液压传动试题 3.docx

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液压传动试题3

液压传动基本概念

液压传动是以液体为工作介质，主要利用液体压力能来实现能量传递的传动方式。

压力的大小取决于负载，速度的大小取决于流量。

或负载决定压力。

流量决定速度。

液压系统一般由四（五个则加上液压油）个部分：

动力元件、执行元件、控制元件和辅助元件。

动力元件：

将输入的机械能转换成液体的压力能。

执行元件：

将液体的压力能转换成机械能输出。

控制元件：

通过对液压系统中液流流动方向、液体压力和流量的大小的控制，以满足机械对运动方向、输出力和力矩的大小、运动速度的大小的要求。

辅助元件：

保证系统持久、稳定、有效地工作

液压泵正常工作的三个必备条件

►①有一个大小能作周期性变化的封闭容积；

►②有配流动作:

封闭容积加大时吸入低压油，封闭容积减小时排出高压油；

►③高低压油不得连通。

液压马达正常工作的三个必备条件

►①有一个大小能作周期性变化的封闭容积；

►②有配流动作:

封闭容积加大时充入高压油，封闭容积减小时排出低压油；

►③高低压油不得连通。

液压泵的主要参数（计算、设计、选择）

►压力

►排量

►流量

►转速

►效率

p、T、F在一起用机械效率；和q、v、n在一起用容积效率；P在一起用总效率。

液压泵用每转排量，液压缸用活塞面积。

液压泵的理论输入功率大于它的实际输入功率；液压马达的理论输出功率小于其实际输出功率。

对于液压泵来说，实际流量总是小于理论流量，实际输入扭矩总是大于其理论上所需要的扭矩。

例题一：

►一液压泵，其输出压力p=22MPa，实际输出流量q=63L/min,容积效率ηv=0.9，机械效率ηm=0.9,求泵的输出功率和电动机的输入功率。

解：

泵的输出功率：

电动机的输入功率

例题二：

►液压泵的排量V=100mL/r，输出压力p=16MPa，容积效率ηv=0.95，总效率η=0.9，转速n=1450r/min，求泵的输出功率和电动机的输入功率。

解：

泵的输出功率：

电动机的输入功率

液压泵的分类和选用

►按运动部件的形状和运动方式分为齿轮泵，叶片泵，柱塞泵，螺杆泵。

▪齿轮泵又分外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵

▪叶片泵又分双作用叶片泵，单作用叶片泵和凸轮转子泵

▪柱塞泵又分径向柱塞泵和轴向柱塞泵（斜盘式和斜轴式）

►按排量能否变量分定量泵和变量泵。

▪单作用叶片泵，柱塞泵可以作变量泵

►选用原则：

▪是否要求变量要求变量选用变量泵。

▪工作压力柱塞泵的额定压力最高。

▪工作环境齿轮泵的抗污能力最好。

▪噪声指标双作用叶片泵和螺杆泵属低噪声泵。

▪效率轴向柱塞泵的总效率最高。

困油现象时如何产生的？

有哪些危害？

如何消除？

齿轮啮合时的重叠系数必大于1，故有一部分油液困在两对轮齿啮合时所形成的封闭油腔之内，这个密封容积的大小随齿轮转动而变化，形成困油。

实质在于轮齿间密封容积周期性的增大减小。

受困油液受到挤压而产生瞬间高压，密封容腔的受困油液若无油道与排油口相通，油液将从缝隙中被挤出，导致油液发热，轴承等零件也受到附加冲击载荷的作用；若密封容积增大时，无油液的补充，又会造成局部真空，使溶于油液中的气体分离出来，产生气穴。

消除方法是开卸荷槽。

齿轮泵的泄漏途径有哪些？

提高容积效率的措施有哪些？

泄漏分析：

齿轮泵泄漏的途径有三条：

轴向间隙泄漏、径向间隙泄漏和沿啮合线的泄漏，其中轴向间隙泄漏占总泄漏量的75-80％。

措施：

浮动轴套、浮动侧板等

制约外啮合齿轮泵压力提高的的因素除流量脉动外，还有哪些？

如何消除？

困油现象，消除方法：

开卸荷槽；

径向不平衡力，消除方法：

缩小压油口；

液压油泄露，消除方法：

采用自动补偿端面间隙装置。

例题三：

►齿轮泵的模数m=4mm，齿数z=9，齿宽Ｂ＝18mm，在额定压力下，转速n=2000r/min时，泵的实际输出流量Ｑ＝30Ｌ/min，求泵的容积效率。

解：

根据齿轮泵的输出流量公式：

有：

问题:

传统的单作用叶片泵和双作用叶片泵的叶片如何倾斜?

为什么?

►答:

单作用叶片泵的叶片沿旋转方向向后倾斜。

在任何时候叶片顶部和底部的油压大小是相同的，为了使叶片到吸油腔能够有效的伸出，那么叶片伸出的方向应该和其所受到离心力和科氏力的合力方向一致，因此单作用叶片泵的叶片倾角沿转动方向后倾一个角度。

►双作用叶片泵的叶片沿旋转方向向前倾斜，叶片底部始终与高压油路相通，为了使叶片到压油腔能够有效的缩回，那么叶片沿转动方向前倾一个角度，减小叶片回程时的压力角，防止叶片回程时的卡紧和折断现象。

►当叶片有安放角时，叶片泵不允许反转。

例题四：

►某轴向柱塞泵直径d=22mm，分度圆直径D=68mm，柱塞数z=7，当斜盘倾角α=22.5°，转速n=960r/min，输出压力p=10Mpa，容积效率ηv=0.95，机械效率ηM=0.9时，试求1、泵的理论流量；2、泵的实际流量；3、所需电机功率。

液压马达

►液压马达是将液体压力能转换为机械能的装置,输出转矩和转速，是液压系统的执行元件。

►马达与泵在原理上有可逆性，但因用途不同结构上有些差别：

马达要求正反转，其结构具有对称性；而泵为了保证其自吸性能，结构上采取了某些措施。

►马达的分类：

▪ns＞500r/min为高速液压马达：

齿轮马达，叶片马达，轴向柱塞马达

▪ns＜500r/min为低速液压马达：

径向柱塞马达（单作用连杆型径向柱塞马达，多作用内曲线径向柱塞马达）

液压马达的主要参数（计算、设计、选择）

►转矩

►转速

►压力

►排量

►容积效率

►总效率

1、液压马达根据运转工况进行选择

2、低速运转工况，除可以选用低转速马达之外，也可以用高速马达加减速装置。

液压马达的特性参数

►工作压力与额定压力

▪工作压力p大小取决于马达负载，马达进出口压力的差值称为马达的压差Δp。

▪额定压力ps能使马达连续正常运转的最高压力。

►流量与容积效率

▪输入马达的实际流量qM＝qMt＋Δq其中qMt为理论流量，马达在没有泄漏时，达到要求转速所需进口流量。

▪容积效率ηMv＝qMt/qM＝1－Δq/qM

►排量与转速

▪排量V为ηMV等于1时输出轴旋转一周所需油液体积。

▪转速n＝qMt/V＝qMηMV/V

►转矩与机械效率

▪实际输出转矩T＝Tt-ΔT

▪理论输出转矩Tt＝ΔpVηMm/2π

▪机械效率ηMm＝TM/TMt

►功率与总效率

▪ηM＝PMo/Pmi＝T2πn/ΔpqM＝ηMvηM

▪式中PMo为马达输出功率，Pmi为马达输入功率。

例题五：

►某径向柱塞液压马达，其平均输出转矩T=24.5Nm，工作压力p=5MPa，最小转速nmin=2r/min，最大转速nmax=300r/min，容积效率ηv=0.9，求所需的最大流量和最小流量是多少。

解：

由马达的实际输出转矩公式：

最小流量

最小流量

例题六：

►某液压马达排量，Vm=500ml/r,马达进口压力为10Mpa，出口压力为0.5Mpa，其总效率η=0.9，容积效率ηv=0.92。

当输入流量为40L/min时。

试求：

①马达输出转矩。

②马达的实际转速

解：

马达的机械效率：

马达输出转矩：

例题七：

►某容积调速系统，液压泵的排量VB=80mL/r，输出压力pB=20MPa，机械效率ηBm=0.95，容积效率ηv=0.9；马达的排量Vm=100mL/r，马达的机械效率ηMm=0.95,容积效率ηMv=0.9。

试求以下各项：

①液压泵转速n=1500r/min时，电机所需功率。

②液压马达输出转矩。

③液压马达输出功率。

解：

泵的输出功率

电机所需功率

马达输出转矩

液压马达输出转速

液压马达输出功率

液压缸

►液压缸的分类

►运动方式及其计算：

1、无杆腔进油

2、有杆腔进油

3、差动连接

注意例题3.1

缓冲装置

►原因：

当运动件的质量较大，运动速度较高时，由于惯性力较大，具有较大的动量。

在这种情况下，活塞运动到缸筒的终端时，会与端盖发生机械碰撞，产生很大的冲击和噪声，严重影响加工精度，甚至引起破坏性事故目的是使活塞在接近终端时，增加回油阻力，从而减缓运动部件的运动速度，避免撞击液压缸端盖。

►形式：

圆柱形环隙、圆锥形环隙、可变节流槽、可调节流孔

►原理：

当活塞移至端部，缓冲柱塞开始插入缸端的缓冲孔时，活塞与缸端之间形成封闭空间，该腔中受困挤的剩余油液只能从节流小孔或缓冲柱塞与孔槽之间的节流环缝中挤出，从而造成背压迫使运动柱塞降速制动，实现缓冲。

例题

有一单杆活塞液压缸快进（差动连接）和快退（有杆腔进油）的速度为6m/min，工进（无杆腔进油）时杆受力为25000N，已知额定压力为6.3MPa输入流量q=25L/min，背压p2=0.2Mpa，若不计损失，试求：

（1）缸和活塞杆的直径D和d；

（2）缸筒壁厚（许用应力为100MPa）

解：

（1）快进时的速度为

快退时的速度为

由已知条件，q=25L/min

有d=72.8mm，D=103mm；取整有：

d=75mm，D=105mm

（2）此时由受力平衡，

假设壁厚δ/D≤0.08，有

取δ=2mm

此时δ/D=2/105=0.019≤0.08，满足假设要求。

第五章方向控制阀

液压控制阀按其作用可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀三大类；相应地由这些阀组成三种基本回路：

方向控制回路、压力控制回路和调速回路。

方向阀主要分为单向阀和换向阀

普通单向阀液控单向阀用两个液控单向阀使液压缸双向闭锁

换向阀

►换向阀的类型有

按阀的结构形式：

滑阀式、转阀式、球阀式、锥阀式。

按阀的操纵方式：

手动式、机动式、电磁式、液动式、电液动式、气动式。

按阀的工作位置数和控制的通道数：

二位二通阀、二位三通阀、二位四通阀、三位四通阀、三位五通阀等。

换向阀中“位”和“通”的含义。

►位----换向阀的工作状态数或工作位置数。

►通----换向阀阀体与主油路的连接数。

滑阀机能

滑阀式换向阀处于中间位置或原始位置时，阀中各油口的连通方式称为换向阀的滑阀机能。

►两位阀和多位阀的机能是指阀芯处于原始位置时,阀各油口的通断情况。

►三位阀的机能是指阀芯处于中位时,阀各油口的通断情况。

三位阀有多种机能现只介绍最常用的几种。

►O型机能、H型机能、K型机能、M型机能、P型机能、Y型机能中位油口状况、特点及应用。

第六章压力控制阀

►

（1）用来控制液压系统压力的阀类。

►

（2）利用压力变化作为信号来控制其它元件动作的阀类。

►按其功能和用途不同可分为溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器等

►关键：

压力作为信号进行控制

►直动型压力控制中，由力比较器直接驱动主控制阀芯，驱动力远小于弹簧力，因此驱动能力十分有限。

这种控制方式导致主阀芯不能做得太大，不适合用于高压大流量系统中。

在高压大流量系统中一般应采用先导控制。

溢流阀

阀与负载相并联，

溢流口接回油箱，

采用进口压力负反馈，

不工作时阀口常开。

减压阀

阀与负载相串联，

调压弹簧腔有外接泄油口，

采用出口压力负反馈，

不工作时阀口常闭。

顺序阀

阀的出口一般接负载（串联），

调压弹簧腔有外接泄油口，

采用进口测压，

不工作时阀口常闭。

试比较先导型溢流阀和先导型减压阀的异同点

相同点：

溢流阀与减压阀同属压力控制阀，都是由液压力与弹簧力进行比较来控制阀口动作；两阀都可以在先导阀的遥控口接远程调压阀实现远控或多级调压。

差别：

1）溢流阀阀口常闭，进出油口不通；减压阀阀口常开，进出油口相通。

2）溢流阀为进口压力控制，阀口开启后保证进口压力稳定；减压阀为出口压力控制，阀口关小后保证出口压力稳定。

3）溢流阀出口接油箱，先导阀弹簧腔的泄漏油经阀体内流道内泄至出口；减压

阀出口压力油去工作，压力不为零，先导阀弹簧腔的泄漏油有单独的油口引回油箱

►溢流阀是利用作用于阀芯的进油口压力和弹簧力平衡的原理来工作的。

►扩展溢流阀为减压阀、顺序阀

►溢流阀的主要作用是：

1、在某些定量泵系统中起定压溢流的作用；2、在变量泵系统中起安全限压的作用

1、以溢流阀为例，说明先导型和直动型的优缺点。

2、试比较溢流阀和减压阀在原理结构上有那些区别？

3、试比较溢流阀和顺序阀在原理结构上有那些区别？

4、以溢流阀为例，说明先导型和直动型的优缺点。

5、与三节同心结构的溢流阀相比，二节同心结构的溢流阀有何特点特点？

第七章流量阀

►流量控制阀简称流量阀，它通过改变节流口通流面积或通流通道的长短来改变局部阻力的大小，从而实现对流量的控制，进而改变执行机构的运动速度。

流量控制阀包括节流阀、调速阀、分流阀等。

►分流阀又称同步阀，是分流阀、集流阀和分流集流阀的总称。

节流口的流量特性

►

节流口流量公式

A——阀口通流面；

△P——阀口前、后压差；

m——由节流口形状和结构决定的指数，0.5＜m＜1；

K——截留系数；

当节流口为薄壁孔时，m=0.5

节流阀单向节流阀调速阀溢流调速阀

分流集流阀符号

（a）分流阀；（b）集流阀；（c）分流集流阀

分流集流阀符号

（a）分流阀；（b）集流阀；（c）分流集流阀

为什么调速阀在使用时一定要维持一个最小压差？

►调速阀的组成：

定差减压阀串连节流阀

►若无最小压差，调速阀只相当于一个普通节流阀，不能起到稳流的作用

基本回路和典型系统

回路的类型：

快速运动回路、调速回路、同步回路、顺序回路、平衡回路、卸荷回路、紧锁回路（要求能够画出）、调压回路、减压回路、换向回路、换接回路等。

各自回路的特征及判断方法。

调压回路：

单级调压回路、双向调压回路、多级调压回路（二级、三级，要求能够画出）、调压-卸荷回路。

目前常用的调速回路主要有以下几种：

节流调速回路、容积调速回路、容积节流调速回路。

节流调速回路分为进油路节流调速，回油节路流调速，旁路节流调速。

容积调速回路主要有变量泵-定量马达式容积调速回路（要求能够画出）、定量泵-变量马达式容积调速回路（要求能够画出）、变量泵-变量马达式容积调速回路。

能够绘制系统的动作表。

例题1：

①分析系统中包括那些液压基本回路

②说明序号１、２的元件在系统中起的作用

③画出该液压系统的动作循环表。

①系统中包含的基本回路：

换向回路、速度换接回路、调压回路、卸荷回路、回油路节流调速回路。

②1号件--三位四通换向阀：

完成速度的换接；2号件--节流阀：

卸荷时缓冲。

例题2：

①分析系统中包括那些液压基本回路

②说明序号１、２的元件在系统中起的作用

③画出该液压系统的动作循环表。

①系统中包含的基本回路：

换向回路、速度换接回路、调压回路、卸荷回路、回油路节流调速回路。

②1号件--三位四通换向阀：

完成速度的换接；2号件--节流阀：

卸荷时缓冲。

例题3：

如图所示的系统中，两个溢流阀串联，若已知每个溢流阀单独使用时的调整压力，py1=2MPa，py2=4MPa。

溢流阀卸载的压力损失忽略不计，试判断在二位二通电磁阀不同工况下，A点和B点的压力各为多少。

1DT－2DT－pA=0pB=0

1DT+2DT－pA=0pB=2MPa

1DT－2DT+pA=4MPapB=4MPa

1DT+2DT+pA=4MPapB=6MPa

例题：

图所示液压回路，其中各阀的调定压力为：

pA=10Mpa、pB=6.3MpA、pC=3Mpa,试分析该回路不同的调定压力所对应的电磁铁的通断电工况，画出工况表。

例题：

图所示液压系统中，泵的输出流量　q=18L/min，活塞面积A1=100cm2，活塞杆截面积A2=60cm2，溢流阀的调定压力py=16MPa，负载F=100kN，节流口流量系数K=0.03，节流口通流面积AT=0.01cm2，油的密度ρ=900kg/m3　

试求：

1、液压泵的工作压力pp；2、活塞的运动速度v；3、溢流损失△Ny。