合工大液压与气压传动试卷及答案完整版2.docx
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三、判断题
1．液压缸活塞运动速度只取决于输入流量的大小，与压力无关。
（○）
2．液体流动时，其流量连续性方程是能量守恒定律在流体力学中的一种表达形式。
（×）
3．理想流体伯努力方程的物理意义是：
在管内作稳定流动的理想流体，在任一截面上的压力能、势能和动能可以互相转换，但其总和不变。
（○）
4．雷诺数是判断层流和紊流的判据。
（×）
5．薄壁小孔因其通流量与油液的粘度无关，即对油温的变化不敏感，因此，常用作调节流量的节流器。
（○）
6．流经缝隙的流量随缝隙值的增加而成倍增加。
（×）
7．流量可改变的液压泵称为变量泵。
（×）
8．定量泵是指输出流量不随泵的输出压力改变的泵。
（×）
9．当液压泵的进、出口压力差为零时，泵输出的流量即为理论流量。
（○）
10．配流轴式径向柱塞泵的排量q与定子相对转子的偏心成正比，改变偏心即可改变排量。
（○）
11．双作用叶片泵因两个吸油窗口、两个压油窗口是对称布置，因此作用在转子和定子上的液压径向力平衡，轴承承受径向力小、寿命长。
（○）
12．双作用叶片泵的转子叶片槽根部全部通压力油是为了保证叶片紧贴定子内环。
（×）
13．液压泵产生困油现象的充分且必要的条件是：
存在闭死容积且容积大小发生变化。
（○）
14．齿轮泵多采用变位齿轮是为了减小齿轮重合度，消除困油现象。
（×）
15．液压马达与液压泵从能量转换观点上看是互逆的，因此所有的液压泵均可以用来做马达使用。
（×）
16．因存在泄漏，因此输入液压马达的实际流量大于其理论流量，而液压泵的实际输出流量小于其理论流量。
（○）
17．双活塞杆液压缸又称为双作用液压缸，单活塞杆液压缸又称为单作用液压缸。
（×）
18．滑阀为间隙密封，锥阀为线密封，后者不仅密封性能好而且开启时无死区。
（○）
19．当液压泵的进、出口压力差为零时，泵输出的流量即为理论流量 （○）
20．单向阀可以用来作背压阀。
（○）
21．同一规格的电磁换向阀机能不同，可靠换向的最大压力和最大流量不同。
（○）
22．因电磁吸力有限，对液动力较大的大流量换向阀则应选用液动换向阀或电液换向阀。
（○）
23．串联了定值减压阀的支路，始终能获得低于系统压力调定值的稳定的工作压力。
（×）
24．增速缸和增压缸都是柱塞缸与活塞缸组成的复合形式的执行元件。
（×）
25．变量泵容积调速回路的速度刚性受负载变化影响的原因与定量泵节流调速回路有根本的不同，负载转矩增大泵和马达的泄漏增加，致使马达转速下降。
（○）
26．采用调速阀的定量泵节流调速回路，无论负载如何变化始终能保证执行元件运动速度
稳定。
（×）
27．旁通型调速阀（溢流节流阀）只能安装在执行元件的进油路上，而调速阀还可安装在执行元件的回油路和旁油路上。
（○）
29．在变量泵—变量马达闭式回路中，辅助泵的功用在于补充泵和马达的泄漏。
（×）
30．因液控单向阀关闭时密封性能好，故常用在保压回路和锁紧回路中。
（○）
31．同步运动分速度同步和位置同步，位置同步必定速度同步；而速度同步未必位置同步。
（○）
32．压力控制的顺序动作回路中，顺序阀和压力继电器的调定压力应为执行元件前一动作的最高压力。
（×）
33．为限制斜盘式轴向柱塞泵的柱塞所受的液压侧向力不致过大，斜盘的最大倾角αmax
一般小于18°~20°。
（○）
34．当液流通过滑阀和锥阀时，液流作用在阀芯上的液动力都是力图使阀口关闭的。
（×）
35．气动三大件是气动元件及气动系统使用压缩空气质量的最后保证。
其安装次序依进气方向为减压阀、分水滤气器、油雾器。
（×）
四、名词解释
1．帕斯卡原理（静压传递原理）
（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各点。
）
2．质量含湿量
3．系统压力（系统中液压泵的排油压力。
）
4．运动粘度（动力粘度μ和该液体密度ρ之比值。
）
5．液动力（流动液体作用在使其流速发生变化的固体壁面上的力。
）
6．沿程压力损失（液体在管中流动时因粘性摩擦而产生的损失。
）
层流 （粘性力起主导作用，液体质点受粘性的约束，不能随意运动，层次分明的流动状态。
）
7．紊流 （惯性力起主导作用，高速流动时液体质点间的粘性不再约束质点，完全紊乱的流动状态。
）
8．局部压力损失 （液体流经管道的弯头、接头、突然变化的截面以及阀口等处时，液体流速的大小和方向急剧发生变化，产生漩涡并出现强烈的紊动现象，由此造成的压力损失）
9．液压卡紧现象（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。
当液压侧向力足够大时，阀芯将紧贴在阀孔壁面上，产生卡紧现象。
）
10．液压冲击（在液压系统中，因某些原因液体压力在一瞬间突然升高，产生很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。
）
11．气穴现象；气蚀
（在液压系统中，若某点处的压力低于液压油液所在温度下的空气分离压时，原先溶解在液体中的空气就分离出来，使液体中迅速出现大量气泡，这种现象叫做气穴现象。
当气泡随着液流进入高压时，在高压作用下迅速破裂或急剧缩小，又凝结成液体，原来气泡所占据的空间形成了局部真空，周围液体质点以极高速度填补这一空间，质点间相互碰撞而产生局部高压，形成压力冲击。
如果这个局部液压冲击作用在零件的金属表面上，使金属表面产生腐蚀。
这种因空穴产生的腐蚀称为气蚀。
）
12．排量（液压泵每转一转理论上应排出的油液体积；液压马达在没有泄漏的情况下，输出轴旋转一周所需要油液的体积。
）
13．困油现象 （液压泵工作时，在吸、压油腔之间形成一个闭死容积，该容积的大小随着传动轴的旋转发生变化，导致压力冲击和气蚀的现象称为困油现象。
）
14．差动连接 （单活塞杆液压缸的左、右两腔同时通压力油的连接方式称为差动连接。
）节流阀的刚性（节流阀开口面积A一定时，节流阀前后压力差Δp的变化量与流经阀的流
¶Dp
量变化量之比为节流阀的刚性T：
T= 。
）
¶q
15．节流调速回路（液压系统采用定量泵供油，用流量控制阀改变输入执行元件的流量实
现调速的回路称为节流调速回路。
）
16．容积调速回路（液压系统采用变量泵供油，通过改变泵的排量来改变输入执行元件的流量，从而实现调速的回路称为容积调速回路。
）
17．速度刚性 （负载变化时调速回路阻抗速度变化的能力。
k
=-¶FL）
v ¶v
18．溢流阀的开启压力和调整压力 （当油压对阀芯的作用力大于弹簧预紧力时，阀芯开
启，高压油便通过阀口溢流回油箱。
将溢流阀开始溢流时打开阀口的压力称为开启压力。
溢流阀开始溢流时，阀的开口较小，溢流量较少。
随着阀口的溢流量增加，阀芯升高，弹簧进一步被压缩，油压上升。
当溢流量达到额定流量时，阀芯上升到一定高度，这时的压力为调整压力）
19．相对湿度（在某一确定温度和压力下，其绝对湿度与饱和绝对湿度之比称为该温度下
的相对湿度。
f=
x×100%）
xb
滑阀的中位机能（三位滑阀在中位时各油口的连通方式，它体现了换向阀的控制机能。
）
容积含湿量绝对湿度
五、分析题
1．如图所示定量泵输出流量为恒定值qp，如在泵的出口接一节流阀，并将阀的开口调节的小一些，试分析回路中活塞运动的速度v和流过截面P，A，B三点流量应满足什么样的关系（活塞两腔的面积为A1和A2，所有管道的直径d相同）。
解：
图示系统为定量泵，表示输出流量qP不变。
根据连续性方程，当阀的开口开小一些，通过阀口的流速增加，但通过节流阀的流量并不发生改变，qA=qp，因此该系统不能调节活塞运动速度v，如果要实现调速就须在节流阀的进口并联一溢流阀，实现泵的流量分流。
连续性方程只适合于同一管道，活塞将液压缸分成两腔，因此求qB不能直接使用连续性方程。
根据连续性方程，活塞运动速度v=qA/A1，qB=qA/A1=（A2/A1）qP
2．如图所示节流阀调速系统中，节流阀为薄壁小孔，流量系数C=0.67，油的密度ρ
=900kg/cm3，先导式溢流阀调定压力py=12×105Pa，泵流量q=20l/min，活塞面积A1=30cm2，载荷Ｆ=2400N。
试分析节流阀开口（面积为AT）在从全开到逐渐调小过程中，活塞运动速度如何变化及溢流阀的工作状态。
解：
节流阀开口面积有一临界值ATo。
当AT>ATo时，虽然节流开口调小，但活塞运动速度保持不变，溢流阀阀口关闭起安全阀作用；当AT下面来算临界ATo：
当液压泵的工作压力为溢流阀的开起压力时节流阀的开口面积即为临界值ATo
无杆腔的工作压力为：
P1=F/A=8*10Pa
由公式q=CA
其中:
=Py-P1=4*10Paq=20l/min=900kg/cm3
我们可以算出ATo
3．已知一个节流阀的最小稳定流量为qmin，液压缸两腔面积不等，即Ａ1>Ａ2，缸的负载为F。
如果分别组成进油节流调速和回油节流调速回路，试分析：
1）进油、回油节流调速哪个回路能使液压缸获得更低的最低运动速度。
2）在判断哪个回路能获得最低的运动速度时，应将下述哪些参数保持相同，方能进行比较。
解：
1）进油节流调速系统活塞运动速度v1=qmin/A1；
出口节流调速系统活塞运动速度v2=qmin/A2
因Ａ1>Ａ2，故进油节流调速可获得最低的最低速度。
2）节流阀的最小稳定流量是指某一定压差下（2～3×105Pa），节流阀在最小允许开度ATmin时能正常工作的最小流量qmin。
因此在比较哪个回路能使液压缸有较低的运动速度时，就应保持节流阀最小开口量ATmin 和两端压差△p相同的条件。
设进油节流调速回路的泵压力为pp1,节流阀压差为△p1则：
pp1=F
A1+Dp1
Dp1=pp1-FA1
设出口调速回路液压缸大腔压力（泵压力）为pp2，节流阀压差为△p2，则：
A1pp2=F+Dp2A2
Dp2=pp2A1
A2-FA2
由最小稳定流量qmin相等的定义可知：
△p1=△p2 即：
pp1=pp2A1
A2+F
A1-F
A2为使两个回路分别获得缸最低运动速度，两个泵的调定
压力pp1、pp2是不相等的。
4．在图示的回路中，旁通型调速阀（溢流节流阀）装在液压缸的回油路上，通过分析其调速性能判断下面哪些结论是正确的。
（A）缸的运动速度不受负载变化的影响，调速性能较好；（B）溢流节流阀相当于一个普通节流阀，只起回油路节流调速的作用，缸的运动速度受负载变化的影响；（C）溢流节流阀两端压差很小，液压缸回油腔背压很小，不能进行调速。
解：
只有C正确，当溢流节流阀装在回油路上，节流阀出口压力为零，差压式溢流阀有弹
簧的一腔油液压力也为零。
当液压缸回油进入溢流节流阀的无弹簧腔时，只要克服软弹簧的作用力，就能使溢流口开度最大。
这样，油液基本上不经节流阀而由溢流口直接回油箱，溢
流节流阀两端压差很小，在液压缸回油腔建立不起背压，无法对液压缸实现调速。
5．如图所示的回路为带补油装置的液压马达制动回路，说明图中三个溢流阀和单向阀的作用。
解：
液压马达在工作时，溢流阀5起安全作用。
制动时换向阀切换到中位，液压马达靠惯性还要继续旋转，故产生液压冲击，溢流阀1，2分别用来限制液压马达反转和正转时产生的最大冲击压力，起制动缓冲作用。
另一方面，由于液压马达制动过程中有泄漏，为避免马达在换向制动过程中产生吸油腔吸空现象，用单向阀3和4从油箱向回路补油。
6．如图所示是利用先导式溢流阀进行卸荷的回路。
溢流阀调定压力py＝30×105Pa。
要求考虑阀芯阻尼孔的压力损失，回答下列问题：
1）在溢流阀开启或关闭时，控制油路E，F段与泵出口处B点的油路是否始终是连通的？
2）在电磁铁DT断电时，若泵的工作压力pB＝30×105Pa，B点和E点压力哪个压力大？
若泵的工作压力pB＝15×105Pa，B点和E点哪个压力大？
3）在电磁铁DT吸合时，泵的流量是如何流到油箱中去的？
解：
1）在溢流阀开启或关闭时，控制油路E，F段与泵出口处B点的油路始终得保持连通
2）当泵的工作压力pB＝30×105Pa时，先导阀打开，油流通过阻尼孔流出，这时在溢流阀主阀芯的两端产生压降，使主阀芯打开进行溢流，先导阀入口处的压力即为远程控制口E点的压力，故pB>pE；当泵的工作压力pB＝15×105Pa时，先导阀关闭，阻尼小孔内无油液流动，pB＝pE。
3）二位二通阀的开启或关闭，对控制油液是否通过阻尼孔（即控制主阀芯的启闭）有关，但这部分的流量很小，溢流量主要是通过CD油管流回油箱。
7．图示为三种不同形式的平衡回路，试从消耗功率、运动平稳性和锁紧作用比较三者在性能上的区别。
答：
图a为采用单向顺序阀的平衡回路，运动平稳性好，但顺序阀的调定压力取决于活塞部件的重量，运动时消耗在顺序阀的功率损失较大。
由于顺序阀是滑阀结构，锁紧性能较差。
多用于重物为恒负载场合。
图b为采用远控平衡阀的平衡回路，远控平衡阀是一种特殊结构的远控顺序阀，它不但具有很好的密封性，能起到长时间的锁闭定位作用，而且阀口大小能自动适应不同负载对背压的要求，保证了活塞下降速度的稳定性不受载荷变化的影响，且功率损失小。
这种远控平衡阀又称为限速锁。
多用于变负载场合。
图c为采用液控单向阀的平衡回路，由于液控单向阀是锥面密封，故锁闭性能好。
单向阀接通后液压缸不产生背压，功率损失小。
但最大的缺点是运动平稳性差，这是因为活塞下行过
程中，控制油失压而使液控单向阀时开时关，致使活塞下降断断续续。
为此应在回油路上串联一单向节流阀，活塞部件的重量由节流阀产生的背压平衡，保证控制油路有一定压力，其运动平稳性和功率损失与节流阀开口大小有关。
8．在如图所示系统中，两液压缸的活塞面积相同，A=20cm2，缸I的阻力负载FⅠ=8000N，缸II的阻力负载FⅡ=4000N，溢流阀的调整压力为py=45×105Pa。
1）在减压阀不同调定压
力时（pj1=10×105Pa、pj2=20×105Pa、pj3=40×105Pa）两缸的动作顺序是怎样的？
2）在
上面三个不同的减压阀调整值中，哪个调整值会使缸II运动速度最快？
C
F
解：
1）启动缸II所需的压力：
p2=
A
=4000
20
=20´105Pa
pj1=10×105Papj2=20×105Pa=p2，减压阀处于工作状态，流量根据减压阀口、节流阀口及溢流阀口的液阻分配，两缸同时动作。
pj3=40×105Pa>p2，减压阀口全开、不起减压作用，若不计压力损失，pB≈p2=20×
105Pa，该压力不能克服缸I负载，故缸II单独右移，待缸II运动到端点后，压力上升pA=pj
=40×105Pa，pB=py=45×105Pa，压力油才使缸I向右运动。
2）当pj3=40×105Pa时，减压阀口全开、不起减压作用。
泵的压力取决于负载，pB=p2=20
×105Pa。
因为溢流阀关闭，泵的流量全部进入缸II，故缸II运动速度最快，vII=q/A。
9．在图示的系统中，两溢流阀的调定压力分别为60×105Pa、20×105Pa。
1）当py1＝60×
105Pa，py2＝20×105Pa，DT吸合和断电时泵最大工作压力分别为多少？
2）当py1＝20×
105Pa，py2＝60×105Pa，DT吸合和断电时泵最大工作压力分别为多少？
解：
1）DT失电时活塞向右运动，远程调压阀1进出口压力相等，由于作用在阀芯两端的压差为零，阀1始终处于关闭状态不起作用，泵的压力由py2决定：
ppmax＝py2＝20×105Pa；DT吸合时活塞向左运动，缸的大腔压力为零，泵的最大工作压力将由py1、py2中较小的值决定：
ppmax＝py2＝20×105Pa。
2）同上一样，DT失电时活塞向右运动，远程调压阀1不起作用，泵的压力由py2决定：
ppmax＝py2＝60×105Pa；DT吸合时活塞向左运动，泵的最大工作压力将由py1、py2中较小的值决定：
ppmax＝py1＝20×105Pa。
六、问答题
1．液压传动中常用的液压泵分为哪些类型？
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。
2．如果与液压泵吸油口相通的油箱是完全封闭的，不与大气相通，液压泵能否正常工作？
答：
液压泵是依靠密闭工作容积的变化，将机械能转化成压力能的泵，常称为容积式泵。
液压泵在机构的作用下，密闭工作容积增大时，形成局部真空，具备了吸油条件；又由于油箱与大气相通，在大气压力作用下油箱里的油液被压入其内，这样才能完成液压泵的吸油过程。
如果将油箱完全封闭，不与大气相通，于是就失去利用大气压力将油箱的油液强行压入泵内的条件，从而无法完成吸油过程，液压泵便不能工作了。
3．什么叫液压泵的工作压力，最高压力和额定压力？
三者有何关系？
答：
液压泵的工作压力是指液压泵在实际工作时输出油液的压力，即油液克服阻力而建立起来的压力。
液压泵的工作压力与外负载有关，若外负载增加，液压泵的工作压力也随之升高。
液压泵的最高工作压力是指液压泵的工作压力随外载的增加而增加，当工作压力增加到液压泵本身零件的强度允许值和允许的最大泄漏量时，液压泵的工作压力就不再增加了，这时液压泵的工作压力为最高工作压力。
液压泵的额定压力是指液压泵在工作中允许达到的最高工作压力，即在液压泵铭牌或产品样本上标出的压力。
考虑液压泵在工作中应有一定的压力储备，并有一定的使用寿命和容积效率，通常它的工作压力应低于额定压力。
在液压系统中，定量泵的工作压力由溢流阀调定，并加以稳定；变量
泵的工作压力可通过泵本身的调节装置来调整。
应当指出，千万不要误解液压泵的输出压力就是额定压力，而是工作压力。
4．什么叫液压泵的排量，流量，理论流量，实际流量和额定流量？
他们之间有什么关系？
答：
液压泵的排量是指泵轴转一转所排出油液的体积，常用V表示，单位为ml/r。
液压泵的排量取决于液压泵密封腔的几何尺寸，不同的泵，因参数不同，所以排量也不一样。
液压泵的流量是指液压泵在单位时间内输出油液的体积，又分理论流量和实际流量。
理论流量是指不考虑液压泵泄漏损失情况下，液压泵在单位时间内输出油液的体积，常
用qt表示，单位为l/min（升/分）。
排量和理论流量之间的关系是：
qt=nV
式中 n——液压泵的转速（r/min）；q——液压泵的排量（ml/r）
1000（l
min）
实际流量q是指考虑液压泵泄漏损失时，液压泵在单位时间内实际输出的油液体积。
由于液压泵在工作中存在泄漏损失，所以液压泵的实际输出流量小于理论流量。
额定流量qs是指泵在额定转速和额定压力下工作时，实际输出的流量。
泵的产品样本或铭牌上标出的流量为泵的额定流量。
5．什么叫液压泵的流量脉动？
对工作部件有何影响？
哪种液压泵流量脉动最小？
答：
液压泵在排油过程中，瞬时流量是不均匀的，随时间而变化。
但是，在液压泵连续转动时，每转中各瞬时的流量却按同一规律重复变化，这种现象称为液压泵的流量脉动。
液压泵的流量脉动会引起压力脉动，从而使管道，阀等元件产生振动和噪声。
而且，由于流量脉动致使泵的输出流量不稳定，影响工作部件的运动平稳性，尤其是对精密的液压传动系统更为不利。
通常，螺杆泵的流量脉动最小，双作用叶片泵次之，齿轮泵和柱塞泵的流量脉动最大。
6．齿轮泵的径向力不平衡是怎样产生的?
会带来什么后果?
消除径向力不平衡的措施有哪些?
答：
齿轮泵产生径向力不平衡的原因有三个方面：
一是液体压力产生的径向力。
这是由于齿轮泵工作时，压油腔的压力高于吸油腔的压力，并且齿顶圆与泵体内表面存在径向间隙，油液会通过间隙泄漏，因此从压油腔起沿齿轮外缘至吸油腔的每一个齿间内的油压是不同的，压力逐渐递减。
二是齿轮传递力矩时产生的径向力。
这一点可以从被动轴承早期磨损得到证明，径向力的方向通过齿轮的啮合线，使主动齿轮所受合力减小，使被动齿轮所受合力增加。
三是困油现象产生的径向力，致使齿轮泵径向力不平衡现象加剧。
齿轮泵由于径向力不平衡，把齿轮压向一侧，使齿轮轴受到弯曲作用，影响轴承寿命，同时还会使吸油腔的齿轮径向间隙变小，从而使齿轮与泵体内产生摩擦或卡死，影响泵的正常工作。
消除径向力不平衡的措施：
1）缩小压油口的直径，使高压仅作用在一个齿到两个齿的范围，这样压力油作用在齿轮上的面积缩小了，因此径向力也相应减小。
有些齿轮泵，采用开
压力平衡槽的办法来解决径向力不平衡的问题。
如此有关零件（通常在轴承座圈）上开出四个接通齿间压力平衡槽，并使其中两个与压油腔相通，另两个与吸油腔相通。
这种办法可使作用在齿轮上的径向力大体上获得平衡，但会使泵的高低压区更加接近，增加泄漏和降低容积效率。
7．为什么称单作用叶片泵为非卸荷式叶片泵，称双作用叶片泵为卸荷式叶片泵？
答：
由于单作用式叶片泵的吸油腔和排油腔各占一侧，转子受到压油腔油液的作用力，致使转子所受的径向力不平衡，使得轴承受到的较大载荷作用，这种结构类型的液压泵被称作非卸荷式叶片泵。
因为单作用式叶片泵存在径向力不平衡问题，压油腔压力不能过高，所以一般不宜用在高压系统中。
双作用叶片泵有两个吸油腔和两个压油腔，并且对称于转轴分布，压力油作用于轴承上的径向力是平衡的，故又称为卸荷式叶片泵。
8．双作用叶片泵如果要反转，而保持其泵体上原来的进出油口位置不变，应怎样安装才行？
答：
要使一个向前倾斜的双作用叶片泵反转，而反转时仍保持叶片前倾状态，须将泵拆开后，把转子及其上的叶片，定子和配流盘一块翻转180°（即翻转过去），这样便可保持其
转子叶片仍处于前倾状态。
但也由于是反转了，吸油口便成了压油口，而压油口又变成了吸油口。
为了保持其泵体上原有的进出油口不变，在翻转180°的基础上，再将它们绕转子的轴线转90°，然后再用定位销将定子，配流盘在泵体上相对应的孔中穿起来，将泵装好即可。
9．限压式变量叶片泵适用于什么场合?
有何优缺点?
答：
限
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