液压传动习题.docx
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液压传动习题.docx
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液压传动习题
《液压传动》习题
一、画出下列液压元件的职能符号:
1.直动式顺序阀;
2.M型机能的三位四通液动换向阀;
3.蓄能器;
4.二位三通电磁换向阀;
5.单向变量马达;
6.加热器;
7.外控顺序阀;
8.单向节流阀;
9.三位四通O型电磁换向阀;
10.双向变量泵;
11.柱塞缸;
12.减压阀;
二、填空题
1.液压油的黏度因温度的升高而降低,因压力的增大而增大。
2.液压泵是将机械能转变为液体压力能的转换装置。
3.在直线运动负载场合下,柱塞式液压缸比活塞式液压缸的工作行程可以更长一些。
4.节流溢流阀是由定差溢流阀和节流阀并联构成。
5.压力控制阀中,溢流阀和减压阀都是根据压力负反馈原理工作的,用于调压和稳压。
6.液压传动系统由动力元件、控制元件、执行元件、辅助元件和工作介质组成。
7.变量液压泵是指其排量可变。
8.先导式溢流阀的功能是使进口压力基本恒定。
9.油箱的作用是储存油液,散热,沉淀杂质,析出气泡。
10.液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量。
11.液压传动不能保证严格的传动比,这是由于液压油的可压缩性和泄漏造成的。
12.液压油的黏度都随温度的升高而降低。
13.对液压马达来说,输入液压马达的实际流量必然大于它的理论流量。
14.过滤器的过滤精度是指滤芯能够滤除的最小污染颗粒的大小,以颗粒的直径作为公称尺寸表示
三、简要问答题
1.齿轮泵的是否可以当变量泵用?
齿轮泵的内部泄漏通过哪些地方?
答:
不能。
齿轮齿顶,齿轮端面和齿轮啮合线。
2.液压缸为什么要设置缓冲装置?
答:
当液压缸拖动质量较大的部件作快速往复运动时,运动部件具有很大的动能,这样,当活塞运动到液压缸的终端时,会与端盖发生机械碰撞,产生很大的冲击和噪声,引起液压缸的损坏。
故一般应在液压缸内设置缓冲装置(或在液压系统中设置缓冲回路)。
3.弹簧对中型的三位四通电液换向阀,其先导阀的中位机能应选何种机能?
能否任意选定,为什么?
答:
弹簧对中型的三位四通电液换向阀,其先导阀的中位机能应采用Y型的;在中间位置时进油口被封住,不会引起控制压力的降低;而它的工作口与主阀阀芯两端控制腔相连,且和油箱相通,在主阀两端弹簧力的作用下,主阀芯能从左位(或右位)回到中位。
若先导阀采用O型或M型机能,当先导阀回到中位后,主阀芯两端的控制油路立即处于切断状态,主阀芯无法从左位(或右位)回到中位。
4.进油节流调速和回油节流调速的比较(承受负负载、发热、平稳性、启动性能)。
答:
(1)承受负值负载的能力:
回油节流调速能承受一定的负值负载;
(2)运动平稳性:
回油节流调速回路运动平稳性好;
(3)油液发热对回路的影响:
进油节流调速的油液发热会使缸的内外泄漏增加;
(4)启动性能:
回油节流调速回路中重新启动时背压不能立即建立,会引起瞬间工作机构的前冲现象。
5.先导式溢流阀的阻尼孔阻塞时,减压阀能否起正常减压作用?
请说明原因。
答:
阻尼孔阻塞时,不能起正常减压作用;
原因:
主阀芯的出口油压力无法实现调节控制,即:
无法依据减压阀出口压力的实际变化实现对减压阀口的控制。
减压阀无法正常减压并稳压。
6.V型密封圈为何要使唇口面向压力侧放置?
答:
V形口面向压力高的一侧,才能使V形圈在压力油的作用下变形,与接触面产生一定的接触应力,进而实现密封。
7.简述油箱的作用。
答:
储存油液;散热;沉淀杂质;分离油液中混入的气体。
8.热交换器有哪两类?
各起何作用?
答:
热交换器分为加热器和冷却器。
加热器是对液压系统的油液进行加热;冷却器是对液压系统的油液进行冷却。
9.简述蓄能器的作用。
答:
辅助动力源;应急动力源;吸收系统脉动,缓和液压冲击。
10.进油路节流调速回路中的溢流阀为何状态?
答:
进油路节流调速回路中的溢流阀为打开溢流状态。
11.斜盘式轴向柱塞泵的柱塞球头中间开有一小孔,起何作用?
答:
使缸体中的液压油经柱塞球头中间小孔流入滑靴室,使滑靴与斜盘间形成液体润滑,改善柱塞头部和斜盘的接触情况,减少磨损。
12.为什么先导式顺序阀的导阀弹簧腔需要引泄油口?
答:
为了保证顺序阀出口压力调定值恒定,其导阀弹簧腔需接回油箱,但是与溢流阀不同,顺序阀的出口不接回油箱,所以顺序阀必须引泄油口单独回油箱。
13.写出液压油HM-32的含义。
答:
抗磨液压油,H代表液压油,M代表抗磨型,32代表液压油的运动粘度。
四、图1所示的液压系统,液压缸活塞的面积
2103m2,所受的负载F1=4000N,F2=6000N,F3=8000N,液压泵的转速np=1000r/min,排量VP=25mL/r容积效率为pv=0.8,试分析:
1.开机后液压泵出口的工作压力大小如何变化?
2.写出三个缸的动作顺序?
3.什么情况下安全阀打开?
4.液压缸II的运动速度。
答:
1.
,
,
;液压泵出口的工作压力分别对应
、
、
;最后等于5MPa
2.由于
,所以安全阀不打开,液压缸Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次动作。
即缸I活塞杆先动,活塞杆运动到行程终点即停止,接着缸II活塞杆伸出,活塞杆运动到行程终点即停止;然后缸III活塞杆伸出,活塞杆运动到行程终点即停止,最后三个缸的活塞杆均停止;
3.三个缸的活塞杆停止后,泵出口压力继续升高,当
时,安全阀打开;
4.泵出口流量
q=np*VP*pv=1000251060.8/60=0.333103(m3/s)
液压缸II的速度
v=0.333103/
五、如图2所示一个泵、马达系统。
已知:
泵容积效率vp=0.95,机械效率mp=0.95;马达排量100mm3、机械效率mc=0.95,其扭矩T=200Nm,转速n=100转/分;不计马达的泄漏和管道的压力损失。
试:
1.求马达的供油流量q(L/min)?
2.泵驱动电机转速n=1470r/min,确定泵的排量V(mL/r)?
3.求泵的出口压力pp(MPa)?
图2
解:
1.马达的供油流量:
2.泵的排量:
mL/r
3.泵的出口压力为:
六、如图3所示系统,动作流程为:
缸II活塞杆伸出缸I活塞杆伸出缸II活塞杆退回缸I活塞杆退回缸I和II停止。
液压缸的有效面积A1=A2=10103m2,液压缸I负载
N,液压缸Ⅱ运动时负载为零,液压缸机械效率为0.9,不计管路损失,阀2、阀4和阀3的调定压力分别为5MPa、4MPa和2MPa,试回答下列问题。
1.按图3所示系统和上述动作流程,叙述系统工作原理(要求给出电器信号通断电情况以及各阀的启闭状态或位通状态)。
2.计算缸I活塞杆伸出时点B的压力。
3.阀4是否多余?
图示阀5的选择(包括“位”和“通”)是否合理?
分别说明为什么?
图3图4
答:
1.
(1)缸II活塞杆伸出:
1YA、2YA、4YA断电,3YA得电,阀5处中位,阀6处左位,阀3全开,阀2、阀4关闭;缸II碰到档块后,阀3出口压力pc=2MPa,阀3有一定开度;之后A点压力上升,阀4打开(若1YA一直未通电,阀2开启);
(2)缸I活塞杆伸出:
2YA、4YA断电,1YA、3YA得电,阀6处左位,阀5处左位,阀4全开,阀3有一定开度、阀2关闭;
(3)缸II活塞杆退回:
1YA、2YA、3YA断电,4YA得电,阀5处中位,阀6处右位,阀3全开,阀2、阀4关闭;缸II完全退回后,阀3出口压力pc=2MPa,阀3有一定开度;之后A点压力上升,阀4打开(若2YA一直未通电,阀2开启);
(4)缸I活塞杆退回:
1YA、3YA、4YA断电,2YA得电,阀6处中位,阀5处右位,阀4全开,阀3出口压力pc=2MPa,阀3有一定开度,阀2关闭;
(5)缸I和II停止:
1YA、3YA、4YA和2YA断电,阀3和4打开,阀2恒压溢流。
注意:
在停止时答减压阀全开扣1分;通断电状态上述答案中未列情形,只要动作顺序、阀启闭状态和位通状态正确,均可得分。
2.缸I活塞杆伸出时,点B的压力为
。
3.答案一:
阀4是多余的,因阀5的中位机能为O型,能起开关作用;阀5位通选择合理,满足液压缸Ⅰ往返运动要求。
答案二:
阀4不是多余的,可以阀5的中位去掉,改为弹簧定位的单电磁铁二位四通电磁换向阀,其初始工作位为现有图示阀5的左位,可满足液压缸Ⅰ往返运动要求。
七、如图4所示为某元件的结构图。
1、说明该元件的名称;2、画出该元件的职能符号;3、简述该元件的工作原理;4、将阀的进出油口反向连接,有什么现象。
解:
1.调速阀
2.
或
3.节流阀3充当流量传感器,节流阀口不变时,定差减压阀2作为流量调节阀口,通过流量负反馈,自动稳定节流阀前后的压差,保持流量不变。
因节流阀前后压差基本不变,调节节流阀阀口面积时,又可人为地改变流量大小。
4.在节流调速系统中,如果调速阀的进、出油口接反了,调速阀流量将随负载的变化而变化,流速不稳定。
因为进、出油口接反后,调速阀中的减压阀弹簧腔压力高,减压口开至最大而不起作用,相当于简式节流阀。
八、如图5所示为叶片泵的结构简图,请回答以下几个问题
1.说明该叶片泵的反馈形式及名称。
2.简述该叶片泵的工作原理。
3.画出该叶片泵的变量特性曲线。
改变调压弹簧的预紧力,特性曲线有何变化?
改变调压弹簧的刚度,特性曲线有何变化?
图5图6
答:
1、内反馈式;限压式内反馈变量叶片泵。
2、工作原理:
1)、定子与转子存在偏心;
2)、吸、压油窗沿垂线不对称;
3)、排油压力对定子环内作用力可以分解为垂直分量F1及水平分量F2,F2与调节弹簧预紧力、定子运动摩擦力、惯性力比较,调节偏心距,实现变量。
F2
3、画图。
改变弹簧预紧力可以改变曲线的B点,预紧力增大,B点对应的PB值增加;预紧力减小,B点对应的PB值减小。
改变调压弹簧刚度,BC段斜率变化。
刚度增大,BC段斜率变陡;刚度减小,斜率BC段变平缓。
九、如图6所示,为某元件原理图
1.写出该元件的名称。
2.画出该元件的职能符号。
3.叙述该元件稳定压力的工作原理。
4.如果阻尼孔堵塞,会出现什么现象?
答:
1、先导式(定值)减压阀。
2、画职能符号。
3、工作原理:
液压油从P1口进入主阀口,通过减压口从P2输出。
P2压力作用于主阀芯下腔,同时通过主阀芯阻尼孔作用于先导控制阀芯上和主阀芯上腔。
当P2压力低于先导阀调定压力时,先导阀芯不开启,阻尼孔中无流量,主阀芯上、下腔压力相等,在复位弹簧的作用下,主阀芯处于最下端,主阀口全开,不减压;当P2压力高于先导阀调定压力时,先导阀芯开启,阻尼孔中有流量,产生压降,主阀芯下腔压力高于上腔压力,压差达到一定值后,主阀芯受力向上,主阀口开启,开始减压并稳压。
4、阻尼孔堵塞,无法正常调压。
十、用液压泵、溢流阀、单向阀、三位四通电磁换向阀以及压力继电器构造一个2个油缸的顺序动作回路。
答:
十一、根据下列已给的液压元件设计一个变量泵-定量马达容积调速回路。
要求具有防止回路过载和补油功能。
答:
十二、如图7所示的某个液压系统,油缸动作过程为:
快进—工进—停留—快退—停止。
1、请写出元件3,4,5,6,8,11的名称及作用。
2、请完成以下电磁铁、压力继电器的动作顺序表一。
表1图7
答:
(1)元件:
3单向阀将泵和系统隔开,并提供一定控制油压力;5单向阀做背压阀用,提供一定背压,使油缸运动平稳;6压力继电器将压力信号转换成电信号,控制换向阀电磁铁,完成工作过程;8调速阀使油缸运动平稳;11两位三通电磁换向阀给液控单向阀提供控制油,实现快退。
(2)电气控制说明:
十三、一液压系统如图8所示,该系统工况为:
快进—工进—快退—原位停止。
回答以下问题:
1.写出序号1-10元件名称。
2号和3号元件构成了什么阀,作用是什么。
2.根据工况,作出电磁铁1DT、2DT、3DT、4DT、5DT及6DY的动作顺序表。
图8
答:
1、单作用变量泵;2、O型两位两通电磁换向阀;3、先导式溢流阀;4、单向阀;5、三位四通O型中位机能的电磁换向阀;6、两位三通电磁换向阀;7、O型两位两通电磁换向阀;8、调速阀;9、压力继电器;10、单杆活塞缸。
2号和3号元件构成了电磁溢流阀(或卸荷阀),作用是:
当两位两通电磁换向阀2得电时,系统压力由溢流阀设定压力决定;当两位两通电磁换向阀2失电时,泵出口油液直接通过溢流阀卸荷回油箱。
(2)
1DT
2DT
3DT
4DT
5DT
6DY
快进
-
+
-
+
-
-
工进
-
+
-
-
-
-
快退
-
-
+
-
+
(退到头后)+
原位停止
+
-
-
-
-
-
十四、如图9所示为一先导式液压阀结构原理示意图,试1.写出该阀的名称。
2.叙述其工作原理。
图9
答:
1、先导式减压阀。
2、工作时,当出口压力低于先导阀的调定压力,先导阀芯关闭,主阀芯上、下两腔压力相等,主阀芯在弹簧力作用下处于最下端,减压阀口全开,阀不起减压作用,进出口的压力大致相等;当出口压力达到先导阀调定压力时,先导阀阀口打开,主阀弹簧腔的油液由外泄口流回油箱,由于油液在主阀芯阻尼孔内流动,使主阀芯两端产生压力差,主阀芯在压差作用下,克服弹簧力抬起,减压阀口减小,压降增大,使出口压力下降到调定的压力值。
十五、如图10所示泵、管道和柱塞缸系统。
已知:
泵容积效率vp=0.92,机械效率mp=0.92;柱塞缸的柱塞直径d=80mm、机械效率mc=0.95,其负载力F=150kN,运动速度v=100mm/s;不计柱塞缸的泄漏和管路的压力损失。
试:
1.求柱塞缸的供油流量q(L/min)?
2.泵驱动电机转速n=1470r/min,确定泵的排量V(mL/r)?
3.求泵的出口压力pp(MPa)?
图10
解:
1.柱塞缸的供油流量:
qg=3.14*(d/1000)2*(v/1000)*60*1000/4=3.14*(80/1000)2*(100/1000)*60*1000/4=30.14L/min
2.液压泵的实际输出流量:
qp=qg
液压泵的理论输出流量:
qp=vpqtp
则qtp=qp/vp=30.14/0.92=32.76L/min
液压泵的排量:
V=qtp/n=32.76/1470*1000=22.29mL/r
3.柱塞缸理论输出力:
Fgt=F/mc=150/0.95*1000=1.579*105N
柱塞缸压力:
Pg=Fgt/Ag=1.579*105/(3.14*(80/1000)2/4)/1000000=29.86MPa
液压泵出口压力:
Pp=Pg=29.86MPa
十六、如图11所示液压系统,用于将重物
吊起或放下,且要求重物可在其中任意位置停住。
1.试写出元件
的名称和功用;
2.试写出元件
的功用;
3.试写出元件⑥的名称,说明其中位的功用;
4.元件
是否可以去掉?
请说明去或留的理由。
图11
答:
1.元件
的名称:
常开型两位两通电磁换向阀,功用:
与阀③一起构成卸荷回路,当电磁铁断电时,泵经阀③卸荷
2.元件
的功用:
限制重物下降速度过大
3.元件⑥的名称:
弹簧定位中位Y形机能三位四通电磁换向阀。
中位的功用:
使阀⑧控制管路及进口管路油压卸掉,阀⑧可靠锁紧。
4.元件
是否可以去掉?
请说明去或留的理由。
1)可以去掉,考虑原设计
用于和泵共同供油,去掉后应增大泵的排量。
或2)可以不去掉,因为
用于和泵共同供油,可以使用比较小排量的泵。
《工程流体力学》部分
1、一个充满矿物油的油缸,在绝对压力为0.1MPa时体积为1000cm3,在绝对压力为3.1MPa时体积为998cm3,矿物油的体积弹性模量为1.5*109Pa。
考察“油液的物理性质——压缩性热膨胀性中的油液体积弹性模量”
2、两个平行平板间充满某种矿物油,平行平板间距1mm;下平板固定,上平板以0.5m/s速度运动时需要4N的力,上平板以2m/s速度运动时需要的力为16N
考察“油液的物理性质——黏度”
3、一喷泉在大气里垂直喷出水柱,水柱初始速度为10m/s,水柱可以喷5m高(水柱速度为0m/s时)。
考察“流动油液的基本力学方程——伯努利方程”
4、某油缸,活塞和缸内壁(同心)间隙为0.1mm,活塞两端压差为10MPa,活塞直径D=100mm,活塞长L=150mm,油液粘度μ=0.1Pa·s,油缸的内泄量为1.74*10-5m3/s。
考察“间隙流动——圆柱环形间隙中的流动”
5、管道内一个薄壁小孔的流量系数Cd=0.61,薄壁小孔直径d=1mm,薄壁小孔压差为5MPa,油的密度ρ=890kg/m3,流过薄壁小孔的流量为5.08*10-5m3/s。
考察“通过节流孔的流动——薄壁小孔的流量计算”
6、一水龙头出口水流在下降过程中长度为H的水柱段保持不扩散。
经测量,60秒内共计水量为1.25L(升),又测得两断面直径分别为d1=6mm和d2=3.5mm;取重力加速度g=9.806m/s2。
不计流动损失,用伯努利方程,求高度差H。
答:
断面d1和断面d2的流速分别为
水柱在大气中,压力p1=p2=0,以断面d2为水头基准,由伯努利方程可有
于是,
7、一变径管段如图12所示,进口直管段中平均流速为V1=2m/s,已知管段进口直径为100mm,出口直径为50mm,求:
(1)通过流量q(m3/s);
(2)出口管段平均流速V2(m/s)。
图12
考察“流动油液的基本力学方程——连续性方程”
8、今要设计一款奶茶杯盖(参见图13),杯盖直径为80mm,其上表面与大气接触,大气压力pa为101325Pa;杯内空间由于吸管的抽吸作用造成了负压;假定吸管与杯盖、杯盖与杯体间密封处无泄漏,当杯内液面真空度pc为2kPa时,不计吸管所占面积,忽略流动影响,求:
(1)杯内绝对压力pabs(Pa);
(2)杯盖受到向下的总力(N)。
图13
考察“静止油液的力学规律——压力的表示法”
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