《液壓傳動(dòng)》第2版_課后思考題和習(xí)題解答

1、思考題和習(xí)題解1.1 液體傳動(dòng)有哪兩種形式？它們的主要區(qū)別是什么？答：用液體作為工作介質(zhì)來(lái)進(jìn)行能量傳遞的傳動(dòng)方式被稱之為液體傳動(dòng)。按照其工作原理的不同，液體傳動(dòng)又可分為液壓傳動(dòng)和液力傳動(dòng)，其中液壓傳動(dòng)是利用在密封容器內(nèi)液體的壓力能來(lái)傳遞動(dòng)力的；而液力傳動(dòng)則的利用液體的動(dòng)能來(lái)傳遞動(dòng)力的。1.2 什么叫液壓傳動(dòng)？液壓傳動(dòng)所用的工作介質(zhì)是什么？答：利用液體的壓力能來(lái)傳遞動(dòng)力的的傳動(dòng)方式被稱之為液壓傳動(dòng)。液壓傳動(dòng)所用的工作介質(zhì)是液體。1.3 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由哪幾部分組成？各組成部分的作用是什么？（ ： （ 1）動(dòng)力裝置：動(dòng)力裝置是指能將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成為液壓能的裝置，它是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源。（ 2）控

2、制調(diào)節(jié)裝置：其作用是用來(lái)控制和調(diào)節(jié)工作介質(zhì)的流動(dòng)方向、壓力和流量，以保證執(zhí)行元件和工作機(jī)構(gòu)的工作要求。（ 3）執(zhí)行裝置：是將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置，其作用是在工作介質(zhì)的推動(dòng)下輸出力和速度（或轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速） ，輸出一定的功率以驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)做功。（ 4）輔助裝置：除以上裝置外的其它元器件都被稱為輔助裝置，如油箱、過(guò)濾器、蓄能器、冷卻器、管件、管接頭以及各種信號(hào)轉(zhuǎn)換器等。它們是一些對(duì)完成主運(yùn)動(dòng)起輔助作用的元件，在系統(tǒng)中是必不可少的，對(duì)保證系統(tǒng)正常工作有著重要的作用。（ 5 ）工作介質(zhì)：工作介質(zhì)指?jìng)鲃?dòng)液體，在液壓系統(tǒng)中通常使用液壓油液作為工作介質(zhì)。1.4 液壓傳動(dòng)的主要優(yōu)缺點(diǎn)是什么？答：優(yōu)點(diǎn)： （ 1

3、 ）與電動(dòng)機(jī)相比，在同等體積下，液壓裝置能產(chǎn)生出更大的動(dòng)力，也就是說(shuō)，在同等功率下，液壓裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，即：它具有大的功率密度或力密度，力密度在這里指工作壓力。（ 2）液壓傳動(dòng)容易做到對(duì)速度的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，而且調(diào)速范圍大，并且對(duì)速度的調(diào)節(jié)還可以在工作過(guò)程中進(jìn)行。（ 3）液壓傳動(dòng)工作平穩(wěn)，換向沖擊小，便于實(shí)現(xiàn)頻繁換向。（ 4）液壓傳動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，能實(shí)現(xiàn)自潤(rùn)滑，使用壽命長(zhǎng)。（ 5）液壓傳動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可以很方便地對(duì)液體的流動(dòng)方向、壓力和流量進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，并能很容易地和電氣、電子控制或氣壓傳動(dòng)控制結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)和操作。（ 6）液壓元件易于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，

4、便于設(shè)計(jì)、制造和推廣使用。答：缺點(diǎn)： （ 1 ）由于液壓傳動(dòng)中的泄漏和液體的可壓縮性使這種傳動(dòng)無(wú)法保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。（ 2）液壓傳動(dòng)中有較多的能量損失（泄漏損失、摩擦損失等） ，因此，傳動(dòng)效率相對(duì) 低。（ 3）液壓傳動(dòng)對(duì)油溫的變化比較敏感，不宜在較高或較低的溫度下工作。（ 4）液壓傳動(dòng)在出現(xiàn)故障時(shí)不易找出原因。第1章 思考題和習(xí)題解2.1液壓油液的粘度有幾種表示方法？它們各用什么符號(hào)表示？它們又各用什么單位？Ff答：(1)動(dòng)力粘度:動(dòng)力粘度又稱為絕對(duì)粘度，由式： n =確定。液體動(dòng)力A5dy粘度的物理意義是：液體在單位速度梯度下流動(dòng)或有流動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，相接觸的液層間單位面積上產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力。動(dòng)力粘

5、度的法定計(jì)量單位為Pas (Ns/m2)。(2)運(yùn)動(dòng)粘度v :液體的動(dòng)力粘度與其密度的比值被稱為液體的運(yùn)動(dòng)粘度，即：nV =一P液體的運(yùn)動(dòng)粘度沒(méi)有明確的物理意義，但它在工程實(shí)際中經(jīng)常用到。因?yàn)樗膯挝恢?有長(zhǎng)度和時(shí)間的量綱，類似于運(yùn)動(dòng)學(xué)的量，所以被稱為運(yùn)動(dòng)粘度。它的法定計(jì)量單位為 m2/s,常用的單位為 mm2/s。(3)相對(duì)粘度：相對(duì)粘度又稱為條件粘度，它是采用特定的粘度計(jì)在規(guī)定的條件下測(cè) 量出來(lái)的粘度。用相對(duì)粘度計(jì)測(cè)量出它的相對(duì)粘度后，再根據(jù)相應(yīng)的關(guān)系式換算出運(yùn)動(dòng)粘 度或動(dòng)力粘度，以便于使用。我國(guó)采用恩氏度 干。相對(duì)粘度無(wú)量綱。2.2 國(guó)家新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的液壓油液牌號(hào)是在多少溫度下的哪種粘度的

6、平均值？答：我國(guó)液壓油的牌號(hào)是用它在溫度為40c時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度平均值來(lái)表示的。例如 32號(hào)液壓油，就是指這種油在 40 c時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度平均值為32 mm2/s。2.6 液壓油的選用應(yīng)考慮幾個(gè)方面？答：對(duì)液壓油液的選用，首先應(yīng)根據(jù)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件來(lái)選擇合適 的液壓油液類型，然后再選擇液壓油液的粘度。2.7 液壓傳動(dòng)的介質(zhì)污染原因主要來(lái)自哪幾個(gè)方面？應(yīng)該怎樣控制介質(zhì)的污染？答：液壓油液被污染的原因是很復(fù)雜的，但大體上有以下幾個(gè)方面：(1)殘留物的污染：這主要指液壓元件以及管道、油箱在制造、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、安裝、 維修過(guò)程中，帶入的砂粒、鐵屑、磨料、焊渣、銹片、棉紗和灰塵等，雖然經(jīng)過(guò)清洗，

7、但 未清洗干凈而殘留下來(lái)的殘留物所造成的液壓油液污染。(2)侵入物的污染：液壓傳動(dòng)裝置工作環(huán)境中的污染物，例如空氣、塵埃、水滴等通 過(guò)一切可能的侵入點(diǎn)，如外露的活塞桿、油箱的通氣孔和注油孔等侵入系統(tǒng)所造成的液壓 油液污染。(3)生成物的污染：這主要指液壓傳動(dòng)系統(tǒng)在工作過(guò)程中所產(chǎn)生的金屬微粒、密封材 料磨損顆粒、涂料剝離片、水分、氣泡及油液變質(zhì)后的膠狀物等所造成的液壓油液污染?？刂莆廴镜姆椒ㄖ饕校?1)減少外來(lái)的污染：液壓傳動(dòng)系統(tǒng)在裝配前后必須嚴(yán)格清洗。組成液壓系統(tǒng)的管 件，用機(jī)械的方法除去殘?jiān)捅砻嫜趸铮缓筮M(jìn)行酸洗。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)在組裝后要進(jìn)行 全面清洗，最好用系統(tǒng)工作時(shí)使用的油液清洗，特

8、別是液壓伺服系統(tǒng)最好要經(jīng)過(guò)幾次清洗 來(lái)保證清潔。油箱要加空氣濾清器，給油箱加油要用濾油機(jī)，對(duì)外露件應(yīng)裝防塵密封，并經(jīng)常檢查，定期更換。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的維修，液壓元件的更換、拆卸應(yīng)在無(wú)塵區(qū)進(jìn)行。(2)濾除系統(tǒng)產(chǎn)生的雜質(zhì)：應(yīng)在系統(tǒng)的相應(yīng)部位安裝適當(dāng)精度的過(guò)濾器，并且要定期 檢查、清洗或更換濾芯。(3)控制液壓油液的工作溫度：液壓油液的工作溫度過(guò)高會(huì)加速其氧化變質(zhì)，產(chǎn)生各 種生成物，縮短它的使用期限。所以要限制油液的最高使用溫度。(4)定期檢查更換液壓油液：應(yīng)根據(jù)液壓設(shè)備使用說(shuō)明書(shū)的要求和維護(hù)保養(yǎng)規(guī)程的有 關(guān)規(guī)定，定期檢查更換液壓油液。更換液壓油液時(shí)要清洗油箱，沖洗系統(tǒng)管道及液壓元件 思考題和習(xí)題解3

9、.1 什么叫壓力？壓力有哪幾種表示方法？液壓系統(tǒng)的壓力與外界負(fù)載有什么關(guān)系？答：液體在單位面積上所受的內(nèi)法線方向的法向應(yīng)力稱為壓力。壓力有絕對(duì)壓力和相對(duì)壓力，絕對(duì)壓力是以絕對(duì)真空為基準(zhǔn)來(lái)度量的，而相對(duì)壓力是以大氣壓為基準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行度 量的。由公式p =F可知液壓系統(tǒng)中的壓力是由外界負(fù)載決定的。A3.4 解釋下述概念：理想流體、定常流動(dòng)、通流截面、流量、平均流速、層流、紊流和雷 諾數(shù)。答：理想液體：既無(wú)粘性又不可壓縮的假想液體。定常流動(dòng)：流體流動(dòng)時(shí)，流體中任何點(diǎn)處的壓力、速度和密度都不隨時(shí)間而變化，稱 這種流動(dòng)為定常流動(dòng)。通流截面：液體在管道中流動(dòng)時(shí)，垂直于流動(dòng)方向的截面稱為通流截面。流量：在單位時(shí)

10、間內(nèi)流過(guò)某一通流截面的液體體積稱為體積流量，簡(jiǎn)稱流量。平均流速：流量與通流截面積的比值即為平均流速。U A kudA =-。A A層流：液體質(zhì)點(diǎn)互不干擾、液體的流動(dòng)呈線狀或?qū)訝睢⑶移叫杏诠艿垒S線。紊流：液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)雜亂無(wú)章，除了平行于管道軸線的運(yùn)動(dòng)外，還存在劇烈的橫向 運(yùn)動(dòng)。雷諾數(shù)：由平均流速 u、管徑d和液體的運(yùn)動(dòng)粘度 v三個(gè)參數(shù)組成的無(wú)量綱數(shù)用來(lái)表 明液體的流動(dòng)狀態(tài)。3.5 說(shuō)明連續(xù)性方程的本質(zhì)是什么？它的物理意義是什么？答：連續(xù)性方程的本質(zhì)是質(zhì)量守恒定律。它的物理意義是單位時(shí)間流入、流出的質(zhì)量流量的差等于體積 V中液體質(zhì)量的變化率。3.6 說(shuō)明伯努利方程的物理意義并指出理想液體伯努利方

11、程和實(shí)際液體伯努利方程有什么 區(qū)別？答：伯努利方程表明了流動(dòng)液體的能量守恒定律。實(shí)際液體的伯努利方程比理想液體 伯努利方程多了一項(xiàng)損耗的能量hw和比動(dòng)能項(xiàng)中的動(dòng)能修正系數(shù)。p 2理想液體伯努利方程：z+ += const：g 2g第 3頁(yè)22實(shí)際液體伯努利方程：Z1 9 q = z2 -p2 士 hwDg 2g Dg 2g思考題和習(xí)題解4.1 從能量的觀點(diǎn)來(lái)看，液壓泵和液壓馬達(dá)有什么區(qū)別和聯(lián)系？從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，液壓泵和 液壓馬達(dá)又有什么區(qū)別和聯(lián)系？答：從能量的觀點(diǎn)來(lái)看，液壓泵是將驅(qū)動(dòng)電機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓系統(tǒng)中的油液壓力 能，是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力元件；而液壓馬達(dá)是將輸入的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，輸出

12、扭矩 和轉(zhuǎn)速，是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行元件。它們都是能量轉(zhuǎn)換裝置。從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，它們基本相同，都是靠密封容積的變化來(lái)工作的。4.2 液壓泵的工作壓力取決于什么？液壓泵的工作壓力和額定壓力有什么區(qū)別？答：液壓泵的工作壓力取決于負(fù)載，負(fù)載越大，工作壓力越大。液壓泵的工作壓力是 指在實(shí)際工作時(shí)輸出油液的壓力值，即液壓泵出油口處的壓力值，也稱為系統(tǒng)壓力。額定壓力是指在保證泵的容積效率、使用壽命和額定轉(zhuǎn)速的前提下，泵連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)允 許使用的壓力限定值。4.3 如題4.3圖所示，已知液壓泵的額定壓力和額定流量，設(shè)管道內(nèi)壓力損失和液壓缸、液壓馬達(dá)的摩擦損失忽略不計(jì)，而題圖 4.3 (c)中的支路上裝有節(jié)流小孔，試

13、說(shuō)明圖 示各種工況下液壓泵出口處的工作壓力值。題4.3圖第 7頁(yè)2 二 TnoVm答：Pa = Pb = 04.4 如何計(jì)算液壓泵的輸出功率和輸入功率？液壓泵在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生哪兩方面的能量損失？產(chǎn)生這些損失的原因是什么？答：液壓泵的理論輸入功率為 p = 8T = 2nnT ,輸出功率為P0 = Fu = pA = pq。功率損失分為容積損失和機(jī)械損失。容積損失是因內(nèi)泄漏、氣穴和油液在高壓下的壓縮而造成的流量上的損失；機(jī)械損失是指因摩擦而造成的轉(zhuǎn)矩上的損失。4.5 試說(shuō)明齒輪泵的困油現(xiàn)象及解決辦法。答：齒輪泵要正常工作，齒輪的嚙合系數(shù)必須大于1,于是總有兩對(duì)齒輪同時(shí)嚙合，并有一部分油液因困在

14、兩對(duì)輪齒形成的封閉油腔之內(nèi)。當(dāng)封閉容積減小時(shí)，被困油液受擠 壓而產(chǎn)生高壓，并從縫隙中流出，導(dǎo)致油液發(fā)熱并使軸承等機(jī)件受到附加的不平衡負(fù)載作 用；當(dāng)封閉容積增大時(shí)，又會(huì)造成局部真空，使溶于油液中的氣體分離出來(lái)，產(chǎn)生氣穴， 這就是齒輪泵的困油現(xiàn)象。消除困油的辦法，通常是在兩端蓋板上開(kāi)卸荷槽。4.6 齒輪泵壓力的提高主要受哪些因素的影響？可以采取哪些措施來(lái)提高齒輪泵的工作壓 力？答：齒輪泵壓力的提高主要受壓力油的泄漏的影響。通常采用的方法是自動(dòng)補(bǔ)償端面 間隙，其裝置有浮動(dòng)軸套式和彈性側(cè)板式齒輪泵。4.7 試說(shuō)明葉片泵的工作原理。并比較說(shuō)明雙作用葉片泵和單作用葉片泵各有什么優(yōu)缺 點(diǎn)。答：葉片在轉(zhuǎn)子的槽

15、內(nèi)可靈活滑動(dòng)，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的離心力以及通入葉片根部壓力油 的作用下，葉片頂部貼緊在定子內(nèi)表面上，于是兩相鄰葉片、配油盤(pán)、定子和轉(zhuǎn)子間便形 成了一個(gè)個(gè)密封的工作腔。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)葉片向外伸出，密封工作腔容積逐漸增大，產(chǎn)生 真空，于是通過(guò)吸油口和配油盤(pán)上窗口將油吸入。葉片往里縮進(jìn)，密封腔的容積逐漸縮 小，密封腔中的油液往配油盤(pán)另一窗口和壓油口被壓出而輸?shù)较到y(tǒng)中去，這就是葉片泵的 工作原理。雙作用葉片泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜，吸油特性不太好，但徑向力平衡；單作用葉片泵存在不平衡 的徑向力。4.8 限壓式變量葉片泵的限定壓力和最大流量怎樣調(diào)節(jié)？在調(diào)節(jié)時(shí)，葉片泵的壓力流量曲 線將怎樣變化？答：調(diào)節(jié)彈簧預(yù)緊力可以調(diào)節(jié)限壓

16、式變量葉片泵的限定壓力，這時(shí)BC段曲線左右平移；調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)螺釘可以改變流量的大小，AB段曲線上下平移。第2章思考題和習(xí)題6.1現(xiàn)有一個(gè)二位三通閥和一個(gè)二位四通閥，如題 6.1圖所示，請(qǐng)通過(guò)堵塞閥口的辦法將 它們改為二位二通閥。問(wèn)： （1）改為常開(kāi)型的如何堵？ （ 2）改為常閉型的如何堵？請(qǐng)畫(huà)符號(hào)表示（應(yīng)該指出：由于結(jié)構(gòu)上的原因，一般二位四通閥的回油口O不可堵塞，改作二通閥后，原O 口應(yīng)作為泄油口單獨(dú)接管引回油箱）。答：（1）二位四通閥；（2）改為常開(kāi)（常通）型二位二通閥，堵住 B 口（但由于特殊 結(jié)構(gòu)O 口不接）；（3）改為常閉（常斷）型二位二通閥，堵住 A 口。A BP O堵住B口，但由于

17、特 殊結(jié)構(gòu)O口不接A BP OA BP O（1）二位三通閥；（2）改為常開(kāi)（常通）型二位二通閥，堵住 （常斷）型二位二通閥，堵住 A 口。B 口；（3）改為常閉堵住B 口， 即為常開(kāi)PA B堵住A口， 4即為常開(kāi)題圖6.1題圖6.26.3 兩腔面積相差很大的單桿活塞缸用二位四通閥換向。有桿腔進(jìn)油時(shí)，無(wú)桿腔回油流量 很大，為避免使用大通徑二位四通閥，可用一個(gè)液控單向閥分流，請(qǐng)畫(huà)回路圖。缺答案！6.4 用先導(dǎo)式溢流閥調(diào)節(jié)液壓泵的壓力，但不論如何調(diào)節(jié)手輪，壓力表顯示的泵壓都很 低。把閥拆下檢查，看到各零件都完好無(wú)損，試分析液壓泵壓力低的原因；如果壓力表顯 示的泵壓都很高，試分析液壓泵壓力高的原因。（

18、分析時(shí)參見(jiàn)先導(dǎo)式溢流閥工作原理圖6.16 ）答：液壓泵壓力低的原因可能是阻尼孔被堵死，液壓泵壓力高的原因可能是先導(dǎo)閥被 堵死。6.5 如題6.5圖所示的液壓系統(tǒng)中，各溢流閥的調(diào)定壓力分別為Pa =4 MPa、 Pb =3 MPa和pC =2 MPa。試求在系統(tǒng)的負(fù)載趨于無(wú)限大時(shí)，液壓泵的工作壓力是多少？答：（a）圖中，三個(gè)溢流閥串聯(lián)。當(dāng)負(fù)載趨于無(wú)窮大時(shí)，則三個(gè)溢流閥都必須工作，則 P泵=Pa + Pb + Pc =9MPa；（b）圖中，三個(gè)溢流閥并聯(lián)。當(dāng)負(fù)載趨于無(wú)窮大時(shí)， A必須工作，而 A的溢流壓力取 決于遠(yuǎn)程調(diào)壓閥 B, B取決于C,所以p泵=pC =2 MPa。6.6 在題6.6圖所示兩閥組中，設(shè)兩減壓閥調(diào)定壓力一大一?。╬a pb）,并且所在支路有足夠的負(fù)載。說(shuō)明支路的出口壓力取決于哪個(gè)減壓閥？為什么？答：（a）圖中，兩個(gè)減壓閥串聯(lián)，且Papb,當(dāng)負(fù)載趨于無(wú)窮大時(shí)，支路出口壓力取決于B閥。因?yàn)檎{(diào)定壓力低的 B閥先工作，然后是調(diào)定壓力高的A閥工作，故支路壓力取決于調(diào)定壓力低的 B閥。（b）圖中，兩個(gè)減壓閥并聯(lián)，支路出口壓力