第九章 气动元件

1．简述常见气缸的类型、功能和用途。

2．单杆双作用气缸内经D=125,活塞杆直径 d=36,工作压力p=0.5MPa, 气缸负载效率为η=0.5,求气缸的拉力和推力各是多少?

3．气源装置有那些元件组成？

4．气动方向阀有哪些类型？各自具有什么功能？ 5．减压阀是如何实现调压的？

6．什么叫气源调节装置(气动三联件),每个元件起什么作用？ 7．快速排气阀为什么能快速排气？

8．在气动元件中，哪些元件具有记忆功能？

第十章 气动系统基本回路

1．简述常见气动压力控制回路及用途。

2．试用顺序阀构成两缸顺序动作回路，完成A1、B1、A0(B0) 循环（A、B表示气缸，下标1表示气缸伸出，0表示缩回。如A1表示气缸A伸出）。

3．试设计能完成快进—工进—快退自动工作循环回路。

第十一章 气动系统基本回路

1．如图11-1所示的气液动力滑台的原理图，说明气液动力滑台实现快进—工进—慢退—快退—停止的工作过程。

2．气动系统日常维护的主要有哪些内容？ 3．气动系统的定期检修主要有哪些内容？ 4．说明油雾器的常见故障及其排除方法。 液压与气压传动技术习题答案 第一章

1、答：液压传动是以液体作为工作介质进行能量传递和控制的一种方式。

液压系统由以下四部分组成：（1） 动力元件 液压泵，它们为液压系统提供一定

流量的压力液体的装置，将原动机输入的机械能转换为液体的压力能。

（2） 执行元件 如液压缸或马达，将流体压力能转换成机械能。

（3） 控制元件 如压力、流量、方向控制阀等，对液压系统中流体的压力、流量

和方向进行控制的装置。

（4） 辅助元件 包括管件、油箱。过滤器、蓄能器、仪表和密封装置等等。 2、答：（1）优点：1）单位体积输出功率大。

2）工作比较平稳，易于实现快速起动、制动、频繁换向。 3）可以在较大范围内实现无级调速。 4）易于实现自动化。 5）易于实现过载保护。

6）标准化、系列化和通用化。 （2）缺点：1）油液泄漏，易造成污染。

2）不宜于温度变化范围较大或温度较高的场合。 3）传动效率不高，不宜于远距离传动。 4）由于精度高，故制造成本高。 3、答：（1）以空气为工作介质，来源方便。

（2）流动损失小，便于集中供气和实现远距离传输和控制。 (3) 动作迅速、反应快，维护简单，管路不易堵塞。 (4) 工作环境适应性强。

(5) 结构简单，轻便，压力低，安全可靠。

(6) 稳定性较差，动作速度易受负载变化的影响。 (7) 排气噪声大。

(8) 需加油雾器进行润滑。

第二章

1、答：压力有三种表示方法：（1）以绝对真空为基准来度量的压力，叫绝对压力；（2）以大气压力为基准来度量的压力，叫相对压力；（3）若绝对压力小于大气压力，二者差值叫真空度。

压力决定于外负载，即液体内部压力是由外负载作用而形成。 表压力是指相对压力。

2、答：理想液体：假设的即无粘性又不可压缩的液体。

恒定流动：若液体中任一点的压力、速度、密度都不随时间而变化，这种流动称为恒定流动。

层流：若液体的流动层次分明不互相混杂，这种流动称为层流。

紊流：若液流完全混乱，层与层之间混杂在一起分不清，这种流动称为紊流。 雷诺数：液体在圆管中的流动状态不仅与管内的平均流速v有关，还与管道的内径d、液体的运动粘度ν有关。用来判别液体流动状态的是由这三个参数组成的一个无量纲数----雷诺数Re，即Re=vd/ν

3、答：理想液体伯努力方程的物理意义：在密闭管道内作恒定流动的理想液体具有三种形式的能量，即压力能、位能和动能。在液体流动过程中，三种形式的能量可以互相转化，但在各个过流断面上三种能量之和恒为定值。

4、解：对a)图，p=F/A=4F/Лd2=4*5000/(3.14*0.12)=6.688*105pa 对b)图，p=F/A=4F/Л（D-(D-d））2=6.688*105pa

5、解：假设由1流向2，因等径，由流量连续方程知，v1=v2 则伯努力方程化为：p1=p2+ρgh+Δpw，即Δpw= p1-p2-ρgh

(1) Δpw= p1-p2-ρgh=0.45-0.4-900*10*15*10-6= -0.085Mpa,因数值为负，说明1点的能量小于2点的能量，故流向与假设相反。

（2）同理得，Δpw= 0.065 Mpa，因数值为正，说明1点的能量大于2点的能量，故流向与假设相同。

6、解：由理想液体伯努力方程得，p1=p2+0.5ρv2, 0.25*106=0.06*106+0.5*900* v2

223

故，v2=420，v=20.5m/s, 流量qv=Av=0.25Лdv=0.25*3.14*0.012*20.5=0.00231m/s 7、解：取截面Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ，列伯努力方程：

2

P1=p2+ρgh+(1/2)ρаv+Δpλ+Δpζ +Δp

式中p1为大气压力pa, Δpλ为沿程压力损失，Δpζ为弯头处局部压力损失，

2

流速v=qv/A=4qv/Лd2 =4*0.15/60*3.14*0.06=0.88 m/s

雷诺数Re=vd/ν=0.88*0.06/30*10-6=1760＜2320,为层流，a=2, Δpλ=λ(l/d)( ρv2/2)

2

=(75/Re)(h/0.06)(900*0.88*0.88/2)=247.5h, Δpζ=ζρv/2=0.2*900*0.88*0.44=69.696 代人伯努力方程：pa= p2+900*10h+(1/2)*900*2*0.88*0.88+Δpλ+Δpζ +Δp 则真空度pa- p2 =9000h+696.96+247.5h+69.696+20000≤40000 9247.5h≤40000-20000-696.96-69.696=19233.344 h≤2.08m

第三章

1、解：实际流量q=(1450/60)*(46.2/1000000)*0.95=1.06*10-3 m3/s 输出功率Po=pq=10*106*1.06*10-3=10.6 kw

输入功率即电机功率Pi=Po/η=10.06/0.9=11.78 kw

2、答：一，必须有密闭而可以变化的容积以完成吸油和排油；二，必须有配流装置，以将吸油和排油分开。

在泵体内有一对外啮合齿轮，齿轮两端靠盖板密封。当齿轮按图3-3方向旋转时，吸油腔(右侧)内的轮齿不断脱开啮合，使密封容积不断增大而形成一定真空，从油箱吸油；与此同时，齿槽内的油液被带到压油腔(左侧)，压油腔内的轮齿不断进入啮合，密封容积减小，油液被压出。

3、答：排量是泵每旋转一周，由密封腔几何尺寸变化计算而得的排出液体的体积。 理论流量是泵在单位时间内由密封腔几何尺寸变化计算而得的排出液体的体积。 实际流量是泵在工作时实际输出的流量。

容积损失是由于泵泄漏等原因而造成的流量损失。 容积效率是指泵的实际流量与理论流量之比。 4、答：由于泄漏较大，故齿轮泵压力不能太高。

三种泄漏途径：一是齿轮啮合处的间隙，称为啮合泄漏； 二是径向间隙，称为齿顶泄漏； 三是端面间隙，称为端面泄漏。 采用端面间隙自动裣的方法来提高压力。

三种装置：浮动轴套式、浮动侧板式、挠性侧板式等。

5、答：a)图计数为0；b)图计数为F/A；c)图为pN；d)图为0 。

6、答：改变斜盘倾角γ的方向，就能改变吸油和压油的方向，从而使其成为双向变量泵。 7、答：使叶片顶部与定子内表面紧密接触。。 叶片根部与压油腔相通。

8、答：叶片相对与转动方向为前倾，主要考虑叶片在工作时受定子内表面摩擦力和顶部压力的合力是否与叶片回缩方向相同，如果反转，将极大地增加叶片回缩时的摩擦力，使之卡死或损坏。

第四章

1、答：活塞式液压缸通常有双杆式和单杆式。 双杆活塞式液压缸的特点是：当活塞有效行程为L时，整个工作台的运动范围是3L，双向运动速度相同，适于往复运动要求相同的设备，如机床工作台等。

单杆活塞式液压缸的特点是：当活塞有效行程为L时，整个工作台的运动范围都是2L。双向运动不同，双向输出力不同，适于单向工作的装置，如压力机，工程机械工作装置等。

2、答：单杆活塞式液压缸主要由缸底、缸筒、缸盖、活塞、活塞杆、导向套等组成。重型液压缸还有缓冲装置和排气装置。

3、答：缸筒和端盖、活塞与活塞杆、活塞与缸筒、活塞杆与前端盖间均有密封装置。 一般采用密封胶圈进行密封。一般的密封圈有许多种类，各有各的优点。有的比较简单如：O型胶圈，Y型密封圈。有的比较适合高压高速：如V型密封圈，组合密封圈。 4、答：对要求不高的液压缸，将油口布置在缸筒的最高处，通过多次空载往复运动排气。 对要求高的液压缸，在缸的最高处设置专门的排气装置，如排气塞、排气阀等。 5、答：在液压缸中设置缓冲装置。

常用的缓冲装置有圆柱型环隙式缓冲装置，圆锥形环隙式缓冲装置，可变节流槽式缓冲装置，可调节流孔式缓冲装置。

6、解：(1) v=4q/Лd2=4*(1.33*10-4)/(3.14*(35*10-3)2)=0.138 m/s (2) F=pЛd2/4 , p=4*1000/(3.14*(35*10-3)2)=1.04 Mpa 7、解：(1) p1A1=p2A2+F ① p2A1=F ②

把②代入得，p1A1=p2A2+ p2A1

p2 = p1A1/( A2+ A1)=9*100/(100+80)=5 Mpa F= p2A1=50000 N

v1A1=q1, v1=q1/A1=0.2*10-3/(100*10-4)=0.02 m/s v1A2=q2=v2A1, v2=v1A2/A1=0.02*0.8=0.016 m/s (2) p1A1=p2A2+F1 ① p2A1=F2 ②

由②得，F2=4.5*106*100*10-4=45000 N

2

由①得, F1= p1A1- p2A2=(9*100-4.5*80)*10=54000 N (3) p1A1=p2A2 ① p2A1=F2 ②

所以，F2 = p2A1=( p1A1/ A2) A1=(9*100*100/80)*102=11250 N

8、解：p1ЛD2/4=p2Лd2/4

p2 = p1 D2/ d2=50*105*60*60/(20*20)=45 Mpa

9、解：a)图速度为v=4q/Л(D-d)2,缸筒左移，杆受力向右。 b) 图速度为v=4q/Лd2,缸筒右移，杆受力向左。 c) 图速度为v=4q/Лd2,缸筒右移，杆受力向左。

第五章

1、答：O型中位状况和特点是：回油口全封，执行元件闭锁，泵不卸荷。 H型中位状况和特点是：回油口全通，执行元件浮动，泵卸荷。

P型中位状况和特点是：T口封闭，P、A、B口相通，单杆缸差动，泵不卸荷。 M型中位状况和特点是：P、T口相通，A、B口封闭，执行元件闭锁，泵卸荷。 2、答：溢流阀旁接在泵的出口，保证系统压力恒定或限制其最高压力；有时也旁接在执行元件的进口，对执行元件起安全保护作用。

顺序阀是利用液压系统中的压力变化来控制油路的通断，从而实现多个液压元件按一定的顺序动作。

减压阀是一种利用液流流过缝隙液阻产生的压力损失使出口低于进口压力的压力控制阀。

溢流阀与顺序阀、减压阀的异同点：

1) 减压阀为出口压力控制，而溢流阀和顺序阀为进口压力控制。

2) 减压阀阀口常开，溢流阀、顺序阀阀口常闭。

3) 减压阀、顺序阀出口液压油用于工作，溢流阀出口直接引回油箱。 4) 减压阀、顺序阀常采用外泄方式，而溢流阀采用内泄方式。 3、答：a)图泵的出口压力为3 Mpa, b)图泵的出口压力为7Mpa。

4、答：在回路中产生一定的压力。单向阀，溢流阀，节流阀，均可用作背压阀。 5、解：快速运动时，A点压力是0 Mpa，B点压力是0 Mpa 。 工件夹紧后，A点压力是5 Mpa，B点压力是2.5 Mpa 。

6、答：插装阀由控制盖板、插装单元(阀套、弹簧、阀芯及密封件)、插装块体和先导控制阀组成。

优点是通流能力大、密封性能好、动作灵敏、结构简单。 第六章

1、答：(1) 作辅助篕动力源

可降低泵的规格，增大执行元件的速度，提高效率，减少发热。 (2) 系统保压、弥补泄漏 (3) 吸收压力冲击 (4) 吸收压力脉动 安装使用时应注意：

1) 使用惰性气体或氮气。

2) 搬运和拆装时应将充气阀打开。 3) 油口应向下竖直安装。

4) 泵与蓄能器间设置单向阀；蓄能器与液压系统连接处设置截止阀。 5) 充气压力为液压系统最低工作压力的90％到25％ 。

2、答：基本要求：(1) 满足液压系统对过滤精度的要求 (2) 满足液压系统对过滤能力的要求 (3) 具有一定的机械强度 不同类型的过滤器不能替用。