XX学校21年《气压与液压传动控制技术(第3版)》题库带答案练习题测试题试题章节练习题.doc
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1、01液压传动与气压传动统称为流体传动,都是利用有压流体(液体或气体)作为工作介质来传递动力或控制信号的一种传动方式。02气、液压传动系统主要由能源装置、执行装置、控制调节装置、辅助装置构成。03帕斯卡原理:在密闭容器内,施加于静止液体上的压力将以等值同时传到液体的各点。 液压缸的输出力= F1A2/A1 速度= q/A 功率P=pq04液压与气动系统具有的优点:(1)液压与气动系统执行元件的速度、转矩、功率均可作无级调节,且调节简单、方便。(2)液压与气动系统容易实现自动化的工作循环。气、液压系统中,气、液体的压力、流量和方向控制容易。与电气控制相配合,可以方便的实现复杂的自动工作过程的控制和
2、远程控制。(3)气动系统过载时不会发生危险,液压系统则有良好的过载保护,安全性高。(4)液压与气动元件易于实现系列化、标准化和通用化,便于设计、制造。(5)在相同功率的情况下,液压传动装置的体积小,重量轻,惯性小,结构紧凑。(6)气压传动工作介质用之不尽,取之不竭,且不易污染。(7)压缩空气没有爆炸和着火危险,因此不需要昂贵的防爆设施。(8)液压传动的传动介质是液压油,能够自动润滑,元件的使用寿命长。(9)压缩空气由管道输送容易,而且由于空气粘性小,在输送时压力损失小,可进行远距离压力输送。液压与气动系统的主要缺点是:(1)由于泄漏及气体、液体的可压缩性,使它们无法保证严格的传动比,这一缺点对
3、气动尤为显著。(2)液压传动常因有泄漏,所以易污染环境。另外油液易被污染,从而影响系统工作的可靠性。(3)气压传动传递的功率较小,气动装置的噪音也大,高速排气时要加消声器。(4)由于气动元件对压缩空气要求较高,为保证气动元件正常工作,压缩空气必须经过良好的过滤和干燥,不得含有灰尘和水份等杂质。(5)相对于电信号而言,气动控制远距离传递信号的速度较慢,不适用于需要高速传递信号的复杂回路。(6)液压元件制造精度要求高,加工、装配比较困难,使用维护要求严格,在工作过程中发生故障不易诊断。(7)油液中混入空气易影响液压系统的工作性能。油液混入空气后,易引起液压系统爬行、振动和噪声,使系统的工作性能受影
4、响并缩短元件使用寿命。11绝对湿度:1m3湿空气中所含水蒸气的质量称为绝对湿度。也就是湿空气中水蒸气的密度。相对湿度:在相同温度、相同压力下,绝对湿度与饱和绝对湿度之比称为该温度下的相对湿度。含湿量:空气的含湿量指1kg质量的干空气中所混合的水蒸气的质量。露点:保持水蒸气压力不变而降低未饱和湿空气的温度,使之达到饱和状态时的温度叫露点。12 绝对压力:绝对真空作为基准所计的压力。相对压力:大气压力作为基准所计的压力。表压:相对压力也称为表压力。真空度:而当某点的绝对压力小于大气压时,则将在这点上的绝对压力比大气压小的那部分数值叫作真空度。绝对压力=相对压力+大气压力 真空度=大气压绝对压力 表
5、压=相对压力13 常用的压力单位有帕斯卡(Pa),兆帕(MPa)和巴(bar)。1MPa=106Pa 1bar=105Pa14活塞式空压机是通过转轴带动活塞在缸体内作往复运动,从而实现吸气和压气,达到提高气压的目的的。以图1-6中一级级活塞为例,当活塞向下运动,缸体内容积相应增大,气压下降形成真空。大气压将吸气阀顶开,外界空气被吸入缸体;当活塞向上运动,缸体内容积下降,压力升高,使吸气阀关闭,让排气阀打开,将具有一定压力的压缩空气向2级活塞输出。这样就完成了一级活塞的一次工作循环。输出的压缩空气在经中间冷却器冷却后,由2级活塞进行二次压缩,使压力进一步提高,以满足气动系统使用的需要。15由于压
6、缩空气中的水分、油污和灰尘等杂质不经处理直接进入管路系统时,会对系统造成不良后果,所以气压传动系统中所使用的压缩空气必须经过干燥和净化处理后才能使用。16 压缩空气中的污染物主要来自于:(1)由系统外部通过空气压缩机等设备吸入的杂质。即使在停机时,外界的杂质也会从阀的排气口进入系统内部。(2)系统运行时内部产生的杂质。如:湿空气被压缩、冷却就会出现冷凝水;压缩机油在高温下会变质,生成油泥;管道内部产生的锈屑;相对运动件磨损而产生的金属粉末和橡胶细末;密封和过滤材料的细末等等。(3)系统安装和维修时产生的杂质。如安装、维修时未清除掉的铁屑、毛刺、纱头、焊接氧化皮、铸砂、密封材料碎片等。17 压缩
7、空气常用干燥方法有冷冻法、吸附法、吸收法和高分子隔膜干燥法。 冷冻干燥法是通过将湿空气冷却到其露点温度以下,使空气中的水汽凝结成水滴并排除出去来实现空气干燥的;吸附干燥法是利用具有吸附性能的吸附剂(如硅胶、活性氧化铝、分子筛等)吸附空气中水分的一种干燥方法;吸收式干燥法是利用不可再生的化学干燥剂来获得干燥压缩空气的方法;高分子隔膜干燥法是利用特殊的高分子中空隔膜只有水蒸气可以通过,氧气和氮气不能透过的特性来进行空气干燥的。18 对于一般的空压站除空气压缩机(简称空压机)外,还必须设置过滤器、后冷却器、油水分离器和储气罐等装置。空压站的布局根据对压缩空气的不同要求,可以多种不同的形式,但空压站内
8、各设备排列顺序是不能颠倒的,按先后顺序应为:空压机、后冷却器、油水分离器、贮气罐、干燥器、过滤器。19空气压缩机应依据工作可靠性、经济性与安全性进行选择,主要考虑因素有:排气压力的高低和排气量的大小、用气的场合和条件、压缩空气的质量、运行的安全性。110 空压机输出的压缩空气温度可以达到120C以上,空气中水份完全呈气态。后冷却器的作用就是将空压机出口的高温空气冷却至40C以下,将其中大部分水蒸气和变质油雾冷凝成液态水滴和油滴,从空气中分离出来。后冷却器有风冷式和水冷式两大类。111储气罐的主要作用主要有:(1)用来储存一定量的压缩空气,一方面可解决短时间内用气量大于空压机输出气量的矛盾;另一
9、方面可在空压机出现故障或停电时,作为应急气源维持短时间供气,以便采取措施保证气动设备的安全。(2)减小空压机输出气压的脉动,稳定系统气压。(3)进一步降低压缩空气温度,分离压缩空气中的部分水份和油份。112 顺时针调节手柄1,调压弹簧2被压缩,推动膜片3和阀芯4向下运动,阀口5开口增大,阀口的节流作用减小,输入压力损耗降低,输出压力增大;反向调节则阀口减小,输出压力降低。113 空气过滤器的过滤原理是根据固体物质和空气分子的大小和质量不同,利用惯性、阻隔和吸附的方法将灰尘和杂质与空气分离。当压缩空气从左向右通过过滤器时,经过叶栅导向之后,被迫沿着滤杯圆周向下作旋转运动。旋转产生的离心力使较重的
10、灰尘颗粒、小水滴和油滴由于自身惯性的作用与滤杯内壁碰撞,并从空气中分离出来流至杯底沉积起来。其后压缩空气流过滤芯,进一步过滤去更加细微的杂质微粒,最后经输出口输出的压缩空气供气动装置使用。114 油雾器的工作原理如图1-17所示。假设压力为P1气流从左向右流经文氏管后压力降为P2,当输入压力P1和P2的压差P大于把油吸到排出口所需压力rgh(r为油液密度)时,油被吸到油雾器上部,在排出口形成油雾并随压缩空气输送到需润滑的部位。115 空气过滤器、调压阀和油雾器组合在一起构成的气源调节装置,通常被称为气动三联件。空气过滤器主要用于除去压缩空气中的固态杂质、水滴和油污等污染物,是保证气动设备正常运
11、行的重要元件。调压阀的作用是将较高的输入压力调整到符合设备使用要求的压力,并保持输出压力稳定。油雾器以压缩空气为动力,将特定的润滑油喷射成雾状混合于压缩空气中,并随压缩空气进入需要润滑的部位,达到润滑的目的。完整画法简化画法116 气动系统的供气系统管道主要包括以下三方面:(1)压缩空气站内气源管道:包括压缩机的排气口至后冷却器、油水分离器、储气罐、干燥器等设备的压缩空气管道。(2)厂区压缩空气管道:包括从压缩空气站至各用气车间的压缩空气输送管道。(3)用气车间压缩空气管道:包括从车间入口到气动装置和气动设备的压缩空气输送管道。供气系统管道的设计原则:(1)按供气压力和流量要求考虑(2)从供气
12、的质量要求考虑(3)从供气的可靠性、经济性考虑(4)从防止污染角度考虑21 在气动系统中将压缩空气的压力能转换为机械能,驱动工作机构作直线往复运动、摆动或者旋转的元件称为气动执行元件。按运动方式的不同,气动执行元件可以分为气缸、摆动缸和气马达。22 单作用气缸只在活塞一侧可以通入压缩空气使其伸出或缩回,另一侧是通过呼吸孔开放在大气中的。这种气缸只能在一个方向上作功。双作用气缸活塞的往返运动是依靠压缩空气从缸内被活塞分隔开的两个腔室(有杆腔、无杆腔)交替进入和排出来实现的,压缩空气可以在两个方向上作功。单作用气缸的特点是由于单边进气,因此结构简单,耗气量小;缸内安装了弹簧,增加了气缸长度,缩短了
13、气缸的有效行程,且其行程还受弹簧长度限制;借助弹簧力复位,使压缩空气的能量有一部分用来克服弹簧张力,减小了活塞杆的输出力。而且输出力的大小和活塞杆的运动速度在整个行程中随弹簧的变形而变化。因此单作用气缸多用于行程较短以及对活塞杆输出力和运动速度要求不高的场合。双作用气缸由于没有复位弹簧双作用气缸可以实现更长的有效行程和稳定的输出力。但双作用气缸是利用压缩空气交替作用于活塞上实现伸缩运动的,由于回缩时压缩空气有效作用面积较小,所以产生的力要小于伸出时产生的推力。23 缓冲装置的作用是当气缸行程接近末端时,减缓气缸活塞运动速度,防止活塞对端盖的高速撞击。缓冲气缸接近行程末端时,缓冲柱塞阻断了空气直
14、接流向外部的通路,使空气只能通过一个可调的节流阀排出。由于空气排出受阻,使活塞运动速度下降,避免了活塞对端盖的高速撞击。24 摆动气缸是利用压缩空气驱动输出轴在小于360的角度范围内的作往复摆动的气动执行元件,多用于物体的转位、工件的翻转、阀门的开闭等场合。叶片式摆动气缸是利用压缩空气作用在装在缸体内的叶片上来带动回转轴实现往复摆动的。当压缩空气作用在叶片的一侧,叶片另一侧排气,叶片就会带动转轴向一个方向转动;改变气流方向就能实现叶片转动的反向。齿轮齿条式摆动气缸利用气压推动活塞带动齿条作往复直线运动,齿条带动与之啮合的齿轮作相应的往复摆动,并由齿轮轴输出转矩。25 气动马达是将压缩空气的压力
15、能转换为连续旋转运动的气动执行元件。叶片式气动马达主要由定子、转子和叶片组成。由于转子偏心安装,气压作用在两侧叶片上的转矩不等,使转子旋转。转子转动时,每个工作腔的容积在不断变化。相邻两个工作腔间存在压力差,这个压力差进一步推动转子的转动。活塞式气动马达是一种通过曲柄或斜盘将多个气缸活塞的输出力转换为回转运动的气动马达。26 气动马达与电动机和液压马达相比,有以下特点:(1)由于气动马达的工作介质是压缩空气,以及它本身结构上的特点,有良好的防爆、防潮和耐水性,不受振动、高温、电磁、辐射等影响,可在高温、潮湿、高粉尘等恶劣环境下使用。(2)气动马达具有结构简单,体积小,重量轻,操纵容易,维修方便
16、等特点,其用过的空气也不需处理,不会造成污染。(3)气动马达有很宽的功率和速度调节范围。气动马达功率小到几百瓦,大到几万瓦,转速可以从零到25000r/min或更高。通过对流量的控制即可非常方便的达到调节功率和速度的目的。(4)正反转实现方便。只要改变进气排气方向就能实现正反转换向,而且回转部分惯性小,且空气本身的惯性也小,所以能快速地启动和停止。(5)具有过载保护性能。在过载时气动马达只会降低速度或停车,当负载减小时即能重新正常运转,不会因过载而烧毁。(6)气动马达能长期满载工作,由于压缩空气绝热膨胀的冷却作用,能降低滑动摩擦部分的发热,因此气动马达能在高温环境下运行,其温升较小。(7)气动
17、马达,特别是叶片式气马达转速高,零部件部件磨损快,需及时检修、清洗或更换零部件。(8)气动马达还具有输出功率小,耗气量大,效率低,噪声大和易产生振动等缺点。27在气动系统中有一类元件在低于大气压下工作的元件,这类元件称为真空元件,由真空元件构成的气动系统称为真空系统。真空系统一般由真空发生器(真空压力源)、吸盘(执行元件)、控制阀(有手动阀、机控阀、气控阀和电磁阀)及附件(过滤器、消声器等)组成。28 当压缩空气通过喷嘴射入接收室,形成射流。射流卷吸接收室内的静止空气并和它一起向前流动进入混合室并由扩散室导出。由于卷吸作用,在接收室内会形成一定的负压。接收室下方与吸盘相连,就能在吸盘内产生真空
18、。当达到一定的真空度就能将吸附的物体吸持住。29 真空系统在使用时主要应注意:(1)供给的气源应经过净化处理,也不能含有油雾。在恶劣环境中工作时,真空压力开关前也应安装过滤器。(2)真空发生器与吸盘间的连接管应尽量短,且不承受外力。拧动时要防止连接管扭曲变形造成漏气。(3)为保证停电后保持一定真空度,防止真空失效造成工件松脱,应在吸盘与真空发生器间设置单向阀,真空电磁阀也应采用常通型结构。(4)吸盘的吸着面积应小于工件的表面积,以免发生泄漏。(5)对于大面积的板材宜采用多个大口径吸盘吸吊,以增加吸吊平稳性。一个真空发生器带多个吸盘时,每个吸盘应单独配有真空压力开关,以保证其中任一吸盘漏气导致真
19、空度不符合要求时,都不会起吊工件。第三章习题答案31气动控制回路图的绘制应主要应注意以下几点:(1)气动回路图中的元件应按照中华人民共和国标准液压与气动图形符号(GB786-93)进行绘制。(2)气动回路图中应包括全部执行元件、主控阀和其它实现该控制回路的控制元件。(3)回路图除特殊需要一般不画出具体控制对象及发信装置的实际位置布置情况。(4)气动回路图应表示整个控制回路处于工作程序最终节拍终了时的静止位置(初始位置)的状态。如气缸最后一个动作是气缸活塞杆的伸出,回路图中就应将该气缸按其活塞杆伸出的状态: 画出。(5)为方便阅读,气动回路图中元件的图形符号应按能源左下,按顺序各控制元件从下往上
20、、从左到右,执行元件在回路图上部按从左到右的原则布置。(6)管线在绘制时尽量用直线,避免交叉,连接处用黑点表示。(7)为了便于气动回路的设计和对气动回路进行分析,可以对气动回路中的各元件进行编号,在编号时不同类型的元件所用的代表字母也应遵循一定的规则:泵和空压机 P执行元件 A 原动机 M 传感器 S阀 V其它元件 Z(或用除上面提到的其它字母)32用于通断气路或改变气流方向,从而控制气动执行元件起动、停止和换向的元件称为方向控制阀。单向阀是用来控制气流方向,使之只能单向通过的方向控制阀。用于改变气体通道,使气体流动方向发生变化从而改变气动执行元件的运动方向的元件称为换向阀。33换向阀按操控方
21、式分主要有人力操纵控制、机械操纵控制、气压操纵控制和电磁操纵控制四类。人力操纵控制换向阀是依靠人力对阀芯位置进行切换的;机械操纵换向阀是利用安装在工作台上凸轮、撞块或其它机械外力来推动阀芯动作实现换向的;气压控制换向阀是利用气压力来实现换向的;电磁换向阀是利用电磁线圈通电时所产生的电磁吸力使阀芯改变位置来实现换向的。34 “位”指的是为了改变流体方向,阀芯相对于阀体所具有的不同的工作位置。表现在图形符号中,即图形中有几个方格就有几位;所谓的“通”指的是换向阀与系统相连的通口,有几个通口即为几通。35阀的开启和关闭是通过大于管道直径的阀芯在阀体内移动来进行控制的,这种结构的换向阀称为截止式换向阀
22、。换向是通过在圆柱形阀芯在阀套内作轴向运动来实现的,这种结构的换向阀称为滑阀式换向阀。截止式换向阀主要有以下特点:(1) 用很小的移动量就可以使阀完全开启,阀流通能力强,因此便于设计成紧凑的大流量阀。(2) 抗粉尘和污染能力强,对空气的过滤精度及润滑要求不高,适用于环境比较恶劣的场合。(3) 当阀口较多时,结构太复杂,所以一般用于三通或二通阀。(4) 因为有阻碍换向的背压存在,阀芯关闭紧密,泄漏量小,但换向阻力也较大。滑阀式换向阀主要有以下特点:(1) 换向行程长,即阀门从完全关闭到完全开启所需的时间长。(2) 切换时,没有背压阻力,所需换向力小,动作灵敏。(3) 结构具有对称性,作用在阀芯上
23、的力保持轴向平衡,阀容易实现记忆功能。即控制信号在换向阀换向完成后即使消失,阀芯仍能保持当前位置不变。(4) 阀芯在阀体内滑动,对杂质敏感,对气源处理要求较高。(5) 通用性强,易设计成多位多通阀。只要稍微改变阀套或阀芯的尺寸、形状就能实现机能的改变。36通过人力或机械外力直接控制换向阀换向来实现执行元件动作控制,这种控制方式称为直接控制。间接控制则指的是执行元件由气控换向阀来控制动作,人力、机械外力等外部输入信号只是用来控制气控换向阀的换向,不直接控制执行元件动作。直接控制所用元件少,回路简单,主要用于单作用气缸或双作用气缸的简单控制,但无法满足换向条件比较复杂的控制要求。而且由于直接控制是
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