汽车液压与气压传动期末复习整理.pdf

1 液压传动总复习 第 1 章 概述 何谓液压传动 液压传动有哪两个工作特性 答 液压传动是以液体为工作介质 把原动机的机械能转化为液体的液压能 通过控制元件将具有 液压能的液体送到执行机构 由执行机构驱动负载实现所需的运动和动力 把液体的液压能再转变 为工作机构所需的机械能 也就是说利用受压液体来传递运动和动力 液压传动的工作特性是液压系统的工作压力取决于负载 液压缸的运动速度取决于流量 液压传动系统有哪些主要组成部分 各部分的功用是什么 答 动力元件 液压泵 将机械能转换成液体液压能的装置 执行元件 液压缸 液压马达 将液体液压能转换成机械能的装置 控制元件 阀 对液体的压力 流量和流动方向进行控制和调节的装置 辅助元件 除上述三个部分以外的其他装置 油箱 过滤器 管接头和密封件等 传动介质 液压油 传递能量 液压传动有哪些优缺点 答 液压传动的优点 单位功率质量轻 惯性小 起动制动迅速 无级调速 范围大 液压 元件制造容易 易于标准化 系统易实现过载保护 元件可随设备需要任一安排 传动介质具有 一定的吸热能力 缺点与不足 不能保证固定的传动比 易受温度影响 液体流动损失和泄露大 传动效率 低 元件精度高 成本高 对油污敏感 故障不易查找 4 什么是液压油的黏性 黏度 答 液体在外力作用下 分子间的内聚力要阻止分子间相对运动而产生的内摩擦力 这种现象称 为液体的黏性 流体黏性的大小用黏度来衡量 动力黏度 简称黏度 绝对黏度 物理意义是 液体在单位速度梯度下流动时 液层间单位 面积上产生的内摩擦力 单位Pa s 或 N s 2 运动黏度 没有明确的物理意义 因在理论分析和计算中为 动力黏度与液体密度的比 值 单位 2 相对黏度 条件黏度 相对黏度是以液体的黏度与蒸馏水的黏度比较的相对值表示的黏度 我国 前苏联 德国等采用恩氏黏度 美国采用赛氏黏度 英国采用雷氏黏度 工业上用 20 50 100 作为测定的标准温度 恩氏黏度用 20 50 100表示 压力增大 黏度增大 但不明显 对温度敏感 温度升高 黏度下降 5 其他 液体的可压缩性随温度的升高而增大 因压力的增高而降低 静止液体内任一点处的压力有下列两部分组成液面上的压力 该点以上因自重而形成的压 力 其表达式为ghpp 0 2 第 章第 章 流体力学基础流体力学基础 1 压力的表示方法 绝对压力是以绝对真空为基准度量的 相对压力是以大气压力为基准度量的 以大气压力为基准计算时 基准以上的正值是表压力 基准以下的负值是真空度 2 伯努利方程和连续性方程的物理意义是什么 在液压传动系统中为什么只考虑油液的液压能 答 连续性方程 1 1 2 2 伯努利方程 比压能 2 2 比动能 比位能 常数 伯努利方程的物理意义 理想液体作恒定流动时具有压力能 位能和动能三种能量形式 在 任一截面上这三种能量形式之间可以相互转换 但三者之和为一定值 即能量守恒 连续性方程物理意义 液体在管道中做作稳定流动时 管内液体的质量不会增多也不会减 少 因而单位时间内液体流经管道任意截面的质量相等 3 液体的流动状态有几种 各自的特点以及判别方法是什么 答 液压的流动状态有层流和紊流两种 层流 液体流动呈现层状 黏性力起主导作用 液体 质点受黏性的约束 流动时能量损失小 紊流 液体流动呈现混杂状 惯性力起主导作用 黏 性力的制约作用减弱 流动时能量损失大 液体流态用雷诺数Re来判断 当雷诺数较大时 液体的惯性力起主导作用 液体处于紊流状 态 当雷诺数较小时 黏性力起主导作用 液体处于层流状态 光滑金属圆管为 2320 雷诺数计算公式 对于非圆截面 4 为周长 4 管路中的液压冲击是否就是管路中压力升高 为什么 如何防止液压冲击 答 液压冲击并不是管路中简单压力的升高 液压冲击是指液压系统中 由于某种原因 系统的压力在某一瞬间会突然急剧上升 形成很 3 高的压力峰值 这种现象称为液压冲击 这往往会引起机械振动 产生噪声 使管接头松动 有 时还会引起某些液压元件的误动作 降低系统的工作性能 严重时会造成油管 密封装置及液压 元件的损坏 产生空穴 气蚀现象 减小液压冲击的主要措施有以下几点 限制管中液流的流速和运动部件的速度 减少冲击 波的强度 开启阀门的速度要慢 采用吸收液压冲击的能量装置如蓄能器等 在出现有液 压冲击的地方 安装限制压力的安全阀 适当加大管道内径或采用橡胶软管 5 什么是空穴现象 如何产生 如何防止 与气蚀区别 答 在液压系统中 如果某处的压力低于空气分离压时 原先溶解在液体中的空气就会分离出 来 导致液体中出现大量气泡的现象 称为空穴现象 空穴多发生在阀口和液压泵的进口处 由于阀口的通道狭窄 液流的速度增大 压力则大幅 度下降 以致产生空穴 当泵的安装高度过大 吸油管直径太小 吸油阻力太大 或泵的转速过 高 造成进口处真空度过大时 亦会产生空穴 为了防止产生空穴和气蚀现象 一般可采用以下的预防措施 1 减小孔口或缝隙前后的压力降 一般希望孔口或缝隙前后的压力比值 p1 p2 3 5 2 降低泵的吸油高度 适当加大吸油管直径 限制吸油管的流速 尽量减小吸油管路中 的压力损失 如及时清洗过滤器或更换滤芯等 对于自吸能力差的泵要安装辅助泵供油 3 管路要有良好的密封 防止空气进入 4 提高液压零件的抗气蚀能力 采用抗腐蚀能力强的金属材料 减小零件表面粗糙度值 空穴现象发生在低压区 气蚀现象发生在高压区 6 其他 理想液体 既没有黏性又不可压缩的假想液体 恒定流动 液体中任一点处的压力 速度和密度等参数都不随时间的变化 流通截面 流束中与所有流线正交的截面称为流通截面 体积流量 单位时间内流过某流通截面的液体体积称为体积流量 流体动力学的三大方程是 连续性方程 伯努力方程 动量方程 其中流量连续性方程是质量 守恒定律在流体力学中的表达形式 而伯努力方程是能量守恒定律在流体力学中的表达形式 管路压力损失 局部压力损失 沿程压力损失 当小孔的长径比 l d 4 时 称为细长孔 当 0 5 l d F右 活塞右移 2 q1 q q 1 因为 q Av 所以 A1v q A2v 即 v q A1 A2 0 21 m s 3 F F左 F右 200 N 10 第第 5 5 章章 液压控制阀液压控制阀 1 换向阀分类 全称 三位四通手动换向阀 2 什么是换向阀的中位机能 O P Y M 和 H 型各具有那些特点 答 换向阀的中位机能 三位换向阀的阀芯在中间位置时 各通口间的不同接通方式 3 溢流阀有几种用法 位置上有什么不同 答 1 起稳压溢流作用 一般在定量泵节流阀调速 旁路节流除外 溢流阀起稳压溢流作用 工 作时 阀口随着压力的波动常开呈浮动状态 调定系统压力为恒定值 并将多余油液排回油箱 起 稳压溢流作用 2 起安全阀作用 如在容积调速回路 定量泵旁路节流调速回路 容积节流调速回路中 不起 溢流作用 其阀口常闭 只有负载超过规定的极限时才开启 起安全作用 避免液压系统和机床因 11 过载而引起事故 通常 把溢流阀的调定压力比系统最高压力调高 10 20 3 作卸荷阀用 如由先导型溢流阀与二位二通电磁阀配合使用 可使系统卸荷 4 作远程调压阀用 利用先导式溢流阀的远控口接至调节方便的远程调节进口处 以实现远控 目的 5 作多级控制用 利用先导式溢流阀的远控口 通过换向阀与几个远程调压阀连接 即可实现 高低压多级控制 6 作背压阀用 将溢流阀串联在回油路上 可以产生背压 使执行元件运动平稳 此时溢流阀 的调定压力低 一般用直动式低压溢流阀即可 4 节流阀和背压阀 节流刚度 节流口前后压力差 p变化量与通过阀流量qv变化量之比 节流阀的刚度影响其 流量的稳定性 刚度愈大 流量受负载的影响愈小 节流方程 阀口结构越接近于薄壁孔 m 0 5 当 p 变化时 引起的 q 变 化小 通过节流阀的流量越平稳 背压 执行元件回油腔的压力 可以做背压阀的有溢流阀 较高开启压力的单向阀 顺序阀以及节流阀 5 节流阀的最小稳定流量和意义 流量稳定影响因素 答 节流阀的最小稳定流量是指在不发生节流口堵塞现象的条件下又能正常工作的最小流量 如 果稳定流量的值越小 就说明节流阀节流口的通流性越好 允许系统的执行元件工作的最低速度 就越小 影响因素 节流口前后压差 液压油温度 节流口形状 6 如何鉴别减压阀和溢流阀 答 溢流阀口常闭 减压阀口常开 吹一口气 通气者为减压阀 不通气者为溢流阀 减压阀有外泄油口 溢流阀则没 若阀是在管路上安装着 则 a 减压阀和所控制的油路成串联 溢流阀则成并联 b 减压 阀进出油口均为压力油 其出油口与系统相通 溢流阀出口不是压力油 其出口与油箱相通 7 试比较先导型溢流阀和先导型减压阀的异同点 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远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 8 其他 减压阀远控口打开可实现二次减压 顺序阀能作溢流阀使用 反之不能 远控口作用 当 K 口通过二位二通阀接油箱时 上阀芯在很小的压力下可打开 实现溢流 此时泵卸荷 K 口与另一调节压力较低的先导阀入口连接时 可实现远程调压 12 8 例题 图 4 117 所示两系统中溢流阀的调整压力分别为 pA 4MPa pB 3MPa pC 2MPa 当系统外负载为无 穷大时 泵的出口压力各为多少 对图 a 的系统 请说明溢流量是如何分配的 解 对 a 系统 A 中 K 口接到 B 阀上 B 中 K 口接到 C 阀上 则 B 的溢流压力由 C 来决 定 A 的溢流压力由 B 决定 所以系统出口压 力保持在 C 的溢流压力即调整压力为 2 Mpa 由最小调整压力的决定 对 b 系统 B 中 K 口接油箱 此时 B 的调整 压力为 0 Mpa 系统出口压力应等于三个溢流阀 的调整压力之和 即 4 0 2 6 M 三根弹簧 串联相加 接油箱的为 0 液压缸无杆腔面积 A 50cm2 负载 F 10000N 各阀的调定压力 如图示 试确定活塞运动时和活塞运动到终点停止时 A B 两 处的压力 解 活塞运动时 MPa A F PB2 PB 2Mpa PA 2MPa 活塞运动到终点停止时 PA 5Mpa PB 3Mpa 图 4 122 所示的减压回路 一只液压缸无杆腔 有杆腔 的 面 积 分 别 为100cm 2 50cm2 最 大 负 载 F1 14000N F2 4250N 背压 p 0 15MPa 节流阀 2 的压差 p 0 2MPa 求 1 A B C 各点压力 忽略管路阻力 2 泵和阀 1 2 3 应选多大的额定压力 解 1 F1作用下 有 C 处压力 Pc F A1 14000 100 10 4 1 4 MPa A 处压力与 C 处压力相差节流阀的压差 有 PA Pc 0 2 MPa 1 6 MPa F2作用下 有 PB A1 F2 P A2 B 处压力 PB F2 P A2 A1 4250 50 10 4 0 15 106 100 10 4 0 5MPa 2 为了回路能符合要求 并保证安全 泵和阀 1 2 3 应选为 2 5 MPa 额定压力 13 第第 6 6 章章 辅助装置辅助装置 1 密封圈有那些形式 各适用于那些场合 答 1 O 形密封圈 结构简单 安装尺寸小 使用方便 摩擦阻力小 价格低 主要用于静密封 2 Y 形密封圈 适用于运动速度较高的场合 3 V 形密封圈 适用于相对运动速度不高的场合 2 蓄能器起什么作用 如何安装 答 短时间内大量供油 吸收液压冲击和压力脉动 维持系统压力 作为应急动力源 并联在回油管路 3 过滤器安装有那些位置 答 安装在液压泵吸油口 安装在液压泵压油口 安装在回油管路 安装在旁油路上 将过滤器和 泵组成一个独立于液压系统之外的过滤回路 4 油箱起什么作用 热交换器起什么作用 与油箱有什么区别 答 油箱的作用是储存油液 散发热量 沉淀杂质和分离混入油液中的空气和水分 热交换器的作用主要是控制油液的温度 油箱上常安装冷却器和加热器 图形符号箭头向里表 示加热器 箭头向外表示冷却器 14 第第 7 7 章章 液压基本回路液压基本回路 1 什么是液压基本回路 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 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 调压回路 减压回路 增压回路 保压 回路 自动补油保压回路 卸荷回路 平衡回路 2 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