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1、一 液压传动基本概念,何谓液压传动？,液压传动原理：能量转换与传递原理；,关键密闭容积的形成：实现能量转换 密闭容积的变化：实现能量传递,系统由4个部分组成，各部分的作用；,液压能和液压功率,液压系统的能量转换元件是什么？,两个重要参数及其概念的理解,压力决定于液体流动时所需克服的阻力,执行元件的运动速度决定于能进入它的流量或者由它流出的流量,液压系统工作原理,必须解决4个问题,能量如何转换与传递？,压力如何调节？,如何实现速度调节？,运动方向如何控制？,二 液压流体力学基础,粘性的概念与物理本质，粘度与压力、温度的关系。,绝对压力、相对压力、真空度,动力学3个方程方程的物理意义及其实际应用,
2、连续性方程流速与通流面积的关系,能量方程位能、压力能、动能之间的关系,动量方程，阻尼长度，稳态、瞬态液动力方向,流态、雷诺数、压力损失；,物理本质；,节流的作用控制压力或流量；,液压冲击、空穴与气蚀的概念、产生原因、物理本质；,泵的安装高度计算。,三 基本液压元件,（结构、原理、性能和应用）,泵和马达,工作原理，基本参数，效率计算，功率计算；,压油腔与吸油腔的判断。,液压控制阀,方向阀中位机能及主要应用场合；,压力阀溢流阀：溢流恒压、限压保护；2级调压、卸荷；,减压阀：减压、减压后恒压,顺序阀：相当一个压力开关,压力继电器：液电信号转换器,流量阀节流阀的流压特性；调速阀的压力补偿原理,三 基本
3、液压元件,（结构、原理、性能和应用）,液压控制阀,何谓背压？在液压系统中采用哪些阀能形成恒定的背压？,压力阀溢流阀：溢流恒压、限压保护；,减压阀：减压、减压后恒压，但负载产生的压力不能小于调定值,顺序阀：相当一个压力开关,单向阀：开启压力,调速阀的工作原理,调速阀如何实现节流阀上的压差恒定不变？调速阀中的定差减压阀如何实现压力补偿？可否用定值减压阀与普通节流阀串联起来代替调速阀使用？为什么？,四 液压基本回路,（组成、原理、性能和应用）,核心是调速回路,何谓速度负载特性？速度刚度？物理意义,对调速回路的基本要求？,何谓差动连接？,克服负载液压缸才能运动；,节流调速回路,节流阀上必有压降，才有流
4、量进入缸；,溢流恒压。回路效率。,什么叫卸荷？试画出两种常用的卸荷回路。,回路中的能量损失，措施,五 系统分析,各动作工况下，系统的油路分析；各阀在各动作工况下的工作状态；执行元件的速度、推力计算；系统效率计算；压力阀调定压力值的确定原则及调压关系；组成系统的基本回路？系统性能和特点？,分析方法,动作循环、元件作用、走通油路。,分析内容,一些术语和概念：背压、卸荷、爬行、动作顺序表等。,注意,07级试卷参考答案,一、（共10分）填空题（每空1分）,1、由于流体具有粘性，液流在管道中流动需要损耗一部分能量，它由局部压力损失和沿程压力损失两部分组成。,2、双作用叶片泵的定子曲线由两段大半径圆弧、两
5、段小半径圆弧及四段过渡曲线组成。,3、为了消除齿轮泵的困油现象，通常在两侧盖板上开卸荷槽，使闭死容积由大变小时与压油腔相通，闭死容积由小变大时与吸油腔相通。,4、差动连接是指单杆活塞缸进出油口同时进油的连接方式。,1、（）2、（）3、（）4、（）5、（）6、（）7、（）8、（）9、（）10、（）,二、（共10分）判断题（每小题1分）,三、（共30分）简答题（每小题10分）,1.液体有哪些流动状态？判别标准是什么？它们内部的主导作用力是 什么？相应的动能和动量修正系数各为多少？,答：液体的流动状态有：层流和紊流（2分）；以临界雷诺数Recr作为判别标准，当液体的雷诺数Recr时，液体为层流，反之
6、，为紊流（2分）；层流时粘性力起主导作用，紊流时，惯性力起主导作用（2分）；层流时，=2，=4/3（2分）；紊流时，=1，=1（2分）。,2.试用图形符号和少量公式论述，为什么调速阀在一定的范围内 可以稳定执行元件的速度？,答：以活塞缸为例，其运动速度为v=q/A，对于一个确定的油缸来说，A是固定，所以其速度的稳定只能依赖于流量；对于节流阀来说，其输出流量q=KAPm；而一个确定的节流阀的K、m值可以视为固定值，当阀口开度一定时，其输出流量取决于节流口两端的压力差，所以只要能保证节流口两端的压力差不变，就可以保证执行元件的速度不变；而调速阀的本质就是定差减压阀与节流阀的串联，其原理课用详细符号
7、说明，所以调速阀在一定的范围内可以稳定执行元件的速度（公式2分，图2分，说明6分）。,3.什么是背压？有哪些阀能形成恒定的背压？试画出3个背压回路。,答：液压系统回油路上的压力称为背压（2分）；能形成恒定背压的液压阀有：溢流阀、顺序阀、单向阀等（2分）；3个图（略）（每图2分）。,四、（共12分）计算题。如图所示，某液压泵的流量q=150L/min，吸油管直径d=60mm，管长l=4m，滤油器的压力降p=0.01Mpa（不计其他局部损失），液压油在室温时的运动粘度=3010-6mm2/s，密度=900kg/m3，空气分离压pd=0.04Mpa。求：泵的最大安装高度Hmax。,解：,（1）泵吸油
8、口处的流速为：,（2）判断吸油管油液的流动状态,雷诺数为：,所以，油液的流动状态为层流，1=2=2。,（3）求泵的最大安装高度Hmax,（3）求泵的最大安装高度Hmax,取油箱油液表面为1-1计算面，也为零势能基准面；泵吸油口处为2-2计算面，建立伯努利方程：,式中：p1=pa（大气压），v1=0，z1=0，z2=h，1=2=2，v2=v,则有：,所以其真空度为：,其中：,所以上式可以转化为：,又由已知条件知，空气分离压pd=0.04Mpa，即：,所以有：,解上式可得：h3.21m，即Hmax=3.21m。,五、（共10分）图示回路中顺序阀调定压力为3.5MPa，溢流阀调定压力为5.5MPa。
9、求在下列情况下，A、B点的压力等于多少？并简述原因。1.液压缸运动时，负载压力pL=4.5MPa(4分)；2.负载压力变为2MPa（2分）；3.活塞运动到右端位不动时（4分）。,解答：,1.当液压缸运动时，负载压力pL=4.5MPa，A点压力由负载决定，最大受溢流阀调定压力控制，故pA=4.5MPa（2分）；B点压力最小受顺序阀决定，最大受溢流阀调定压力控制。因pLpX=3.5MPa，顺序阀开启，其进出口压力相等，故pB=4.5MPa（2分）。,2.负载压力变为2MPa，这时顺序阀开启后，出口压力为负载压力，入口压力为其调定压力，故pA=2MPa，pB=3.5MPa（2分）。,3.活塞运动到右
10、端位不动时，泵继续向液压缸供油，缸左腔油压急速升高，直到系统压力升到溢流阀的调定压力，溢流阀溢流恒压（2分）。这时，pA=5.5MPa，pB=5.5MPa（2分）。,六、（共10分）思考创新。图中是一种轴向式柱塞泵的变量机构。请说明：1.该变量机构的工作原理（7分）；2.参照外反馈限压式变量叶片泵的工作原理，使用符号画图说明，如何利用上述变量机构将普通轴向式柱塞泵改造成外反馈限压式轴向柱塞泵？（3分）,参考答案：,1.当伺服阀阀芯3向下移动时，上面的阀口打开，a腔中的压力油经孔道c通向b腔，活塞2因上腔面积大于下腔面积而向下移动，带动斜盘逆时针转动，使排量增大，同时活塞2的移动又使上面的阀口关
11、闭，最终式活塞2停止运动；当伺服阀阀芯3向上移动时，下面的阀口打开，b腔的液压油经孔道d和e流回油箱，活塞2在a腔压力油的作用下向上移动，带动斜盘顺时针转动，使排量减小，同时，随着活塞2 的上移，下面的阀口关闭，活塞2自行停止运动（回答基本正确得7分）。,2.方法较多，详细答案略（原理基本正确得3分）。,七、（共18分）图中是某专用机床的液压系统原理图。该系统有定位油缸、夹紧油缸和工作主油缸。它们的工作循环为：定位夹紧快进工进快退松开、拔销原位停止、泵卸荷。1根据动作循环，做出电磁阀YA的动作循环表。用符号“+”表示电磁阀通电，用符号“”表示电磁阀断电（7分）；2说明记号为a、b、c的三个阀其
12、分别在系统中所起的作用（3分）；3液控顺序阀、减压阀、单向顺序阀、溢流阀各自的调压依据是什么？（8分）,1电磁铁（压力继电器）动作顺序表如下：（每工况1分，共7分）。,2元件a：单向阀，主缸工进时隔离低压泵和高压泵的压力（1分）；元件b：单向阀，瞬时保压，即防止主缸快进时夹紧缸松动（1分）；元件c：顺序阀，实现先定位后夹紧的顺序动作（1分）。,3液控顺序阀：高于快进压力，低于工进压力（2分）；减压阀：按夹紧力要求，但始终低于溢流阀调定压力（2分）；单向顺序阀：能使定位缸动作即可，但始终要低于减压阀调定压力（2分）；溢流阀：调整系统压力，按工作缸能克服负载所需（2分）。,20102011学年第1
13、学期试卷参考答案,一、（共20分）单项选择题（每小题2分）,1.C 2.B 3.B 4.A 5.C 6.C 7.B 8.B 9.B 10.C,二、（共30分）简答题（每小题10分）,1.为什么调速阀比节流阀的调速性能好？,答：由于调速阀中节流口两端的压力差基本不变，通过调速阀的流量恒为定值，不受负载的影响，而普通节流阀进出油口间的压力差会因负载的变化而变化，导致普通节流阀在开口一定时，其输出流量随负载变化而变化。,2.液压系统中溢流阀的进口、出口接错后会发生什么故障？,答：液压系统中流溢阀的进口、出口接错后，溢流阀始终不能开启，因而将产生超压现象，损坏液压元件。,3.何谓液压泵的困油？请说明困
14、油引发的后果。,答：液压泵正常工作时变化着的密封容积应该与配油装置的相应吸排油腔相通。由于泵结构的原因而形成的“闭死容积”的现象（因不与吸油腔、排油腔相通而造成的一些现象）叫困油现象。“困油”将导致液体受挤压使压力升高，或产生局部真空造成气浊。其后果是功率损失增加、油温升高、引起噪声和振动，影响泵工作的平稳和寿命。,三、（共10分）计算题,解：,（1）泵吸油口处的流量（公式1分，运算结果1分）,（2）判别流态（公式1分，运算结果1分）,，层流=2。,右图为油泵从高置式油箱中吸油，泵流量为60L/min，油液运动粘度3010-6m2/s，密度为900kg/m3，吸油管内径3cm，管长2m，泵进油
15、口位于油箱液面下0.5m（不计油管上弯高度及局部压力损失），若空气分离压为0.04MPa，试计算泵进油口处的绝对压力并判断此处是否会产生气穴？,（3）计算沿程压力损失（公式1分，运算结果1分）,或,（4）求绝对压力,取油箱液面为1-1面，并作计算基准，则有p1=pa，z1=0，v1=0；取泵吸油口为2-2面，则有p2=？，z2=-0.5m，v2=1.415m/s；（2分）列伯努利方程：,所以,=0.99431050.4105,故不会产生气穴。（1分）,四、（共10分）论述题,简述卸荷式液控单向阀的“卸荷”原理及意义。,答：当控制油口K通入压力油pc，控制活塞1上移，先顶开卸荷阀芯3，使主油路卸
16、压，然后再顶开单向阀2。（5分）这样可大大减小控制压力，（使其控制压力约为主油路工作压力 的5%），因此可用于压力较高的场合；（3分）同时，可避免控制活塞推开单向阀芯时，高压封闭回路内油液压力 的突然释放所产生的较大冲击和噪声。（2分）,五、（共10分）分析与思考,解答：,1.1-低压大流量泵、2-高压小流量泵、3-顺序阀、4-单向阀、5-溢流阀、6-二位二通电磁换向阀、7-节流阀；（3分）,2.电磁阀6得电、F/A1-0.5MPa溢流阀5的设定值（2分）；,3.会开启，因为此时载荷较大、油压较高，油缸运动速度不大，无需低压 大流量泵工作，顺序阀开启，使低压大流量泵处于卸荷状态；（2分）,4.
17、顺序阀3的调定值应该小于泵1的额定值和溢流阀5的设定值而大于油缸 高速运动时克服摩擦阻力所需的压力值（1分），溢流阀5的设定值泵2 的额定压力（1分），泵1的额定压力泵2的额定压力（1分）。,1.写出图中标有数字的液压元件的名称；2.节流阀在什么条件下才能有效工作？3.节流阀工作时，顺序阀是否开启？为什么？4.怎样确定元件3、5的预设值？元件1、2额定压力的关系？,六、（共20分）应用题,图中所示是某专用机床的液压系统原理图。该系统有夹紧油缸和主工作油缸两个液压缸。它们的工作循环为：夹紧快进一工进二工进快退松开原位停止、泵卸荷。1.根据动作循环，作出电磁阀YA的动作循环表。2.说明标记为a、b
18、、c的三个阀在系统中所起的作用。3.阀A和阀B哪个通流面积调节得大些？依据是什么？,答案：,1.（本小题共4分）动作顺序见下表（每行0.5分共3分），,工作循环：快进一工进二工进死档铁停留快退原位停止快进（下一循环）（1分）；,2.（本小题每元件2分共14分）,1-滤清器（1分），过滤液压油中的杂质（1分）；5-三位五通电磁换向阀（1分），作先导阀用（1分）；6-单向阀（1分），在工进时隔离进油路和回油路（1分）；12-节流阀（1分），换向延时，起缓冲作用（1分）；15-单向阀（1分），反向时短路节流阀12（1分）；16-顺序阀（1分），快进时关闭回油路形成差动连接（1分）；17-溢流阀（1分），产生背压使动力滑台能获得稳定的低速运动（1分）；,3.（本小题2分）由于本系统采用了限压式变量叶片泵供油，因此，过载 或停车后，该泵可自行卸荷，无需溢流阀。,END,
