液压与气压传动课后习题答案[2].docx
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1、书目一液压及气压传动概述3二液压传动的根底学问5三液压泵及液压马达21四液压缸34五液压根本回路及限制阀45六液压扶植元件79七液压系统实例81八液压系统的设计计算86九液压伺服系统101十气源装置及气动辅件107十一气缸108十二气动限制元件及根本回路111一液压及气压传动概述1.1 答:液压及气压传动都是借助于密封容积的变更,利用流体的压力能及机械能之间的转换来传递能量的。液压传动系统和气压传动系统主要有以下四部分组成:(1) 动力元件:液压泵或气源装置,其功能是将原电动机输入的机械能转换成流体的压力能,为系统供应动力。(2) 执行元件:液压缸或气缸、液压马达或气压马达,它们的功能是将流体
2、的压力能转换成机械能,输出力和速度或转矩和转速,以带动负载进展直线运动或旋转运动。(3) 限制元件:压力流量和方向限制阀,它们的作用是限制和调整系统中流体的压力、流量和流淌方向,以保证执行元件到达所要求的输出力或力矩、运动速度和运动方向。(4) 扶植元件:保证系统正常工作所须要的扶植装置,包括管道、管接头、油箱或储气罐、过滤器和压力计等。1.2 答:液压传动的主要优点:在输出一样功率的条件下,液压转动装置体积小、重量轻、构造紧凑、惯性小、并且反响快。可在运行过程中实现大范围的无级调速、且调整便利。调速范围一般可达100:1,甚至高达2000:1。传动无间隙,运动平稳,能快速启动、制动和频繁换向
3、。操作简洁,易于实现自动化,特殊是及电子技术结合更易于实现各种自动限制和远间隔 操纵。不须要减速器就可实现较大推力、力矩的传动。易于实现过载疼惜,平安性好;承受矿物油作工作介质,滋光滑性好,故运用寿命长。液压元件已是标准化、系列化、通用化产品、便于系统的设计、制造和推广应用。液压传动的主要缺点:(1) 油液的泄露、油液的可压缩性、油管的弹性变形会影响运动的传递正确性,故不宜用于精确传动比的场合。(2) 由于油液的粘度随温度而变,从而影响运动的稳定性,故不宜在温度变更范围较大的场合工作。(3) 由于工作过程中有较多能量损失如管路压力损失、泄漏等,因此,液压传动的效率还不高,不宜用于远间隔 传动。
4、(4) 为了削减泄漏,液压元件协作的制造精度要求高,故制造本钱较高。同时系统故障诊断困难。气压传动的主要优点:(1) 以空气为传动介质,取之不尽,用之不竭;用过的空气干脆排到大气中,处理便利,不污染环境,符合“绿色制造中清洁能源的要求。(2) 空气的粘度很小,因此流淌时阻力损失小,便于集中供气、远间隔 传输和限制。(3) 工作环境适应性好,特殊是在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射及振动等恶劣环境中工作,比液压、电子、电气限制优越。(4) 维护简洁,运用平安牢靠,过载能自动疼惜。气压传动的主要缺点:(1) 气压传动装置的信号传递速度限制在声速约340m/s范围内,所以它的工作频率和响应速度远不如电
5、子装置,并且信号要产生较大的失真和 延滞,不宜用于对信号传递速度要求特殊高的场合中,但这个缺点不影响其在工业消费过程中应用。(2) 由于空气的可压缩性大,因此气压传开工作速度的稳定性较液压传动差,但承受气液结合可得到较满足的效果。(3) 系统输出力小,气缸的输出力一般不大于50KN;且传动效率低。(4) 排气噪声较大,在高速排气时要加消声器。二液压传动的根底学问2.1 答:由于绝大多数测量仪表中,大气压力并不能使仪表动作。它们测得的是高于大气压的那部分压力,而不是压力的确定值。所以压力的测量有两种不同的基准。相对压力和确定压力 过去工程中常用的压力单位是公斤力/厘米2 kgf/cm2,和工程大
6、气压(单位较大)。而在表示很低的压力或要精细测定压力值时常承受液柱高度作为压力单位单位较小。2.2 答:压力能可以转换为其它形式的能量,但其总和对液体中的每一点都保持不变为恒值,反映了液体中的能量守恒关系。2.3 答:是根据帕斯卡原理实现力的传递力。2.4 答:因为流淌状态由层流转变为紊流和由紊流转变为层流时雷诺数并不一样,后者值小。雷诺数的物理意义是流淌液体的惯性力及粘性力之比。雷诺数小,表示粘性力占主导地位,由压力及粘性力之间的平衡确定了流淌的规律,流体质点受粘性力制约只能按层沿轴线方向运动,因此流淌为层流。2.5 答:在密封管道内做稳定流淌的志向液体具有三种形式的能量,即动力能、动能、和
7、位能,它们之间可以相互转换,并且在管道内随意处和这三种能量总和是确定,因此也称为能量守恒。(1) 在波努利方程中,、h 和都是长度的量纲,一般分别称为压力头、位置头和速度头,三者之和为一常数,用H表示。在图1-7中各点的H值连线为一程度线,表示管道内任一处的三种能量之和是相等的。(2) 假设管道程度放置h1=h2,说明液体的流速越高,它的压力就越低,即截面细的管道,流速较高,压力较低;截面粗的管道,那么流速较低,压力较高。2.6 答:稳态液动力是由于位置变更所产生的力。2.7 答:这样使tc削减而t增加,从而将完全冲击降为非完全冲击。2.8 答:液压传动中的压力损失,绝大部分转变为热能,造成油
8、温上升,泄露增多,使液压传动效率降低,因此影响液压系统的工作性能。油液流淌时,其流速对压力损失影响很大。层流时的沿程压力损失及油液的流淌速度V 一次方成正比,紊流时的沿程损失及油液流淌速度成正比;流淌油液的部分压力损失及其流速成正比。可见降低流速对削减压力孙失是特殊重要的,因此应限制液体在管道中的最高流速。但是液体的流速太低又会使管路和阀类元件的构造尺寸变大。2.9 解:压缩率 2.10 解:2.11 解:2.12 解:2.13 解:2.14 解:2.15 解:2.16 解:1830mm2.17 解:在内,液压泵输入液压缸压力腔的油液体积2.18 解:2.19 解:轴外径的最大切应力为式中:v
9、轴四周速度,切向摩擦力为 摩擦消耗功率为2.20 解: 大气压 2.21 解:设为容器内的确定压力2.22 解:2.23 解:2.24 解:2.25 解:2.26 解:2.27 解:对截面、列出连续性方程和伯努利方程 故。 同理可论2.28 解:1对截面、列伯努利方程,以油管程度中心线为基准程度面 22.29 解:对截面列伯努利方程,设通过中心线的程度面为基准 2.30 解:阀门关闭时,压力表处液体的能量为 阀门翻开时,压力表处液压的能量为 志向液体流淌时无能量损失,因此 2.31 解:1雷诺数 22.32 解:2.33 解: 推断流态: 层流 紊流阻力系数: 压力损失: 总压力损失: 对进出
10、口端面列伯努利方程,取过中心线的程度面为基准面 2.34 解:1设油液从对截面列伯努利方程 2设液流为层流 压力损失: 推断流态: 因此阻力系数的计算正确2.35 解:通过瘦长管流量 式中 2.36 解:1对截面列伯努利方程,以油箱液面为基准面 沿程损失 2当泵的转速增加时,管内流速增加,速度水头及压力损失及成正比也增加,因此吸油高度H将减小。 反之,当泵的转速削减时,H将增大。2.37 解:对油箱液面及泵入口处到伯努利方程,以油箱液面为基准面 真空度: 2.38 解:对截面列伯努利方程,以油箱液面为基准面 2.39 解:对截面列伯努利方程,以截面为基准面 2.40 解:对截面D、d列伯努利方
11、程,以程度对称面为基准面 列动量方程,取X坐标向右 2.41 解:取坐标x、y 取管道入口和出口断面间的液体为限制体积弯管对限制体积在x和方向的作用力分别为列出x方向动量方程 液体对弯管的作用力大小及F相等,方向及F相反2.42 解:1通过阀口的流量: 阀口通流面积周长 2轴向稳态液动力: 油液通过二个阀口: 方向向左有使阀口关闭之势。2.43 解: 2.44 解:冲击波传递速度: 三液压泵及液压马达3.1 答:(1) 液压泵作用是把原动机输入的机械能转换为液压能向系统供应确定压力和流量的液流。液压马达的作用是把输入油液的压力能转换为输出轴转动的机械能,用来推动负载作功。(2) 液压泵的分类:
12、 A按液压泵输出的流量能否调整分类 液压泵可分为定量液压泵和变量液压泵。B按液压泵的构造型式不同分类3.2 答:(1) 液压泵的工作压力确定于外界负载的大小而及液压泵的流量无关,外负载增大,泵的工作压力也随之增大。(2) 泵的工作压力是指液压泵在实际工作时输出油液的压力,即油液抑制阻力而建立起来的压力。泵的额定压力是指液压泵在正常工作条件下,按试验标准规定连续运转正常工作的最高工作压力。液压泵在工作中应有确定的压力贮存,并有确定的运用寿命和容积效率,通常它的工作压力应低于额定压力。3.3 答:(1) 排量V:液压泵轴转一周,由其密封容腔几何尺寸变更计算而得的排出液体体积称为液压泵的排量。理论流
13、量q t :是指在单位时间内理论上可排出的液体体积。它等于排量和转速的乘积。实际流量q:是指考虑液压泵泄漏损失时,液压泵实际工作时的输出流量。所以液压泵的实际流量小于理论流量。3.4 答:(1) 容积损失和机械损失。(2) 容积损失是因内泄漏而造成的流量上的损失。机械损失是指因摩擦而造成的转矩上的损失。3.5 答:(1) 受泄漏大和存在径向不平衡力的影响。实行措施:A减小径向不平衡力 B) 进步轴及轴承的刚度 C对泄漏量最大的端面间隙承受自动补偿装置等。3.6 答:(1) 表示泵工作时流量随压力变更的关系。A点为始点表示空载时泵的输出流量qt。B为转折点,Pb就是限定压力,表示泵在保持最大输出
14、流量不变时,可到达的最高压力。C点所对应的压力是pc为极限压力又称截止压力表示外载进一步加大时泵的工作压力不再上升,这时定子和转子间的偏心量为零,泵的实际输出流量为零。(2) 调整螺钉1变更原始偏心量e0,就调整泵的最大输出流量。当泵的工作压力超过pb以后,定子和转子间的偏心量减小,输出流量随压力增加快速减小。调整螺钉4 变更弹簧预压缩量 ,就调整泵的限定压力。调整泵的最大输出流量,即变更A点位置,使AB线段上下平移。调整泵的限定压力,即变更B点位置,使BC段左右平移。3.7 答:区分:(3) 定子和转子偏心安置,泵的出口压力可变更偏心距,从而调整泵的输出流量。(4) 在限压式变量叶片泵中,压
15、油腔一侧的叶片底部油槽和压油腔相通,吸油腔一侧的叶片底部油槽和吸油腔相通,这样,叶片的底部和顶部所受的液压力是平衡的。这就防止了双作用叶片泵在吸油区的定子内外表出现磨损严峻的问题。(5) 及双作用叶片泵相反,限压式变量叶片泵中叶片后倾。(6) 限压式变量叶片泵构造困难,泄漏大,径向力不平衡,噪音大,容积效率和机械效率都没有双作用式叶片泵高,最高调定压力一般在7MPa左右。但它能按负载大小自动调整流量,功率利用合理。3.8 答:轴向柱塞泵构造紧凑,径向尺寸较小,惯性力小,容积效率高,目前最高压力可达40MPa,甚至更高,一般用于工程机械、压力机等高压系统。3.9 答:外啮合齿轮泵考前须知:(1)
16、 泵的传动轴及原动机输出轴之间的连接承受弹性联轴节时,其不同轴度不得大于,承受轴套式联轴节的不同轴度不得大于。受泄漏大和存在径向不平衡力的影响。泵的吸油高度不得大于。吸油口常用网式过滤器,滤网可承受150目。工作油液应严格按规定选用,一般常用运动粘度为2554mm2/s,工作油温范围为580。泵的旋转方向应按标记所指方向,不得搞错。拧紧泵的进出油口管接头连接螺钉,以免吸空和漏油。应防止带载起动或停车。应严格按厂方运用说明书的要求进展泵的拆卸和装配。叶片泵考前须知:(1) 泵轴及原动机输出轴之间应承受弹性联轴节,其不同轴度不得不大于。(2) 泵的吸油口距油面高度不得大于,吸油管道不得漏气。(3)
17、 油箱应保持清洁,油液的污染度不得大于国标等级19/16级。(4) 工作油液的牌号应严格按厂方规定选用。一般常用运动粘度为2554mm2/s,工作油温范围为580。(5) 泵的旋转方向应按标记所指方向,不得搞错。(6) 应严格按厂方运用说明书的要求进展泵的拆卸和装配。轴向柱塞泵考前须知:(1) 泵的传动轴及原动机输出轴之间的连接承受弹性联轴节,其不同轴度不得大于,不允许在泵的传动轴端干脆安装皮带轮或齿轮。(2) 吸油管、压油管和回油管的直径不应小于规定值。对允许安装在油箱上的自吸泵,油泵的中心至油面的高度不得大于,自吸泵的吸油管道上不允许安装过滤器。吸油管道不得漏气。(3) 新泵在运用一周后,
18、需将全部油液滤清一次,并清洗油箱和滤油器。正常运用后,一般每半年更换一次液压油。油液的污染度不得大于国标19/16级。(4) 工作油液的牌号应严格按厂方规定选用。一般常用运动粘度为1647mm2/s,工作油温范围为580。(5) 油泵的旋转方向应按标记所指方向,不得搞错。(6) 应严格按厂方运用说明书的要求进展泵的拆卸和装配。3.10 答:齿轮泵:构造简洁,价格廉价,工作牢靠,自吸性好,维护便利,耐冲击,转动惯量大。但流量不行调整,脉动大,噪声大,易磨损,压力低,效率低。高压齿轮泵具有径向或轴向间隙自动补偿构造,所以压力较高。内啮合摆线齿轮泵因构造紧凑,转速高,正日益获得开展。单作用叶片泵:轴
19、承上承受单向力,易磨损,泄漏大,压力不高。变更偏心距可变更流量。及变量柱塞泵相比,具有构造简洁、价格廉价的优点。双作用叶片泵:轴承径向受力平衡,寿命较高,流量匀整,运转平稳,噪声小,构造紧凑。不能做成变量泵,转速必需大于500r/min才能保证牢靠吸油。定子曲面易磨损,叶片易咬死或折断。螺杆泵:构造简洁,重量轻,流量和压力脉动小,无紊流扰动,噪声小,转速高,工作牢靠,寿命长,对油中的杂质颗粒度不敏感,但齿形加工困难,压力不能过高,否那么轴向尺寸将很大。径向柱塞泵:密封性好,效率高,工作压力高,流量调整便利,耐冲击振动实力强,工作牢靠,但构造困难,价格较贵,及轴向柱塞泵比较,径向尺寸大,转动惯量
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