液压传动习题解答重庆工学院完整版.docx
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液压传动习题解答重庆工学院完整版
第一章液压传动概述
第一章液压传动概述
1-1.液压传动的两个基本特征是什么?
答:
液压系统工作压力的大小取决于负载;
液压系统的速度取决于流量。
1-2.液压系统的组成部分有哪些?
答:
液压泵;执行元件;控制元件;辅助元件。
1-3.液压传动有哪些优缺点?
(机械、电气)
液压传动的主要优点:
(1)液压传动的各种元件,可根据需要方便、灵活地来布置;
(2)重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快;
(3)操纵控制方便,可实现大范围的无级调速(调速范围可达2000:
1)
(4)可自动实现过载保护;
(5)一般采用矿物油为工作介质,相对运动面可自行润滑,使用寿命长;
(6)很容易实现直线运动;
(7)容易实现机器的自动化,当采用电液联合控制后,不仅可实现更高程度的自动控制过程,而且可以实现遥控。
液压传动的主要缺点:
(1)由于流体流动的阻力损失和泄露较大,所以效率较低。
如果处理不当,泄露不仅污染场地,而且还可能引起火灾和爆炸事故。
(2)工作性能易受温度变化的影响,因此不宜字很高或很低的温度条件下工作。
(3)液压元件的制造精度要求较高,因而价格较贵。
(4)由于液体介质的泄露及可压缩性影响,不能得到严格的定比传动。
(5)液压传动出故障时不易找出原因;使用和维修要求有较高的技术水平。
1-4.液压传动系统中常用的工作介质有哪些类型?
答:
石油基液压油;含水液压油;合成液压油。
第二章液压流体力学
2-6
答:
(1)假设1→2,列伯努利方程。
hw>0
又∵
∴
∴油液流动方向应从2到1。
(2)
∴油液流动方向应从1到2。
注:
两处的压力差值是和油液流动的方向有关的。
A→BΔP=PA-PB>0
B→AΔP=PA-PB<0
2-7
解:
(1)
∵(p1、p2为空气压力)
v1=0a2=1(取)z2=0z1=40
∴40=(取g=10)Vn2=40×20=800Vn=28.3m/s
(2)用连续性方程V2A2=V3A3
A2=
A3=
V3=7.1m/s
用伯努利方程
p1=paz3=-10m
(3)为了增大流量,可以加大喷嘴直径,加大到E处不发生气穴为止,即p3>2400Pa(0.24mH2O)
由伯努利方程
∵p1为空气压力、v1=0、z3=0z1=10
∴V3≈28m/s
再用连续性方程V2/A2=V3/A3=2547.8
A2=28.3/2547.8=0.0111
d2=≈0.12m
注:
1)适当选取基准面,一般液平面p=pav≈0
2)修正系数=2(层流)
=1(湍流)
3)液体不可压缩,密度在运动中保持不变
4)液流是恒定流
2-8
解:
油液作用在阀上的液压力为:
N
弹簧作用在油液上的力为:
N
根据动量定理:
p2=pa=0
V1=
V2=
注:
正确选择控制体积
补做:
1.液压泵从一个大的,油池中抽油,流量q=150L/min,油液的运动v=,油液密度=900kg/m3,吸油管直径d=60mm。
设泵吸油管弯头的局部阻力系数=0.2,吸油口粗滤网的压力损失=0.0178Mpa。
如希望入口处的真空度pb不大于0.04Mpa。
求泵的吸油高度H。
解:
吸油管内液流速度为:
m/s=0.885m/s
R=(层流)
=
真空度=
带入数值解得H=2.35m
2.液压系统产生气穴现象有和危害,应采取哪些措施防止它的产生。
答:
如果液流中产生了气穴现象,会使系统中的局部压力猛烈升高,引起噪声、振动,再加上气泡中有氧气,在高温高压和氧化的作用下就会产生气蚀,使零件表面受到腐蚀甚至造成元件失灵。
液压泵产生气穴会产生噪声、振动,降低吸油能力和使用寿命。
防止措施:
(1)减小阀孔口前后的压差p1/p2<3.5
(2)正确设计和使用液压泵站
(3)各元部件的连接可靠,防止空气侵入
(4)采用抗腐蚀的金属材料,提高零件强度
第三章液压泵
3-1液压泵标牌上注明的额定压力的意义什么?
和泵的实际工作压力有什么区别?
答:
额定压力,在正常工作条件下,按试验标准规定连续运转的最高压力,由泵的结构决定。
实际压力,泵在实际工作中由负载决定的压力。
3-6什么是齿轮泵的困油现象,产生困油现象有何危害,如何消除困油现象。
答:
为了使齿轮泵的齿轮平稳地啮合运转、吸压油腔严格地密封以及均匀而连续地供油,必须使齿轮啮合的重叠系数ε>1,这样会出现两对齿啮合的情况,而在两对齿之间便形成了封闭的容积,称为闭死容积,闭死容积从最大变到最小,再从最小变到最大的现象称为困油现象。
困油现象的危害:
当闭死容积由大变小时,由于液体的不可压缩性,闭死容积内的液体受挤压,压力急剧升高,远远超过齿轮泵的输出压力,闭死容积内的液体也从一切可泄露的缝隙中强行挤出,使轴和轴承受到很大的冲击载荷,同时增加了功率损失,并使油液发热,引起振动和噪声,降低了齿轮泵工作的平稳性和使用寿命。
当闭死容积由小变大时,由于得不到油液的填充,使闭死容积形成了局部真空,于是,溶解于液体中的空气便被析出而产生气泡,这些气泡进入吸油腔,并被带到压油腔,产生气蚀现象,引起振动和噪声。
为了消除困油现象,可在齿轮泵的侧板上开卸荷槽。
(P59)
3-8齿轮泵高压化的主要障碍是什么?
答:
径向不平衡力和端面泄露
解决径向不平衡力的方法:
开压力平衡槽和缩小压油口
解决端面泄露的方法:
设置端面间隙自动补偿装置
3-22定性地绘出内反馈限压式变量叶片泵的“压力流量特性曲线”,并说明“调压弹簧的预压缩量”、“调压弹簧刚度”、“流量调节螺钉”对“压力流量特性曲线”的影响。
答:
P84—P85图略
增加:
1.
已知液压泵的额定压力和额定流量,若不计管道内压力损失,试说明各种工况下液压泵出口处的工作压力。
(图略)
解:
(a)P=0(b)P=0(c)P=P(d)P=
2.设液压泵转速为950r/min,排量vp=168mL/r,在额定压力29.5Mpa和同样转速下,测得的实际流量为150L/min,额定工况的总效率为0.87。
试求:
1)泵的理论流量
2)泵的容积效率
3)泵的机械效率
4)泵在额定工况下所需电动机功率
5)驱动泵的转矩
解:
1)泵的理论流量:
2)泵的容积效率:
3)泵的机械效率:
4)泵在额定工况下所需电动机功率:
5)驱动泵的转矩:
3.试分析双作用叶片泵配油窗口开三角形槽,为什么能降低压力脉动和噪声?
解:
处于封油区两叶片间的容积为V的油液,如突然与高压腔接通,压力突然增大,油液被压缩,高压腔油液倒流,引起流量压力脉动,从而产生冲击和噪声,开三角槽工作容积逐渐与高压腔接通,压力变化小,就可降低压力脉动和噪声。
第四章液压执行元件
4-1
答:
液压泵的吸油腔一般为真空,为改善吸油性能和抗气蚀能力,通常把进口做得比出口大;而液压马达的排油腔压力稍高于大气压力,所以没有上述要求,进、出油口尺寸相同。
4-10
解:
∵
∴
4-15
答:
液压缸一般都要设置缓冲装置,特别是活塞运动速度较高和运动部件质量较大时,由于惯性力作用会出现前冲现象,为了防止活塞行程终点或缸底发生机械碰撞,引起噪声、冲击,甚至造成液压缸或被驱动件的损坏,则必须设置缓冲装置。
可设置节流缓冲装置和阀式卸压缓冲装置。
增加:
1.如图所示三种结构形式的液压缸。
活塞和活塞杆直径分别为D、d,如进入液压缸的流量q,压力为p。
试分析各缸产生的推力、速度大小以及运动方向。
(1)
方向:
缸体向左
(2)
方向:
缸体向右
(3)
方向:
缸体向右
2.两个结构和尺寸相同相互串联的液压缸,无杆腔面积A1=1x10-2m2,有杆腔面积A2=0.8x10-2m2,输入油压力p=0.9MPa,输入流量q1=12L/min,不记损失和泄露。
试求:
1)两缸承受相同负载时(F1=F2),负载和速度个为多少
2)缸1不受负载(F1=0),缸2能承受的负载
3)缸2不受负载(F2=0),缸1能承受的负载
解:
1)当F1=F2时,p1A1=F1+p2A2p2A1=F2
F1=F2=p2A1=0.5x106x1x10-2=5000N
2)当F1=0时,p1A1=p2A2p2A1=F2
速度:
3)当F2=0时
F1=p1A1=0.9x106x1x10-2=9000N
速度:
注:
两液压缸串联使用,不管各缸负载如何变化,速度均保持不变。
第五章阀
5-3
答:
作用:
溢流阀用来保持系统或回路的压力恒定,在系统中起过载保护,稳压、保压。
减压阀使出口压力低于进口压力控制阀,减压、稳压。
顺序阀以系统压力为信号,使多个执行元件自动地按先后顺序动作不控制系统的压力,只利用系统的压力变化控制油路的通断。
差别:
溢流阀控制进口压力为一定值,阀口常闭,出口接回油箱,出口压力为零,弹簧腔泄露油由内部引到出口。
常旁接在液压泵的出口或执行元件的进口。
减压阀控制出口压力为一定值,阀口常开,出口油液去工作,压力不为零,弹簧腔泄露油单独引到油箱。
常串联在某一支路上,提供二次压力。
顺序阀利用进口压力,控制开启,阀口常闭,出口油液去工作,压力不为零,弹簧泄露油单独引到油箱。
内控外泄顺序串接在执行元件上。
5-11
答:
O型:
各油口全部关闭,系统保持压力,缸封阀
M型:
P、T口连通,泵卸荷,缸A、B两油口都封闭
P型:
P口与A、B口都连通,回油口封闭
H型:
各油口A、B、P、T全部连通,泵卸荷,缸两腔连通
增加:
(图略)(a)(b)调整压力,PA=4MPaPB=3MPaPC=2MPa。
当系统外负载为无穷大时,出口压力各为多少?
解:
(a)当PP=2MPa阀A、阀B全打开,所以PP=2MPa
(b)B阀阀口打开,相当于一个通道,所以PP=4+2=6MPa
第七章液压基本回路
7-2液压回路的功用
答:
减压回路的功用是,使系统中的某一部分油路具有较低的稳定压力。
7-4缸荷回路的功用是什么?
试绘出两种不同的缸荷回路。
答:
卸荷回路的功用是,在液压泵的驱动电机不频繁起闭,且使液压泵在接近零压的情况下运转,以减少功率损失和系统发热,延长泵和电机的使用寿命。
7-6什么是平衡回路?
平衡阀的调定压力如何确定?
答:
为了防止立式液压缸及其工作部件因自重而自行下落,或在下行运动中由于自重而造成失控、失速的不稳定运动,可设置平衡回路。
可用单向节流阀限速、液控单向阀锁紧。
7-7进油节流阀调速回路有何特点
答:
进油节流阀调速回路容易实现压力控制,能获得更低的稳定速度,长期停车后当泵重新向缸供油时,活塞前冲小。
但是其速度平稳性不高,发热和泄露对它的影响较大。
7-8回油节流阀调速回路有何特点
答:
回油节流阀调速回路的节流阀使缸的回油腔形成一定的背压,因而能承受负值负载,并提高了缸的速度平稳性,发热及泄露对其影响小。
但当长期停车后泵重新向缸供油时,由于油路上没有节流阀控制流量,会使活塞前冲。
7-9旁路节流阀调速回路有何特点
答:
这种回路是把节流阀接在与执行元件并联的旁路上,其速度-负载特性很软,低速承载能力差,只用于高速、重载、对速度平稳性要求不高的较大功率的系统。
7-14什么叫差动回路
答:
泵输出的油和缸返回的油合流,进入缸的无杆腔,此时缸呈差动连接,形成差动回路。
7-20如何使用顺序阀实现执行元
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