《液压与气压传动学习指导与习题集》综合测试题答案.docx
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《液压与气压传动学习指导与习题集》综合测试题答案
综合测试题答案
一、填空题
1.负载;流量
2.动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件;动力元件、执行元件
3.层流;紊流;雷诺数
4.无粘性;不可压缩
5.粘性;沿程压力;局部压力
6.小孔通流面积;压力差;温度
7.压力差;缝隙值;间隙
8.排量;单作用叶片泵、径向柱塞泵、轴向柱塞泵;单作用叶片泵、径向柱塞泵;轴向柱塞泵
9.大;小
10.柱塞与缸体、缸体与配油盘、滑履与斜盘
11.模数、齿数;模数齿数
12.吸油;压油
13.卸荷槽;压油;吸油
14.端面、径向;啮合;端面
15.大半径圆弧、小半径圆弧、过渡曲线;过渡曲线
16.拐点压力;泵的最大流量
17.压力流量特性;调压偏差;开启压力比、闭合压力比;调压偏差;开启压力比和闭合压力比
18.进口;闭;出口;开;单独引回油箱
19.定差减压阀,串联;差压式溢流阀,并联
20.截止阀;单向阀
21.过滤精度、通流能力、机械强度;泵的吸油口、泵的压油口、系统的回油路上
22.高速低速增加相同
23.马达排量,变量泵;泵排量,变量马达
24.自动相适应,不变;相适应,负载压力
25.压力,行程;速度,位置
26.干空气;湿空气;湿度、含湿量
27.没有粘性的气体;气体状态方程pV/T=常数;绝热过程
28.等温过程;绝热过程
29.马赫数Ma;Ma越大;Ma>1;Ma<1;Ma=1
30.收缩管;扩散管
31.声速、亚声速;声速、亚声速
32.压力和流量;净化程度;除油、除水、除尘
33.容积型压缩机、速度型压缩机;工作压力、流量
34.后冷却器、油水分离器、贮气罐、干燥器
35.分水滤气器、减压阀、油雾器
36.灰尘、杂质;水分
37.高压截止式逻辑元件、高压膜片式逻辑元件、滑阀式逻辑元件、射流元件
38.气压信号;膜片变形;膜片
二、选择题
1.C;A
2.A;B
3.D;A
4.A、C;B、D
5.D;B
6.C;A
7.B、C、D;A
8.B;D
9.C;A
10.B;C
11.A、C;B
12.A、B;C
13.A、B、D;B
14.B;C
15.D;C
16.C;B
17.B、C
18.B;D
19.A、B、C;A
20.A;B
21.B、C;A
22.A、B、C;D
23.C;D
24.A、C;A、B
25.C;B
26.B;B
27.B;A
28.A;B
29.A;C
30.B、A;C
31.B;C
32.D;A
33.B、C;C
34.D;A
35.D;A
36.D;A
37.B;A
38.B;B
39.B;C
40.A;A
41.C;D
42.A;C
43.C;B
44.C;A
45.B;C
46.D;C
47.A;C
48.A;A
49.A;C
50.A;C
51.A;D
三、判断题
1.○
2.×
3.○
4.×
5.○
6.×
7.×
8.×
9.○
10.○
11.○
12.×
13.○
14.×
15.×
16.○
17.×
18.○
19.×
20.×
21.○
22.○
23.×
24.×
25.○
26.×
27.○
28.×
29.×
30.○
31.○
32.×
33.○
34.×
35.○
36.×
37.○
38.×
39.○
40.×
四、名词解释
1.帕斯卡原理(静压传递原理)
在密闭容器内,施加于静止液体上的压力将以等值同时传到液体各点。
2.系统压力
系统中液压泵的排油压力。
3.运动粘度
动力粘度μ和该液体密度ρ之比值。
4.液动力
流动液体作用在使其流速发生变化的固体壁面上的力。
5.层流
粘性力起主导作用,液体质点受粘性的约束,不能随意运动,层次分明的流动状态。
6.紊流
惯性力起主导作用,高速流动时液体质点间的粘性不再约束质点,完全紊乱的流动状态。
7.沿程压力损失
液体在管中流动时因粘性摩擦而产生的损失。
8.局部压力损失
液体流经管道的弯头、接头、突然变化的截面以及阀口等处时,液体流速的大小和方向急剧发生变化,产生漩涡并出现强烈的紊动现象,由此造成的压力损失
9.液压卡紧现象
当液体流经圆锥环形间隙时,若阀芯在阀体孔内出现偏心且大端压力高于小端压力时,阀芯将受到一个液压侧向力的作用。
当液压侧向力足够大时,阀芯将紧贴在阀孔壁面上,产生卡紧现象。
10.液压冲击
在液压系统中,因某些原因液体压力在一瞬间突然升高,产生很高的压力峰值,这种现象称为液压冲击。
11.气穴现象;气蚀
在液压系统中,若某点处的压力低于液压油液所在温度下的空气分离压时,原先溶解在液体中的空气就分离出来,使液体中迅速出现大量气泡,这种现象叫做气穴现象。
当气泡随着液流进入高压时,在高压作用下迅速破裂或急剧缩小,又凝结成液体,原来气泡所占据的空间形成了局部真空,周围液体质点以极高速度填补这一空间,质点间相互碰撞而产生局部高压,形成压力冲击。
如果这个局部液压冲击作用在零件的金属表面上,使金属表面产生腐蚀。
这种因空穴产生的腐蚀称为气蚀。
12.排量
液压泵每转一转理论上应排出的油液体积;液压马达在没有泄漏的情况下,输出轴旋转一周所需要油液的体积。
13.自吸泵
液压泵的吸油腔容积能自动增大的泵。
14.变量泵
排量可以改变的液压泵。
15.恒功率变量泵
液压泵的出口压力p与输出流量q的乘积近似为常数的变量泵。
16.困油现象
液压泵工作时,在吸、压油腔之间形成一个闭死容积,该容积的大小随着传动轴的旋转发生变化,导致压力冲击和气蚀的现象称为困油现象。
17.差动连接
单活塞杆液压缸的左、右两腔同时通压力油的连接方式称为差动连接。
18.往返速比
单活塞杆液压缸小腔进油、大腔回油时活塞的运动速度v2与大腔进油、小腔回油时活塞的运动速度v1的比值。
19.滑阀的中位机能
三位滑阀在中位时各油口的连通方式,它体现了换向阀的控制机能。
20.溢流阀的压力流量特性
在溢流阀调压弹簧的预压缩量调定以后,阀口开启后溢流阀的进口压力随溢流量的变化而波动的性能称为压力流量特性或启闭特性。
21.节流阀的刚性
节流阀开口面积A一定时,节流阀前后压力差Δp的变化量与流经阀的流量变化量之比为节流阀的刚性T:
。
22.节流调速回路
液压系统采用定量泵供油,用流量控制阀改变输入执行元件的流量实现调速的回路称为节流调速回路。
23.容积调速回路
液压系统采用变量泵供油,通过改变泵的排量来改变输入执行元件的流量,或执行元件为变量马达时改变马达的排量,从而实现调速的回路称为容积调速回路。
24.功率适应回路(负载敏感调速回路)
液压系统中,变量泵的输出压力和流量均满足负载需要的回路称为功率适应回路。
25.速度刚性
负载变化时调速回路阻抗速度变化的能力。
26.相对湿度
在某一确定温度和压力下,其绝对湿度与饱和绝对湿度之比称为该温度下的相对湿度。
27.气动元件的有效截面积
气体流过节流孔时,由于实际流体存在粘性,其流束的收缩比节流孔实际面积还小,此最小截面积称为有效截面积
28.马赫数
气流速度v与当地声速c之比称为马赫数。
29.非时序逻辑系统
系统的输出只与输入变量的组合有关,与变量取值的先后顺序无关。
30.时序逻辑系统
系统的输出不仅与输入信号的组合有关,而且受一定顺序的限制。
也称为顺序控制或程序控制系统。
五、分析题
1.解:
图示系统为定量泵,表示输出流量qP不变。
根据连续性方程,当阀的开口开小一些,通过阀口的流速增加,但通过节流阀的流量并不发生改变,qA=qp,因此该系统不能调节活塞运动速度v,如果要实现调速就须在节流阀的进口并联一溢流阀,实现泵的流量分流。
连续性方程只适合于同一管道,活塞将液压缸分成两腔,因此求qB不能直接使用连续性方程。
根据连续性方程,活塞运动速度v=qA/A1,qB=qA/A1=(A2/A1)qP。
2.解:
节流阀开口面积有一临界值ATo。
当AT>ATo时,虽然节流开口调小,但活塞运动速度保持不变,溢流阀阀口关闭起安全阀作用;当AT 液压缸工作压力 液压泵工作压力 式中△p为节流阀前后压力差,其大小与通过的流量有关。 3.解: 1)进油节流调速系统活塞运动速度v1=qmin/A1; 出口节流调速系统活塞运动速度v2=qmin/A2 因A1>A2,故进油节流调速可获得最低的最低速度。 2)节流阀的最小稳定流量是指某一定压差下(2~3×105Pa),节流阀在最小允许开度ATmin时能正常工作的最小流量qmin。 因此在比较哪个回路能使液压缸有较低的运动速度时,就应保持节流阀最小开口量ATmin和两端压差△p相同的条件。 设进油节流调速回路的泵压力为pp1,节流阀压差为△p1则: 设出口调速回路液压缸大腔压力(泵压力)为pp2,节流阀压差为△p2,则: 由最小稳定流量qmin相等的定义可知: △p1=△p2即: 为使两个回路分别获得缸最低运动速度,两个泵的调定压力pp1、pp2是不相等的。 4.解: 只有C正确,当溢流节流阀装在回油路上,节流阀出口压力为零,差压式溢流阀有弹簧的一腔油液压力也为零。 当液压缸回油进入溢流节流阀的无弹簧腔时,只要克服软弹簧的作用力,就能使溢流口开度最大。 这样,油液基本上不经节流阀而由溢流口直接回油箱,溢流节流阀两端压差很小,在液压缸回油腔建立不起背压,无法对液压缸实现调速。 5.解: 液压马达在工作时,溢流阀5起安全作用。 制动时换向阀切换到中位,液压马达靠惯性还要继续旋转,故产生液压冲击,溢流阀1,2分别用来限制液压马达反转和正转时产生的最大冲击压力,起制动缓冲作用。 另一方面,由于液压马达制动过程中有泄漏,为避免马达在换向制动过程中产生吸油腔吸空现象,用单向阀3和4从油箱向回路补油。 6.解: 1)在溢流阀开启或关闭时,控制油路E,F段与泵出口处B点的油路始终得保持连通 2)当泵的工作压力pB=30×105Pa时,先导阀打开,油流通过阻尼孔流出,这时在溢流阀主阀芯的两端产生压降,使主阀芯打开进行溢流,先导阀入口处的压力即为远程控制口E点的压力,故pB>pE;当泵的工作压力pB=15×105Pa时,先导阀关闭,阻尼小孔内无油液流动,pB=pE。 3)二位二通阀的开启或关闭,对控制油液是否通过阻尼孔(即控制主阀芯的启闭)有关,但这部分的流量很小,溢流量主要是通过CD油管流回油箱。 7.解: 1)2)由于节流阀安装在夹紧缸的回油路上,属回油节流调速。 因此无论夹紧缸在运动时或夹紧工件时,减压阀均处于工作状态,pA=pj=15×105Pa。 溢流阀始终处于溢流工况,pB=py=30×105Pa。 3)当夹紧缸负载阻力FII=0时,在夹紧缸的回油腔压力处于最高值 8.解: 在(a)图方案中,溢流阀2装在节流阀1的后面,节流阀始终有油液流过。 活塞在行程终了后,溢流阀处于溢流状态,节流阀出口处的压力和流量为定值,控制液动阀换向的压力差不变。 因此,(a)图的方案可以正常工作。 在(b)图方案中,压力推动活塞到达终点后,泵输出的油液全部经溢流阀2回油箱,此时不再有油液流过节流阀,节流阀两端压力相等。 因此,建立不起压力差使液动阀动作,此方案不能正常工作。 9.解: 1)A为内控外泄顺序阀,作用是保证先定位、后夹紧的顺序动作,调整压力略大于10×105Pa; B为卸荷阀,作用是定位、夹紧动作完成后,使大流量泵卸载,调整压力略大于10×105Pa; C为压力继电器,作用是当系统压力达到夹紧压力时,发讯控制其他元件动作,调整压力为30×105Pa D为溢流阀,作用是夹紧后,起稳压作用,调整压力为30×105Pa。 2)系统的工作过程: 系统的工作循环是定位—夹紧—拔销—松开。 其动作过程: 当1DT得电、换向阀左位工作时,双泵供油,定位缸动作,实现定位;当定位动作结束后,压力升高,升至顺序阀A的调整压力值,A阀打开,夹紧缸运动;当夹紧压力达到所需要夹紧力时,B阀使大流量泵卸载,小流量泵继续供油,补偿泄漏,以保持系统压力,夹紧力由溢流阀D控制,同时,压力继电器C发讯,控制其它相关元件动作。 10.解: 1)DT吸合,活塞运动时: 因pL 2)DT吸合,活塞夹紧工件: 溢流阀必然开启溢流,pB=py=45×105Pa。 对于减压阀1,由于pL的作用使其先导阀开启,主阀芯在两端压力差的作用下,减压开口逐渐关小,直至完全闭合;对于减压阀2,由于pL的作用使其主阀口关小处于平衡状态,允许(1~2)l/min的流量经先导阀回油箱,以维持出口处压力为定值,pC=pA=pj2=35×105Pa。 3)由以上分析可知,只要DT一吸合,缸位于夹紧工况时,夹紧缸的压力将由并联的减压阀中调定值较高的那一减压阀决定。 因此,为了获得两种不同夹紧力,必须使pj1 如果取pj1=35×105Pa,则无法获得夹紧缸压力pj=20×105Pa。 11.解: 1)启动缸II所需的压力: pj1=10×105Pa pj2=20×105Pa=p2,减压阀处于工作状态,流量根据减压阀口、节流阀口及溢流阀口的液阻分配,两缸同时动作。 pj3=40×105Pa>p2,减压阀口全开、不起减压作用,若不计压力损失,pB≈p2=20×105Pa,该压力不能克服缸I负载,故缸II单独右移,待缸II运动到端点后,压力上升pA=pj=40×105Pa,pB=py=45×105Pa,压力油才使缸I向右运动。 2)当pj3=40×105Pa时,减压阀口全开、不起减压作用。 泵的压力取决于负载,pB=p2=20×105Pa。 因为溢流阀关闭,泵的流量全部进入缸II,故缸II运动速度最快,vII=q/A。 12.解: 图(a)方案,当活塞在接触工件慢进和保压时,或者活塞上行到终点时,泵一部分油液进入蓄能器。 当蓄能器压力达到一定值,压力继电器发讯使泵卸载,这时,蓄能器的压力油对压力机保压并补充泄漏。 当换向阀切换时,泵和蓄能器同时向缸供油,使活塞快速运动。 蓄能器在活塞向下向上运动中,始终处于压力状态。 由于蓄能器布置在泵和换向阀之间,换向时兼有防止液压冲击的功能。 图(b)方案,活塞上行时蓄能器与油箱相通,故蓄能器内的压力为零。 当活塞下行接触工件时泵的压力上升,泵的油液进入蓄能器。 当蓄能器的压力上升到调定压力时,压力继电器发讯使泵卸载,这时缸由蓄能器保压。 该方案适用于加压和保压时间较长的场合。 与(a)方案相比,它没有泵和蓄能器同时供油、满足活塞快速运动的要求及当换向阀突然切换时、蓄能器吸收液压冲击的功能。 13.解: 1)DT失电时活塞向右运动,远程调压阀1进出口压力相等,由于作用在阀芯两端的压差为零,阀1始终处于关闭状态不起作用,泵的压力由py2决定: ppmax=py2=20×105Pa;DT吸合时活塞向左运动,缸的大腔压力为零,泵的最大工作压力将由py1、py2中较小的值决定: ppmax=py2=20×105Pa。 2)同上一样,DT失电时活塞向右运动,远程调压阀1不起作用,泵的压力由py2决定: ppmax=py2=60×105Pa;DT吸合时活塞向左运动,泵的最大工作压力将由py1、py2中较小的值决定: ppmax=py1=20×105Pa。 六、问答题 1.答: 当“是门”元件正常工作时,气流由气源流向输出口S,若由于某种原因使气源压力p为零而输出仍保持压力,则输出口S气流会回流到气源口,输出口S的污秽会进入是门元件甚至是门元件前的其它控制阀。 这种情况应该避免。 故采用弹簧使是门元件阀芯复位,防止输出口S气流回流。 此中情况下非门元件输出口S回流气流正好使阀芯关断,故不需弹簧。 2.答: (1)在工作原理上: 高压截止式逻辑元件的动作是依靠气压信号推动阀芯或通过膜片变形推动阀芯动作,改变气流的通路以实现一定的逻辑功能;高压膜片式逻辑元件由带阀口的气室和能够摆动的膜片构成,它通过膜片两侧造成压力差使膜片向一侧摆动,从而开关相应的阀口,使气流的流向、流路切换,以实现各种逻辑控制功能。 (2)在性能上各有长处: 高压截止式逻辑元件的阀芯是自由圆片或圆柱体,检查、维修、安装方便,行程短,流量大。 高压膜片式逻辑元件结构简单,内部可动部件摩擦小,寿命长,密封性好。 3.答: 气动马达在使用中必须得到良好的润滑。 一般在整个气动系统回路中,在气动马达控制阀前设置油雾器,并按期补油,使油雾混入空气后进入气动马达,从而达到充分润滑。 气缸在使用时应注意环境温度为-35~+80℃;安装前应在1.5倍工作压力下进行试验,不应漏气;装配时所有工作表面应涂以润滑脂;安装的气源进口处必须设置油雾器,并在灰大的场合安装防尘罩;安装时应尽可能让活塞杆承受轴线上的拉力载荷;在行程中若载荷有变化,应该使用输出力充裕的气缸,并附设缓冲装置;多数情况下不使用满行程。 4.答: 液压泵是依靠密闭工作容积的变化,将机械能转化成压力能的泵,常称为容积式泵。 液压泵在机构的作用下,密闭工作容积增大时,形成局部真空,具备了吸油条件;又由于油箱与大气相通,在大气压力作用下油箱里的油液被压入其内,这样才能完成液压泵的吸油过程。 如果将油箱完全封闭,不与大气相通,于是就失去利用大气压力将油箱的油液强行压入泵内的条件,从而无法完成吸油过程,液压泵便不能工作了。 5.答: 由于单作用式叶片泵的吸油腔和排油腔各占一侧,转子受到压油腔油液的作用力,致使转子所受的径向力不平衡,使得轴承受到的较大载荷作用,这种结构类型的液压泵被称作非卸荷式叶片泵。 因为单作用式叶片泵存在径向力不平衡问题,压油腔压力不能过高,所以一般不宜用在高压系统中。 双作用叶片泵有两个吸油腔和两个压油腔,并且对称于转轴分布,压力油作用于轴承上的径向力是平衡的,故又称为卸荷式叶片泵。 6.答: 限压式变量叶片泵的流量压力特性曲线如附图13所示。 在泵的供油压力小于p限时,流量按AB段变化,泵只是有泄漏损失,当泵的供油压力大于p限时,泵的定子相对于转子的偏心距e减小,流量随压力的增加而急剧下降,按BC曲线变化。 由于限压式变量泵有上述压力流量特性,所以多应用于组合机床的进给系统,以实现快进→工进→快退等运动;限压式变量叶片泵也适用于定位、夹紧系统。 当快进和快退,需要较大的流量和较低的压力时,泵在AB段工作;当工作进给,需要较小的流量和较高的压力时,则泵在BC段工作。 在定位﹑夹紧系统中,当定位、夹紧部件的移动需要低压、大流量时,泵在AB段工作;夹紧结束后,仅需要维持较高的压力和较小的流量(补充泄漏量),则利用C点的特性。 总之,限压式变量叶片泵的输出流量可根据系统的压力变化(即外负载的大小),自动地调节流量,也就是压力高时,输出流量小;压力低时,输出流量大。 优缺点: 1)限压式变量叶片泵根据负载大小,自动调节输出流量,因此功率损耗较小,可以减少油液发热。 2)液压系统中采用变量泵,可节省液压元件的数量,从而简化了油路系统。 3)泵本身的结构复杂,泄漏量大,流量脉动较严重,致使执行元件的运动不够平稳。 4)存在径向力不平衡问题,影响轴承的寿命,噪音也大。 7.答: 双联泵: 同一根传动轴带动两个泵的转子旋转,泵的吸油口是公共的,压油口各自分开。 泵输出的两股流量可单独使用,也可并联使用。 双级泵: 同一根传动轴带动两个泵的转子旋转,第一级泵输出的具有一定压力的油液进入第二级泵,第二级泵将油液进一步升压输出。 因此双级泵具有单泵两倍的压力。 8.答: 液压泵的密闭工作容积在吸满油之后向压油腔转移的过程中,形成了一个闭死容积。 如果这个闭死容积的大小发生变化,在闭死容积由大变小时,其中的油液受到挤压,压力急剧升高,使轴承受到周期性的压力冲击,而且导致油液发热;在闭死容积由小变大时,又因无油液补充产生真空,引起气蚀和噪声。 这种因闭死容积大小发生变化导致压力冲击和气蚀的现象称为困油现象。 困油现象将严重影响泵的使用寿命。 原则上液压泵都会产生困油现象。 外啮合齿轮泵在啮合过程中,为了使齿轮运转平稳且连续不断吸、压油,齿轮的重合度ε必须大于1,即在前一对轮齿脱开啮合之前,后一对轮齿已进入啮合。 在两对轮齿同时啮合时,它们之间就形成了闭死容积。 此闭死容积随着齿轮的旋转,先由大变小,后由小变大。 因此齿轮泵存在困油现象。 为消除困油现象,常在泵的前后盖板或浮动轴套(浮动侧板)上开卸荷槽,使闭死容积限制为最小,容积由大变小时与压油腔相通,容积由小变大时与吸油腔相通。 在双作用叶片泵中,因为定子圆弧部分的夹角>配油窗口的间隔夹角>两叶片的夹角,所以在吸、压油配流窗口之间虽存在闭死容积,但容积大小不变化,所以不会出现困油现象。 但由于定子上的圆弧曲线及其中心角都不能做得很准确,因此仍可能出现轻微的困油现象。 为克服困油现象的危害,常将配油盘的压油窗口前端开一个三角形截面的三角槽,同时用以减少油腔中的压力突变,降低输出压力的脉动和噪声。 此槽称为减振槽。 在轴向柱塞泵中,因吸、压油配流窗口的间距≥缸体柱塞孔底部窗口长度,在离开吸(压)油窗口到达压(吸)油窗口之前,柱塞底部的密闭工作容积大小会发生变化,所以轴向柱塞泵存在困油现象。 人们往往利用这一点,使柱塞底部容积实现预压缩(预膨胀),待压力升高(降低)接近或达到压油腔(吸油腔)压力时再与压油腔(吸油腔)连通,这样一来减缓了压力突变,减小了振动、降低了噪声。 9.答: 1)柱塞端面是承受油压的工作面,动力是通过柱塞本身传递的。 2)柱塞缸只能在压力油作用下作单方向运动,为了得到双向运动,柱塞缸应成对使用,或依靠自重(垂直放置)或其它外力实现。 3)由于缸筒内壁和柱塞不直接接触,有一定的间隙,因此缸筒内壁不用加工或只做粗加工,只需保证导向套和密封装置部分内壁的精度,从而给制造者带来了方便。 4)柱塞可以制成空心的,使重量减轻,可防止柱塞水平放置时因自重而下垂。 10.答: 液压缸高压腔中的油液向低压腔泄漏称为内泄漏,液压缸中的油液向外部泄漏叫做外泄漏。 由于液压缸存在内泄漏和外泄漏,使得液压缸的容积效率降低,从而影响液压缸的工作性能,严重时使系统压力上不去,甚至无法工作;并且外泄漏还会污染环境,因此为了防止泄漏的产生,液压缸中需要密封的地方必须采取相应的密封措施。 液压缸中需要密封的部位有: 活塞、活塞杆和端盖等处。 常用的密封方法有三种: 1)间隙密封这是依靠两运动件配合面间保持一很小的间隙,使其产生液体摩擦阻力来防止泄漏的一种密封方法。 用该方法密封,只适于直径较小、压力较低的液压缸与活塞间密封。 为了提高间隙密封的效果,在活塞上开几条环形槽,这些环形槽的作用有两方面,一是提高间隙密封的效果,当油液从高压腔向低压
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