液壓與氣壓傳動習題答案3

1、第六章 液壓輔助元件6.1 答：網式濾油器 結構簡單，通油能力大，清洗方便，但過濾精度較低。線隙式濾油器 結構簡單，通油能力大，過濾精度比網式的高，但不易清洗，濾芯強度較低。燒結式濾油器 過濾精度高，抗腐蝕，濾芯強度大，能在較高油溫下工作，但易堵塞，難于清洗，顆粒易脫落。紙芯式濾油器 過濾精度高，壓力損失小，重量輕，成本低，但不能清洗，需定期更換濾芯。6.2 答：油管：鋼管 多用于中、高壓系統(tǒng)的壓力管道紫銅管 一般只用在液壓裝置內部配接不便之處黃銅管 可承受較高的壓力，但不如紫銅管那樣容易彎曲成形尼龍管 有著廣泛的使用前途耐油管 適用于工作壓力小于的管道橡膠管 用于兩個相對運動件之間的連接管接

2、頭：焊接式管接頭 用于鋼管連接中卡套式管接頭 用在鋼管連接中擴口式管接頭 用于薄壁銅管、工作壓力不大于的場合膠管接頭 隨管徑不同可用于工作壓力在的液壓系統(tǒng)中快速接頭 適用于經常裝拆處伸縮接頭 用于兩個元件有相對直線運動要求時管道連接的場合6.3 解：6.4 解：第一章 液壓系統(tǒng)實例7.1 解：1DT2DT3DT4DTDT差動快進工進工進快退松頭停止電磁鐵工作表工作缸道路泵p1、p2工作壓力<閥C的調整壓力工進： 泵p2單向閥三位閥背壓閥F順序閥C油箱泵p1順序閥C油箱泵p1的工作壓力為零，泵p2的工作壓力<閥A的調整壓力快進： 工進： 快退: 閥A是小流量泵P2的溢流閥，必須保證工

3、進時系統(tǒng)壓力，故PA5Mpa閥B是減壓閥，必須保證缸加緊力 閥C是液控順序閥，必須保證系統(tǒng)的快進壓力，故pc壓力繼電器必須保證缸加緊壓力，故 閥C是液控順序閥，必須保證系統(tǒng)的快進壓力，故pc壓力繼電器必須保證缸加緊壓力，故快進 工進 快退時功率最大 7.2 解1DT2DT3DT4DT閥9上缸快速下降加壓保壓泄壓快速回程下缸 頂出下缸 回程(1) 上缸快速下降：1DT通電換向閥6右端先導電磁閥油箱上缸下腔閥7閥6左位閥11中位油箱加壓：1DT與閥9通電隨負載增加，主油路壓力上升，下缸下腔壓力也上升；當壓力超過閥15預調壓力時，下缸活塞向下浮動。上缸壓力達到溢流閥2預調壓力時，開始溢流加壓壓力達最

4、大值。 保壓:同上 泄壓：2DT通電 控制油路：泵1閥5先導電磁閥右位打開液壓單向閥14閥7控制口與閥6左端先導電磁閥右位油箱，閥6會中位 主油路：上缸上腔閥14閥12上位油箱、上缸上腔泄壓快速回程：2DT通電，泄壓結束，上缸上腔壓力降低，閥12切換，打開閥13控制油路：泵1閥5先導電磁閥右位閥13閥6右端 閥6左端先導電磁閥右位油箱主油路：泵1閥3閥6閥7上缸上腔打開充油閥14 上缸上腔充油閥14充油箱，活塞上升下缸頂出：4DT通電 泵1閥3閥6中位閥11右位下缸下腔 下缸下腔閥11右位油箱下缸回程: 3DT通電 泵1閥3閥6中位閥11左位下缸下腔 下缸下腔閥11左位油箱(2) 閥7的作用是

5、當活塞在上端位置時，減少下腔的泄露，使活塞不致自行下滑。閥3的作用是當上缸快速下降壓力降低時，保證控制油路的壓力。閥5的作用是使控制油路的壓力穩(wěn)定，并控制在一個較低值。閥10的作用是安全閥，防止上缸下腔壓力過高而損壞下缸蓋與密封裝置。(3) 1.下缸不運動時，閥11處于中位，這時壓力油路可以通油箱卸荷，而且下缸上腔應通油箱卸壓，當活塞下浮時，上腔可以油箱吸油，故閥11中位采用P型機能2.壓機不運動時，閥6與閥11都處于中位，泵1可以通過換向閥卸荷，故閥6中位采用M型機能7.3 解：(1) 圖示位置泵1輸出的壓力油經分流閥2分為了二路壓力油，一路經伺服閥9與背壓閥4流回油箱；另一路經5、6回油箱

6、卸荷。扳動伺服閥9即可控制叉車轉向。扳動閥6即可控制框架傾倒。扳動閥5即可控制貨物的升降。閥3起安全閥作用，防止叉車超載。(2) 本系統(tǒng)由節(jié)流調速回路，鎖緊回路與卸荷回路組成。閥2的作用是分流，使升降缸與傾斜缸不工作時，叉車仍可以轉向。叉車不轉向時，兩缸仍可工作。第二章 液壓系統(tǒng)的設計計算8.1 解：一 工況分析 工作循環(huán)各階段外載荷與運動時間的計算結果列于表1 表1外載荷與運動時間階段速度v（m/min）運動時間t(s)外載荷F(N)啟動加速 差動快進 工進7560 工進10060反向啟動快退液壓缸的速度、負載循環(huán)圖見圖1二 液壓缸主要參數的確定 采用大、小腔活塞面積相差一倍（即A1=2A2

7、）單桿式液壓缸差動聯接來達到快速進退速度相等的目的。為了使工作運動平穩(wěn)，采用回油路節(jié)流調速閥調速回路。液壓缸主要參數的計算結果見表2。 表2 液壓缸主要參數階段計算公式P1(MPa)P2(MPa)A1(cm2)D(cm)標準D(cm)d(cm)標準d(cm)工進48實際面積（cm2）A1A2A3按最低公進速度驗算液壓缸尺寸三 液壓缸壓力與流量的確定因為退時的管道壓力損失比快進時大，故只需對工進與快退兩個階段進行計算。計算結果見表3表3液壓缸的壓力與流量階段計算公式F(N)P2(MPa)Vmax(m/min)Vmin(m/min)P1(MPa)Qmax(L/min)Qmin(L/min)工進14

8、500工進同上850008005003219025015快退500083535178896896四 液壓系統(tǒng)原理圖的擬定(一) 選擇液壓回路1. 調速回路與油壓源 前已確定采用回油路節(jié)流調速閥調速回路。為了減少溢流損失與簡化油路，故采用限壓式變量葉片泵2. 快速運動回路 采用液壓缸差動聯接與變量泵輸出最大流量來實現3. 速度換接回路用兩個調速閥串聯來聯接二次工進速度，以防止工作臺前沖(二) 組成液壓系統(tǒng)圖（見圖2）電磁鐵動作表1DT2DT3DT41DT差動快進工進工進快退電動機停止工作時，為了防止系統(tǒng)中的壓力油經液壓泵倒流回油箱，以免空氣進入系統(tǒng)，在液壓泵出口處加一個單向閥。五 液壓元件規(guī)格的

9、選擇(一) 選擇液壓泵液壓泵的工作壓力與流量計算結果見表4表4液壓泵的工作壓力與流量階段計算公式(MPa)kPp(MPa)Qpmax(L/min)Qpmin(L/min)標準pr(cm)標準Qr(cm)工進021工進同上021快退 21 查產品樣本，選用YBX-16限壓式變量葉片泵，pr=6.3MPa, q=16mL/r, np=1450r/min, 。它的特性曲線如圖3所示。工作點為快退，此時pp=2.38MPa,Qp=9.9L/min;工作點為工進，此時pp=3.28MPa,Qp=0.55L/min；工作點為工進，此時pp=2.19MPa,Qp=0.28L/min。實際工作曲線如圖3中虛線

10、所示，由于工作點的壓力大于工作點，故實際工作曲線按工作點調整。 (二) 選擇電動機1 計算電動機的功率快退時 工進 工進 2 選擇電動機型號根據快退時功率0.514KW，選用Y802-4型電動機，功率Pr =0.75KW,轉速nr=1390r/min驗算電動機功率(三) 選擇液壓閥液壓系統(tǒng)中的最高工作壓力為，通過閥的最大流量為9.9L/min，故選用的中低壓閥類。液控順序閥因沒有10L/min規(guī)格，故選用25L/min規(guī)格。濾油器按兩倍液壓泵流量選取吸油用線隙式濾油器。所有液壓元件的型號見表5。表5 液壓元件明細表序號最大通過流量(L/min)選用規(guī)格1限壓式變量葉片泵YBX-162單向閥I-

11、10B3三位五通電磁換向閥35D1-10BY4單向閥I-10B5液控順序閥XY-25B6線隙式濾油器XU-25×100J7調速閥Q-10B8調速閥Q-10B9二位二通電磁閥22D1-10B10二位二通電磁閥22D1-10B11壓力表開關K-3B12壓力表Y-60六 輔助元件的選擇(一) 確定管道尺寸查產品樣本，三位與二位電磁閥的油口尺寸均為8，故取管道內徑，選用紫銅管(二) 確定油箱容量油箱容量取6倍泵的額定流量 (三) 確定液壓元件配量形式選用最小規(guī)格JK25系列集成塊，采用標準液壓文件七 液壓系統(tǒng)的驗算(一) 確定限壓式變量泵與卸荷閥的調整壓力1 工進時只需考慮一個調速閥7的壓力

12、損失，與表3種假設的背壓p2相符，故限壓式變量泵的工作點準確。2 工進時只需考慮二個調速閥7與8的壓力損失，由于前面調速閥7的開口面積比后面調速閥8大，故調速閥7實際上只起節(jié)流閥作用，故壓力損失，與表3中假設的背壓相符，限壓式變量泵三工作點準確。3 快退時快退時，流量大，管路中的壓力損失較大。沿程壓力損失、局部壓力損失和集成塊壓力損失的計算分別見表6.7.8。表6 沿程壓力損失的計算管段計算式結果（MPa）說明泵站至缸缸至泵站表7 局部壓力損失計算管段液阻計算式結果（MPa）說明泵至缸彎頭閥缸至油箱彎頭閥表8 集成塊壓力損失的計算油路計算式結果（MPa）說明進油路回油路快退時泵的調節(jié)壓力 式中

13、：由上面計算可知：(1) 快退時，進油路壓力損失與表4中的假定值0.6MPa相符合?；赜吐穳毫p失與表3中的假定值0.8MPa基本符合，故計算有效。(2) 變量泵的最大流量調節(jié)值為快退時的流量，限定壓力調節(jié)值為，截止壓力為。(3) 卸荷閥調節(jié)壓力為 (4) 快退時泵的工作壓力為 (二) 驗算系統(tǒng)熱平衡溫度系統(tǒng)單位時間的平均發(fā)熱量 快速時： 輸入功率 持續(xù)時間 系統(tǒng)總效率 工進時：輸入功率 持續(xù)時間 系統(tǒng)總效率 工進時：輸入功率 持續(xù)時間 系統(tǒng)總效率 工作循環(huán)周期 設油箱三個邊長的比例近似為1：1：1，則散熱面積 假定通風良好，取油箱散熱系數 系統(tǒng)溫升為 設室溫，則熱平衡溫度為 故油箱容量足夠。

14、第三章 液壓伺服系統(tǒng)9.1 答：9.2 答： 液壓伺服系統(tǒng)是以液壓力能源的自動控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的主要特點是能對執(zhí)行元件的位置，速度和力等輸出量實現自動控制，使之自動跟隨輸入控制信號的規(guī)律變化而變化。9.3 答： 區(qū)別：液壓伺服系統(tǒng)是根據液壓傳動原理建立起來的一種自動控制系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，執(zhí)行元件能以一定的精度，自動地按照輸入信號的變化規(guī)律運動。由于執(zhí)行元件能自 動地跟隨控制元件運動而進行自動控制，也叫跟蹤系統(tǒng)或隨動系統(tǒng)。它的特點：（1）液壓伺服系統(tǒng)是一個位置跟隨系統(tǒng)（2）液壓伺服系統(tǒng)是一個力的放大裝置（系統(tǒng)），執(zhí)行元件輸出的力或功率大于輸入信號的力或功率，多達幾百倍，甚至幾千倍（3）液壓伺

15、服系統(tǒng)正常工作必須帶有反饋環(huán)節(jié)，若沒有反饋環(huán)節(jié)就不能產生隨動運動（4）液壓伺服系統(tǒng)有一個誤差系統(tǒng)，誤差隨輸入信號而產生，并導致執(zhí)行元件的運動。通過反饋力圖減少或消除誤差。9.4 答： 圖14.1通過手動三位四通換向閥可以方便地使重物升降到任意位置。圖14.1(a)當在輸入端A輸入一位移X時，則B以C點移動Y到B點，閥向右換向，壓力油流入液壓缸右腔，而液壓缸左腔的油則經閥回油箱，因此活塞向左運動。同時，桿也以A為支點連續(xù)運動，使B，反向移動Y回復到原來的B位置為止。如果桿長AB=BC， 那么活塞的移動距離與輸入相等。我們可以簡明地用方框圖14.2(b)來說明它的工作原理。在輸入位移的作用下，桿杠

16、中點產生位置偏差，使閥作相應位移而產生一控制作用，形成液壓缸的進回油通路，使其有相應的輸出位移。這一輸出位移，又通過桿杠反饋回來，在杠桿的中點產生一克服原位置偏差的反向運動。當這一反向運動產生的負位移等于由輸入引起的正位置偏差時，閥回復原位，液壓缸兩腔通路關閉，活塞停止。所以這一系統(tǒng)能使液壓缸跟隨輸入端的輸入信號按比例作相應運動，這也是伺服的真實意義。9.5 答：該伺服系統(tǒng)是位置控制伺服系統(tǒng)，原理如圖由數控裝置發(fā)出的一定數量的脈沖，使步進電動機帶動電位器5的動觸頭轉過一定的角度i。(假定為順時針轉動），動觸頭偏離電位器中位，產生微弱電壓u1,經放大器7放大成u2后輸入電液伺服閥1的控制線圈，使

17、伺服閥產生一定的開口量。這時壓力油以流量q流經閥的開口進入液壓缸的左腔，推動活塞連同機械手臂一起向右移動，行程為 ；液壓缸右腔的回油經侍服閥流回油箱。由于電位器的齒輪和機械手手臂上齒條相嚙合，手臂向右移動時，電位器跟著作順時針方向轉動。當電位器的中位和觸頭重合時，動觸頭輸出電壓為零，電液伺服閥失去信號，閥口關閉，手臂停止移動。手臂移動的行程決定于脈沖數量，速度決定于脈沖頻率。9.6 答：活塞運動方向是與電位計動臂向同。 電位器是反饋元件。 如果活塞的運動方向與正常工作方向相反，數控裝置發(fā)出反向脈沖，步進電動機逆時針方向轉動。手臂縮回。電液閥的左端電磁鐵得電活塞向右移動，電位器返回到零位。9.7

18、 答：電液伺服閥選用時主要根據閥的額定壓力與流量 不是的，液壓伺服系統(tǒng)得動特性往往并不主要地取決于電液伺服系統(tǒng)的頻寬，相反頻寬過大反而將會帶來干擾與電噪聲。9.8 解 9.9 解 9.10 解：(1) 系統(tǒng)的開環(huán)傳道函數種一個積分環(huán)節(jié)，故屬于“”型系統(tǒng)(2) 將 已知“”型系統(tǒng)得開環(huán)增蓋k=kv 而 或 9.11 特征方程式為：S4 a0=2 a2=2 a4=8S3 a1=5 a3=16 a5=0S2 b3=0S1 c3=0S0 d3=0其第一列系數符號有兩次變化，故又兩個根有正實數部分，系統(tǒng)不穩(wěn)定。9.12 解： S3 a0= 1 a2=100 a4 =0 S2 a1 =10 a3 =k a

19、5=0 S1 b2 =0 b3 =0 S0 c2=0 c3=0為保證第一列系數符號不發(fā)生變化，要求：(3) 1000-k > 0, 所以，k<1000;(4) k > 0 使系統(tǒng)穩(wěn)定的k值范圍是0<k<1000第四章 氣源裝置與氣動輔件10.1 答：分離器用于分離壓縮空氣中所含的油分和水分。其工作原理是：當壓縮空氣進入分離器后產生流向和速度的急劇變化，在依靠慣性作用，將密度比壓縮空氣大的油滴和水滴分離出來。10.2 答：不加熱再生式干燥器工作原理：它有兩個填滿干燥劑的相同容器?？諝鈴囊粋€容器的下部流到上部，水分被干燥劑吸收而得到干燥，一部分干燥后的空氣又從另一個容

20、器的上部流到下部，從飽和的干燥劑中把水分帶走并放入大氣，即實現了不需外加熱源而使吸附劑再，、兩容器定期的交換工作（約510min）使吸附劑產生吸附和再生，這樣可得到連續(xù)輸出的干燥壓縮空氣。10.3 答：常見的過濾器有一次過濾器（也稱簡易過濾器，濾灰效率為50%70%）,二次過濾器（濾灰效率為70%99%），在要求高的特殊場合，還可以使用高效過濾器（濾灰效率為99%）。作用為：濾除壓縮空氣中的雜質微粒，達到氣壓傳動系統(tǒng)所要求的凈化程度。10.4 答：作用是以壓縮空氣為動力把潤滑油霧化以后注入氣流中，并隨氣流進入需要潤滑的部件，達到潤滑的目的。工作原理：壓縮空氣由輸入口進入后，通過噴嘴上正對著氣流

21、方向的小孔。進入閥座的陷內，閥座與鋼球、彈簧組成一個單向閥。在壓縮空氣剛剛進入閥座的最初一瞬間，鋼球被壓在閥座上，但此單向閥密封不嚴，有所泄露，壓縮空氣會漏入油杯的上腔中，上腔處于密封狀態(tài)，故上腔壓力逐漸增加，其結果使鋼球上下表面的壓力差減小，此壓力差對鋼球向下的作用力被彈簧的彈力平衡掉一部分，而使鋼球處于中間位置，這樣壓縮空氣即通過閥座上的孔進入儲油杯的的上腔，油面受壓，使油經吸油管將單向閥的鋼球頂起，鋼球上部管口為一個邊長小于鋼球直徑的四方孔,所以鋼球不可能將上部管口封死，油能不斷經節(jié)流閥的閥口流入視油器，再滴入噴嘴中，被主管道中的氣流從小孔引射出來，霧化后從輸出口輸出。第五章 氣缸11.

22、1 答：1) 從氣缸活塞承受氣體壓力是單向還是雙向進行分類（1） 單作用氣缸：氣缸的活塞只能單向受氣壓推動，反向時需要借助外力。（2） 雙作用氣缸：氣缸的活塞在正、反兩個方向上都靠氣壓推動。2) 從氣缸的安裝形式進行分類（1） 固定式氣缸：氣缸缸體固定不動。（2） 軸銷式氣缸：氣缸缸體可圍繞固定軸銷在一定角度內擺動。（3） 回轉式氣缸：氣缸缸體通常固定在機床主軸上，可隨機床主軸一同旋轉，這種氣缸常用于機床上的氣動卡盤。3) 從氣缸的功能及用途進行分類（1） 普通氣缸：包括單作用和雙作用氣缸。在無特殊要求的情況下一般采用此類氣缸。（2） 緩沖氣缸：氣缸帶有緩沖裝置，可避免活塞運動到端部時發(fā)生強烈

23、撞擊。在壓力較 高和運動速度較高的工作場合，常采用此類氣缸。（3） 氣液阻尼缸：氣缸與液壓缸串聯，可以獲得比較精確的運動速度，對調速要求較高的場合可采用此類氣缸。（4） 擺動氣缸：氣缸的動作作為繞軸心線作往復轉動，可用于夾具轉位、閥門開關等。（5） 沖擊氣缸：是一種以活塞桿高速運動形成沖擊力的高能缸，可用于沖壓、切斷等。11.2 答：工作原理：左半部為氣缸，右半部為油缸。氣缸活塞與油缸活塞通過一個根活塞桿連成一體。當壓縮空氣進入氣缸右腔，推動活塞左行，液壓缸左腔液壓油流出，經節(jié)流閥進入油缸右腔，節(jié)流閥對活塞的運動產生阻尼作用，調節(jié)節(jié)流閥即可改變阻尼缸的運動速度。當壓縮空氣進入氣缸左腔，活塞右行

24、，液壓缸右腔排油，頂開單向閥，油液快速流回油缸左腔，沒有阻尼作用，阻尼缸即可快速返回。特點：氣液阻尼缸利用了氣動與液壓各自的優(yōu)點。它速度穩(wěn)定、調速準確、以氣源為動力，省去了液壓源，經濟性好。11.3 答： 沖擊氣缸在結構上包括頭腔、尾腔和儲能腔三個工作腔，具有一個帶噴嘴和排氣小孔的中蓋。它的工作過程可分為三個階段：第一階段：壓縮空氣進入沖擊氣缸頭腔，儲能腔與尾腔通大氣，活塞上移至上限位置，封住中蓋上的噴嘴口，中蓋于活塞間的環(huán)形空間經排氣小孔與大氣相通。第二階段：儲能腔進氣，其壓力逐漸上升，在與中蓋噴嘴口相密封接觸的活塞面（通常設計為活塞面積的1/9）上，其承受的向下推力也逐漸增大。與此同時頭腔排氣，其壓力逐漸降低，使作用在頭腔側活塞面上的力逐漸減小。第三階段：當活塞上側推力大于其下側推力時，活塞即離開噴嘴口向下運動，在噴嘴打開的瞬間，尾腔與儲能腔立刻連通，活塞上端的承壓面突然增大為整個活塞平面，于是活塞在很大的壓力差作用下加速向下運動，是活塞、活塞桿等運動部件在瞬間加速達到很高的速度，在沖程達到一定時，獲得最大沖擊速度和能量。11.4 答： 在選擇氣缸時，要考慮許多要素三，主要為：1) 安裝形式：由安裝位置、使用目的等因素決定。氣缸內徑：根據負載確定活塞桿上的推力和拉力。氣缸的行程：與使用場合和機構的行程比有關，并受加工