液压传动概述Word格式.docx

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3-2什么是定常流动？

举例说明

3-3流管具有什么特性？

并进行证明

3-4比较微小流束和流线两个概念的异同

3-5什么流动阻力、沿程阻力和局部阻力？

3-6如图3-22所示，断面为50×

50cm2的送风管，通过a、b、c、d四个50×

50cm2送风口向室内输送空气，送风口气流平均速度为5m/s,求通过送风管1、2、3断面的流速和流量。

图3-22

图3-23

3-7如图3-23所示，液压泵的流量Q=100L/min，吸油管通径为25mm，液压泵入口距液面高度h=400mm，粗滤网的压力降△pr=1.5×

103Pa，油液的密度ρ=0.9×

103kg/m3，油液的粘度v=0.2×

10-4m2/s，求液压泵吸油口的真空度。

图3-24

图3-25

3-8如图3-24所示，用直径d=100mm的管道从水箱中引水。

如水箱中的水面恒定，水面高出管道出口中心的高度H=4m,管道的损失假设沿管道均匀发生，

。

求：

1通过管道的流速和流量；

2管道中点M的压强。

3-9如图3-25所示容器中，分别装入油和水，求内部A、B、C、D、E各点的压力？

已知Z1=60cm，Z2=30cm，Z3=15cm，Z4=30cm。

3-10有一如图3-26所示的水平管路，水从断面2-2排入大气。

为了将水从h=3.5m的下面吸入管路中,问细管的直径取多大才能实现？

已知粗管直径D=10cm，管内流量Q=0.006m3/s。

图3-26图3-27

3-11有一如图3-27所示二维通路，断面下半部分的流速为v1，断面上半部分的流速为v2=v1/s，从断面1-1流向2-2，流速逐渐变为相等为v，此时断面1-1和2-2间的压力升高可表示为：

试求式中的k值。

3-12有一吸水管内径d为100mm的离心式水泵，安装在距水面上3m的位置（图3-28），若真空表上的读数P为310mmHg（41.3kPa）时求水泵的排水量（不计损失）。

图3-28图3-29

3-13图3-29所示的增压器d1=210mm，d2=200mm，d3=110mm，d4=100mm，可动部分质量为m=200kg，摩擦阻力等于工作柱塞全部传递力的10%。

如果进口压力p1=5MPa，求出口压力p2。

3-14图3-30所示的液压系统中，液压缸直径D=15cm，活塞杆直径d=5mm，负载F=104N，要求运动速度υ=0.2m/s。

泵出口比液压缸低2m，泵出口比油池高1m。

所用油为N46机械油，其运动粘度v=2.9m2/s，密度ρ=900kg/m3。

图3-30

压油管道：

管长l1=30m，管径d1=30mm，绝对粗糙度

=0.1mm，1个弯头，

=0.29，换向阀压力损失为12.1m油柱；

回油管道：

管长l1=32m，d1=30mm，

=0.25mm，4个弯头，

=0.29，换向阀压力损失为9.65m油柱。

设油缸入口和出口局部压力损失系数分别为

=0.5和

=1，试求泵的出口压力。

4液压泵和液压马达

4-1液压泵的基本工作原理是什么？

4-2液压泵有哪几种配流方式？

各举一例说明。

4-3什么是齿轮泵的因油现象？

有什么危害？

怎样消除？

4-4减小齿轮泵径向力的措施有哪些？

4-5提高高压齿轮泵容积效率的方法有哪些？

4-6双作用叶片泵定子内表面的过渡曲线为何要做成等加速-等减速曲线？

其最易磨损的地方在进液区还是排液区？

4-7简述斜盘式轴向柱塞泵的工作原理和手动伺服变量机构的变量原理。

4-8简述斜轴式轴向柱塞泵的结构特点和工作原理。

它是如何调节排量的？

4-9液压马达和液压泵有什么异同？

4-10怎样改变液压马达的输出转速和转向？

4-11轴向柱塞液压马达输出轴上的转矩是如何产生的？

其输出转矩的大小与哪些因素有关？

4-12简述内曲线马达的工作原理。

4-13已知液压泵的输出压力p为10MPa，泵的排量q为100ml/r，转速n为1450r/min，容积效率ηυ为0.95，机械效率

为0.9。

计算：

①该泵的实际流量Q；

②驱动该泵的电机功率。

4-14某液压马达的进油压力为100×

105Pa，排量为200ml/r，总效率为0.75，机械效率为0.9，试计算：

1）该马达能输出的理论转矩；

2）若马达的转速为500r/min，则输入马达的流量为多少？

3）若外负载为200N·

m（n=500r/min）时，该马达输入功率和输出功率各为多少？

4-15泵的额定流量为100L/min，额定压力为2.5MPa，当转速为1450r/min时，机械效率为0.9。

由实验测得，当泵出口压力为零时，流量为106L/min；

压力为2.5MPa时，流量为100.7L/min，求：

1）泵的容积效率；

2）如泵的转速下降到500r/min，在额定压力下工作时，估算泵的流量为多少？

3）上述两种转速下泵的驱动功率。

4-17题图

4-16一液压马达，要求输出转矩为52.5N·

m，转速为30r/min，马达排量为105mL/r，马达的机械效率和容积效率均为0.9，出口压力为2×

105Pa，试求马达所需的流量和压力各为多少？

4-17图示为变量泵和定量马达系统，低压辅助泵输出压力py=4×

105Pa，泵最大排量qpmax=100mL/r，转速np=1000r/min，容积效率ηυp=0.9，机械效率ηmp=0.85。

马达的相应参数为qM=50mL/r，ηυM=0.95,ηmM=0.9。

不计管道损失，当马达的输出转矩为TM=40N·

m，转速为nM=160r/min时，求变量泵的排量、工作压力和输入功率。

5液压缸

5-1液压缸为什么要设置缓冲装置？

举例进行说明。

5-2液压缸为什么要设置排气装置？

如何确定排气装置的位置？

5-3液压缸的设计应考虑那些因素？

5-4举例说明伸缩式液压缸的工作原理。

图5-13

5-5如图5-13（a）所示，一单杆活塞缸，无杆腔的有效工作面积为

，有杆腔的有效工作面积为

，且

当供油流量

L/min时，回油流量是多少？

若液压缸差动连接,如图5-13（b），其它条件不变，则进入液压缸无杆腔的流量为多少？

5-6一单杆液压缸快速向前运动时采用差动连接，退回时，压力油输入液压缸有杆腔。

假如活塞往复运动的速度都是0.1m/s，退回时负载为25000N，输入流量Q=25L/min，背压

Pa,要求：

（1）确定活塞和活塞杆直径；

（2）如缸筒材料的

N/m2，计算缸筒的壁厚。

5-7图5-14所示，两个液压缸串联，其无杆腔面积分别为A1=100cm2，A2=80cm2，输入的压力p1=18×

105Pa，流量Q=16L/min，所有损失不计，试求：

1）当缸的负载相等时，可能承担的最大负载R是多少？

2）若两缸负载不相等，缸Ⅱ可能承担的最大负载将比在1）条件下承担的负载大多少？

3）两缸的活塞运动速度各为多少？

5-8如图5-15所示的并联油缸，外负载R1=R2=104N，两缸无杆腔面积分别为A1=25cm2，A2=50cm2，当泵的供油流量Q=30L/min，溢流阀调定压力p=4.5MPa时，试分析：

1）Ⅰ、Ⅱ两缸的动作顺序和运动速度各为多少？

2）油泵的最大输出功率为多少？

图5-14

图5-15

6液压控制阀

6-1液压卡紧力是怎样产生的?

它有什么危害?

减小液压卡紧力的措施有哪些?

6-2分析比较溢流阀、减压阀和顺序阀的作用及差别。

6-3绘出先导型溢流阀的启闭特性曲线，并对各段曲线及各拐点作出解释。

6-4现有两个压力阀，由于铭牌脱落，分不清哪个是溢流阀，哪个是减压阀，又不希望把阀拆开，如何根据其特点作出正确判断?

6-5若减压阀调压弹簧预调为5MPa，而减压阀前的一次压力为4MPa。

试问经减压后的二次压力是多少?

为什么?

6-6在节流调速系统中，如果调速阀的进、出油口接反了，将会出现怎样的情况，试根据调速阀的工作原理进行分析。

6-7将调速阀和溢流节流阀分别装在回油路上，能否起速度稳定作用?

6-8溢流阀和节流阀都能做背压阀使用，其差别何在?

6-9将调速阀中的定差减压阀改为定值输出减压阀，是否仍能保证执行元件速度的稳定?

6-10分别说明O型、M型、P型和H型三位四通换向阀在中间位置时的性能特点。

6-11电液比例阀与普通开关（或定值控制）阀比较，有何特点?

6-12电液比例压力先导阀中弹簧的作用是什么?

该弹簧的刚度对阀的启闭特性有无影响?

6-13利用两个逻辑阀单元组合起来作放大级，以适当的电磁换向阀作先导级，分别构成相当于二位三通、三位三通和四位三通电磁换向阀。

6-14利用四个逻辑阀单元组合起来作放大级，以适当的电磁换向阀作先导级，分别构成相当于二位四通、O型三位四通、H型三位四通、四位四通电液换向阀。

6-15分别绘出逻辑溢流阀、逻辑顺序阀、逻辑卸荷阀和逻辑减压阀的原理图。

6-16分别绘出逻辑节流阀和逻辑调速阀的原理图。

7液压传动系统辅件

思考与题习题

7-1油箱的功用是什么？

7-2设计油箱时，应考虑哪些问题？

7-3怎样确定油箱的容积？

7-4滤油器有哪几种类型？

7-5选择滤油器时应考虑哪些问题？

7-6常用的密封装置有哪几种类型？

各有什么特点？

7-7如何计算油管的内径和壁厚？

7-8什么情况下需要设置加热器？

7-9蓄能器的功用是什么？

8液压基本回路

8-1如何实现三级调压?

8-2减压回路有何功用?

8-3如何利用增压器获得间断增压和连续增压?

8-4卸荷回路的功用是什么?

试绘出两种不同的卸荷回路。

8-5在什么情况下需应用保压回路?

试绘出使用蓄能器的保压回路。

8-6什么是平衡回路?

平衡阀的调定压力如何确定?

8-7进油节流调速回路有何特点?

8-8回油节流调速回路有何特点?

8-9旁路节流调速回路有何特点?

8-10为什么采用调速阀能提高调速性能?

8-11溢流节流阀既可用于进油节流调速,也可用于回油节流调速和旁路节流调速吗?

8-12试分析、比较三种容积式无级调速回路的特性。

8-13试绘出三种不同的快速运动回路。

8-14什么叫差动回路?

8-15如何利用行程阀实现两种不同速度的换接?

8-16如何利用两个调速阀实现两个不同慢速的换接?

8-17时间控制制动式换向回路有何特点?

8-18行程控制制动式换向回路有何特点?

8-19如何使用行程阀实现执行元件顺序动作?

8-20如何使用顺序阀实现执行元件顺序动作?

8-21如何利用延时阀实现执行元件时间控制顺序动作?

8-22试绘出两种不同的容积式同步回路?

8-23怎样实现串联液压缸同步?

8-24怎样实现并联液压缸同步?

8-25绘出机械连接的同步回路?

8-26如何利用分流集流阀使执行元件实现同步?

8-27如何利用电液比例调速阀实现液压缸同步?

8-28如何利用电液伺服阀使两个液压缸实现同步?

8-29试述缓冲制动回路的功用。

8-30浮动回路的功用是什么?

8-31为什么在变量泵－变量马达调速系统中，低速时采用恒扭矩调速，高速时采用恒功率调速?

说明这种调速系统的调节方法。

8-32图示为绞车液压系统，试指出该系统是由哪些基本回路组成，并说明这个系统的工作原理。

8-33图示液压系统，已知各溢流阀单独使用时的调整压力分别为：

=7MPa，

=5MPa,

=3MPa，

=1MPa，试问当系统的外负载趋于无穷大时，在电磁铁1YA通电或断电情况下，泵的出口压力各为多少?

8-34图示为减压回路，溢流阀调定压力为6MPa，减压阀调整压力为2MPa，试分析活塞在运动期间和碰到死挡铁后管路

和

的压力值。

若

管内流量为12L／min，求通过减压阀的能量损耗为多少。

8-35图示为平衡回路，巳知液压缸活塞和活塞杆直径分别为

=100mm，

=70mm，活塞及所提重物的总质量为m=15×

103kg。

提升重物时，要求在0.l5S内均匀地达到稳定上升速度υ=6m／min，停止时活塞不能下落，若不计回路各种损失,试确定溢流阀及顺序阀的调定压力。

8-36在图示节流调速回路中，巳知液压缸两腔面积A1=1002，A2=50cm2,调速阀最小压差

=0.5MPa,当负载F从零变化到30kN时，活塞向右运动的速度稳定不变。

试求:

（1）溢流阀最小调整压力py为多少?

（2）负载F=0时，泵工作压力p为若干?

油缸回油腔压力p2为多少?

8-37图示变量泵－定量马达容积调速回路中，已知液压马达的排量

=120mL/r，液压泵排量

=10～50mL/r,转速

=1200r/min,安全阀3的调定压力

=10MPa。

设液压泵和液压马达的容积效率、机械效率均为100％。

试求：

液压马达的最大输出扭矩和最大输出功率，以及液压马达的调速范围。

9液压传动系统

9-1什么叫开式系统和闭式系统?

试比较他们的优缺点。

9-2试比较并联系统和串联系统的特点。

9-3附图所示的液压系统是怎样工作的？

试根据其循环动作表中的提示进行阅读并将该表填写完整。

动作名称

电气元件

备注

1YA

2YA

11YA

12YA

21YA

22YA

YJ

定位夹紧

1）Ⅰ、Ⅱ回路独立循环互不约束。

2）12YA、22YA中任一个通电时1YA便通电；

12YA、22YA均断电时1YA才断电。

快进

工进卸荷（低）

快退

松开拔销

原位卸荷（低）

9-3题图

9-4上题中的液压系统有何特点？

试进行分析、评论。

10液压系统的设计计算

10-1某厂拟自制一台单缸传动的液压机，要求液压传动系统满足完成的工作循环是：

快速下降→压制→快速回程→原位停止。

主要参数是：

移动部件自重为5kN；

快速下降时的外负载为10kN，速度为6m／min；

压制时外负载为50kN，速度为0.2m／min；

快速回程外负载为10kN，速度为12m／min，不计管道压力损失、泄漏损失、液压缸的密封摩擦力以及惯性力等。

试确定

（1）液压缸内径

和活塞杆直径

；

（2）该液压机的液压系统原理图；

（3）液压泵和电动机的规格。

10-2试设计一台钻、镗两用组合机床，要求液压系统完成快进→工进→死当铁停留→快退→原位停止和工件的定位与夹紧。

机床的快进、快退速度为5m／min,工进要求能在20～100mm／min范围内无级调速，最大行程为400mm（其中工进行程200mm），最大切削力为12000N,运动部件自重为20000N,导轨为平导轨。

工件所需夹紧力不得超过6000N，最小不低于3330N,其夹紧缸的行程为40mm，由松开到夹紧的时间为△t1=1s,启动换向时间取△t2=0.2s。

11液压伺服控制系统

11-1电液伺服阀是由哪两部分组成的?

11-2液压放大器有哪几种结构形式?

各有哪些优缺点?

11-3滑阀在零位（中间位置）时的开口形式有哪几种（分别绘图表示）?

11-4伺服阀的负载流量曲线表示出了哪几个参数之间的函数关系?

绘制这些曲线的主要用途是什么?

11-5压力增益Kp的大小能说明什么问题?

11-6伺服阀的内泄漏特性曲线是怎样绘制出来的子零位泄漏流量Qc的大小能够说明什么问题?

11-7解释下列名词：

伺服阀的额定流量、流量增益（流量放大系数）Kq、压力增益（压力放大系数）Kp、流量压力系数Kc、滞环、非线性度、不对称度、零偏、零飘、分辨率、频率特性、频宽。

11-8四通阀控制液压缸的活塞运动，活塞速度为υ，活塞有效面积Ap=0.003m2，Kp=3×

1010N·

m-3，若增加外负载力FL=4500N，并保持活塞等速度运动，问此时阀芯应有多大的位移？

11-9零开口四边滑阀放大器的额定流量为2.5×

10-4m3.s-1，供油压力ps=140×

105N·

m-2，阀的流量增益Kq=1m2·

s-1。

试求阀芯直径及开口量为多少？

11-10有外反馈机液伺服系统如图11-10题图所示，输入量为xi,输出量xp，负载质量m，反馈系数为1，略去液体的压缩及泄露。

请写出系统的基本方程，画出方块图及导出系统的闭环传递函数。

11-11试推导“一个固定节流孔单边滑阀控制单活塞杆液压缸”xp的表达式。

见题11-11图所示。

题11-10图题11-11图

题11-12图

11-12若用四边阀控双活塞杆液压缸的仿形刀架，加工阶梯轴如题11-12图，试求产生的仿形误差。

其参数为：

滑阀直径d=0.016m，滑阀和阀套的配合间隙rc=1.5×

10-5m，反馈系数Kf=1，活塞直径D=0.09m，活塞宽度B=0.04m，流量系数cd=0.62，油液密度ρ=845kg·

m-3，供油压力ps=20×

m-3,工件的升角为β1，β2，刀架安装斜角γ=600，刀架的纵走速度υg=3×

10-3m·

s-1切削力FL0=3000N。

11-16试算题11-11图所示液压控制系统的稳定性。

m=200kg，Ah=0.0042m2，油缸的行程L=0.12m，固定节流孔直径d0=1.5×

10-3m，滑阀直径d=0.016m。

反馈系数Kf=1，供油压力ps=25×

m-2，油液密度ρ=845kg·

m-3，油夜体积弹性模量K=6500×

m-2，取阻尼系数ξh=0.2。