液压与气压传动-高殿荣习题答案.doc

第一章1-1 答：动力元件机械能转化成压力能；执行元件压力能转化成机械能；液压介质能量传递的载体；控制元件介质流动的压力、流量及方向进行控制的元件；辅助元件除了以上元件外，都叫辅助元件。1-2 答：与其他相比，优点：无级调速；功率重量比大；大功率时响应快；易于实现自动化；易于过载保护；标准通用化；布置灵活；热量被油液带走。缺点：泄漏，传动比不严格；效率低；温度及污染敏感；造价高，需要单独泵源；故障排查困难；1-3 答：相同点：都以液体作为传动介质；不同点：液力传动机械能转化成动能；液压传动机械能转化成压力能。1-4 答：规定只表示职能，连接先后次序，不表示具体结构，参数及安装位置；油液流动方向以箭头表示，双向可逆；元件画静止位置或中间零位置第一章2-1 答：工作压力取决于外负载的大小及管路的压力损失，与泵流量无关。工作压力液压泵实际工作时的输出压力；额定压力液压泵正常条件下，长期工作时的最高压力。额定压力工作压力。2-2 答：排量泵每转一圈，排出的液体体积。理论流量不考虑泄漏时，泵单位时间内排出的液体体积。实际流量实际工况下，泵单位时间内排出的液体体积。关系：理论流量=排量*转速；实际流量=排量*转速*容积效率。2-3 答：能量损失为容积损失与摩擦损失。容积损失高压腔泄漏，油液压缩性，吸空(吸油阻力大，粘度大，转速高)引起的油液不能充满密封工作腔；摩擦损失机械摩擦及液体粘性摩擦引起的。2-4 答：拐点压力之前，为低压、大流量工况，对应设备的快进状态；拐点压力之后，对应高压、小流量工况，对应设备的工进状态。能够自动实现设备的快进、工进状态切换。泵的限定压力由调节螺钉来调节；最大流量由最大流量调节螺钉来调节调节调节螺钉时，泵的拐点压力将在PQ曲线上左右移动；调节最大流量调节螺钉时，泵的流量将改变。2-5 答：柱塞泵的关键摩擦副为柱塞与柱塞孔间，为轴孔配合，加工精度高，泄漏少，因此可以适合高压场合。2-6 答：齿轮泵高压化需要解决泄漏及径向不平衡力问题。泄漏：轴向泄漏，采用浮动侧板，浮动轴套及弹性侧板方式补偿；径向泄漏，一般不考虑；啮合泄漏，不考虑。径向不平衡力：提高轴承强度，合理设计齿轮参数，以及减小齿頂圆上径向力(扩大吸入角，扩大压出角，开平衡槽)2-7 答：叶片泵原则上正反转可以实现油液反流，但是由于叶片泵出口位置侧板进行补偿，叶片存在前倾与后倾角度，所以不能实现正反转。2-8 答：提高双作用叶片泵压力方法：端面间隙补偿减小吸油区叶片对定子曲线的压力，也能解除双作用叶片泵的压力限制：薄叶片结构，双叶片结构，子母叶片结构，柱销叶片结构，阶梯叶片结构，弹簧叶片结构。2-9 答：齿轮泵 优点：结构简单，制造方便，价格低廉，体积小，质量轻，自吸性能好，油液不敏感，可靠度高；缺点：压力低，脉动大，振动大，噪声大，排量不可调。场合：低压，定量，脉动要求低，环境差的场合。叶片泵 优点：流量均匀，脉动小，噪声小，振动小，工作平稳。缺点：自吸性能不好，油液敏感，结构复杂，制造工艺要求比较高。场合：应用较广泛。柱塞泵 优点：容积效率高、泄漏小、可在高压下工作、大多用於大功率液压系统；缺点：结构复杂，材料和加工精度要求高、价格贵、对油的清洁度要求高。场合：高压，变量场合。螺杆泵 优点：脉动小，无困油，噪声小，振动小，效率高，寿命长，转速高，结构简单，自吸性能最好，工作可靠，油液污染不敏感。缺点：流量小，价格贵，加工精度高。场合：静压机床领域。2-10 答：(1)额定流量Pn=pnqn；(2)容积效率v=总效率/机械效率m；实际流量q=额定理论流量qn容积效率v；泄漏q=额定流量qn-实际流量q。2-11 答：排量V=2m2zb理论流量qn=排量V转速n；容积效率v=实际流量q/理论流量qn；2-12 答：（1）排量V=空载流量q0/转速n0；（2）转速n=1420时，理论流量qn=排量*转速n；容积效率v=实际流量q/理论流量qn；总效率=实际流量q*压力p/输入功率。2-13 答：（1）排量V=d2Dz（tan）/4；理论流量qn=排量V转速n；（2）实际流量q=理论流量qn容积效率v；（3）总效率=容积效率v机械效率m；理论功率Pn=理论流量qn压力p；实际输入功率=理论功率Pn/总效率；第三章3-1 答：活塞杆液压缸分别双活塞杆液压缸及单活塞杆液压缸。双活塞杆液压缸用于往返速度及输出力相等的工况；而但活塞杆液压缸可以选择无杆腔进油、有杆腔进油及差动连接进油方式，来实现三种不同的运动速度及输出力的工况。3-2 答：无杆腔进油，F=D2p1m/4；v=4qv/D2；有杆腔进油，F=(D2-d2)p1m/4；v=4qv/(D2-d2)；差动连接，F=d2p1m/4；v=4qv/d2；3-3 答：v=4q/d2注意，直径选择柱塞的直径，不要选择缸体的内径。3-4 答：P2=F2/A2；P1=F1/A1+P2=F1/A1+F2/A2v1=q1/A1v2=q1/A2注意：要求两个液压缸的容积一致。3-5 答：（1）泵的实际输出流量为：qp=排量Vp转速n容积效率vp；马达的转速为：nM=泵实际流量qp马达容积效率vM/马达排量VM；（2）马达的输入压力为：pm=pp-0.5；马达的输入功率为：Pr=pm泵的实际输出流量qp；马达的输出功率为：PM=pr容积效率vM机械效率mM；（3）马达的输出转矩为：输出功率PM/（2*pi*马达转速nM）。注意条件：不计泄漏是不计管道的泄漏，即泵输出流量与马达输入流量一致。马达回油压力损失，即马达的回油压力为0.第四章4-1 答：（1）普通单向阀：与其他元件组成组合元件（单向节流阀，单向顺序阀等）；作为背压阀；多泵供油时作为隔断（例如，两工一备时如果不加隔断，则工作泵打出的油直接从备用泵倒灌回油箱）（2）液控单向阀：液压锁；平衡阀；充液阀；4-2 答： 图5.13 简式外泄型液控单向阀1 控制活塞； 2 顶杆；3 阀芯。外泄式的活塞背压腔直接接通油箱，这样反向开启时就可以减小P1腔压力对控制压力的影响，从而减小控制压力。故一般在反向出油口压力较低时采用内泄式，高压系统采用外泄式。4-3 答：OPMYH系统保压可以可以不可以可以不可以系统卸荷不可以不可以可以不可以可以换向精度高低高低低启动平稳性好好好差差浮动不可以可以不可以可以可以4-4 答：（1）Y型先导阀可以使得主阀两控制右路压力为零，主阀阀芯在弹簧力对中作用下位于中位；（2）阀不会动作。因为当电磁铁1得电时，先导阀左位工作，主阀左侧控制腔接进口压力油；但是由于M型中位机能，使得泵一直处于卸荷状态，压力绝对为零，故不会产生推动主阀运动的液压力，主阀不会换向。措施是在回油路上接一个背压阀即可。4-5 答：将执行元件锁紧与元件浮动相反，泵卸荷看P口接什么，答案与4-3基本一样。4-6 答：溢流阀作用是调压溢流以及安全作用；顺序阀作用是利用油液压力作为控制信号控制油路的通断；减压阀使系统的某一支路获得稳定的低压。溢流阀原理：并联溢流式压力负反馈； 减压阀原理：串联减压式压力负反馈；顺序阀原理：与直动型溢流阀相似，但是顺序阀为减小调压弹簧刚度，设置了截面积比阀芯小的控制活塞顺序阀不可以作为溢流阀用。其一，出口不是溢流口，因此出口不接回油箱，而是与某一执行元件相连，弹簧腔泄油口L必须单独接回油箱；其二，顺序阀不是稳压阀，而是开关阀，它是一种利用压力的高低控制油路通断的“压控开关”。4-7 答：（1）如果堵塞该阀将变成直动型溢流阀。（2）主阀始终处于关闭的状态。4-8 答：答案同4-4，不再赘述。4-9 答： 节流阀为单纯节流口调速，流量刚度小。调速阀为定差减压阀与节流阀串联，能够保证外负载变化时节流阀前后压差及节流面积不变，通过的流量不变，流量刚度大。调速阀用于负载变化大的场合，节流阀用于负载变化小的场合。4-10 答： 区别：（1）溢流阀是进口压力负反馈；减压阀是出口压力负反馈（2）溢流阀阀口常闭；减压阀阀口常开。（3）溢流阀出口接油箱；减压阀出口接负载。（4）溢流阀无泄油口；减压阀有泄油口方法：（1）是否有外泄口，有则是减压阀，无则是溢流阀；（2）在入口吹烟气，出口冒烟是减压阀，不冒是溢流阀。4-11 答：(1)、没有负载； (2)、负载虽有，但由其所决定的压力值小于减压阀的调定值；（3）减压阀进出油口压差偏低。当进出油口压差低于0.5MPa时，其出口压力不稳，调节困难，即调不上去；（4）减压阀进、出油口接反。4-12 答：用于卸荷阀使用时采用外控、内泄式。用于背压阀使用时可采用内控、内泄式。反之则不行，外控内泄式形成不了背压，内控内泄式不能使油液卸荷。顺序阀当卸荷阀及平衡阀时，泄漏口按照内泄及外泄方式考虑接通（阀后无节流阀时，可以内泄；阀后有节流阀时，最后用外泄）；而当前端油压可靠稳定，且预先知道范围时采用内控式；否则采用外控式。内控式，结构简单，但负载变化时可靠度不高；外控式，结构复杂，但可靠度高。4-13 答：当XF2压力为5 MPa时，XF1进口压力为10MPa，XF1全开。当XF2压力调整至15MPa时，XF1进口压力为15MPa，XF1全开。4-14 答： 溢流阀减压阀顺序阀控制油口进口压力出口压力进口压力工作状态常闭常开常闭设泄油口无有有油路流向油箱系统系统4-15 答：薄壁小孔的温度不敏感，即油液温度变化时，油液粘度变化，但是薄壁小孔非常短，油液粘度还来不及作用便流过节流口，不会产生速度变化，因此温度不敏感。4-16 答：1)通流能力大，特别适用于大流量的场合。2)阀芯动作灵敏、抗堵塞能力强。3)密封性好，泄漏小，油液流经阀口压力损失小。4)结构简单，易于实现标准化。第五章5-1 答：（1）O型圈密封，靠变形量来密封油液，静密封，用于静态及速度低的场合。（2）唇形密封，靠唇形边变形密封油液，动，用于速度高的场合；（3）组合密封，结合以上优点，场合应用广泛。（4）防尘圈，防止外界杂质进入系统，用于低压场合。5-2 答：（1）网式过滤器，一层砂网进行过滤，可以清洗，但过滤精度低，通流能力大，作为吸油过滤器。（2）线隙式过滤器，铜丝或者钢丝不断缠绕而依靠丝间间隙进行过滤，不可清洗，过滤精度好，通流能力大，作为回油过滤器。（3）纸质式过滤器，采用滤纸过滤，无法清洗，过滤精度高，通流能力小，作为回油及压油过滤器。（4）烧结式过滤器，烧结成多孔介质形，过滤精度高，滤芯强度大，作为高压过滤器。（5）磁性过滤器，专门用磁铁来过滤铁屑，与其他过滤器配合使用。5-3 答：（1）吸油过滤器，过滤精度低，通流能力要大。（2）压油过滤器，承受高压及冲击，强度要大，配有堵塞发信装置。（3）回油滤油器，过滤精度高，承受压力低。（4）独立过滤器，过滤精度及通流能力及承受压力均自行设计，独立运行，与主系统开启停止无关，一直过滤。5-4 答：过滤精度为过滤器过滤的杂质最小直径。一般分为NAS00-13级，00级最好，13级为最低精度，再低仪器直接爆表了。过滤精度根据后面的元件要求油液清洁等级进行选取。一般要考虑通流能力及工作压力。若要求通流能力大，则过滤精度一般低；反之，过滤精度高。5-5 答：油箱作用：储存工作介质；散发热量；分离空气；沉淀杂质；给泵站提供安装平台。设计考虑的问题有：容积及散热面积；进出油油管的安放及位置；吊耳；隔板；放油螺塞；清洗口；密封装置；加热器；冷却器；液位计；空气滤清器等。5-6 答：油管的分类及场合为P115中的表5-2.硬管管接头：扩口式，低压场合；卡套式，对轴向尺寸要求不高，但对管道尺寸精度要求高，否则卡不上，拆卸方便；焊接式，简单方便，但不可拆卸。软管管接头：扩口式及压扣式，一般厂家直接做好，不需自行安装。5-7 答：蓄能器分为充气式（气囊式、活塞式、柱塞式及差动活塞式、直接接触式等），重力式，弹簧式等。活塞式，结构简单，寿命长，用于大体积、大流量场合；反映不灵敏，稳定性差，作为吸收脉动用；气囊式，结构简答，响应快，使用场合广泛，但工艺复杂。重力式，反应慢，体积庞大，用于冶金等大型系统的恒压供油。弹簧式，结构简单，反应灵敏，容量小，用于低压、小容量场合。5-8 答：公式：V=V0p01/n(1/p1)1/n-(1/p2)1/n快速供油，n=1.4；V=5L；p0=9MPa；p1=10MPa；p2=20MPa。结果自己算。5-9 答：公式：V=V0p01/n(1/p1)1/n-(1/p2)1/n慢速供油，n=1；V0=2.5L；p0=2.5MPa；p1=7MPa；p2=12MPa。结果自己算。5-10 答：考虑通流能力，过滤精度，工作压差，承受的压力，清洗方便等。此过滤器流量与泵一致，只能安装在泵出口，保护系统。5-11 答：吸油口及回油口应该在最低液面之下；而泄漏油口应该在最高液面之上；回油管端应该切45角为佳。隔板高度应比最低液面低一点为佳。5-12 答：轴用密封圈是安装在孔里面，来密封轴孔的，如活塞杆与导向套；孔用密封圈是安装在轴里面，来密封轴孔的，如活塞与液压缸内壁。因此活塞杆与导向套间需要轴用密封圈，不能用孔用密封圈。Yx型密封圈分成两种，使用效果更佳。5-13 答：O型密封圈一般用于精密封及速度低的动密封；当速度大时，两侧要安装有挡圈，防止O型圈挤进缝隙里面。5-14 答：d=2（q/v）0.5；压油管速度要求：2.5-5；吸油管：0.5-1.5；回油管：1.5-2；控制油管：2-3；软管：4；=pdn/2/b;b为各种管路的抗拉强度；q=40L/min；p=6.3MPa；n为安全系数；小于7MPa为8；7、17.5范围内为6；大于17.5为4.结果自己算5-15 答：计算方式与5-14一致。第六章6-1 答：（1）负载无穷大，YA断电，则压力油只能通过先导溢流阀的先导阀开启，进行溢流，压力为4MPa。（2）负载为2MPa，YA断电，则压力油进入系统，则压力为2MPa；（3）负载为2MPa，YA得电，电磁溢流阀直接溢流，因此压力为0MPa。6-2 答：把先导式溢流阀的控制口当成泄漏口接油箱，则先导溢流阀直接卸荷，压力油直接打开主阀回油箱，则系统压力为0。6-3 答： （1）a图中，直动式溢流阀C的设定压力为2MPa；先导式溢流阀B的先导阀压力为4MPa，控制口接C阀，压力为2MPa，阀B的控制压力取最小值（C阀压力），为2MPa；同理，先导式溢流阀A的先导阀压力为6MPa，控制口接阀B，压力为2MPa，阀A的控制压力取最小值（B阀压力），为2MPa，则最终a图的溢流阀压力为2MPa；流量分配为：溢流流量通过A阀，分为主流量与小流量；主流量通过A主阀，小流量通过A先导阀；A阀的先导阀流量又分成B阀的主流量与小流量；主流量通过B主阀，小流量通过B先导阀；B阀的先导阀流量为C阀的流量；（2）b图中，先导式溢流阀B的控制口接油箱，相当于阀B直接卸荷，不起作用；因此设定压力为阀A与阀C的设定压力之和，为6MPa。6-4 答：不同的减压阀串联，其压力取决于压力设定值小的那个阀；两个并联的话，压力取决于压力设定值大的那个阀。6-5 答：P130中图6-15即为答案。6-6 答：调速阀进出口装反后，其中的定差减压阀阀口全开，不起任何作用，就相当于节流阀。解答：在节流调速系统中，如果调速阀的进、出油口接反了，调速阀流量将随负载的变化而变化，流速不稳定。因为进、出油口接反后，调速阀中的 减压阀弹簧腔压力高，减压口开至最大而不起作用，相当于简式节流阀。6-7 答：（1）A、C点位置的压力为2.5MPa，而B位置的压力为5MPa。（2）A、B、C三点位置的压力均为1.5MPa。（3）A、B、C三点位置的压力均为0MPa。6-8 答：（1）快进时，列方程：活塞杆受力平衡方程：p1A1=p2A2； （1）油液流向：泵阀1左腔阀2左腔液压缸无杆腔液压缸有杆腔阀3右腔阀2左腔差动连接。各压力值的方程为：流经各阀口的压力损失为0.2MPa，则p2-0.2=p0；p0-0.2=p1；p3-0.2=p0 （2）联立方程（1）与（2），计算得到p1=0.4；p2=0.8；p0=0.6；p3=0.8（2）快进速度为差动连接，实际油液作用面积为A1-A2=A2则液压缸速度为v=q/A2（3）工进时液压泵的工作压力取决于溢流阀，为1MPa；（4）快退时，直接得到：活塞杆受力平衡方程：p1A1=p2A2； （1）各压力值的方程为：流经各阀口的压力损失为0.2MPa，则p1=0+0.2=0.2；p2=0.4；p0=p2+0.2=0.6；p3=p0+0.2=0.8（5）差动时液压缸两腔压力值不相等。 6-9 答：（1）右行时，列方程：p2=0；活塞受力p1=F/A1；则经过节流阀的流量q1为：q1=kA（p0-p1）m=kA（p0-F/A1）m；（2）左行时，列方程：p2=p0；活塞受力p0A0=F+p1A1- p1=p0A0/A1-F/A1则经过节流阀的流量q2为：q2=kA（p1-0）m=kA（p0A0/A1-F/A1）m；A0q26-10 答：（1）顺序阀最小调定压力应为重物自重作用在有杆腔上产生的压力，p顺序阀=（FG-Ff）/A2；（2）溢流阀最小调定压力应为推动重物下行的最大工作载荷；重物下行时的工作载荷为：驱动力=工作载荷+摩擦力-自重；则P溢流阀=（R-FG+Ff）/A1： 6-11 答：（1）液压缸大腔压力最高时为，液压缸不动作，进入节流阀1的油液全部从节流阀2流出，则列两个节流阀的流量方程：q节流阀1=kAt1（py-p缸）0.5；q节流阀2=kAt2（py）0.5；两个流量相等，q节流阀1=q节流阀2，则p缸=1.6 MPa；（2）当液压缸压力最大时，流进节流阀1的流量最少，则进入溢流阀的流量最大，其数值为：q溢流阀=qp-q节流阀1= qp-kAt1（py-p缸）0.5；6-12 答：（1）1为低压大流量泵；2为高压小流量泵；3为截止阀，防止泵2的油流向左侧；4为溢流阀，用于大泵的卸荷；5为安全阀；6为减压阀，降低支路压力；7为单向阀，保压截至；8、12为电磁换向阀；9为压力继电器；10、15为液压缸；11为背压阀；13与14组成成单向节流阀；（2）缸10为定位缸，用于工件定位；缸运动时，压力值为减压阀6的调定值；当缸10定位后，缸不再运动，压力值升高，高于继电器9设定值时，报警；缸15为夹紧缸，用于工件夹紧；当夹紧缸空载运行时，系统压力低，未达到溢流阀4的设定值，泵1与泵2同时供油，液压缸行进速度大；当液压缸夹紧工件时，系统压力高，达到溢流阀4的设定值，泵1通过溢流阀4进行卸荷；泵2单独向系统供油，为高压小流量；（3）夹紧缸的工作负载为30000N/100cm2=3MPa，阀11为背压阀，一般设定值为0.51MPa；减压阀6的设定值为1MPa；阀4的设定值一般为小于等于3MPa；阀5的设定值一般大于工作负载+背压，一般要大于3.54.0MPa。 6-13 答：（1）阀4中位时，泵1及马达2均卸荷；（2）阀4上位时，泵1出口接安全阀5、节流阀3及马达入口，为旁路节流调速；马达出口接油箱，泵带动马达转动；（3）阀4下位时，泵1出口接油箱；马达进口接油箱，出口接安全阀5，马达转动排除的油需要克服安全阀5才能回油箱，具有一定负载，使得马达进行减速及制动；