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1《液压与气动》必做作业参考答案作业一：1．液压与气压传动系统是由哪几部分组成的？各部分的作用是什么？答：（1）液压与气压传动系统均由以下五个部分组成：能源装置；执行装置；控制调节装置；辅助装置；工作介质。（2）能源装置的作用是将原动机所输出的机械能转换成液体压力能的装置；执行装置的作用是将液体或气体的压力能转换成机械能的装置；控制调节装置的作用是对系统中流体的压力、流量、流动方向进行控制和调节的装置；辅助装置是指除上述三个组成部分以外的其他装置。分别起散热、贮油、过滤、输油、连接、测量压力和测量流量等作用，是液压系统不可缺少的组成部分；工作介质的作用是进行能量的传递。2.液压传动的优缺点有哪些？答：（1）液压传动与其它传动相比有以下主要优点：①液压传动可以输出大的推力或大转矩，可实现低速大吨位运动，这是其它传动方式所不能比的突出优点。②液压传动能很方便地实现无级调速，调速范围大，且可在系统运行过程中调速。③在相同功率条件下，液压传动装置体积小、重量轻、结构紧凑。液压元件之间可采用管道连接、或采用集成式连接，其布局、安装有很大的灵活性，可以构成用其它传动方式难以组成的复杂系统。④液压传动能使执行元件的运动十分均匀稳定，可使运动部件换向时无换向冲击。而且由于其反应速度快，故可实现频繁换向。⑤操作简单，调整控制方便，易于实现自动化。特别是和机、电联合使用，能方便地实现复杂的自动工作循环。⑥液压系统便于实现过载保护，使用安全、可靠。由于各液压元件中的运动件均在油液中工作，能自行润滑，故元件的使用寿命长。⑦液压元件易于实现系列化、标准化和通用化，便于设计、制造、维修和推广使用。（2）液压传动与其它传动相比，具有以下缺点：①油的泄漏和液体的可压缩性会影响执行元件运动的准确性，故无法保证严格的传动比。②对油温的变化比较敏感，不宜在很高或很低的温度条件下工作。③能量损失(泄漏损失、溢流损失、节流损失、摩擦损失等)较大，传动效率较低，也不适宜作远距离传动。④系统出现故障时，不易查找原因。3．气压传动的优缺点有哪些？答：（1）气压传动与其它传动相比，具有如下优点：2①工作介质是空气，来源于大自然空气，取之不尽，用之不竭，使用后直接排入大气而无污染，不需要设置专门的回气装置。②空气的粘度很小，所以流动时压力损失较小，节能，高效，适用于集中供应和远距离输送。③气动动作迅速，反应快，维护简单，调节方便，特别适合于一般设备的控制。④工作环境适应性好。特别适合在易燃、易爆、潮湿、多尘、强磁、振动、辐射等恶劣条件下工作，外泄漏不污染环境，在食品、轻工、纺织、印刷、精密检测等环境中采用最适宜。⑤成本低，能自动过载保护。（2）气压传动与其它传动相比，具有以下缺点：①空气具有可压缩性，不易实现准确的传动比、速度控制和定位精度，负载变化时对系统的稳定性影响较大。②空气的压力较低，只适用于压力较小的场合。③排气噪声较大，高速排气时应加消声器。④空气无润滑性能，故在气路中应设置给油润滑装置。⑤有问题难查找，工人水平要求高。作业二：1．压力有哪几种表示方法？液压系统的压力与外负载有什么关系?表压力是指什么压力?答：（1）压力有两种表示方法：绝对压力和相对压力。（2）液压系统的压力与外负载的关系是：外负载越大，液压系统的压力就越高；反之，外负载越小，液压系统的压力就越低。（3）表压力是指相对压力。2．解释下述概念：理想液体、恒定流动、层流、紊流和雷诺数。答：理想液体：是为简化问题难度而假设的既无粘性，又不可压缩的液体。恒定流动：是指液体流动时，液体中任一质点处的压力、流速和密度不随时间而变化的流动。层流：是指液体流动时，液体质点没有横向运动，互不混杂，呈线状或层状的流动。紊流：是指液体流动时，液体质点有横向运动（或产生小旋涡），作紊乱状态的流动。雷诺数eR:是用来判定液体流动时呈现出的流态是层流还是紊流的一个数。3．管路中的压力损失有哪几种？对压力损失影响最大的因素是什么?答：管路中的液体在流动时的压力损失可分为两种：一种是沿程压力损失，一种是局部压力损失。对压力损失影响最大的因素是液体的流速。因为，两种压力损失都与液体流速的平方成正比。4．由液体流经平行平板间隙的流量公式vq=lbh123p分析，为减少间隙的漏油量可采取3哪些措施?其中，最有效的措施是什么?答：为减少平行平板间隙的漏油量可采取的措施是：减小间隙两端的压力差p，减小平板间隙的高度h，减小平板的宽度b，增加平板的长度l，选用动力黏度大的液压油等。其中，最有效的措施是减小平板间隙的高度h。因为，在压力差作用下，流过间隙的流量与间隙高度h的三次方成正比，所以液压元件间隙的大小对泄漏的影响最大。作业三：1．简述外啮合齿轮泵的工作原理。1—泵体2、4—齿轮3、5—齿轮传动轴作业三：1图外啮合齿轮泵的工作原理答：外啮合齿轮泵是由两个相互啮合的齿轮、泵体、两个端盖和两根传动轴组成（如图所示），它们形成了密封的工作容积。该密封的工作容积以相互啮合齿轮的轮齿接触的啮合线为界，分隔成左右两个密封的空腔，即a腔和b腔，a腔接吸油口，bb腔接压油口。当主动轴带动主动齿轮2按图示方向旋转时，在a腔中，啮合的两轮齿逐渐脱开，工作容积逐渐增大，形成局部真空。油箱中的油液在大气压力作用下经吸油口进入a腔（a腔为吸油腔），流入各个齿槽中，齿槽中的油液随齿轮转动沿带尾箭头所示方向被带到右侧b腔。同时，在b腔中齿轮啮合处的轮齿逐渐啮合，使工作容积逐渐减小，油液压力增加，形成高压油液，b腔的高压油液被挤压经压油口排出（b腔为压油腔）。这样，齿轮不停地转动，吸油腔不断地从油箱中吸油，压油腔就不断地排油，这就是外啮合齿轮泵的工作原理。2．简述限压式变量叶片泵的工作原理。答：限压式变量叶片泵工作原理如图所示。转子1的中心O1是固定的，定子2可以左右移动，在右端限压弹簧3的作用下，定子被推向左端、靠紧在活塞6右端面上，使定子中心O2和转子中心O1之间有一原始偏心距0e，它决定了泵的最大流量。0e的大小可用流量调节螺钉7调节。泵的出口压力油经泵体内的通道作用于活塞6的左端面上，使活塞对定子2产生一个作用力pAFy，它平衡限压弹簧3的预紧4力0kxFs(k为弹簧压缩系数，0x为弹簧的预压缩量)。当负载变化时，yF发生变化，定子相对转子移动，使偏心量0e改变。其工作过程如下所述。1—转子2—定子3—限压弹簧4—调压螺钉5—配油盘6—活塞7—流量调节螺钉作业三：2图限压式变量叶片泵工作原理图当泵的工作压力p小于限定压力Bp时，yFsF，限压弹簧的预压缩量不变，定子不作移动，最大偏心量0e保持不变，泵输出流量为最大；当泵的工作压力升高等于限定压力Bp时，yF=sF，此时限压弹簧处于临界状态，开始被压缩；当泵的工作压力升高而大于限定压力Bp时，yF＞sF，此时限压弹簧被压缩，定子右移，偏心量减小，泵输出流量也减小。泵的工作压力越高，偏心量e越小，泵输出流量也越小。工作压力达到某一极限值Cp（截止压力）时，定子移到最右端位置，偏心量减至最小，使泵内偏心所产生的流量全部用于补偿泄漏，泵的输出流量为零。此时，不管外负载再怎样加大，泵的输出压力也不会再升高，所以这种泵被称为限压式变量叶片泵。3．简述斜盘式轴向柱塞泵的工作原理。1—斜盘2—滑履3—压板4—内套筒5—柱塞6—弹簧7—缸体8—外套筒9—传动轴10—配油盘作业三：3图斜盘式轴向柱塞泵工作原理图答：斜盘式轴向柱塞泵的工作原理如图所示。斜盘式轴向柱塞泵主要由柱塞5、缸体7、配油盘10和斜盘1等零件组成。它的柱塞平行于缸体轴心线，并均布在缸体的圆周上。斜盘法线和缸体轴线间的交角5为。内套筒4在弹簧6作用下通过压板3而使柱塞头部的滑履2和斜盘靠牢；同时，外套筒8则使缸体7和配油盘10紧密接触，起密封作用。当缸体转动时，由于斜盘和压板的作用，迫使柱塞在缸体内作往复直线运动，通过配油盘的配油窗口进行吸油和压油。当缸孔自最低位置向前上方转动（相对配油盘作逆时针方向转动）时，柱塞转角在0→范围内，柱塞向左运动，柱塞端部和缸体形成的密封容积增大，通过配油盘吸油窗口进行吸油；柱塞转角在→2范围内，柱塞被斜盘逐步压入缸体，柱塞端部容积减小，泵通过配油盘排油窗口排油。若改变斜盘倾角的大小，则泵的输出流量改变；若改变斜盘倾角的方向，则进油口和排油口互换，即可双向输出高压油液，形成双向变量轴向柱塞泵。4．单杆活塞式液压缸有什么特点？差动连接应用在什么场合？答：由于液压缸两腔的有效面积不等，因此，如向两腔输入的流量相同时，活塞在两个方向的运动速度也就不相等；同样，如向两腔输入的油压相同时，活塞在两个方向所产生的力（拉力或推力）也不相等。实际生产中，常将单活塞杆液压缸的差动连接，用在需要实现“快速接近（3v）”工作循环的场合。5．节流阀与调速阀有何区别？分别应用于什么场合？答：①区别一是：节流阀是通过改变节流口的过流断面积来调节流量的流量控制阀；调速阀则是由一个节流阀和一个定差减压阀串联组合而成的流量控制阀。区别二是：节流阀的流量随压力差变化较大；而调速阀在压力差大于一定数值后，流量基本上保持恒定。②节流阀一般用于负载变化较小、速度稳定性要求不高的场合；调速阀则用于负载变化较大、速度稳定性要求较高的场合。6．溢流阀、减压阀的进、出口反接后，各会出现什么情况？答：①当溢流阀的进、出口反接后，不论进油口的压力有多大，溢流阀都不会被打开，失去溢流作用。②当减压阀的进、出口反接后，阀芯移动会使阀口关闭，无法起到减压作用。7．常用的过滤器有哪几种类型？各有什么特点？一般应安装在什么位置？答：（1）按滤芯的材质和过滤方式不同，过滤器可分为网式、线隙式、纸芯式、烧结式和磁性式等多种类型。（2）各种过滤器的特点与安装位置①网式过滤器也称滤油网或滤网，其特点是结构简单，通油能力大，但过滤精度低，所以一般用于粗过滤，安装在泵的吸油管路上，以保护泵。②线隙式过滤器，它由端盖、壳体、带有孔眼的筒形芯架和绕在芯架外部的铜线或铝线组成。其特点是结构简单，过滤效果较好，通油能力大但不易清洗，由于具有壳体，所以，用来装在液压泵吸油管路上或中、低压系统的压力管路上。③纸芯式过滤器是用微孔滤纸做的纸芯装在壳体内而成的，它的过滤精度较高，但通油能力小，易堵塞，无法清洗，需常换，故一般只用于油液的精过滤。④烧结式过滤器由壳体、烧结式青铜滤芯和端盖组合而成。其滤芯是由球状青铜颗粒用粉末冶金烧结工艺高温烧结而成的。它利用青铜颗粒之间的微孔过滤掉油液中的杂质。这种过滤器的优点是强度大，6性能稳定，抗冲击性能好，抗腐蚀性强，能耐高温，过滤精度高，制造简单。其缺点是易堵塞，清洗困难，若有颗粒脱落将会影响过滤精度。可用于不同等级的精密过滤，能在温度高、压力较大的场合工作。⑤磁性过滤器利用磁化原理过滤油液中铁屑、铸铁粉末等铁磁性物质的一种过滤器。磁性过滤器用来滤除混入油液中的能磁化的杂质效果很好，特别适用于经常加工铸件的机床液压系统，用于清除铁屑等铁磁性杂质。8．蓄能器的功用是什么？答：蓄能器在液压系统中的主要功用是：（1）用于辅助油源；（2）用于系统保压、补油；（3）用于吸收压力冲击、脉动9．油箱的作用是什么？答：油箱主要用来储存液压油，除此外，还可以起到散热、使油液中的空气逸出以及使油液中的污物沉淀等作用。作业四：1．简述调压回路、减压回路的作用及其实现元件。答：调压回路的作用是调定或限制液压系统中的最高压力，或者使执行机构在工作过程的不同阶段实现多级压力变换。通常由溢流阀来实现这一功能。减压回路的作用是使系统中的某一支路获得低于系统调定值的稳定工作压力，常用于机床的控制油路、夹紧回路和润滑油路中。通常在所需要的低压支路上串联一个减压阀来实现这一功能。2．卸荷回路的作用是什么？常采用的压力卸荷方式有哪些？答：卸荷回路的功用是指在液压泵的驱动电动机不频繁启闭的情况下，使液压泵在功率输出接近于零的情况下运转，以减少功率损耗，降低系统发热，延长泵和电动机的寿命。因为液压泵的输出功率为其流量Vq和压力p的乘积，所以，两者中的任一个近似为零，则液压泵的功率损耗