西南大学0926《液压与气动控制》
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《液压与⽓动技术》电⼦教案第17单元课:多缸⼯作控制回路、液压伺服控制回路第17单元课:多缸⼯作控制回路、液压伺服控制回路引⼊新课⼀、复习和成果展⽰1.知识点回顾(1)压⼒控制回路的种类。
(2)压⼒控制回路的⼯作原理及应⽤。
(3)速度控制回路的种类。
(4)速度控制回路的⼯作原理及应⽤。
(5)容积调速回路的调节⽅法及应⽤。
2.成果展⽰由26-30号学⽣展⽰第16单元课的理实作业,⽼师点评,纠正错误点。
⼆、项⽬情境⼩王刚刚从事液压回路设计⼯作,但他对多缸⼯作控制回路和液压伺服控制回路的⼯作原理不太清楚。
通过本节课的学习,我们来帮助⼩王解决这个问题。
三、教学要求1.教学⽬标(1)掌握多缸⼯作控制回路的种类。
(2)掌握多缸⼯作控制回路的⼯作原理及应⽤。
(3)掌握多缸⼯作控制回路的实现⽅式。
(4)液压伺服回路的⼯作原理、特点以及分类。
2.重点和难点(1)多缸⼯作控制回路的种类。
(2)多缸⼯作控制回路的⼯作原理及应⽤。
(3)多缸⼯作控制回路的实现⽅式。
(4)液压伺服回路的⼯作原理、特点以及分类。
教学设计任务1:多缸⼯作控制回路⼀、相关知识液压系统中,⼀个油源往往可驱动多个液压缸。
按照系统的要求,这些液压缸或顺序动作,或同步动作,多缸之间要求能避免在压⼒和流量上的相互⼲扰。
1.顺序动作回路此回路⽤于使各液压缸按预定的顺序动作,如⼯件应先定位、后夹紧、再加⼯等。
按照控制⽅式的不同,有⾏程控制和压⼒控制两⼤类。
(1)⾏程控制的顺序动作回路1)⽤⾏程阀控制的顺序动作回路在图7-28所⽰的状态下,A、B两缸的活塞皆在左端位置。
当⼿动换向阀C左位⼯作时,缸A右⾏,实现动作①。
在挡块压下⾏程阀D后,缸B右⾏,实现动作②。
⼿动换向阀复位后,缸A先复位,实现动作③。
随着挡块后移,阀D复位,缸B退回,实现动作④。
⾄此,顺序动作全部完成。
图7-28 ⽤⾏程阀控制的顺序动作回路2)⽤⾏程开关控制的顺序动作回路如图7-29所⽰的回路中,1Y A通电,缸A右⾏完成动作①后,⼜触动⾏程开关1ST 使2Y A通电,缸B右⾏,在实现动作②后,⼜触动2ST使1YA断电,缸A返回,在实现动作③后,⼜触动3ST使2Y A断电,缸B返回,实现动作④,最后触动4ST使泵卸荷或引起其他动作,完成⼀个⼯作循环。
液压与气动控制技术教学大纲《液压与气动控制技术》课程教学大纲一、课程简介课程名称:液压与气动控制技术英文名称:Hydraulic and pneumatic control technology课程代码:0110836 课程类别:专业选修课学分:2 总学时:32学时先修课程:高等数学、机械制图、理论力学、机械原理、控制工程基础。
课程概要:本课程是机械设计制造及其自动化专业的专业选修课。
液压和气动控制技术都是利用各种元件(液压元件或气压元件)组成具有不同控制功能的基本回路,再由若干基本回路组成传动系统进行能量转换、传递和控制。
课程主要内容为:1)绪论;2)液压与气动流体力学;3)液压与气动动力元件;4)液压与气动执行元件;5)液压与气动控制调节元件;6)液压与气动系统辅助元件;7)液压与气动回路。
8)典型的液压与气压传动系统;9)液压与气压传动系统的设计计算。
二、教学目的及要求课程教学所要达到的目的是:1)使学生了解和掌握液压与气压传动技术的基本知识,典型液压元件的结构特点和工作原理;2)掌握液压基本回路的组成,典型液压传动系统的工作原理;3)液压传动系统的设计计算及其在工程实际中的应用等;4)掌握气压传动的基本原理和特点,为后续专业课程的学习打下坚实的基础。
使学生具有阅读并分析典型液压与气动系统组成、工作原理及控制方法的能力;根据设备要求,合理选用液压元件并进行简单液压与气压传动装置验算;具有初步的液压与气压传动系统调试和排除故障的能力。
三、教学内容及学时分配第一章绪论(1学时)液压与气压传动系统的工作原理和组成;液压与气压传动的特点(自学);液压与气压传动的概况(自学);液压与气压传动的图形符号;液压与气压传动工作介质的性质和选择;液压与气压传动工作介质的污染及控制。
重点和难点:掌握使用国家标准规定的图形符号绘制液压与气压传动系统原理图的方法;掌握工业介质污染的原因、危害和控制。
第二章液压与气压传动流体力学基础(3学时)流体静力学;流体动力学;液体流动时的压力损失;孔口和缝隙流量;气体静力学;气体动力学;空穴现象和液压冲击。
广播电视大学机械设计制造及其自动化专业(本科)《液压气动控制技术》课程设计题目液压气动控制技术姓名学号办学单位日期 2014 年 12 月 20 日目录一.液压系统原理图设计计算 (2)二.计算和选择液压件 (7)三.验算液压系统性能 (12)四、液压缸的设计计算 (14)参考文献 (16)任务书(附页)一.液压系统原理图设计计算技术参数和设计要求设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统,其工作循环是:快进→工进→快退→停止。
主要参数:轴向切削力为30000N,移动部件总重力为10000N,快进行程为150mm,快进与快退速度均为4.2m/min。
工进行程为30mm,工进速度为0.05m/min,加速、减速时间均为0.2s,利用平导轨,静摩擦系数为0.2,动摩擦系数为0.1。
要求活塞杆固定,油缸与工作台联接。
设计该组合机床的液压传动系统。
一工况分析首先,根据已知条件,绘制运动部件的速度循环图(图1-1):图1-1 速度循环图其次,计算各阶段的外负载并绘制负载图,根据液压缸所受外负载情况,进行如下分析:启动时:静摩擦负载 0.210002000fss F f G N •==⨯=加速时:惯性负载10000 4.2350100.260a G v F N g t ∆⨯=⨯==∆⨯⨯快进时:动摩擦负载 0.1100001000fdd F f G N •==⨯=工进时:负载 10003000031000fdeF F F N =+=+=快退时:动摩擦负载 0.1100001000fdd F f G N •==⨯=其中,fsF 为静摩擦负载,fdF 为动摩擦负载,F 为液压缸所受外加负载,aF 为运动部件速度变化时的惯性负载,eF 为工作负载。
根据上述计算结果,列出各工作阶段所受外载荷表1-1,如下:根据上表绘制出负载循环图,如图1-2所示:图1-2 负载循环图二拟定液压系统原理图(1)确定供油方式:考虑到该机床在工作进给时负载较大,速度较低。
30、蓄能器分为()、弹簧式和充气式。
参考答案:重力式31、通常设置在气源装置与系统之间的所谓"气动三联件"是指组合在一起的分水滤气器、油雾器和()。
参考答案:减压阀32、液压传动中常用的液压泵分为哪些类型?参考答案:答:1)按液压泵输出的流量能否调节分类有定量泵和变量泵。
定量泵:液压泵输出流量不能调节,即单位时间内输出的油液体积是一定的。
变量泵:液压泵输出流量可以调节,即根据系统的需要,泵输出不同的流量。
2)按液压泵的结构型式不同分类有齿轮泵(外啮合式、内啮合式)、叶片泵(单作用式、双作用式)、柱塞泵(轴向式、径向式)螺杆泵。
33、试比较先导型溢流阀和先导型减压阀的异同点。
参考答案:答:相同点:溢流阀与减压阀同属压力控制阀,都是由液压力与弹簧力进行比较来控制阀口动作;两阀都可以在先导阀的遥控口接远程调压阀实现远控或多级调压。
差别:1)溢流阀阀口常闭,进出油口不通;减压阀阀口常开,进出油口相通。
2)溢流阀为进口压力控制,阀口开启后保证进口压力稳定;减压阀为出口压力控制,阀口关小后保证出口压力稳定。
3)溢流阀出口接油箱,先导阀弹簧腔的泄漏油经阀体内流道内泄至出口;减压阀出口压力油去工作,压力不为零,先导阀弹簧腔的泄漏油有单独的油口引回油箱。
34、比较节流阀和调速阀的主要异同点。
参考答案:(1)结构方面:调速阀是由定差减压阀和节流阀组合而成,节流阀中没有定差减压阀。
(2)性能方面:a相同点:通过改变节流阀开口的大小都可以调节执行元件的速度。
b不同点:当节流阀的开口调定后,负载的变化对其流量稳定性的影响较大。
而调速阀,当其中节流阀的开口调定后,调速阀中的定差减压阀则自动补偿负载变化的影响,使节流阀前后的压差基本为一定值,基本消除了负载变化对流量的影响。
35、简述压缩空气净化设备及其主要作用。
参考答案:答:压缩空气净化设备一般包括后冷却器、油水分离器、贮气罐、干燥器。
后冷却器安装在空气压缩机出口管道上,它将压缩空气中油雾和水汽达到饱和使其大部分凝结成滴而析出。
第一批选择题:1.在调速阀旁路节流调速回路中,调速阀的节流开口一定,当负载从F1降到F2时,若考虑泵内泄漏变化因素时液压缸的运动速度v()。
A.A:增加B.B:减少C.C:不变D.D:无法判断2.当控制阀的开口一定,阀的进、出口压力差Δp<(3~5)105Pa时,随着压力差Δp变小,通过节流阀的流量()。
A.A:增加B.B:减少C.C:基本不变D.D:无法判断3.通常设置在气源装置与系统之间的所谓"气动三联件"是指组合在一起的分水滤气器、油雾器和()。
A.A:减压阀B.B:安全阀C.C:溢流阀4.在减压回路中,减压阀调定压力为pj,溢流阀调定压力为py,主油路暂不工作,二次回路的负载压力为pL。
若py>pj>pL,减压阀进、出口压力关系为()。
A.A:进口压力p1=py,出口压力p2=pjB.B:进口压力p1=py,出口压力p2=pLC.C:p1=p2=pj,减压阀的进口压力、出口压力、调定压力基本相等D.D:p1=p2=pL,减压阀的进口压力、出口压力与负载压力基本相等5.计算机电液控制系统是由液压传动系统、()、信号隔离和功率放大电路、驱动电路、电一机械转换器、主控制器(微型计算机或单片微机)及相关的键盘及显示器等组成。
A.A:数据采集装置B.B:放大器C.C:接收器6.在定量泵-变量马达的容积调速回路中,如果液压马达所驱动的负载转矩变小,若不考虑泄漏的影响,试判断马达转速()。
A.A:增大B.B:减小C.C:基本不变D.D:无法判断7.对于双作用叶片泵,如果配油窗口的间距角小于两叶片间的夹角,会导致不能保证吸、压油腔之间的密封,使泵的容积效率太低;又(),配油窗口的间距角不可能等于两叶片间的夹角,所以配油窗口的间距夹角必须大于等于两叶片间的夹角。
A.A:由于加工安装误差,难以在工艺上实现B.B:不能保证吸、压油腔之间的密封,使泵的容积效率太低C.C:不能保证泵连续平稳的运动8.有两个调整压力分别为5MPa和10MPa的溢流阀串联在液压泵的出口,泵的出口压力为()。
A.A:5Mpa B.B:10MPa C.C:15MPa9.当控制阀的开口一定,阀的进、出口压力差Δp>(3~5)105Pa时,随着压力差Δp增加,压力差的变化对节流阀流量变化的影响()。
A.A:越大B.B:越小C.C:基本不变D.D:无法判断10.已知单活塞杠液压缸的活塞直径D为活塞直径d的两倍,差动连接的快进速度等于非差动连接前进速度的()。
A.A:1倍B.B:2倍C.C:3倍D.D:4倍11.在限压式变量泵与调速阀组成的容积节流调速回路中,若负载从F1降到F2而调速阀开口不变时,泵的工作压力()。
A.A:增加B.B:减小C.C:不变12.根据滑阀阀芯在中位时阀口的预开口量不同,滑阀又分为负开口(正遮盖)、零开口(零遮盖)和正开口(负遮盖)三种形式,应用最广的是()。
A.A:正开口B.B:负开口C.C:零开口13.双作用式叶片泵中,当配油窗口的间隔夹角>定子圆弧部分的夹角>两叶片的夹角时,存在()。
A.A:闭死容积大小在变化,有困油现象B.B:虽有闭死容积,但容积大小不变化,所以无困油现象C.C:不会产生闭死容积,所以无困油现象14.为保证负载变化时,节流阀的前后压力差不变,是通过节流阀的流量基本不变,往往将节流阀与()串联组成调速阀。
A.A:减压阀B.B:定差减压阀C.C:溢流阀D.D:差压式溢流阀15.当配油窗口的间隔夹角>两叶片的夹角时,单作用叶片泵()。
A.A:闭死容积大小在变化,有困油现象B.B:虽有闭死容积,但容积大小不变化,所以无困油现象C.C:不会产生闭死容积,所以无困油现象16.用同样定量泵,节流阀,溢流阀和液压缸组成下列几种节流调速回路,()能够承受负值负载。
A.A:进油节流调速回路B.B:回油节流调速回路C.C:旁路节流调速回路17.液压放大器的常用结构有哪三种:滑阀、喷嘴挡板阀和()。
A.A:射流管阀B.B:转阀C.C:节流阀18.已知单活塞杆液压缸两腔有效面积A1=2A2,液压泵供油流量为q,如果将液压缸差动连接,活塞实现差动快进,那么进入大腔的流量是()。
A.A:0.5q B.B:1.5q C.C:1.75q D.D:2q第二批填空题:1.液压系统中的压力取决于(负载),执行元件的运动速度取决于(流量)。
2.液压传动装置由(动力元件)、(执行元件)、(控制元件)和(辅助元件)四部分组成,其中(动力元件)和(执行元件)为能量转换装置。
3.液体在管道中存在两种流动状态,(层流)时粘性力起主导作用,(紊流)时惯性力起主导作用,液体的流动状态可用(雷诺数)来判断。
4.在研究流动液体时,把假设既(无粘性)又(不可压缩)的液体称为理想流体。
5.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(沿程压力)损失和(局部压力)损失两部分组成。
6.液流流经薄壁小孔的流量与(小孔通流面积)的一次方成正比,与(压力差)的1/2次方成正比。
通过小孔的流量对(温度)不敏感,因此薄壁小孔常用作可调节流阀。
7.通过固定平行平板缝隙的流量与(压力差)一次方成正比,与(缝隙值)的三次方成正比,这说明液压元件内的(间隙)的大小对其泄漏量的影响非常大。
8.变量泵是指(排量)可以改变的液压泵,常见的变量泵有(单作用叶片泵)、(径向柱塞泵)、(轴向柱塞泵)其中(单作用叶片泵)和(径向柱塞泵)是通过改变转子和定子的偏心距来实现变量,(轴向柱塞泵)是通过改变斜盘倾角来实现变量。
9.液压泵的实际流量比理论流量(大);而液压马达实际流量比理论流量(小)。
10.斜盘式轴向柱塞泵构成吸、压油密闭工作腔的三对运动摩擦副为(柱塞与缸体)、(缸体与配油盘)、(滑履与斜盘)。
11.外啮合齿轮泵的排量与(模数)的平方成正比,与的(齿数)一次方成正比。
因此,在齿轮节圆直径一定时,增大(模数),减少(齿数)可以增大泵的排量。
12.外啮合齿轮泵位于轮齿逐渐脱开啮合的一侧是(吸油)腔,位于轮齿逐渐进入啮合的一侧是(压油)腔。
13.为了消除齿轮泵的困油现象,通常在两侧盖板上开(卸荷槽),使闭死容积由大变少时与(压油)腔相通,闭死容积由小变大时与(吸油)腔相通。
14.齿轮泵产生泄漏的间隙为(端面)间隙和(径向)间隙,此外还存在(啮合)间隙,其中(端面)泄漏占总泄漏量的80%~85%。
15.双作用叶片泵的定子曲线由两段(大半径圆弧)、两段(小半径圆弧)及四段(过渡曲线)组成,吸、压油窗口位于(过渡曲线)段。
16.调节限压式变量叶片泵的压力调节螺钉,可以改变泵的压力流量特性曲线上(拐点压力)的大小,调节最大流量调节螺钉,可以改变(泵的最大流量)。
17.溢流阀的进口压力随流量变化而波动的性能称为(压力流量特性),性能的好坏用(调压偏差)或(开启压力比)、(闭合压力比)评价。
显然(p s—p k)、(p s—p B)小好,n k和n b 大好。
18.溢流阀为(进口)压力控制,阀口常(闭),先导阀弹簧腔的泄漏油与阀的出口相通。
定值减压阀为(出口)压力控制,阀口常(开),先导阀弹簧腔的泄漏油必须(单独引回油箱)。
19.调速阀是由(定差减压阀)和节流阀(串联)而成,旁通型调速阀是由(差压式溢流阀)和节流阀(并联)而成。
20.为了便于检修,蓄能器与管路之间应安装(截止阀),为了防止液压泵停车或泄载时蓄能器内的压力油倒流,蓄能器与液压泵之间应安装(单向阀)。
21.选用过滤器应考虑(过滤精度)、(通流能力)、(机械强度)和其它功能,它在系统中可安装在(泵的吸油口)、(泵的压油口)、(系统的回油路上)和单独的过滤系统中。
22.两个液压马达主轴刚性连接在一起组成双速换接回路,两马达串联时,其转速为(高速);两马达并联时,其转速为(低速),而输出转矩(增加)。
串联和并联两种情况下回路的输出功率(相同)。
23.在变量泵—变量马达调速回路中,为了在低速时有较大的输出转矩、在高速时能提供较大功率,往往在低速段,先将(马达排量)调至最大,用(变量泵)调速;在高速段,(泵排量)为最大,用(变量马达)调速。
24.限压式变量泵和调速阀的调速回路,泵的流量与液压缸所需流量(自动相适应),泵的工作压力(不变);而差压式变量泵和节流阀的调速回路,泵输出流量与负载流量(不变),泵的工作压力等于(负载压力)加节流阀前后压力差,故回路效率高。
25.顺序动作回路的功用在于使几个执行元件严格按预定顺序动作,按控制方式不同,分为(压力)控制和(行程)控制。
同步回路的功用是使相同尺寸的执行元件在运动上同步,同步运动分为(速度)同步和(位置)同步两大类。
26.液压传动是以(压力)能来传递和转换能量的。
27.压力阀的共同特点是利用(液压力)和(弹簧力)相平衡的原理来进行工作的。
28.液压系统的最大工作压力为15MPa,安全阀的调定压力应为(大于15MPa)29液压系统中的压力,即常说的表压力,指的是(相对压力)压力。
30.在液压系统中,由于某一元件的工作状态突变引起油压急剧上升,在一瞬间突然产生很高的压力峰值,同时发生急剧的压力升降交替的阻尼波动过程称为(液压冲击)。
31.(雷诺数)来判定液体在圆形管道中的流动状态的。
32.流量连续性方程是(质量守恒定律)在流体力学中的表达形式。
33.伯努利方程是(能量守恒定律)在流体力学中的表达形式。
34.工作时全开的压力阀是(减压阀)。
35.液压传动的功率取决于(流量和压力)。
36.油箱属于(辅助元件)元件。
37.一般由电动机带动,其吸气口装有空气过滤器的是(空气压缩机)。
第三批论述题:1.谈谈温度和压力对粘度的影响。
2.溢流阀的主要作用有哪些?3.解释液压卡紧现象。
4.简述泵控容积调速计算机控制系统的组成。
5.简述液压伺服系统的组成。
6.什么是困油现象?外啮合齿轮泵存在困油现象吗?它是如何消除困油现象的影响的?7、试述进油路节流调速回路与回油路节流调速回路的之间的差异。
8、何谓换向阀的“位”和“通”?什么是中位机能?1.谈谈温度和压力对粘度的影响。
答:(1)温度对粘度的影响,液压油粘度对温度的变化是十分敏感的,当温度升高时,其分子之间的内聚力减小,粘度就随之降低。
不同种类的液压油,它的粘度随温度变化的规律也不同。
(2)压力对粘度的影响在一般情况下,压力对粘度的影响比较小,在工程中当压力低于5MPa时,粘度值的变化很小,可以不考虑。
当液体所受的压力加大时,分子之间的距离缩小,内聚力增大,其粘度也随之增大。
2.溢流阀的主要作用有哪些?答:调压溢流,安全保护,使泵卸荷,远程调压,形成背压,多级调压。
3.解释液压卡紧现象答:当液体流经圆锥环形间隙时,若阀芯在阀体孔内出现偏心,阀芯可能受到一个液压侧向力的作用。