达和液压泵有哪些相同点？

答：

液压马达和液压泵的相同点：

1）从原理上讲，液压马达和液压泵是可逆的，如果用电机带动时，输出的是液压能（压力和流量），这就是液压泵；若输入压力油，输出的是机械能（转矩和转速），则变成了液压马达。

2）从结构上看，二者是相似的。

3）从工作原理上看，二者均是利用密封工作容积的变化进行吸油和排油的。

对于液压泵，工作容积增大时吸油，工作容积减小时排出高压油。

对于液压马达，工作容积增大时进入高压油，工作容积减小时排出低压油。

液压马达和液压泵的不同点：

1）液压泵是将电机的机械能转换为液压能的转换装置，输出流量和压力，希望容积效率高；液压马达是将液体的压力能转为机械能的装置，输出转矩和转速，希望机械效率高。

因此说，液压泵是能源装置，而液压马达是执行元件。

2）液压马达输出轴的转向必须能正转和反转，因此其结构呈对称性；而有的液压泵（如齿轮泵、叶片泵等）转向有明确的规定，只能单向转动，不能随意改变旋转方向。

3）液压马达除了进、出油口外，还有单独的泄漏油口；液压泵一般只有进、出油口（轴向柱塞泵除外），其内泄漏油液与进油口相通。

4）液压马达的容积效率比液压泵低；

通常液压泵的工作转速都比较高，而液压马达输出转速较低。

另外，齿轮泵的吸油口大，排油口小，而齿轮液压马达的吸、排油口大小相同；

齿轮马达的齿数比齿轮泵的齿数多；叶片泵的叶片须斜置安装，而叶片马达的叶片径向安装；

叶片马达的叶片是依靠根部的燕式弹簧，使其压紧在定子表面，而叶片泵的叶片是依靠根部的压力油和离心力作用压紧在定子表面上。

3.某泵输出油压为10MPa，转速1450r/min，排量为200mL/r，泵的容积效率为ηvp=0.95，总效率为ηp=0.9。

求泵的输出液压功率及驱动该泵的电机所需功率（不计泵的入口油压）。

P=100（bar）*200（ml/r）*1450（r/min）/20*3.14/0.9/9.55=53.7Kw,建议点击功率要选到65Kw

作业8

1.调速阀是由什么串联而成的？

调速阀由定差减压阀和节流阀串联而成

2.常见的液压基本回路有几类？

各起什么作用？

答：

由某些液压元件组成、用来完成特定功能的典型回路，称为液压基本回路。

常见的液压基本回路有三大类：

1）方向控制回路，它在液压系统中的作用是控制执行元件的启动、停止或改变运动方向。

2）压力控制回路，它的作用利用压力控制阀来实现系统的压力控制，用来实现稳压、减压，增压和多级调压等控制，满足执行元件在力或转矩上的要求。

3）速度控制回路，它是液压系统的重要组成部分，用来控制执行元件的运动速度。

3.液压泵的排量V=50cm3/r,转速n=1500r/min,容积效率ηv=0.98,总效率η=0.85,求泵在输出压力p=32MPa时，泵的输出流量q和输入功率P各为多少？

输出流量q=V*n*ηv=50cm3/r*1500r/min*0.98=73500cm3/min=0.001225m3/s

输入功率P=p*100000*V*n/（102*η）=32MPa*100000*0.00125m3/s÷（102*0.85）=46.14kW

作业9

1.在H、O、M、K和Y型机能中，哪些能实现泵的卸荷？

哪些能实现执行元件的浮动？

H、M、K型能实现泵的卸荷，H、Y型能实现执行元件的浮动。

2．在H、O、M、K和Y型机能中，哪些在短时间内能锁定执行元件位置？

O、M型在短时间内能锁定执行元件位置。

3．斜盘式轴向柱塞泵柱塞直径d=22mm，柱塞分布圆直径D=68mm，柱塞数Z=7，转速n=960r/min，输出压力p=10MPa，容积效率ηv=0.95，机械效率ηm=0.90,当斜盘倾角α=18o30’时，试计算：

（1）泵的理论流量qt；

（2）泵的实际流量q；（3）泵所需电机功率P。

qt=π/4*222*7*68*tan18°30′*960=55.2L/min

q=qt*ηv=55.2L/min*0.95=52.44L/min=8.74*10-3（m3/s）

p=[107*8.74*10-3（m3/s）]/0.95*0.9=102KW

综合作业2

一、填空题

1．液压控制阀按用途分类有__方向控制阀___、__压力控制阀___和__流量控制阀___；按控制方式分有四大类：

比例阀和伺服阀都可以依据输入信号的变化规律连续地成比例地控制液压系统中的压力和流量的阀类，一般说来前者比后者的控制精度要高；借助手轮、凸轮和开关电磁铁等来实现液流通路的开关，定值地控制液流的压力和流量的阀类属___开关阀类_______类；__数字控制阀________是用数字直接控制的液压阀类。

2．滑阀式换向阀的滑阀机能表示滑阀在___中位_____时的各油口的连通方式。

在H、O、M、K和Y等型机能中，___H___、___M___和__K____型机能能实现泵的卸荷；___H___和___Y___型机能能实现执行元件的浮动；对于在短时间内需要锁定执行元件位置的情况下可以选用___O___型和___M___型机能。

3．节流调速回路用定量泵供油，用流量阀即____节流阀______或____调速阀______改变进入执行元件的流量使之变速。

依据流量阀在回路中的位置不同，分为___进油节流调速___、__回油节流调速___和___旁路节流调速__等三种回路。

4．通过改变泵或马达的排量来进行调速的方法称为_____容积调速回路______，这种调速方法主要优点是没有____节流______损失，也没有__溢流________损失。

二、问答题

1.试比较先导型溢流阀和先导型减压阀的不同点。

答：

相同点：

溢流阀与减压阀同属压力控制阀，都是通过液压力与弹簧力进行比较来控制阀

口动作；两阀都可以在先导阀的遥控口接远程调压阀实现远控或多级调压。

不同点：

1）溢流阀阀口常闭，进出油口不通；减压阀阀口常开，进出油口相通。

2）溢流阀为进口压力控制，阀口开启后保证进口压力稳定；减压阀为出口压力

控制，阀口关小后保证出口压力稳定。

3）溢流阀出口接油箱，先导阀弹簧腔的泄漏油经阀体内流道内泄至出口；减

压阀出口压力油去工作，压力不为零，先导阀弹簧腔的泄漏油有单独的油

口引回油箱。

2.何谓溢流阀的开启压力和调整压力?

答：

当油压对阀芯的作用力大于弹簧预紧力时，阀芯开启，高压油便通过阀口溢流回油箱。

将溢流阀开始溢流时打开阀口的压力称为开启压力。

溢流阀开始溢流时，阀的开口较小，溢流量较少。

随着阀口的溢流量增加，阀芯升高，弹簧进一步被压缩，油压上升。

当溢流量达到额定流量时，阀芯上升到一定高度，这时的压力为调整压力。

三、计算题

如图所示在液压泵与液压马达组成的闭式回路中，液压泵输出压力p=10MPa，机械效率ηmp=0.95，容积效率ηvp=0.9，排量Vp=10cm3/r；液压马达机械效率ηmM=0.95，容积效率ηvM=0.9，排量VM=10cm3/r；当液压泵转速np=1500r/min时，试求：

（1）电机所需功率P；

（2）液压泵实际输出功率P出p；

（3）液压马达实际输出转速nM；

（4）液压马达实际输出功率P出M；

（5）液压马达实际输出转矩T出M。

（1）解：

P=VM*np*p/ηmM=15.7KW

（2）解：

P出p=Vp*ηmp*np*p=10cm3/r*0.95*1500r/min*10MPa=

（3）解：

作业10

1.容积调速回路的优点？

容积节流调速回路的优点？

答：

节流调速回路具有低速稳定性好，而回路效率低的特点；容积调速回路具有低速稳定性较差，而回路效率高的特点

2.气动三联件由什么组成？

答：

气动三联件是由过滤器、减压阀和油雾器三部分组成

3.斜盘式轴向柱塞泵的机构简图如下所示。

已知柱塞分布圆直径D=80mm，柱塞直径d=16mm，柱塞数z=9，斜盘倾斜角α=22°，泵的输出油压pp=10MPa，转速np=1000r/min，容积效率ηVp=0.9，机械效率ηmp=0.9。

试求：

①泵的理论流量；

解：

V=Z*D*tana*（πd2/4）=9×80×10-3×tan22°×（3.14×162×10-6/4）=58.46ml/r

②泵的实际输出流量；

q=V*n*ηVp=（58.46×1000×0.9）/1000=52.61L/min

③所需驱动功率（kW）。

P=（P*q）/（ηVp*ηmp）=（10×106×52.61）/（6×104×0.9×0.9）=10.83KW

综合作业三

一、填空题

1．液压装置的执行机构通常有___液压马达______和____液压缸_____。

2．______容积节流___________调速的工作原理是：

用排量可以自动改变的压力补偿泵供油，用______流量控制阀________调节进入缸或缸流出的流量来调节活塞的运动速度。

3．随温度的降低，空气的粘度___降低_______，空气的含湿量____降低______。

气动三联件是指__分水滤气器________、___减压阀_______和___油雾器_______等三个元件。

二、问答题

1．用压力控制阀（溢流阀和顺序阀）和节流阀都可以在系统的回油路中产生背压，简述这两类阀产生背压的各自特点。

答：

由阀口“压力-流量和开口通流面积”的关系可知，节流阀的（开口）通流截面积固定，背压随流量的变化而变化，流量增加背压增大。

而压力控制阀的控制压力即背压取决于阀芯所受的弹簧力，弹簧力随阀口开度的变化基本不变或变化很小，所以当流量的变化时，阀口的开口截面积随之成正比地变化，而背压基本不变化。

2．选用过滤器主要考虑哪几方面？

过滤器可以安装在液压系统中哪些位置？

答：

选用过滤器应考虑过滤精度、通流能力、机械强度和其它功能。

过滤器在系统中可安装在泵的吸油管路、泵的出口、系统的回油路和单独的过滤系统中。

三、计算题

在图示简易压力机回路中，液压缸无杆腔面积A1=80×10-4m2，有杆腔的面积为A2=40×10-4m2，活塞与运动部件的自重为G=8000N，活塞运动时的摩擦阻力为Ff=1500N。

向下运动有空载匀速快速下行和负载慢速下移两种工况，负载阻力（方向向上）FL在10000~40000N之间变化；向上空载快速退回。

问：

（1）溢流阀合适的调整压力应为多少？

（2）顺序阀合适的调整压力为多少？

解：

（1）活塞匀速快速下行时确定顺序阀合适的调整压力。

通过对油缸向下运动的受力分析，得出：

Ff+FL+p2A2=G+p1A1

式中：

p1为无杆腔压力；p2为有杆腔压力；当活塞空载匀速快速下行时可以依靠顺序阀平衡油缸运动部件的重量，则可以令此时p1=0和FL=0，即1500+0+p2A2=8000+0×A1可以得出：

p2=1.35MPa即为顺序阀的调定压力。

（2）活塞向下运动承受最大负载时确定溢流阀合适的调整压力。

当负载慢速下移FL=40000N，即1500+40000+1.35×106×40×10-4=8000+p1A1可以得出：

p1=4862500Pa即为溢流阀的调定压力

时间：

2021.02.07

命题人：

欧阳物