简答题1. 液压传动系统由哪些元件组成?
液压传动系统由液压泵、执行元件(液压缸)、控制元件(各种控制阀)和辅助元件(油箱、过滤器等)四大部分组成。
2. 齿轮泵若发现输油量不足及压力提不高,这是什么原因?如何排除此故障?
主要原因有:1)轴向间隙和径向间隙过大;2)各连接处泄漏而引起空气进入;3)油液粘度大或温升过高;4)电动机旋转方向反了,造成油泵不吸油(油池吸入口有大量气泡);5)滤油网及管道堵塞。其排除方法为:需拆卸检查,分别情况,合理修复;检查各连接处螺纹配合,并紧固;选用合适的油液;检查电动机旋转方向;清除污物,定期清洗过滤器。
3. 试述变量泵的变量原理及应用特点。
单作用叶片泵定子与转子之间的偏心距e是可以改变的,即出口流量是可以变化的,这叫变量泵。根据其结构,即预先调节的原始偏心距e不变,泵的输油量就不变。当泵的工作压力升高到某一数值后,柱塞腔的液压推力大于弹簧预调力,定子便向右移动,偏心距e减小,泵的输油量就随之减少。泵的工作压力越大,定子越向右移,偏心距就越小,泵的输油量随之也更少。这种泵能随负载变化而自动调节流量,当工作部件承受较小阻力而要求快速运动时,泵相应地输出低压大流量的压力油,当工件承受较大的负载而要求慢速运动时,泵又能相应地输出较高压力而小流量的压力油。因此这种泵在功率利用上较为合理,并可减少油液发热,效率较高,在机床液压系统中被广泛采用。
4. 如何选择液压泵的额定流量?
液压泵的工作流量应满足液压系统中同时工作的执行元件所需的最大工作流量,考虑到油液流动时的流量泄漏损失和管道状况,一般应为所需最大工作流量的1.1~1.3倍,然后按泵的额定流量规格选用。
5. 简述三位四通换向阀中位滑阀机能的功能,举例说明。
三位四通换向阀的中位滑机能,是根据其各油口间,连接的不同方式来得到各自的功能。例:O型中位机能,P、A、B、T4个油口全部封闭,液压泵不卸荷,液压缸闭锁可用于多个换向阀的并联工作;H型中位机能,4个油口互通,液压泵卸前,液压处于浮动状态,在外力作用下可移动,可调整工作台位置;P型中位机能,P、A、B三个油口互通,T封闭,液压泵与液压缸两腔互通,可组成差动连接;Y型中位机能,P油口封闭,液压泵不卸荷,A、B、T三个油口互通,液压缸浮动,在外力作用下可移动;M型中位机能,P、T油口相通,液压泵卸荷,A、B均封闭,液压缸闭锁不动。
6. 简述怎样选择控制阀。
选择时,首先要了解阀的规格:阀的规格是根据系统的最高工作压力和通过该阀的最大实际流量来选择定型产品的控制阀。其次是按照安装和操作方式的要求来选择阀的型号。
7. 液压系统中有哪些主要的辅助元件?其作用如何?
液压辅助元件主要有油箱、过滤器、蓄能器、密封件、管件、压力表、温度计等。油箱用来储油、散热、沉淀和分离杂质。过滤器用来过滤油液中的机械杂质和油氧化变质生成的杂质,保持油液清洁。蓄能器用于储存油液的压力能,需要时快速释放,以维持系统压力,充当应急能源,补偿系统泄漏,减少液压冲击。密封件用来防止液压系统的内、外泄漏,维持系统正常工作,常用的有O、V和Y型密封圈。
8. 采用卸荷回路有什么意义?
卸荷回路的作用是在液压泵不停转的情况下,使泵出口油液流回油箱,而泵在无压力或很低的压力下运转,以减小功率损耗,降低系统发热,延长液压泵和电动机的使用寿命。
9. 试述进油路节流调速、回油路节流调速和旁油路节流调速的原理和作用。
1)进油路节流调速是将节流阀设置在液压泵和液压缸之间的进油路上。调节节流阀的节流开口大小,便能控制进入液压缸的流量,定量泵输出的多余流量经溢流阀流回油箱,这种调速既有节流损失又有溢流损失,发热大,效率低,回油路上无背压,运动平稳性较差,适用于负载变化小,稳定性要求不高的中、小功率的液压系统;2)回油路节流调速回路是将节流阀设置在液压缸和油箱之间的回油路上,调节节流阀的节流口大小就能控制进入液压缸的流量,定量泵提供的多余流量经溢流阀流回油箱,这种调速与进油路调速一样,有节流损失和溢流损失,发热大,效率低,但液压缸的回油腔存在背压,运动平稳性较好,适用于负载变化较大,稳定性要求较高的中、小功率的液压系统;3)旁油路节流调速,是将节流阀设在与液压缸并联的旁油路上,调节节流开口大小来调节流回油箱的流量,流回越多,则进入液压缸的流量就越少,若流回越少,则进入液压缸的流量就越多,以此间接控制进入液压缸的流量,定量泵供油无流量经溢流阀流回油箱,回路中溢流阀仅起液压系统的安全保护作用(也称安全阀),这种调速回路有节流损失,无溢流损失,发热小、效率较高,运动平稳性差,适用于负载变化很小,速度平稳性要求低的大功率液压系统。
10. 在采用压力继电器控制的顺序动作回路中,对压力继电器有什么要求?
对压力继电器的要求是:为了防止压力继电器发生误动作,压力继电器性能应予保证,在其回路中的调整压力应比先动作的液压缸最高工作压力高0.3~0.5MPa,但应比溢流阀的调压值低0.3~0.5MPa。
11. 如何进行液压缸的安装?
在机床上安装液压缸,以导轨为基准,使液压缸侧母线应与V形导轨平行,上母线与平导轨平行,允差小于0.05~0.10mm/1000mm。垂直安装的液压缸为防止自重跌落,应配置好机械装置的重量和调整好液压平衡用的背压阀弹簧力。液压缸中的活塞杆应校直,允差小于0.2mm/1000mm。液压缸的负载中心与推力中心最好重合,免受颠覆力矩,保护密封件不受偏载。密封圈的预压缩量不要太大,以保证在全程内移动灵活,无阻滞现象。为防止液压缸缓冲机构失灵,应检查单向阀钢球是否漏装或接触不良。
12. 液压系统在安装管路时应注意哪些问题?
液压系统对管路要求越短越好,尽量垂直或平行、少拐弯、避免交叉排列,与元件的接合应在管子的转弯部位。弯管半径应按标准要求(一般应大于管子外径的3倍)。
13. 液压系统的使用应注意什么问题?
液压系统使用应注意的事项:1)开机前应检查系统中各调节手轮是否正常,电气开关和行程挡块位置是否牢固等,然后对导轨及活塞杆外露部分进行擦拭;2)液压油要定期检查、及时更换,新设备使用三个月即应清洗油箱更换新油。以后每隔半年至一年进行清洗和换油;3)液压系统在运行时,应密切注意油液温升,正常工作时,油箱中油液温度不超过60℃。冬季由于气温低、油液粘度较大,应设法升温后再进行工作;4)注意过滤器的使用清洗,滤网清洗应和油箱同时进行,过滤器滤芯亦应定期清洗或更换;5)熟悉液压元件控制机构的操作特点,严防调节错误而造成事故。应注意各液压元件调节手轮转动方向和压力、流量大小变化的关系等;6)设备若停用搁置,应将各调节手轮放松,防止弹簧产生永久变形而影响元件性能。
14. 气压传动与液压传动和电气控制比较有什么特点?
气压传动与液压传动、电气相比,气压传动有如下优点:1)工作介质空气可从大气中直接汲取,无供应上的困难,无需支付介质费用,用过的气体可直接排入大气,处理方便,泄漏不会严重影响工作,不会污染环境;2)空气粘性很小,在管路中输送时阻力损失远远小于液压传动系统,故宜于远程传输及控制;3)气压传动工作压力低,一般在1.0MPa以下,对元件的材质和制造精度要求较低;4)维护简单,使用安全,无油的气动控制系统特别适用于电子元件的生产过程,也适用于食品及医药的生产过程。
气压传动与电气、液压传动相比,有如下缺点:1)气压传动的信号传递速度限制在声速(约340m/s)范围内,故其工作频率和响应速度远不如电子装置,并且会产生较大的信号失真和延滞,也不便于构成较复杂的回路;2)空气具有压缩性,故其工作速度和工作平稳性方面不如液压传动;3)气压传动工作压力低,系统输出力较小,传动效率较低。
15. 气压传动中为何要采用快速排气阀?
气缸在工作中,如从气缸到换向阀的距离较长,而换向阀的排气口又较小时,排气时间就会较长,气缸速度就会较慢,采用快速排气阀后,气缸中的气体就能直接快速排入大气中,使气缸运动速度加快。
16. 在气压系统中何谓一次压力控制回路?
在气压传动系统,欲使储气罐送出的气体压力不超过规定压力,通常在储气罐上安装一只安全阀,用来实现一旦罐内超过规定压力就向外排气。也可在储气罐上装一只电接触压力表,一旦罐内超过规定压力,即控制压缩机断电,不再供气,这就是一次压力控制回路。
17. 在气压系统中何谓缓冲回路?
有一由速度控制阀配合行程阀使用的缓冲回路,气缸为单出杆活塞,左边为无杆腔,行程阀装在有杆腔侧,当活塞向右运动时,气缸右腔的气体经二位二通行程阀和三位五通换向阀排出。直到活塞运动到末端,挡板压下行程阀时,气体经节流阀排出,活塞运动速度得到了缓冲。调整行程阀的安装位置即可调整缓冲开始时间。此回路适用于活塞惯性较大的场合。(参见图4-44a)。
18. 如图1所示液压回路,要求实现快进—Ⅰ工进—Ⅱ工进—快退—原位卸荷的工作循环,试列出电磁铁工作状态表。
该液压回路的电磁铁状态见表1。
19. 如图2所示2个液压缸,要求缸1向右先动作后,缸2再向右动作;回程时,缸2先动作后,缸1再向左动作。试设计此顺序动作的液压回路,并说明其运动过程。
顺序动作控制回路,可用顺序控制阀;压力继电器;电气行程开关等三种方法来实现,本题选用压力继电器来设计该回路。选择压力继电器,其质量必须保证,性能必须符合回路要求。回路中的调整压力应比先动作液压缸的最高工作压力高0.3~0.5MPa,但应比溢流阀的调压值低0.3~0.5MPa。
图6是该液压系统的设计回路图。回路中用了两只压力继电器1KP和2KP。
回路的动作过程如下:当三位四通电磁换向阀5的电磁铁2YA通电时,阀5右位接入系统,压力油进入液压缸1右腔推动活塞向右运动①方向,当缸1行程终了,油压升高,使压力继电器1KP动作发出电信号,使三位四通阀6的4YA通电,阀6右位接入系统,压油进入液压缸2左腔推动活塞向右运动②方向,实现了缸1先动作,缸2后动作;当缸2行程到终点,压力继电器发信号使3YA通电(4YA断电),缸2向左返回③方向,当缸2向左行程终了,油压升高,使压力继电器2KP动作发信,使1YA通电(2YA断电),缸1向左返回④方向,实现缸2先动作,缸1后动作(返回时)。这样就实现了两只液压缸的依次先后顺序动作了。
20. 阅读气动夹紧系统的回路,如图3所示,要求看懂各元件作用和气流走向等。
从图3上分析,该系统其动作过程有以后几个步骤:1)A缸对工件夹紧的动作过程是,踏下脚踏换向阀1,使其左位接入系统,气路走向为:气源→阀1→阀7中的单向阀—缸A上腔;缸A下腔→阀8中的节流阀→阀1→大气,这样气缸A活塞下移对工件实现压紧;2)B、C缸对工件夹紧的动作过程是,当A缸下移到预定位置压下行程阀2左位接入系统,控制气路中的气源经阀2和阀6中节流阀进入气控换向阀4的右端,推动阀芯左移,即阀4换向,阀4右位接入系统,气路走向为:气源→阀4→阀3→B缸左腔和C缸右腔:B缸右腔和C缸左腔→阀3→大气,这样就实现B缸、C缸对工件的夹紧;3)B、C缸松开工件的动作过程:在B、C缸伸出夹紧工件的同时,通过阀3的一部分气源经阀5中节流阀进入阀3的右端,经一段时间后,阀3换向右位接入系统,气路走向为:气源→阀4→阀3→B缸右腔和C缸左腔;B缸左腔和C缸右腔→阀3→大气,于是B、C缸就退回,松开工件;4)A缸松开的动作过程是,在B缸、C缸退回松开工件的同时,气源通过阀3进入阀1的右端,使阀1换向右位接入系统,气路走向为:气源→阀1→阀8中单向阀→A缸下腔;A缸上腔→阀7中节流阀→阀1→大气,这样就实现A缸退回,松开工件。A缸上升的同时,行程阀2复位,阀4也复位(图示位置),此时只有再次踏下阀1,才能开始下一个工作循环。调节阀6中的节流阀,可控制阀4的延时接通时间,确保A缸先压紧;调节阀5中的节流阀,可控制阀3的延时接通时间,确保有足够的切削加工时间;调节阀7、8中的节流阀,可调节A缸上、下运动的速度。
21. 试拟定一简易压机(冲床)的液压回路。回路主要要求其冲压力为3~5kN,手动操作,液压缸(连活塞)尺寸可自选,但液压缸必垂直安装。
1)选用液压泵和液压缸。
根据要求:F=p·A
式中F——冲压力(即活塞杆的推力)(N);
p——液压泵的额定工作压力(MPa);
A——活塞面积(m
2)。
现选用6.3MPa额定工作压力的叶片泵;选用D=100mm直径的液压缸,这样
2)选用手动三位四通换向阀,其中位滑阀机能为M型,这样回路可在中位时使活塞停留。
3)其回路如图7所示。
4)动作过程:手动换向阀6推向左位(即左位接入系统),此时活塞向下运动(即起冲压作用)当加工完成后,将阀6手柄推向右位(即右位接入系统),活塞就向上运动,即压杆上抬,到了一定位置,将阀6手柄推入中位,这样活塞就停留在此位置不动。然后要冲压第二个零件的话,就重复上述操作。
5)整体设计时,应注意的是:油箱要足够大,因压力油流动频繁,容易发热;压杆头的位置要调整适当;若需要加大冲压力,可调换液压泵(用高压泵);支架、床身等应参照一般压机(冲床)的结构。
22. 图4所示为一送料机构气动系统图和送料机构简图。其要求动作为工件由气缸A从料仓中推出,再由气缸B送至料箱。随后气缸A退回,只有当气缸A退回至末端时,气缸B才允许退回。请设计其电气控制图。
其电气控制系统图见图8。其动作过程:1)空料仓时,S3不动作,指示料仓高度的信号装置H1回路通过S3的触点(31、32)接通。用于控制部分的供电电源由S3(2路)触点(13、14)断开,控制部分无电源;2)满料仓时。控制开关S3动作时,指示高度的信号装置H1(31、32)断开用于控制部分的供电电源,触点S3(13、14)接通;3)A缸推料。按下按钮开关S4使继电器K1的回路闭合,触点组K1动作。开关S4松开后,通过3路的K1(13、14)的自锁电路,使继电器K1的回路仍闭合。通过触点6路的K1(23、24)使电磁线圈Y1的回路闭合,二位五通电磁阀1.0开启。气缸A的活塞杆运动至前端并接通传感器B2,使继电器K2回路闭合;4)B缸送料。继电器K2的回路闭合,触点K2动作,通过7路的触点K2(13、14)使电磁线圈Y2的回路闭合,二位五通电磁阀2.0开启,气缸B的活塞杆向前运动,至前端后作用于限位开关S2;5)A缸退回。B缸活塞杆离开末端后,松开限位开关S1,使继电器K1的回路断开,触点组K1回到静止位置。电磁线圈Y1的回路断开,二位五通阀1.0回到初始位置;气缸A的活塞杆向后运动至末端并接通传感器B1;6)B缸退回。A缸离开了前端后,传感器B2使继电器K2的回路断开,触点K2回到静止位置。电磁线圈Y2的回路断开。继电器K3回路闭合,触点K3动作。电磁线圈Y3的回路闭合,二位五通阀2.0回到初始位置。气缸B的活塞杆向后运动至末端。继电器K3的回路因限位开关S2而断开,触点K3回到静止位置,电磁线Y3的回路断开,整个动作循环结束。按下S4,下一个动作循环开始。
23. 图5所示为一双缸顺序动作的液压系统图,试设计其电气控制线路。
图9所示为双缸顺序动作液压系统的电气控制线路图。由图5可知电磁铁1Y1通电,三位四通换向阀1V换向,PA接通,液压缸1A左腔进油,右腔经1V的BT回油,活塞杆快速向右运动。活塞杆运动到右端后,压下限位开关1S2,发出信号使2Y通电,2V1换向,液压缸2A的活塞杆慢速向右运动。到右端后,发信号使2Y失电,2V1复位,液压缸2A活塞杆退回到左端后,压下限位开关2S,2S发出信号使1Y2通电,1Y1断电,换向阀1V换向,PB、AT分别接通,液压缸1A退回。从电气系统图可见,因1A在左端时,限位开关1S1被压下而处于接通状态,按下开关S1,线圈K1通电开锁,触点K1闭合,1Y1通电换向阀1V换向,液压缸1A活塞杆向右运动。1A活塞杆离开左端后,限位开关1S1复位,其常开触点(1路)断开,常闭触点(6路)闭合。1A活塞杆运动到右端后,压下限位开关1S2,其常开触点(3路)闭合,线圈K2通电并自锁,K2常开触点(10路)闭合,2Y通电,电磁阀换向,液压缸2A活塞杆向右运动。2A活塞杆离开左端后,限位开关2S复位,其常开触点(7路)断开,活塞杆运动至右端自行停止。按下开关S2,线圈K3通电并自锁,K3的常开触点(7路)闭合;K3的常闭触点(3路)断开,线圈K2失电,其常开触点K2(10路)断开,2Y失电,2V1复位,液压缸2A向左运动至左端后,压下限位开关2S,2S的常开触点(7路)闭合,线圈K4通电,K4的常闭触点(2路)断开;线圈K1失电,1Y1也失电;K4的常开触点(9路)闭合,1Y2通电,电磁换向阀1V换向,液压缸1A活塞杆向左运动。至左端后,压下限位开关1S1,1S1的常开触点(1路)闭合,为下一个循环作好准备。