《液压与气动习题》PPT课件.ppt

液压与气动知识体系 液压部分,概论定义，优缺点，组成 流体力学粘性，伯努力方程，连续性方程 动力元件泵计算，齿轮泵、叶片泵、柱塞泵结构特点 执行元件缸马达计算，各种缸、马达的结构特点 控制元件 辅助元件油箱、过滤器、蓄能器、热交换器。 回路系统基本回路，系统分析与设计,液压与气动知识体系 气动部分,概论定义、特点 气源装置空压机、冷却器、气罐、气动三联件 执行机构气缸、气马达 控制元件快速排气阀、消声器 要求：看懂职能符号，读懂气路图,液压与气动习题讲解,机电学院 2011.06.01,1、何谓液压传动？它有哪些优缺点？,液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。 与机械传动、电气传动相比，液压传动优点如下： (1)液压传动的各种元件、可根据需要方便、灵活地来布置； (2)操纵控制方便，可实现大范围的无级调速； (3)传递运动均匀平稳，易于实现快速启动、制动等 (4)操作控制方便，易于实现自动控制和过载保护等； (5)元件标准化、系列化程度高，有利于缩短设计制造周期和降低成本。,液压传动的缺点 (1)由于流体流动的阻力损失和泄漏较大，所以效率较低。如果处理不当，泄漏不仅污染场地，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，因此不宜在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)由于液体介质的泄漏及可压缩性影响，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。 (6)油液污染,黏性，连续性方程,黏性：液体在外力作用下，由于液体分子间的内聚力而产生的阻止液体分子相对运动的内摩擦力的性质。 连续性方程： q=V*A=常数 说明：在管道中做恒定流动的不可压缩的流体的流量是相等的，因而流量与流通面积成反比。,2、写出管道流动流体的伯努力方程，并指出各项的物理意义,伯努利方程的物理意义:液体中存在压力能、位能和动能三种形式的能量，在流动过程中，三种能可以转换，但总值不变。,各项分别是：单位质量液体的压力能；单位质量的势能；单位质量液体的动能。,3、液压油污染物的危害和治理？,液压油的污染是指在液压油中混入水分、空气、其它油品、固体颗粒以及高温氧化液压油自身生成氧化物等类型的污染。 1）有颗粒，加速元件的磨损，破坏密封，性能下降，寿命降低。 2）侵入空气，产生噪声和气蚀，降低油液的弹性模量和润滑性，使油液易于氧化。 3）有水分，加速油液的氧化、腐蚀金属，降低润滑性。 4）混入其它油品，改变液压油的化学成分，影响液压系统工作性能。 5）油液的自身氧化生成氧化物，使油变质，堵塞元件阻尼或节流孔，加速元件腐蚀，使系统不能正常工作。,5、液压泵的工作压力取决于什么？工作压力与额定压力有何关系？,工作压力：液压泵工作时的出口压力，其大小取决于负载。 额定压力：正常条件下允许液压泵连续运转的最高压力和泵结构相关。 实际工作中，通常工作压力应低于额定压力。另外，液压泵的输出压力就是泵的工作压力，它和泵的额定压力是两个概念。,7、如何确定液压泵最低和最高转速？,最高转速：能短时间运转的最高转速。 它是泵结构上轴承以及其它元件限制的最大转速。应用中还要考虑泵转速过大，输出流量过大造成的气蚀问题。 最低转速：液压泵正常运转的最低转速。 它取决于泵能够稳定地输出流量的转速。,8、齿轮泵的流量和压力恒定吗？齿轮泵的内部泄漏通过哪些地方？ 怎样才能提高齿轮泵的容积效率？,齿轮泵出油流量是脉动的，因而压力也是脉动的。 齿轮泵的泄漏主要通过三个地方：齿轮齿顶，齿轮端面和齿轮啮合线。其中齿轮端面为最重要的泄漏。 采用浮动侧板可有效地降低泄漏，提高容积效率。,9、齿轮泵径向力不平衡是怎样产生的？ 为减小径向力应采取哪些措施？,齿轮啮合作用力和压力的联合作用，对主动齿轮和从动齿轮产生了不同的效果，从而产生径向力不平衡。 齿轮泵径向力不平衡的解决措施： 1、缩小压油口 2、开径向力平衡槽 3、加强从动轴的轴承,11、简述齿轮泵困油现象的概念、危害和消除办法。叶片泵、轴向柱塞泵有没有困油现象？为什么？,困油现象：为了齿轮的啮合稳定，其重叠系数大于1，所以存在两对齿同时啮合的工况。两对齿所封闭的空间叫做死闭容积。随着齿轮的运转，死闭容积先缩小，后扩大。缩小时强行挤出油液，产生局部高压；扩大时产生局部真空，产生气穴，进而产生气蚀现象。 危害：噪声大、发热 解决措施：侧壁上开卸荷槽。 理论上说只要是容积式泵都可能有困油现象。因为为了防止高压和低压串通，必须有一段密封，如被密封的容积发生变化，即发生困油现象。,12、单作用叶片泵是如何实现容积变化的？通常作什么泵用？,单作用叶片泵可以靠调整转子和定子的偏心量方便地实现变量，所以通常用作变量泵。,13、双作用叶片泵的工作原理是什么？ 为何称之为双作用泵呢？,双作用叶片泵通过圆的转子和非圆的定子内曲面配合实现吸排油。由于泵每转一转，吸排油两次，所以称为双作用泵。,14、柱塞泵滑靴处静压支撑的原理是什么？,如h增大，泄漏增加，p 减小，推力下降，使h减小；如h减小，泄漏减小，p 增大，推力增加，使h升高。这样维持了间隙h的恒定。,15 、柱塞泵的额定工作压力一般都比齿轮泵和叶片泵高，这是为什么？,因为柱塞泵的密封是靠柱塞和孔之间的圆周实现的，是以面密封，而齿轮泵和叶片泵都是线密封，所以柱塞泵的额定工作压力一般都比齿轮泵和叶片泵高。,16 、液压系统的噪音主要来自液压泵，试结合齿轮泵、叶片泵和轴向柱塞泵分别说明噪音的来源。,一般液压泵噪声来自周期性的排油，以及周期性的往复运动产生的。 齿轮泵的噪声主要来自排油、困油现象； 叶片泵噪声较小，主要来自排油噪声； 轴向柱塞泵除排油噪声外，还有柱塞周期性往复运动产生的机械噪声。,17、液压泵在转速为950 RPM时的理论流量为160 L/min；在额定压力为295105 Pa同样转速下测得流量为150 L/min。额定工况下的总效率为0.87,试求： （1）泵的容积效率； （2）额定工况下泵所需电机功率； （3）泵在额定工况下的机械效率。,（1） （2）泵输出功率： 输入功率： 所以电机功率需84.77kW。 （3）机械效率：,18、齿轮泵的齿轮模数为m=3mm，齿数z=15，齿宽B=25mm，转速n=1450RPM，在额定压力下输出流量Q=25L/min，试求该泵的容积效率。,齿轮泵排量 理论流量 容积效率：,19。 液压马达的排量为20ml/r，转速为1000rpm，扭矩要求12Nm，其容积效率和机械效率均为0.9，计算该马达所需的压力和流量。 解：流量 压力：,19、什么叫液压控制阀？液压系统控制阀如何进行分类？,实现对液压系统中力（扭矩）、速度（转速）、方向（转向）以及动作顺序进行控制的元件。 按功能分为：方向控制阀 、 压力控制阀和流量控制阀,20、方向控制阀有什么作用？对换向阀的主要要求是什么？,作用：换向阀用于改变液压缸的运动方向、液压马达的旋转方向 要求：液压损失小，泄漏小、换向可靠、平稳、迅速。,21、换向阀的操纵方式有哪几种形式？何谓换向阀的“位”和“通”，试以滑阀式换向阀为例加以分系说明。,操纵方式有手动、电动、机动、液压、电液动。 阀芯和阀体的相对位置构成滑阀的“位”的概念。 外通油路数是滑阀的“通”。 图中即为三位四通阀。,22、什么叫滑阀的机能？换向阀O、H、P、Y、M型的中位机能的特点，各用于什么场合，试举例说明之。,中位机能：三位换向阀的阀芯处于中位时，其通口间的连接关系。 系统保压O、Y； 系统泄荷M、H使P口和O口连通。 换向平稳Y、H 停止运动时的状态浮动或锁紧。如O, M是锁紧的，H Y是浮动的。,24、溢流阀的作用是什么？其工作原理如何？若其进出口接反了会出现什么情况？,作用：维持液压系统压力恒定，防止系统过载。 原理：作用于阀芯上的液压力与弹簧力相平衡。 直动式阀不通。,26、溢流阀和顺序阀在原理上、结构上和图形符号上有何异同？,相同点：都是液压力达到一定时打开阀。 不同点：顺序阀接执行元件，而溢流阀接油箱，所以符号上顺序阀外卸油接油箱。,27、压力继电器的作用是什么？其工作原理是什么？,1、功能：利用压力信号驱动继电器的通断，从而控制某些电路，实现程控（顺序动作）或安全保护。 2、压力继电器由柱塞、调压螺帽、微动开关组成，当压力达到调定的值时，触发微动开关，给出电信号。,28、节流阀的最小稳定流量有何意义？影响节流阀最小稳定流星的因素有哪些？,最小稳定流量：当节流阀的开口面积很小时，而压差不变，通过节流阀的流量会出现周期性脉动甚至断流现象。节流阀能够稳定输出流量的最小流量。 原因：当油液通过节流小孔时，能量损失很大，产生局部高温。油液氧化产生胶质沉淀物，加上机械污染物以及油中极化分子的附着，使过流面积减小甚至堵塞。而附着物被冲掉时流量则增大。 1）加强油液过滤2）及时更换油液3）选用水力半径大的节流孔。,30、调速阀与节流阀有何本质不同？用于什么场合？,节流阀的流量随外负载的变化而变化，只能用于要求不高的场合。 调速阀本质上是定差减压阀串联节流阀。利用压力补偿的原理，控制节流孔两端的压差，稳定输出流量。用于负载变化大，稳速要求高的场合。,35、差动液压缸的工作原理如何？用于什么场合？若输入的油压及流量相同时，差动与非差动对所能承受的负载、运动速度有何不同？,差动缸是将活塞缸的两腔都通高压油，液压缸快速伸出。 差动缸的推出速度快，但承载能力小，一般用于机床刀具的快进。,39、如图示差动连接缸，已知进油流量Q=30L/min，进油压力p=40 Pa，若差动液压缸活塞向右运动（差动连接）的速度与非差动连接时活塞向左运动的速度相等，v=6m/min。求液压缸的缸筒内径D和活塞杆直径d，并求输出力F的值。,39题图,解：差动连接液压缸推进速度： 由 得d=79.8mm 液压缸缩回时速度： 得 D112.8mm 液压缸的推出力：,40、如图示，设活塞直径D=100mm，活塞杆直径d=70mm，进油压力p=50bar，进油流量Q=25L/min，两缸上负载F相同，试求两活塞的运动速度v1, v2和推力F。,40题图,解：无杆腔面积： 有杆腔面积： 缸1的伸出速度： 从缸1流出进入缸2的流量： 缸2的伸出速度： 缸的推力,43、油箱的主要作用是什么？设计油箱时主要应考虑哪些问题？,作用：1）储存液压系统所需的足够的油液； 2）散发油液中的热量； 3）分离油液中的气体及沉淀污染物。 设计中应考虑： 进行估算取液压泵每分钟流量的57倍； 应设吸油过滤器； 油箱底部做成适当斜度，并安设放油塞； 油箱侧壁安装油位指示器以指示最低、最高油位； 吸油管及回油管要用隔板分开增加油液循环距离； 大中型应设起吊钩或孔。,44、蓄能器有哪些类型和用途？,类型：弹簧式，重锤式，充气式。 用途： 辅助动力源间歇性工作的执行机构，可在工作间歇时冲液，当系统需要时提供峰值流量。 保压和补充泄漏在需保压的场合可将泵停止工作，由蓄能器补油，保持压力，补充泄漏。 吸收压力脉冲和吸收振动。,补充：蓄能器的分类和选用,分类：弹簧式，重锤式，充气式。 常用的是充气式：活塞式、皮囊式 选用原则：容量是选用蓄能器的依据。,补充：蓄能器的容量计算,以皮囊式为例进行： 充气压力p0，充气容积V0,，工作时释放的油液体积V，系统的最高和最低工作压力p1、p2，最高最低压力下的皮囊容积V1、V2： 当蓄能器用来补偿泄漏、起保压作用时，K1； 当蓄能器作辅助油源时，K1.4,为保证系统压力为p2时，蓄能器还能释放压力油，应取充气压力p0p2，对皮囊式取p0=(0.60.65)p2有利于提高其使用寿命。,四、蓄能器的安装 作用不同，安装位置也不同。 注意： 1、气囊式蓄能器应垂直安放，油口向下，否则会影响气囊的正常伸缩。 2、用于吸收液压冲击和压力脉动的蓄能器应尽可能安装在振源附近。 3、安装在管路中的蓄能器必须用支架或支承板加固。 4、蓄能器与管路之间应安装截止阀，以便于充气检修。,45、什么叫基本回路？减压回路及增压回路各有何特点？用于什么场合？,液压基本回路是指实现某种规定的功能的液压元件的组合。 减压回路是使用减压阀减小某一支路的压力。减压回路常用于机械的制动； 增压回路使用增压缸增加某一支路的压力。增压回路常用于需要超高压的场合。,46、什么叫卸荷回路？有何作用？常见的卸荷回路有哪些？其特点如何？,当液压系统的执行元件工作间歇时，通过回路控制使液压系统的输出功率近似降为零，这种回路称为卸荷回路。 作用：减小能耗，提高系统效率，减小发热量。 常见的卸荷回路分为： 1、压力泄载将泵的出口直接接回油路，泵在零压或接近零压力下工作， 2、流量卸载使泵在零流量或接近零流量下工作。 压力卸荷应用普遍，流量卸荷只适用于变量泵系统。,51、在图示液压系统中，液压缸无杆腔面积 ，泵的供油量Q=63L/min，溢流阀的调定压力py=50bar，试分别就负载F=0和F=54000N时，（忽略任何损失）求：液压缸的工作压力p；活塞的运动速度v和溢流阀的溢流量Qy,解：（1）当负载F=0时，p=0； 当F=54000N时，p=F/A =54000/100*10-4=54*105pa=54bar 但此时系统溢流阀调定压力为p=50bar, 所以缸工作压力为p=50bar，溢流阀打开。 （2）当负载F=0时，