液壓氣動(dòng)技術(shù)第2版習(xí)題及答案

第1頁(yè)共18頁(yè)液壓與氣動(dòng)技術(shù)第2版習(xí)題與思考題考答案2-1選用液壓油時(shí)應(yīng)考慮哪些主要因素?一、液壓油的選用，要綜合考慮設(shè)備的性能、使用環(huán)境等因素。如一般機(jī)械可采用普通液壓油；設(shè)備在高溫環(huán)境下，就應(yīng)選用抗燃性能好的油液；在高壓、高速的工程機(jī)械上，可選用抗磨液壓油；當(dāng)要求低溫時(shí)流動(dòng)性好，則可用加了降凝劑的低溫液壓油。二、液壓油粘度的選用應(yīng)充分考慮環(huán)境溫度、運(yùn)動(dòng)速度、工作壓力等要求，如溫度高時(shí)選用高粘度油，溫度低時(shí)選用低粘度油；壓力愈高，選用的粘度愈高；執(zhí)行元件的速度愈高，選用油液的粘度愈低。三、液壓油的選用，需要綜合比較液壓油的主要品種及其特性和用途。2-2什么叫液體的靜壓力?液體的靜壓力有哪些特性?壓力是如何傳遞的?液體靜壓力p是指液體處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，單位面積上所受的法向作用力，即靜壓力p的單位為N/m或Pa(帕斯卡),液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中常采用MPa(兆帕),換算關(guān)系為1MPa=10?Pa。液體靜壓力的特性：1)液體靜壓力沿著內(nèi)法線方向作用于承壓面；2)靜止液體內(nèi)任一點(diǎn)受到各個(gè)方向上的靜壓力都大小相等。22mm,杠桿長(zhǎng)度如圖2-16所示，問：1)杠桿端點(diǎn)應(yīng)加多大的F力才能將重力W為5×104N的重物頂起?2)此時(shí)密封容積中的液體壓力等于多少?3)杠桿上下動(dòng)作一次，重物的上升量為多少?圖2-16題2-3圖密封容積中的液體壓力第2頁(yè)共18頁(yè)根據(jù)靜壓傳遞原理(帕斯卡原理),靜止液體內(nèi)部壓力處處相等(忽略由液體自重所產(chǎn)生的杠桿端點(diǎn)應(yīng)加的力杠桿向下動(dòng)作，行程t,為22mm,重物的上升量3-1液壓泵完成吸油和壓油必須具備什么條件?從單柱塞泵的工作原理可知，液壓泵的吸油和壓油是依靠密封容積變化來完成的。2.有配流裝置。配流裝置的作用是保證密封容積在吸油過程中與油箱相通，同時(shí)關(guān)閉壓油通路；壓油時(shí)與系統(tǒng)管路相通而與油箱切斷。配流裝置的形式隨著泵的結(jié)構(gòu)差異而不3-2什么是液壓泵的工作壓力?額定壓力?兩者有何關(guān)系?液壓泵實(shí)際工作時(shí)的輸出壓力稱為液壓泵的工作壓力。工作壓力取決于外負(fù)載的大小和排油管路上的壓力損失，而與液壓泵的流量無關(guān)。液壓泵在正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，能夠連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力稱為液壓泵的額正常工作條件下，工作壓力不宜超過額定壓力。3-3液壓泵的排量和流量各決定于什么參數(shù)?流量的理論值與實(shí)際值有何區(qū)別?排量是泵主軸每轉(zhuǎn)一周所排出液體體積的理論值，即排量決定于液壓泵的密封容積變化的乘積，即由于存在內(nèi)、外泄漏，泵的實(shí)際輸出流量小于理論流量。3-4某液壓系統(tǒng)中液壓泵的輸出工作壓力,實(shí)際輸出流量q=60L/min,容積效率η=0.9,機(jī)械效率η=0.9,試求驅(qū)動(dòng)液壓泵的電動(dòng)機(jī)功率。液壓泵的輸出功率第3頁(yè)共18頁(yè)電動(dòng)機(jī)功率即液壓泵的輸入功率3-5圖3-23示為凸輪轉(zhuǎn)子泵的結(jié)構(gòu)原理圖，凸輪轉(zhuǎn)子泵主要由凸輪轉(zhuǎn)子、葉片、驅(qū)動(dòng)軸和泵體組成。其定子內(nèi)曲線為完整的圓弧，殼體上有兩片不旋轉(zhuǎn)但可以伸縮(靠彈簧壓緊)的葉片。轉(zhuǎn)子外形與一般雙作用葉片泵的定子曲線相似。說明凸輪轉(zhuǎn)子泵的工作原理，在圖上標(biāo)出其進(jìn)油口、出油口。并指出凸輪轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)泵吸排油幾次。圖3-23凸輪轉(zhuǎn)子泵的結(jié)構(gòu)原理圖凸輪轉(zhuǎn)子泵的工作原理：凸輪轉(zhuǎn)子順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，左上方和右下方密封油區(qū)容積變小，完成壓油過程，壓力油通過管道向右側(cè)壓油口輸出；右上方和左下方密封油區(qū)容積變大，完成吸油過程，液壓泵通過管道向左側(cè)吸油口吸油。隨著凸輪連續(xù)不斷的回轉(zhuǎn)，吸油和壓油的過程就在連續(xù)不斷的進(jìn)行著。習(xí)題與思考題4-1液壓執(zhí)行元件有哪些類型?用途如何?常用的液壓執(zhí)行元件有液壓缸和液壓馬達(dá)。液壓缸是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件，它將液體的壓力能轉(zhuǎn)換成工作機(jī)構(gòu)的機(jī)械能，用來實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，輸出力和速度。液壓缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、配制靈活、設(shè)計(jì)、制造比較容易、使用維液壓馬達(dá)也是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件，它可以將系統(tǒng)的液壓能轉(zhuǎn)換成工作機(jī)構(gòu)的機(jī)械能，4-2雙桿活塞式液壓缸在缸筒固定和活塞桿固定時(shí)，工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)范圍有何不同?運(yùn)動(dòng)方向和進(jìn)油方向之間是什么關(guān)系?缸筒固定時(shí)：工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)范圍約為3倍的活塞行程，運(yùn)動(dòng)方向和進(jìn)油方向相同，左腔進(jìn)第4頁(yè)共18頁(yè)活塞桿固定時(shí)：工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)范圍約為2倍的活塞行程，運(yùn)動(dòng)方向和進(jìn)油方向相反，左腔AAA?P1(a)缸體固定P?P1(b)活塞桿固定4-3什么叫液壓缸的差動(dòng)連接?適用于什么場(chǎng)合?單活塞桿液壓缸活塞雙向運(yùn)動(dòng)可以獲得不同的速度和輸出力，其油路連接方式如下圖所液壓缸的有效工作面積實(shí)際上等于活塞桿的面積，從而實(shí)現(xiàn)了活塞的快速運(yùn)動(dòng)。適用場(chǎng)合：執(zhí)行元件在空程階段負(fù)載很小，需要其有較高的運(yùn)動(dòng)速度，為了提高生產(chǎn)效率，通常采用差動(dòng)液壓缸的差動(dòng)連接來實(shí)現(xiàn)。4-4如圖4-31所示為三個(gè)液壓缸的缸筒和活塞桿直徑都是D和d,當(dāng)輸入壓力油的油量都是q時(shí)，試說明各缸筒的移動(dòng)速度、移動(dòng)方向和活塞桿的受力情況。圖4-31題4-4圖第5頁(yè)共18頁(yè)(圖a)移動(dòng)速度情況較小。;移動(dòng)方向方向向左；活塞桿的受力情況較大。;移動(dòng)方向方向向右；形成液壓缸的差動(dòng)連接，活塞桿的受力;移動(dòng)方向方向向右；活塞桿的受力情況較小。4-5什么是液壓馬達(dá)的工作壓力、額定壓力、排量、理論流量和實(shí)際流量?液壓馬達(dá)實(shí)際工作時(shí)的輸入壓力稱為液壓馬達(dá)的工作壓力。液壓馬達(dá)在正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，能夠連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力稱為液壓馬達(dá)的額定壓力。排量是馬達(dá)主軸每轉(zhuǎn)一周所需要輸入的液體體積理論值。理論流量是指馬達(dá)在單位時(shí)間內(nèi)理論上所需要輸入的液體體積。由于存在內(nèi)、外泄漏，馬達(dá)的實(shí)際輸出流量大于理論流量。4-6如圖4-31所示差動(dòng)連接液壓缸，已知進(jìn)油量q=30L/min,進(jìn)油壓力p=40×10?Pa,要求P活塞快進(jìn)快退速度相等，且速度均為U=6m/min,試計(jì)算此液壓缸筒內(nèi)徑D和活塞桿直徑d,并求出推力F。圖4-31題4-6圖差動(dòng)連接時(shí)的液壓缸有效工作面積實(shí)際上就是活塞桿的面積，所以活塞桿面積：活塞快進(jìn)快退速度相等，所以有活塞面積A=2A。,第6頁(yè)共18頁(yè)推力流閥)或堵塞指示器(圖c)。5-3在如圖5-30所示的回路中，任一電磁鐵通電，液壓缸都不動(dòng)作，試分析原因?如何解決?圖5-30題5-3圖液動(dòng)主閥為M型中位機(jī)能，液壓泵處于卸荷狀態(tài)，液壓泵出口壓力為0,先導(dǎo)閥的驅(qū)動(dòng)壓力來源于液壓泵出口壓力，即先導(dǎo)閥的驅(qū)動(dòng)壓力為0,不能換1.先導(dǎo)閥的驅(qū)動(dòng)壓力來源于單獨(dú)的液壓泵；2.增加一個(gè)背壓閥(溢流閥),如下圖：5-4若將先導(dǎo)式溢流閥的遙控口誤當(dāng)成泄漏口接回油箱了，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)什么問題?若將先導(dǎo)式溢流閥的遙控口誤當(dāng)成泄漏口接回油箱，則系統(tǒng)卸荷，壓力為0,液壓系統(tǒng)無法5-5減壓閥的出口壓力取決于什么?其出口壓力為定值的條件是什么?減壓閥的出口壓力取決于先導(dǎo)閥所調(diào)定的壓力值。出口壓力為定值的條件是：減壓閥的進(jìn)、出口壓力差必須大于0.5MPa。5-6當(dāng)減壓閥的進(jìn)、出口接反了會(huì)出現(xiàn)什么問題?減壓閥的進(jìn)、出口接反，即P2為進(jìn)口，P1為出口。會(huì)出現(xiàn)以下問題：1.進(jìn)口壓力P2小于先導(dǎo)閥所調(diào)定的壓力值時(shí)，出口壓力P1等于進(jìn)口壓力P2,有油液輸出；2.進(jìn)口壓力P2大于先導(dǎo)閥所調(diào)定的壓力值時(shí)，主閥芯上移，閥口關(guān)閉，無油液輸出。5-8壓力繼電器的功用是什么?壓力繼電器在液壓系統(tǒng)中應(yīng)安裝在什么位置處?6-1三個(gè)溢流閥的調(diào)定壓力如圖6-30所示，試問泵的供油壓力有幾級(jí)?其壓力值各為多少?圖6-30題6-1圖ABC泵出口壓力0+2+4+8++6+++++++6-2圖6-31所示回路，若溢流閥的調(diào)整壓力為5MPa,判斷在YA斷電，負(fù)載無窮大或負(fù)載壓力為3MPa時(shí)，系統(tǒng)的壓力分別是多少?當(dāng)YA通電，負(fù)載壓力為3MPa,系統(tǒng)的壓力又是多少?圖6-31題6-2圖圖6-32題6-3圖第11頁(yè)共18頁(yè)圖6-33題6-4圖習(xí)題與思考題電磁鐵順序動(dòng)作表元件動(dòng)作差動(dòng)快進(jìn)+— —一次工作進(jìn)給++二次工作進(jìn)給+++快速退回++原位停止———習(xí)題與思考題8-1簡(jiǎn)述氣壓傳動(dòng)有哪些特點(diǎn)?冷卻器是將空氣壓縮機(jī)排出的氣體由140℃~170℃降至40℃~50℃,使壓縮空氣中的油QTY型減壓閥(直動(dòng)式)結(jié)構(gòu)原理圖。當(dāng)順時(shí)針方向調(diào)整手輪1時(shí)，調(diào)壓彈簧2和3推動(dòng)膜片5和進(jìn)氣閥芯9向下移動(dòng)，使閥口開啟，氣流通過閥第13頁(yè)共18頁(yè)9-2氣動(dòng)三聯(lián)件中的三個(gè)元件分別起什么作用?安裝順序如何?空氣過濾器、減壓閥和油霧器組合在一起構(gòu)成的氣源調(diào)節(jié)裝置，通常被稱為氣動(dòng)三聯(lián)件，是氣動(dòng)系統(tǒng)中常用的氣源處理裝置。氣動(dòng)三聯(lián)件的安裝次序依進(jìn)氣方向?yàn)榭諝膺^濾器、減壓閥和油霧器，這是因?yàn)闇p壓閥內(nèi)部有阻尼小孔和噴嘴，這些小孔容易被雜質(zhì)堵塞而造成減壓閥失靈，所以進(jìn)入減壓閥的氣體先要通過空氣過濾器進(jìn)行過濾。而油霧器中產(chǎn)生的油霧為避免受到阻礙或被過濾，則應(yīng)安裝在減壓閥的后面。在采用無油潤(rùn)滑的回路中則不需要油霧器。氣動(dòng)系統(tǒng)中氣動(dòng)三聯(lián)件的安裝次序如圖8-2所示。減壓閥油霧器氣源至系統(tǒng)圖8-2氣動(dòng)三聯(lián)件的安裝次序9-3閥梭的作用是什么?一般用于什么場(chǎng)合?或門型梭閥相當(dāng)于兩個(gè)單向閥的組合，當(dāng)P口或P,口有一個(gè)口進(jìn)氣時(shí)，A口就有輸出。與門型梭閥又稱雙壓閥，它也相當(dāng)于兩個(gè)單向閥的組合。只有當(dāng)P、P.同時(shí)又輸入時(shí)，A口才能輸出，否則，A口無輸出?；蜷T型梭閥和與門型梭閥是單向型控制閥，用于控制雙氣路輸入單氣路輸出的場(chǎng)合。9-4氣壓輔助裝置常用的有哪些?各有何作用?氣動(dòng)輔助元件的功能是轉(zhuǎn)換信號(hào)、傳遞信號(hào)、保護(hù)元件、連接元件以及改善系統(tǒng)的工況第14頁(yè)共18頁(yè)等。它的種類很多，主要有油霧器、消聲器、轉(zhuǎn)換器、傳感器、放大器、緩沖器、真空發(fā)生器和吸盤以及氣路管件等。油霧器的作用是將潤(rùn)滑油霧化后噴入壓縮空氣管道的空氣流中，隨空氣進(jìn)入系統(tǒng)中潤(rùn)滑相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件的表面。消聲器的作用是降低排氣噪聲，改善工作環(huán)境。其他常用氣動(dòng)輔件的功用見下表：類型轉(zhuǎn)換器氣-液轉(zhuǎn)換器將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為油液的壓力能，但壓力值不變氣-液增壓器將壓縮空氣的能量轉(zhuǎn)換為油液的能量，但壓力值增大，是將低壓氣體轉(zhuǎn)換成高壓油輸出至負(fù)載液壓缸或其他裝置以獲得更大驅(qū)動(dòng)力的裝置壓力繼電器在氣動(dòng)系統(tǒng)中氣壓超過或低于給定壓力(或壓差)時(shí)發(fā)出電信號(hào)。另外，氣-電轉(zhuǎn)換器也是將氣壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的元件，其結(jié)構(gòu)與壓力繼電器相似。不同的壓力不可調(diào)，只顯示壓力的有無，且結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單傳感器和放大器氣動(dòng)位置傳感器：將位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成氣壓信號(hào)(氣測(cè)式)或電信號(hào)(電測(cè)式)進(jìn)行檢測(cè)。氣動(dòng)放大器：氣測(cè)式傳感器輸出的號(hào)(壓力或流量)緩沖器當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于慣性作用，在行程末端產(chǎn)生沖擊。設(shè)置緩沖器可減小沖擊，保證系統(tǒng)平穩(wěn)安全地工作真空發(fā)生器和吸盤真空發(fā)生器是利用壓縮空氣的高速運(yùn)動(dòng)，形成負(fù)壓而產(chǎn)生真空的。真空吸盤正是利用其內(nèi)部的負(fù)壓將管子吸住。它普遍用于薄板、易碎物體等等搬運(yùn)習(xí)題與思考題10-1氣動(dòng)基本回路有哪些?分析其原理和特點(diǎn)。氣動(dòng)基本回路主要包括換向回路、壓力控制回路、速度控制回路、位置控制回路等。壓力控制回路壓力控制包含二方面的內(nèi)容：一是控制氣源壓力，避免出現(xiàn)過高壓力，以致使配管或元件損壞，以確保氣動(dòng)系統(tǒng)的安全；二是控制工作壓力，給氣動(dòng)元件提供必要的工作條件，維持氣動(dòng)元件的性能和氣動(dòng)回路的功能，控制氣缸所要求的輸出力及運(yùn)動(dòng)速度。換向回路氣動(dòng)換向回路(方向控制回路)的功用是利用各種方向控制閥，通過改變壓縮氣體流動(dòng)方向，以實(shí)現(xiàn)對(duì)氣動(dòng)執(zhí)行元件進(jìn)行換向的控制，以改變氣動(dòng)執(zhí)行元件(氣缸、氣馬達(dá)、擺動(dòng)氣馬達(dá))的運(yùn)動(dòng)方向。調(diào)速回路氣動(dòng)調(diào)速回路就是通過控制流量的方法來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度的回路。氣動(dòng)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度的調(diào)節(jié)和控制大多采用節(jié)流調(diào)速原理。對(duì)于節(jié)流調(diào)速回路可采用進(jìn)口節(jié)流、出口節(jié)流、雙向節(jié)流調(diào)速等，氣動(dòng)節(jié)流調(diào)速回路組成與工作原理與液壓節(jié)流調(diào)速回路基本相同。位置控制回路氣動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，有時(shí)需要?dú)飧?氣動(dòng)馬達(dá))在運(yùn)動(dòng)過程中的某個(gè)中間位置停第15頁(yè)共18頁(yè)保證長(zhǎng)時(shí)間不漏氣，所以利用電磁閥對(duì)氣缸(氣動(dòng)馬達(dá))進(jìn)行位置(角度)控制，難以得到10-2分析如圖所示氣動(dòng)回路的工作過程，并指出各氣動(dòng)元件的名稱?！疽韵聢D為準(zhǔn)】按下按鈕E,壓縮空氣經(jīng)過二位三通閥右位進(jìn)入到氣控閥2的右腔，氣控閥2換到右位。壓縮空氣通過順序閥C作用于閥1左側(cè)，閥1換到左位，氣流通過閥1左位進(jìn)入氣缸B的左氣缸B活塞右移到終點(diǎn)后，進(jìn)氣壓力升高，使閥2換到左位，壓縮空氣通過閥