资源描述
第六章 液压辅助元件
6.1 答：
网式滤油器 结构简单，通油能力大，清洗方便，但过滤精度较低。
线隙式滤油器 结构简单，通油能力大，过滤精度比网式的高，但不易清洗，滤芯强度较低。
烧结式滤油器 过滤精度高，抗腐蚀，滤芯强度大，能在较高油温下工作，但易堵塞，难于清洗，颗粒易脱落。
纸芯式滤油器 过滤精度高，压力损失小，重量轻，成本低，但不能清洗，需定期更换滤芯。
6.2 答：油管：
钢管 多用于中、高压系统的压力管道
紫铜管 一般只用在液压装置内部配接不便之处
黄铜管 可承受较高的压力，但不如紫铜管那样容易弯曲成形
尼龙管 有着广泛的使用前途
耐油管 适用于工作压力小于的管道
橡胶管 用于两个相对运动件之间的连接
管接头：
焊接式管接头 用于钢管连接中
卡套式管接头 用在钢管连接中
扩口式管接头 用于薄壁铜管、工作压力不大于的场合
胶管接头 随管径不同可用于工作压力在的液压系统中
快速接头 适用于经常装拆处
伸缩接头 用于两个元件有相对直线运动要求时管道连接的场合
6.3 解：
6.4 解：
第一章 液压系统实例
7.1 解：
1DT
2DT
3DT
4DT
DT
差动快进
－
－
－
＋
＋
Ⅰ工进
＋
－
＋
＋
＋
Ⅱ工进
＋
－
－
＋
＋
快退
－
＋
－
＋
＋
松头
－
－
－
－
－
停止
－
－
－
－
－
电磁铁工作表
工作缸道路
泵p1、p2工作压力<阀C的调整压力
工进： 泵p2→单向阀→三位阀→背压阀F→顺序阀C→油箱
泵p1→顺序阀C→油箱
泵p1的工作压力为零，泵p2的工作压力<阀A的调整压力
快进：
工进：
快退:
阀A是小流量泵P2的溢流阀，必须保证工进时系统压力，故PA≥5Mpa
阀B是减压阀，必须保证缸Ⅱ加紧力
阀C是液控顺序阀，必须保证系统的快进压力，故pc≥2.6Mpa
压力继电器必须保证缸Ⅱ加紧压力，故
阀C是液控顺序阀，必须保证系统的快进压力，故pc≥2.6Mpa
压力继电器必须保证缸Ⅱ加紧压力，故
快进
工进
快退时功率最大
7.2 解
1DT
2DT
3DT
4DT
阀9
上缸快速下降
＋
－
－
－
－
加压
＋
－
－
－
＋
保压
＋
－
－
－
＋
泄压
－
＋
－
－
－
快速回程
－
＋
－
－
－
下缸 顶出
－
－
－
＋
－
下缸 回程
－
－
＋
－
－
(1) 上缸快速下降：1DT通电
换向阀6右端→先导电磁阀→油箱
上缸下腔→阀7→阀6左位→阀11中位→油箱
加压：1DT与阀9通电随负载增加，主油路压力上升，下缸下腔压力也上升；当压力超过阀15预调压力时，下缸活塞向下浮动。上缸压力达到溢流阀2预调压力时，开始溢流加压压力达最大值。
保压:同上
泄压：2DT通电
控制油路：泵1→阀5→先导电磁阀右位→打开液压单向阀14
阀7控制口与阀6左端→先导电磁阀右位→油箱，阀6会中位
主油路：上缸上腔→阀14→阀12上位→油箱、上缸上腔泄压
快速回程：2DT通电，泄压结束，上缸上腔压力降低，阀12切换，打开阀13
控制油路：泵1→阀5→先导电磁阀右位→阀13→阀6右端
阀6左端→先导电磁阀右位→油箱
主油路：泵1→阀3→阀6→阀7→上缸上腔→打开充油阀14
上缸上腔→充油阀14→充油箱，活塞上升
下缸顶出：4DT通电
泵1→阀3→阀6中位→阀11右位→下缸下腔
下缸下腔→阀11右位→油箱
下缸回程: 3DT通电
泵1→阀3→阀6中位→阀11左位→下缸下腔
下缸下腔→阀11左位→油箱
(2) 阀7的作用是当活塞在上端位置时，减少下腔的泄露，使活塞不致自行下滑。
阀3的作用是当上缸快速下降压力降低时，保证控制油路的压力。
阀5的作用是使控制油路的压力稳定，并控制在一个较低值。
阀10的作用是安全阀，防止上缸下腔压力过高而损坏下缸盖与密封装置。
(3) 1.下缸不运动时，阀11处于中位，这时压力油路可以通油箱卸荷，而且下缸上腔应通油箱卸压，当活塞下浮时，上腔可以油箱吸油，故阀11中位采用P型机能
2.压机不运动时，阀6与阀11都处于中位，泵1可以通过换向阀卸荷，故阀6中位采用M型机能
7.3 解：
(1) 图示位置泵1输出的压力油经分流阀2分为了二路压力油，一路经伺服阀9与背压阀4流回油箱；另一路经5、6回油箱卸荷。扳动伺服阀9即可控制叉车转向。扳动阀6即可控制框架倾倒。扳动阀5即可控制货物的升降。阀3起安全阀作用，防止叉车超载。
(2) 本系统由节流调速回路，锁紧回路与卸荷回路组成。阀2的作用是分流，使升降缸与倾斜缸不工作时，叉车仍可以转向。叉车不转向时，两缸仍可工作。
第二章 液压系统的设计计算
8.1 解：
一 工况分析
工作循环各阶段外载荷与运动时间的计算结果列于表1
表1外载荷与运动时间
阶段
速度v（m/min）
运动时间t(s)
外载荷F(N)
启动加速
0～3.5
0.2
差动快进
3.5
Ⅰ工进
0.08～0.1
75～60
Ⅱ工进
0.03～0.05
100～60
反向启动
0～3.5
0.2
快退
3.5
3.43
液压缸的速度、负载循环图见图1
二 液压缸主要参数的确定
采用大、小腔活塞面积相差一倍（即A1=2A2）单杆式液压缸差动联接来达到快速进退速度相等的目的。为了使工作运动平稳，采用回油路节流调速阀调速回路。液压缸主要参数的计算结果见表2。
表2 液压缸主要参数
阶段
计算公式
P1
(MPa)
P2
(MPa)
A1
(cm2)
D
(cm)
标准D
(cm)
d
(cm)
标准d
(cm)
Ⅰ工进
4
0.5
0.95
40.7
7.2
8
5.66
5.6
实际面积（cm2）
A1
A2
A3
50.3
25.6
24.6
按最低公进速度验算液压缸尺寸
三 液压缸压力与流量的确定
因为退时的管道压力损失比快进时大，故只需对工进与快退两个阶段进行计算。计算结果见表3
表3液压缸的压力与流量
阶段
计算公式
F
(N)
P2
(MPa)
Vmax
(m/min)
Vmin
(m/min)
P1
(MPa)
Qmax
(L/min)
Qmin
(L/min)
Ⅰ工进
14500
0.5
0.1
0.08
3.28
0.5
0.4
Ⅱ工进
同上
8500
0．8
0．05
0．03
2．19
0．25
0．15
快退
500
0．8
3．5
3．5
1．78
8．96
8．96
四 液压系统原理图的拟定
(一) 选择液压回路
1. 调速回路与油压源
前已确定采用回油路节流调速阀调速回路。为了减少溢流损失与简化油路，故采用限压式变量叶片泵
2. 快速运动回路
采用液压缸差动联接与变量泵输出最大流量来实现
3. 速度换接回路
用两个调速阀串联来联接二次工进速度，以防止工作台前冲
(二) 组成液压系统图（见图2）
电磁铁动作表
1DT
2DT
3DT
41DT
差动快进
＋
－
＋
＋
Ⅰ工进
＋
－
－
＋
Ⅱ工进
＋
－
－
－
快退
－
＋
＋
＋
电动机停止工作时，为了防止系统中的压力油经液压泵倒流回油箱，以免空气进入系统，在液压泵出口处加一个单向阀。
五 液压元件规格的选择
(一) 选择液压泵
液压泵的工作压力与流量计算结果见表4
表4液压泵的工作压力与流量
阶段
计算公式
(MPa)
k
Pp
(MPa)
Qpmax
(L/min)
Qpmin
(L/min)
标准pr
(cm)
标准Qr
(cm)
Ⅰ工进
0
1.1
3.28
0.55
0.44
6.3
21
Ⅱ工进
同上
0
1.1
2.19
0.28
0.17
6.3
21
快退
0.6
1.1
2.38
9.9
9.9
6.3
21
查产品样本，选用YBX-16限压式变量叶片泵，pr=6.3MPa, q=16mL/r, np=1450r/min, 。它的特性曲线如图3所示。
工作点①为快退，此时pp=2.38MPa,Qp=9.9L/min;工作点②为Ⅰ工进，此时pp=3.28MPa,Qp=0.55L/min；工作点③为Ⅱ工进，此时pp=2.19MPa,Qp=0.28L/min。实际工作曲线如图3中虚线所示，由于工作点②的压力大于工作点③，故实际工作曲线按工作点②调整。
(二) 选择电动机
1 计算电动机的功率
快退时
Ⅰ工进
Ⅱ工进
2 选择电动机型号
根据快退时功率0.514KW，选用Y802-4型电动机，功率Pr =0.75KW,转速nr=1390r/min
验算电动机功率
(三) 选择液压阀
液压系统中的最高工作压力为，通过阀的最大流量为9.9L/min，故选用的中低压阀类。液控顺序阀因没有10L/min规格，故选用25L/min规格。滤油器按两倍液压泵流量选取吸油用线隙式滤油器。所有液压元件的型号见表5。
表5 液压元件明细表
序号
最大通过流量(L/min)
选用规格
1
限压式变量叶片泵
YBX-16
2
单向阀
9.9
I-10B
3
三位五通电磁换向阀
9.9
35D1-10BY
4
单向阀
9.9
I-10B
5
液控顺序阀
0.26
XY-25B
6
线隙式滤油器
19.8
XU-25×100J
7
调速阀
0.26
Q-10B
8
调速阀
0.13
Q-10B
9
二位二通电磁阀
9.9
22D1-10B
10
二位二通电磁阀
9.9
22D1-10B
11
压力表开关
K-3B
12
压力表
Y-60
六 辅助元件的选择
(一) 确定管道尺寸
查产品样本，三位与二位电磁阀的油口尺寸均为φ8，故取管道内径，选用紫铜管
(二) 确定油箱容量
油箱容量取6倍泵的额定流量
(三) 确定液压元件配量形式
选用最小规格JK25系列集成块，采用标准液压文件
七 液压系统的验算
(一) 确定限压式变量泵与卸荷阀的调整压力
1 Ⅰ工进时
只需考虑一个调速阀7的压力损失，与表3种假设的背压p2相符，故限压式变量泵的工作点②准确。
2 Ⅱ工进时
只需考虑二个调速阀7与8的压力损失，由于前面调速阀7的开口面积比后面调速阀8大，故调速阀7实际上只起节流阀作用，故压力损失，与表3中假设的背压相符，限压式变量泵三工作点③准确。
3 快退时
快退时，流量大，管路中的压力损失较大。沿程压力损失、局部压力损失和集成块压力损失的计算分别见表6.7.8。
表6 沿程压力损失的计算
管段
计算式
结果（MPa）
说明
泵站至缸
0.069
缸至泵站
0.213
表7 局部压力损失计算
管段
液阻
计算式
结果（MPa）
说明
泵至缸
弯头
0.01
阀
0.49
缸至油箱
弯头
0.04
阀
0.392
表8 集成块压力损失的计算
油路
计算式
结果（MPa）
说明
进油路
0.024
回油路
0.094
快退时泵的调节压力
式中：
——快退时，进油路的压力损失，由表6.7.8可得
——快退时，回油路的压力损失，由表6.7.8可得
由上面计算可知：
(1) 快退时，进油路压力损失与表4中的假定值0.6MPa相符合。回油路压力损失与表3中的假定值0.8MPa基本符合，故计算有效。
(2) 变量泵的最大流量调节值为快退时的流量，限定压力调节值为，截止压力为。
(3) 卸荷阀调节压力为
(4) 快退时泵的工作压力为
(二) 验算系统热平衡温度
系统单位时间的平均发热量
快速时：
输入功率
持续时间
系统总效率
Ⅰ工进时：
输入功率
持续时间
系统总效率
Ⅱ 工进时：
输入功率
持续时间
系统总效率
工作循环周期
设油箱三个边长的比例近似为1：1：1，则
散热面积
假定通风良好，取油箱散热系数
系统温升为
设室温，则热平衡温度为
故油箱容量足够。
第三章 液压伺服系统
9.1 答：
9.2 答： 液压伺服系统是以液压力能源的自动控制系统。这种系统的主要特点是能对执行元件的位置，速度和力等输出量实现自动控制，使之自动跟随输入控制信号的规律变化而变化。
9.3 答： 区别：液压伺服系统是根据液压传动原理建立起来的一种自动控制系统。在这种系统中，执行元件能以一定的精度，自动地按照输入信号的变化规律运动。由于执行元件能自 动地跟随控制元件运动而进行自动控制，也叫跟踪系统或随动系统。它的特点：（1）液压伺服系统是一个位置跟随系统（2）液压伺服系统是一个力的放大装置（系统），执行元件输出的力或功率大于输入信号的力或功率，多达几百倍，甚至几千倍（3）液压伺服系统正常工作必须带有反馈环节，若没有反馈环节就不能产生随动运动（4）液压伺服系统有一个误差系统，误差随输入信号而产生，并导致执行元件的运动。通过反馈力图减少或消除误差。
9.4 答： 图14.1通过手动三位四通换向阀可以方便地使重物升降到任意位置。图14.1(a)当在输入端A输入一位移X时，则B以C点移动Y到B‘点，阀向右换向，压力油流入液压缸右腔，而液压缸左腔的油则经阀回油箱，因此活塞向左运动。同时，杆也以A为支点连续运动，使B‘，反向移动Y回复到原来的B位置为止。如果杆长AB=BC， 那么活塞的移动距离与输入相等。我们可以简明地用方框图14.2(b)来说明它的工作原理。在输入位移的作用下，杆杠中点产生位置偏差，使阀作相应位移而产生一控制作用，形成液压缸的进回油通路，使其有相应的输出位移。这一输出位移，又通过杆杠反馈回来，在杠杆的中点产生一克服原位置偏差的反向运动。当这一反向运动产生的负位移等于由输入引起的正位置偏差时，阀回复原位，液压缸两腔通路关闭，活塞停止。所以这一系统能使液压缸跟随输入端的输入信号按比例作相应运动，这也是伺服的真实意义。
9.5 答：该伺服系统是位置控制伺服系统，原理如图
由数控装置发出的一定数量的脉冲，使步进电动机带动电位器5的动触头转过一定的角度θi。(假定为顺时针转动），动触头偏离电位器中位，产生微弱电压u1,经放大器7放大成u2后输入电液伺服阀1的控制线圈，使伺服阀产生一定的开口量。这时压力油以流量q流经阀的开口进入液压缸的左腔，推动活塞连同机械手臂一起向右移动，行程为 ；液压缸右腔的回油经侍服阀流回油箱。由于电位器的齿轮和机械手手臂上齿条相啮合，手臂向右移动时，电位器跟着作顺时针方向转动。当电位器的中位和触头重合时，动触头输出电压为零，电液伺服阀失去信号，阀口关闭，手臂停止移动。手臂移动的行程决定于脉冲数量，速度决定于脉冲频率。
9.6 答：活塞运动方向是与电位计动臂向同。
电位器是反馈元件。
如果活塞的运动方向与正常工作方向相反，数控装置发出反向脉冲，步进电动机逆
时针方向转动。手臂缩回。电液阀的左端电磁铁得电活塞向右移动，电位器返回到零位。
9.7 答：电液伺服阀选用时主要根据阀的额定压力与流量
不是的，液压伺服系统得动特性往往并不主要地取决于电液伺服系统的频宽，相反频宽过大反而将会带来干扰与电噪声。
9.8 解
9.9 解
9.10 解：
(1) 系统的开环传道函数种一个积分环节，故属于“Ⅰ”型系统
(2) 将
已知“Ⅰ”型系统得开环增盖k=kv 而
或
9.11 特征方程式为：
S4 a0=2 a2=2 a4=8
S3 a1=5 a3=16 a5=0
S2 b3=0
S1 c3=0
S0 d3=0
其第一列系数符号有两次变化，故又两个根有正实数部分，系统不稳定。
9.12 解：
S3 a0= 1 a2=100 a4 =0
S2 a1 =10 a3 =k a5=0
S1 b2 =0 b3 =0
S0 c2=0 c3=0
为保证第一列系数符号不发生变化，要求：
(3) 1000-k > 0, 所以，k<1000;
(4) k > 0
使系统稳定的k值范围是0<k<1000
第四章 气源装置与气动辅件
10.1 答：分离器用于分离压缩空气中所含的油分和水分。
其工作原理是：当压缩空气进入分离器后产生流向和速度的急剧变化，在依靠惯性作用，将密度比压缩空气大的油滴和水滴分离出来。
10.2 答：不加热再生式干燥器工作原理：它有两个填满干燥剂的相同容器。空气从一个容器的下部流到上部，水分被干燥剂吸收而得到干燥，一部分干燥后的空气又从另一个容器的上部流到下部，从饱和的干燥剂中把水分带走并放入大气，即实现了不需外加热源而使吸附剂再，І、П两容器定期的交换工作（约5—10min）使吸附剂产生吸附和再生，这样可得到连续输出的干燥压缩空气。
10.3 答：常见的过滤器有一次过滤器（也称简易过滤器，滤灰效率为50%—70%）,二次过滤器（滤灰效率为70%—99%），在要求高的特殊场合，还可以使用高效过滤器（滤灰效率为99%）。
作用为：滤除压缩空气中的杂质微粒，达到气压传动系统所要求的净化程度。
10.4 答：作用是以压缩空气为动力把润滑油雾化以后注入气流中，并随气流进入需要润滑的部件，达到润滑的目的。
工作原理：压缩空气由输入口进入后，通过喷嘴上正对着气流方向的小孔。进入阀座的陷内，阀座与钢球、弹簧组成一个单向阀。在压缩空气刚刚进入阀座的最初一瞬间，钢球被压在阀座上，但此单向阀密封不严，有所泄露，压缩空气会漏入油杯的上腔中，上腔处于密封状态，故上腔压力逐渐增加，其结果使钢球上下表面的压力差减小，此压力差对钢球向下的作用力被弹簧的弹力平衡掉一部分，而使钢球处于中间位置，这样压缩空气即通过阀座上的孔进入储油杯的的上腔，油面受压，使油经吸油管将单向阀的钢球顶起，钢球上部管口为一个边长小于钢球直径的四方孔,所以钢球不可能将上部管口封死，油能不断经节流阀的阀口流入视油器，再滴入喷嘴中，被主管道中的气流从小孔引射出来，雾化后从输出口输出。
第五章 气缸
11.1 答：
1) 从气缸活塞承受气体压力是单向还是双向进行分类
（1） 单作用气缸：气缸的活塞只能单向受气压推动，反向时需要借助外力。
（2） 双作用气缸：气缸的活塞在正、反两个方向上都靠气压推动。
2) 从气缸的安装形式进行分类
（1） 固定式气缸：气缸缸体固定不动。
（2） 轴销式气缸：气缸缸体可围绕固定轴销在一定角度内摆动。
（3） 回转式气缸：气缸缸体通常固定在机床主轴上，可随机床主轴一同旋转，这种气缸常用于机床上的气动卡盘。
3) 从气缸的功能及用途进行分类
（1） 普通气缸：包括单作用和双作用气缸。在无特殊要求的情况下一般采用此类气缸。
（2） 缓冲气缸：气缸带有缓冲装置，可避免活塞运动到端部时发生强烈撞击。在压力较 高和运动速度较高的工作场合，常采用此类气缸。
（3） 气—液阻尼缸：气缸与液压缸串联，可以获得比较精确的运动速度，对调速要求较高的场合可采用此类气缸。
（4） 摆动气缸：气缸的动作作为绕轴心线作往复转动，可用于夹具转位、阀门开关等。
（5） 冲击气缸：是一种以活塞杆高速运动形成冲击力的高能缸，可用于冲压、切断等。
11.2 答：
工作原理：左半部为气缸，右半部为油缸。气缸活塞与油缸活塞通过一个根活塞杆连成一体。当压缩空气进入气缸右腔，推动活塞左行，液压缸左腔液压油流出，经节流阀进入油缸右腔，节流阀对活塞的运动产生阻尼作用，调节节流阀即可改变阻尼缸的运动速度。当压缩空气进入气缸左腔，活塞右行，液压缸右腔排油，顶开单向阀，油液快速流回油缸左腔，没有阻尼作用，阻尼缸即可快速返回。
特点：气—液阻尼缸利用了气动与液压各自的优点。它速度稳定、调速准确、以气源为动力，省去了液压源，经济性好。
11.3 答： 冲击气缸在结构上包括头腔、尾腔和储能腔三个工作腔，具有一个带喷嘴和排气小孔的中盖。它的工作过程可分为三个阶段：
第一阶段：压缩空气进入冲击气缸头腔，储能腔与尾腔通大气，活塞上移至上限位置，封住中盖上的喷嘴口，中盖于活塞间的环形空间经排气小孔与大气相通。
第二阶段：储能腔进气，其压力逐渐上升，在与中盖喷嘴口相密封接触的活塞面（通常设计为活塞面积的1/9）上，其承受的向下推力也逐渐增大。与此同时头腔排气，其压力逐渐降低，使作用在头腔侧活塞面上的力逐渐减小。
第三阶段：当活塞上侧推力大于其下侧推力时，活塞即离开喷嘴口向下运动，在喷嘴打开的瞬间，尾腔与储能腔立刻连通，活塞上端的承压面突然增大为整个活塞平面，于是活塞在很大的压力差作用下加速向下运动，是活塞、活塞杆等运动部件在瞬间加速达到很高的速度，在冲程达到一定时，获得最大冲击速度和能量。
11.4 答： 在选择气缸时，要考虑许多要素三，主要为：
1) 安装形式：由安装位置、使用目的等因素决定。
气缸内径：根据负载确定活塞杆上的推力和拉力。
气缸的行程：与使用场合和机构的行程比有关，并受加工和结构的限制。
排气口、管道内径及相关形式：气缸排气口、管路内径及气路结构直接影响气缸的运动速度。
11.5 解:
第六章 气动控制元件与基本回路
12.1 答：气动方向控制阀可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀三大类。
方向型控制阀通过改变气体的方向，以满足系统对气动元件运动方向的控制。
压力控制阀：用来控制系统中压缩气体的压力，以满足系统对不同压力的需要。
流量控制阀：通过调节压缩空气的流量实现对气动执行元件运动速度的控制。
12.2 答：直动式减压阀的工作原理：旋转调整手柄向下，调压弹簧推动下弹簧座、膜片和阀芯向下移动，阀口开启，左侧气流经阀口节流后压力降低，由右侧输出。调整手柄决定阀口的大小，以调节减压阀输出压力的高低。减压阀出口有一阻尼孔，出口气流可由该孔进入膜片室，在膜片上产生一个向上的推力与调压弹簧的弹簧力相平衡，因此保证了在进口压力波动时，出口压力却能保持基本稳定。如果上升，也会随之上升，从而使膜片向上推力加大，阀芯便上移，阀口开度就减小，节流作用加强，使输出端压力又降下来；同样，如果降下，也会下降，膜片推力减小，阀芯下移，阀口开度加大，输出压力又回升上去。可见，减压阀具有减压和稳压的双重作用。
12.3 答： 常见气动压力控制回路:一次压力控制回路和二次压力控制回路。
一次压力控制回路：用于使储气罐送出的气体压力不超过规定压力。
二次压力控制回路：用于气动控制系统气源压力的控制，以保证系统使用的气体压力为一稳定值。
12.4 答：工作原理：改变调节杆的左右位移量可改变阀芯开度的大小，使通流面积相应呈近似线性关系改变，从而控制通过的气体流量。
特点：排气节流阀不仅具有节流调速的作用，而且还能起到降低排放气体噪音的作用。
用途：只能安装在排气口，调节派出气体的流量以控制执行元件的速度。
12.5 答
气液阻尼缸的速度控制回路特点：该回路可实现快进慢退，调节节流阀即可控制活塞杆前进的速度。退回时，单向阀打开，加快了活塞返回的速度。
12.6 解：
展开阅读全文
浙ICP备2021020529号-1 | 浙B2-20240490 
