液压与气动学习指导资料

1液压与气动技术学习指导与习题解答北京交通大学机械与电子控制工程学院2019．122第一章学习指导知识要点与要求：传动：介于原动机和工作机之间的动力传送系统。种类：机械传动、电传动、流体传动（液压传动、气压传动、液力传动），理解各种传动的原理与特点，还有什么方法能够实现动力的传递。第一章习题答案一、填空题1.机器的组成主要有动力_部分、__传动___部分和、__工作机构__部分组成。2.传动方式主要有_机械传动___传动、__电传动____传动以及__流体传动_传动。3._液压油___是液压传动中常用来传递运动和动力的工作介质。4.液压传动的工作原理是依靠__流量___来传递运动，依靠___压力___来传递动力。5.液压传动系统除油液外可分为__动力元件___、__执行元件___、__控制元件____、__辅助元件___四个部分。6.液压传动具有传递功率_密度大__，传动平稳性___好___，能实现过载_保护_易于实现自动化等优点。但是有泄漏，容易___污染___环境，传动比不___确定___。二、判断题1.液压传动装置实质上是一种能量转换装置。（√）2.液压传动以流体为工作介质。（√）3.液压传动可实现过载保护。（√）三、选择题1.液压系统的辅助元件是____D____。A.电动机B.液压泵C.液压缸或液压马达D.油箱2.换向阀属于___C____。A.动力元件B.执行元件C.控制元件D.辅助元件3.可以将液压能转化为机械能的元件是____C____。A.电动机B.液压泵C.液压缸或液压马达D.液压阀4.液压传动的特点是__C______。A.可与其他方式联用，但不易自动化B.不能实现过载保护与保压C.速度、扭矩、功率均可作无级调节D.传动准确、效率高四、问答题1.什么是传动？什么是液压传动？在动力机械与工作机构之间传递动力的装置是传动装置。利用液体的压力来实现动力转换与传递的系统叫做液压传动。2.液压传动系统由哪几部分组成？各组成部分的主要作用是什么？液压传动包括动力装置（泵站）、执行机构（液压缸和液压马达）、控制元件（各种液压阀）以及辅助元件（油管、油箱、密封）等部分组成。液压动力装置为系统提供压力油，控制元件用于调节液压油的压力流量以及液压执行元件的运动与停止，液压辅助元件实现系统的连接以及系统的可靠性。3.绘制液压系统图时，为什么要采用图形符号？为了便于绘制和阅读液压系统，需要统一的符号。这些符号体系是ISO国际标准规定的，便于技术的交流与发展。4.简述液压传动的主要优缺点。液压系统的主要优点：3液压传动的传递功率密度大；液压执行元件的速度可以实现无级调节，而且调速范围大；液压传动工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。液压装置易于实现过载保护，能实现自润滑，使用寿命长。液压装置易于实现自动化的工作循环。液压元件易于实现系列化、标准化和通用化，便于设计、制造和推广使用。液压传动的主要缺点：由于液压传动中的泄漏和液体的可压缩性，使传动无法保证严格的传动比。液压传动能量损失大，因此传动效率低。液压传动对油温的变化比较敏感，不宜在较高或较低的温度下工作。液压传动出现故障排除需要的技术较高。4第二章学习指导知识要点流体力学基础的基本概念，压力、流量的定义以及单位换算；伯努利方程；管道流量的压力损失；液压油的性能与要求。第二章习题答案一、填空题1.油液的两个最主要的特性是____粘度____和__密度______。2.液压传动的两个重要参数是压力和__流量___，它们的乘积表示__功率_。3.随着温度的升高，液压油的粘度会下降。4.压力的大小决定于_负载_，而流量的大小决定了执行元件的速度。二、判断题1.作用在活塞上的推力越大，活塞的运动速度就越快。（×）2.油液流经无分支管道时，横截面积较大的截面通过的流量就越大。（×）3.液压系统压力的大小取决于液压泵的供油压力。（×）三、选择题1.油液特性的错误提法是___D_____。A.在液压传动中，油液可近似看作不可压缩B.油液的粘度与温度变化有关，油温升高，粘度变大C.粘性是油液流动时，其内部产生摩擦力的性质D.液压传动中，压力的大小对油液的流动性影响不大，一般不予考虑2.活塞有效作用面积一定时，活塞的运动速度取决于___C_____。A.液压缸中油液的压力B.负载阻力的大小C.进入液压缸的流量D.液压泵的输出流量3.当液压系统中有几个负载并联时，系统压力取决于克服负载的各个压力值中的___A_____。A.最小值B.额定值C.最大值D.极限值4.水压机的大活塞上所受的力，是小活塞受力的50倍，则小活塞对水的压力与通过水传给大活塞的压力比是____C____。A.50；B.50∶1；C.1∶1；D.25∶15.水压机大小活塞直径之比是10∶1，如果大活塞上升2mm，则小活塞被压下的距离是____D____mm。A.100；B.50；C.10；D.200四、问答题1.在工作中如何选取合适的液压油？在实际工作中，液压油选择的主要依据是液压油的粘度，尤其是考虑液压泵对油液粘度的要求。但是液压油的粘度容易受温度的影响，还需要考虑工作环境的温度。一般来说，环境温度低时要选择低的油，因为低温会使粘度增高，增加机器启动的难度；高粘度的油可以减少泄漏，提高效率。2.液压系统中的油液污染有何不良后果？应如何预防？液压油的污染是指在液压油中混入水分、空气、其它油品、固体颗粒以及高温氧化液压油自身生成氧化物等类型的污染。1）有颗粒，加速元件的磨损，破坏密封，性能下降，寿命降低。2）侵入空气，产生噪声和气蚀，降低油液的弹性模量和润滑性，使油液易于氧化。3）有水分，加速油液的氧化、腐蚀金属，降低润滑性。4）混入其它油品，改变液压油的化学成分，影响液压系统工作性能。55）油液的自身氧化生成氧化物，使油变质，堵塞元件阻尼或节流孔，加速元件腐蚀，使系统不能正常工作。预防液压系统污染的有效措施是正确选用过滤器，并且及时更换滤芯。使液压过滤器一直处于正常工作状态。3.理想液体的伯努利方程的物理意义是什么？其应用形式是什么？2211221222pvpvzgzg常数伯努利方程的物理意义:液体中存在压力能、位能和动能三种形式的能量，在流动过程中，三种能可以转换，但总值不变。4.液体流动中为什么会有压力损失？压力损失有哪几种？其值与哪些因素有关？流体是在压力作用下产生流动的，但是流动中会造成压力损失，也叫做压力降。在管道中流动的压力损失是沿程损失，与管道的长度以及其中的流速有关。显然细的管道中相同流量时，速度大，压力降大；在阀口或转弯处会发生局部损失，所以设计上应避免管道的急转弯以及管道直径的急剧变化。5.什么是液压传动系统的泄漏？其不良后果是什么？如何预防？高压下的液体需要良好的密封，否则会容易发生泄漏，泄漏分为内泄漏和外泄漏。外泄漏是指某处密封失效，液压油直接漏出机器外，造成环境污染和油液损失，这是可以通过正确的安装密封装置而避免的。而内部泄露是指液压元件的运动副之间液压油从高压向低压的泄漏，这是不可避免的，泄漏会损失机器的效率，应该通过减小运动副之间的间隙以及合理的选择液压油的粘度而降低内部泄漏，提高效率。6.薄壁孔和细长孔有何区别及应用？细长小孔中的流动主要为层流，而薄壁小孔中的流动为紊流。显然，细长小孔造成的压力降大，所以液压阀口都希望采用薄壁小孔来实现流量的调节。7.空穴现象产生的原因和危害是什么？如何减小这些危害？当局部低压时，尤其是液压泵吸油口处，溶解于油中的空气会析出，油中出现气泡。这些气泡进入高压区后则破裂，造成气蚀现象。减小这些危害的主要方法就是避免出现局部低压。6第三章学习指导知识要点能够对液体加压的装置就是液压泵，如何提高泵的压力、流量以及效率是液压泵的设计目标。液压泵的参数计算，液压马达的参数计算，注意泵和马达的效率计算，尤其注意液压泵和液压马达的不同之处。齿轮泵、叶片泵、柱塞泵的结构、原理。第三章习题答案一、填空题1.液压泵是将电动机输出的__机械能__转换为__液压能__的能量转换装置。2.外啮合齿轮泵的啮合线把密封容积分成__进油_和_出油__两部分，一般__进油口_油口较大，为了减小_径向不平衡力_的影响。3.液压泵正常工作的必备条件是：应具备能交替变化的_容积__，应有__配流装置__，吸油过程中，油箱必须和__吸油口__相通。4.输出流量不能调节的液压泵称为_定量_泵，可调节的液压泵称为__变量__泵。外啮合齿轮泵属于_定量__泵。5.按工作方式不同，叶片泵分为_单作用_和__双作用_两种。二、判断题1.液压泵输油量的大小取决于密封容积的大小。（×）2.外啮合齿轮泵中，轮齿不断进入啮合的那一侧油腔是吸油腔。（√）3.单作用式叶片泵属于单向变量液压泵。（√）4.双作用式叶片泵的转子每回转1周，每个密封容积完成两次吸油和压油。（√）5.改变轴向柱塞泵斜盘的倾角大小和倾向，则可成为双向变量液压泵。（√）三、选择题1.外啮合齿轮泵的特点是____B____。A.结构紧凑，流量调节方便B.价格低廉，工作可靠，自吸性能好C.噪声小，输油量均匀D.对油液污染不敏感泄漏小，主要用于高压系统2.不能成为双向变量液压泵的是___A_____。A.双作用式叶片泵B.单作用式叶片泵C.轴向柱塞泵D.径向柱塞泵3.3.CB-B25齿轮泵型号中的25表示该泵的___D_____。A.输入功率B.输出功率C.额定压力D.额定流量4.通常情况下，柱塞泵多用于___A_____系统。A.10MPa以上的高压B.2.5MPa以下的低压C.6.3MPa以下的中压5.双作用叶片泵实质上是__A____。A.定量泵B.变量泵C.双联叶片泵D.双级叶片泵四、问答题1.液压泵在吸油过程中，油箱为什么必须与大气相通？所谓液压泵吸油，是指液压泵在吸油口造成一定的真空度，而液压油是在大气压力作用下进入液压泵的。所以油箱必须和大气相通。2.液压泵和液压马达有何区别与联系？在原理上液压泵和液压马达是可以互逆的，但是液压马达要满足能够正反转的要求，所以结构上需要是对称的，而一些用于液压泵提高性能的不对称的结构都不能使用。所以实际上泵和马达并不能混用。73.液压泵的工作压力和额定压力分别指什么？工作压力：液压泵工作时的出口压力，其大小取决于负载。额定压力：正常条件下允许液压泵连续运转的最高压力——和泵结构相关。实际工作中，通常工作压力应低于额定压力。另外，液压泵的输出压力就是泵的工作压力，它和泵的额定压力是两个概念。4.何谓液压泵的排量、理论流量、实际流量？它们的关系怎样？排量是泵每一转所排出的液体的体积；理论流量是排量和液压泵转速的乘积；实际流量是泵工作时实际输出的流量，是理论流量和容积效率的乘积。5.试述外啮合齿轮泵的工作原理，并解释齿轮泵工作时径向力为什么不平衡？当齿轮旋转时，泵的一侧轮齿脱开啮合，齿轮两齿之间的空隙空出，使这侧的容积逐渐增大，形成局部真空，油箱中的油液在大气压力作用下被吸入吸油腔内，并充满齿间。随着齿轮的旋转，吸入到轮齿间的油液便被带到左侧。齿轮泵的啮合力沿齿轮啮合点法线方向，对两个齿轮来说，大小相等，方向相反；另外齿轮泵一侧是压油腔，一侧是吸油腔，两侧存在很大的压力差，对两个齿轮都产生压力，压力和啮合力的合力使主动轮的径向力减小，从动轮的径向力增大，这就是径向力不平衡。五、计算题1.某液压泵的输出油压p=6MPa，排量V=100cm3/r，转速n=1450r/min，容积效率ηv=0.94，总效率η=0.9，求泵的输出功率Po和电动机的驱动功率Pi。解：泵的输出功率:ovPpqpVn=6X106X100X10-6X1450/60X0.94X10-3=13.63kW电动机的驱动功率=泵的输入功率:Pi=Po/η=15.14kW2.某轴向柱塞泵，柱塞直径d=20mm，柱塞孔的分布圆直径D=70mm，柱塞数z=7，当斜盘倾角γ=22°，转速n=960r/min，输出压力p=18MPa，容积效率ηv=0.95，机械效率ηm=0.9，试求理论流量q理、实际流量q及所需电动机功率P电。解：