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《液压与气压传动》习题

绪论液压与气压传动概述

0-1．何谓液压传动？

液压传动系统有哪些基本组成部分？

各部分的作用是什么？

0-3．图示液压千斤顶中，小活塞直径

d=10mm，大活塞直径D=40mm，重

物G=5000kg，小活塞行程20mm，

杠杆L=500mm，l=25mm，问：

（1）杠杆端需加多少力才能顶起重物

W；

（2）此时液体内所产生的压力为多

少；

（3）杠杆上下一次，重物升高多少？

0-4．用恩氏粘度计测得ρ=850kg/m3的某

液压油200mL流过的时间为t1=153s，20ºC时200mL蒸馏水流过的时间t2=51s。

问该液压油的ºE为多少？

动力粘度为多少？

运动粘度为多少？

第一章液压与气压传动的基础知识

1-2．为什么说压力是能量的一种表现形式？

1-3．液压传动中传递力是依据什么原理？

1-4．为什么能依据雷诺数来判别流态？

它的物理意

义是什么？

1-5．伯努利方程的物理含义是什么？

1-6．试述稳态液动力产生的原因？

1-7．为什么减缓阀门的关闭速度可以降低液压冲击？

1-8．为什么在液压传动中对管道内油液的最大流速要加以限制？

1-9．如图所示，充满液体的倒置U形管，一端位于一液面与大气相通的容器中，

另一端位于一密封容器中。

容器与管中液体相同，密度ρ=1000kg/m3。

在静

止状态下，h1=0.5m，h2=2m。

试求在A、B两处的真空度。

1-10．有一水平放置的圆柱形油箱，油箱上端装有图示的油管，油管直径为20m

m。

油管一端与大气相通。

已知圆柱直径D=300mm，油管中的液柱高度如图示为h=600mm。

油液密度ρ=900kg/m3。

试求作用在圆柱油箱端部圆形侧面的总液压力。

1-11．图示安全阀，按设计当压力为p=3Mpa时阀应开启，弹簧刚度k=8N/mm。

活塞直径分别为D=22mm，D0=20mm。

试确定该阀的弹簧预压缩量为多少？

1-12．有半径R=100mm钢球堵塞着垂直壁面上直径d=1.5R的圆孔，当钢球恰

好处于平衡状态时，钢球中心与容器液面的距离H是多少？

已知钢密度为8000kg/m3，液体密度为820kg/m3。

1-13．如图所示一直径D=30m的储油罐，其近底部的出油管直径d=20mm，出油管中心与储油罐液面相距H=20m。

设油液密度ρ=900kg/m3。

假设在出油过程中油罐液面高度不变，出油管处压力表读数为0.045Mpa，忽略一切压力损失且动能修正系数均为1的条件下，试求装满体积为10000升的油车需要多少时间。

1-14．如图所示的水平放置的抽吸装置，其出口和大气相通，细管处的截面积A1=3.2cm2,出口处管道截面积A2=4A1，如果装置中心轴线与液箱液面相距h=1m，且液体为理想液体，试求开始抽吸时，水平管道中通过的流量q。

1-15．图示的放液阀关闭时压力表读数为0.25Mpa，而打开时则改变为0.06Mpa。

已知液体为理想液体，其密度为ρ=1000kg/m3。

试求通过阀的流量q。

1-16．水平放置的光滑圆管由两段组成，如图所示。

其直径d1=10mm，d0=6mm，每段长度均为l=3m。

假设液体密度为ρ=900kg/m3。

运动粘度ν=0.2×10-4m2/s，管中流量q=18L/min，管道突然收缩处局部阻力系数ζ=0.35。

管道出口处（Ⅱ）与大气相通，试求在管道进口处（I）的压力。

1-17．如图所示一倾斜管道其长度为L=20m，d=10mm，两端的高度差为h=15m。

当液体密度为ρ=900kg/m3，运动粘度ν=45×10-6m2/s，p1=4.5×105pa，p2=2.5×105pa时在管道中流动液体的流动方向和流量。

1-18．喷管流量计直径D=50mm，喷管出口直径d=30mm。

局部阻力系数ζ=0.8，油液密度ρ=800kg/m3，喷管前后压力差由水银差压计读数h=175mm。

试求通过管道的流量q。

1-19．图示液压泵从油箱吸油。

液压泵排量V=72cm3/r，转速n=1500r/min，油液粘度ν=40×10-4m2/s，密度ρ=900kg/m3。

吸油管长度l=6m，吸油管直径d=30mm，在不计局部损失时试求为保证泵吸油口真空度不超过0.4×105pa液压泵吸油口高于油箱液面的最大值H，并回答此H是否与液压泵的转速有关。

1-20．液压缸直径D=80mm，缸底有一直径d=20mm小孔，当活塞上的作用力F=3000N，不计油液流动过程中的能量损失，并假设动量与动能修正系数均为1时，求液压缸缸底壁所受作用力。

1-21．图示为齿轮液压泵，已知转速为n=1500r/min，工作压力为7Mpa，齿顶圆半径R=28mm，齿顶宽t=2mm，齿厚b=2.9cm。

设每个齿轮与液压泵壳体相接触的齿数为Z0=11，齿顶间隙h=0.08mm，油液粘度μ=3×10-2Pa·s，试求通过齿顶间隙的泄漏量q。

1-22．d=20mm的柱塞在力F=40N作用下向下运动，导向孔与柱塞的间隙如图所示为h=0.1mm，导向孔长度L=70mm，试求当油液粘度μ=0.784×10-1Pa·s，柱塞与导向孔同心，柱塞下移0.1m所需的时间t。

1-23．若通过一薄壁小孔的流量q=10L/min时，孔前后压差为0.2Mpa，孔的流量系数Cd=0.62，油液密度ρ=900kg/m3。

试求该小孔的通流面积。

1-24．当气源及室温均为15°C时，将压力为0.7Mpa（绝对）的压缩空气通过有效截面积A=30mm2的阀口，充入容积为85L的气罐中，压力从0.02Mpa上升到0.6Mpa时，试求充气时间及气罐的温度。

第二章液压泵

2-1简述液压泵与液压马达的作用和类型。

2-2液压泵的工作压力取决于什么?

泵的工作压力与额定压力有何区别?

2-3什么是液压泵的排量、理论流量和实际流量？

它们的关系如何？

2-4液压泵在工作过程中会产生哪两方面的能量损失？

产生损失的原因何在？

2-5齿轮泵压力的提高主要受哪些因素的影响？

可以采取哪些措施来提高齿轮泵的压力？

2-6试说明限压式变量叶片泵流量压力特性曲线的物理意义。

泵的限定压力和最大流量如何调节？

调节时泵的流量压力特性曲线将如何变化？

2-7双作用叶片泵和限压式变量叶片泵在结构上有何区别？

2-8为什么轴向柱塞泵适用于高压？

2-9外啮合齿轮泵、叶片泵和轴向柱塞泵使用时应注意哪些事项？

2-10试比较各类液压泵性能上的异同点。

2-11某液压泵在转速n=950r/min时，理论流量qt=160L/min。

在同样的转速和压力p=29.5Mpa时，测得泵的实际流量为q=150L/min，总效率η=0.87，求：

（1）泵的容积效率；

（2）泵在上述工况下所需的电动功率；

（3）泵在上述工况下的机械效率；

（4）驱动泵的转矩多大？

2-12某变量叶片泵的转子外径d＝83mm，定子内径D＝89mm，叶片宽度B＝30mm。

求：

（l）当泵的排量V＝16mL／r时，定子与转子间的偏心量有多大?

（2）泵的最大排量是多少?

2-13某轴向柱塞泵的柱塞直径d＝20mm，柱塞分布圆直径D＝70mm，柱塞数z＝7。

当斜盘倾角γ＝22°30′，转速n=960r／min，输出压力p=16Mpa，容积效率ηv=0.95，机械效率η=0.9时，试求泵的理论流量、实际流量和所需电动机功率。

第三章液压马达与液压缸

3-1活塞式液压缸的有几种形式？

有什么特点？

它们分别用在什么场合？

3-2简述O形和Y形密封圈的特点和使用注意事项。

3-3以单杆活塞式液压缸为例，说明液压缸的一般结构形式。

3-4活塞式液压缸的常见故障有哪些？

如何排除？

3-5已知单杆液压缸的内径D＝50mm，活塞杆直径d＝35mm，泵的供油压力p=2.5MPa，供油流量q＝10L/min。

试求：

（1）液压缸差动连接时的运动速度和推力。

（2）若考虑管路损失，则实测p1≈p，而p2＝2.6MPa，求此时液压缸的推力。

3-6两个结构相同相互串联的液压缸，无杆腔的面积A1＝100×10-4㎡，有杆腔的面积A2＝80×10-4㎡，缸l的输入压力p1=0.9MPa，输人流量q＝12L/min，不计摩擦损失和泄漏，求:

（1）两缸承受相同负载（F1=F2）时，该负载的数值及两缸的运动速度。

（2）缸2的输入压力是缸1的一半（p1=2p2）时，两缸各能承受多少负载?

（3）缸1不承受负载（F1=0）时，缸2能承受多少负载?

3-7液压缸缸筒固定，柱塞运动，柱塞直径为12cm。

若输入液压油的压力为p=5MPa，输入流量为q=10L/min，试求缸中柱塞伸出的速度及所驱动的负载大小（不计摩擦损失和泄漏）。

3-8设计一单杆活塞式液压缸，己知外载F=2×104N，活塞和活塞处密封圈摩擦阻力为Ff=12×102N，液压缸的工作压力为5MPa，试计算液压缸内径D。

若活塞最大移动速度为0.04m/s，液压缸的容积效率为0.9，应选用多大流量的液压泵？

若泵的总效率为0.85，电动机的驱动功率应多少？

3-9液压马达的排量V＝100mL／r，入口压力p1=10MPa，出口压力p2=0.5MPa，容积效率ηv=0.95，机械效率ηm=0.85，若输人流量q=50L／min，求马达的转速n、转矩T、输入功率Pi和输出功率P。

各为多少?

3-10某液压泵当负载压力为8MPa时，输出流量为96L/min，而负载压力为10MPa时，输出流量为94L/min。

用此泵带动一排量为80cm3/r的液压马达，当负载转矩为120N·m时液压马达的机械效率为0.94，其转速为1100r/min，试求此时液压马达的容积效率为多少？

第四章控制阀

4-1电液动换向阀的先导阀，为何选用Y型中位机能？

改用其它型中位机能是否可以？

为什么？

4-2二位四通电磁阀能否做二位三通或二位二通阀使用？

具体接法如何？

4-3什么是换向阀的常态位？

4-4如图所示液压缸，A1=30cm2，A2=12cm2,F=30⨯103N,液控单向阀用作闭锁以防止液压缸下滑，阀内控制活塞面积Ak实阀芯承压面积A的三倍，若摩擦力，弹簧力均忽略不计，试计算需要多大的控制压力才能开启液控单向阀？

开启前液压缸中最高压力为多少？

图题4-4

4-5若先导式溢流阀主阀芯上阻尼孔被污物堵塞，溢流阀回出现什么样的故障？

如果溢流阀先导阀锥阀座上的进油小孔堵塞，又会出现什么故障？

4-6若把先导式溢流阀的远程控制口当成泄漏口接油箱，这时液压系统会产生什么问题？

4-7两个不同调整压力的减压阀串联后的出口压力决定于哪一个减压阀的调整

压力？

为什么？

如两个不同调整压力的减压阀并联时，出口压力又决定于哪一个减压阀？

为什么？

4-8顺序阀和溢流阀是否可以互换使用？

4-9试比较溢流阀、减压阀、顺序阀（内控外泄式）三者之间的异同点。

4-10如图所示溢流阀的调定压力为4MPa，若阀芯阻尼小孔造成的损失不计，试

判断下列情况下压力表读数各为多少？

1）Y断电，负载为无限大时；

2）Y断电，负载压力为2MPa时；

3）Y通电，负载压力为2MPa时。

4-11如图所示回路中，溢流阀的调整压力为5.0MPa，减压阀的调整压力为

2.5MPa，试分析下列情况，并说明减压阀阀口处于什么状态？

1）当泵压力等于溢流阀调定压力时，夹紧缸使工件夹紧后，A、C点的压力各为多少？

2）当泵压力由于工作缸快进压力降到1.5MPa时（工件原先处于夹紧状态）A、C点的压力多少？

3）夹紧缸在夹紧工件前作空载运动时，A、B、C三点的压力各为多少？

图题4-10图题4-10

4-12如图所示的液压系统，两液压缸的有效面积A1=A2=100cm2，缸Ⅰ负载F=35000N，缸Ⅱ运动时负载为零。

不计摩擦阻力、惯性力和管路损失，溢流阀、顺序阀和减压阀的调定压力分别为4MPa、3MPa和2MPa。

求在下列三种情况下，A、B和C处的压力。

1）液压泵起动后，两换向阀处于中位；

2）1Y通电，液压缸1活塞移动时及活塞运动到终点时；

3）1Y断电，2Y通电，液压缸2活塞运动时及活塞碰到固定挡块时。

图题4-12

第五章液压基本回路

5-1两腔面积相差很大的单杆活塞缸用二位四通换向阀换向。

有杆腔进油时，无

杆腔回油流量很大，为避免使用大通径二位四通换向阀，可用一个液控单向阀分流，请画出回路图。

5-2试说明图示回路中液压缸往复运动的工作原理。

为什么无论是进还是退，只

要负载G一过中线，液压缸就会发生断续停顿的现象？

为什么换向阀一到中位，液压缸便左右推不动？

图题5-2

5-3在图示回路中，液压泵的流量qp=10L/min，液压缸无杆腔面积A1=50cm2，液压缸有杆腔面积A2=25cm2，溢流阀的调定压力py=2.4MPa，负载F=10KN。

节流阀口为薄壁孔，流量系数Cd=0.62，油液密度ρ=900kg/m3，试求：

节流阀口通流面积AT=0.05cm2时的液压缸速度v、液压泵压力pp、溢流功率损失Δpy和回路效率η。

图5-3图5-5

5-4在回油节流调速回路中，在液压缸的回油路上，用减压阀在前、节流阀在后

相互串联的方法，能否起到调速阀稳定速度的作用？

如果将它们装在缸的进

油路或旁油路上，液压缸运动速度能否稳定？

5-5图示为采用中、低压系列调速阀的回油调速回路，溢流阀的调定压力py=4MPa，缸径D=100mm，活塞杆直径d=50mm，负载力F=31000N，工作时发现活塞运动速度不稳定，试分析原因，并提出改进措施。

5-6在图示液压回路中，若液压泵输出流量qp=10L/min，溢流阀的调定压力py=2MPa，两个薄壁式节流阀的流量系数都是Cd=0.62，开口面积AT1=0.02cm2，AT2=0.01cm2，油液密度ρ=900kg/m3，在不考虑溢流阀的调压偏差时，求：

（1）液压缸大腔的最高工作压力；

（2）溢流阀的最大溢流量。

图题5-6

5-7由变量泵和定量马达组成的调速回路，变量泵的排量可在0~50cm3/r范围内

改变，泵转速为1000r/min，马达排量为50cm3/r，安全阀调定压力为10MPa，泵和马达的机械效率都是0.85，在压力为10MPa时，泵和马达泄漏量均是1L/min，求：

（1）液压马达的最高和最低转速；

（2）液压马达的最大输出转矩；

（3）液压马达最高输出功率；

（4）计算系统在最高转速下的总效率。

5-8在变量泵和变量马达组成的调速回路中，把马达的转速由低向高调节，画出

低速段改变马达的排量，高速段改变泵的排量调速时的输出特性。

5-9如图所示的液压回路，限压式变量叶片泵调定后的流量压力特性曲线如图

示，调速阀调定流量为2.5L/min，液压缸两腔的有效面积A1=2A2=50cm2，不计管路损失，试求：

（1）缸大腔的压力p1；

（2）当负载F=0和F=9000N时小缸压力p2；

（3）设泵的总效率为0.75，求液压系统的总效率。

5-10试说明题6-10图所示容积调速回路中单向阀A和液控单向阀B的功用。

在液压缸正反向运动时，为了向系统提供过载保护，安全阀应如何接？

试作图表示。

5-11在图示双向差动回路中，

、

、

分别代表液压缸左、右腔及柱塞缸的有效工作面积，

为液压泵输出流量。

如

，

，试求活塞向左和向右移动时的速度表达式。

题图5-9题图5-10

图题6-11

5-12在图5-11液压缸差动连接回路中，泵的输出流量

，缸的大小面积为

，

，快进时负载

，三位四通换向阀压力损失

，二位三通换向阀压力损失

，合成后管路压力损失

，单向调速阀压力损失

。

试求：

（1）快进时缸速

及泵输出压力

。

（2）若溢流阀调定压力为

，此时回路承载能力有多大？

5-13在图示回路中，已知液压缸大、小腔面积为

和

，快进和工进时负载力为

和

（

），相应的活塞移动速度为

和

，若液流通过节流阀５和卸荷阀２时的压力损失为

和

，其他的阻力可忽略不计，试求：

（1）溢流阀和卸荷阀的压力调整值

和

；

（2）大、小流量泵的输出流量

和

；

（3）快进和工进时的回路效率

和

。

5-14有一液压传动系统，快进时泵的最大流量为

，工进时液压缸的工作压力为

，流量为

。

若采用YB-25和YB4/25两种泵对系统供油，设泵的总效率为0.8，溢流阀调定压力

，双联泵中低压泵卸荷压力

，不计其它损失，计算分别采用这两种泵供油时系统的效率（液压缸效率为1.0）。

第六章液压系统回路

6-1在图示回路中，已知两节流阀通流截面分别为

，

，流量系数

，油液密度

，负载压力

，溢流阀调整压力

，活塞面积

，液压泵流量

，如不计管道损失，试问：

1）电磁铁接通和断开时，活塞的运动速度各为多少？

2）将两个节流阀对换一下，结果如何？

图题6-1

6-2图示为实现“快进－工进

（1）－工进

（2）－快退－停止”动作的回路，工进

（1）速度比工进

（2）快，试列出电磁铁动作的顺序表。

题图6-2

第七章气源装置与气动辅件

7-1油水分离器的作用是什么？

为什么它能将油和水分开？

7-2试简述不加热再生式干燥器的工作原理？

7-3过滤器有哪些类型？

作用分别是什么。

7-4油雾器的作用是什么？

试简述其工作原理。

7-5简述常见气缸的类型，功能和用途。

7-6试述气——液阻尼缸的工作原理和特点。

7-7简述冲击气缸是如何工作的。

7-8选择气缸应注意那些要素？

7-9某机构需要3.5kN的工作推力，拟采用气缸驱动，气缸效率暂定为0.7，试初步确定该气缸的内径。

7-10．气动方向控制阀有哪些类型？

各自具有什么功能？

7-11．减压阀是如何实现减压调压的？

7-12．简述常见气动压力控制回路及其用途。

7-13．试说明排气节流阀的工作原理、主要特点及用途。

7-14．画出采用气液阻尼缸的速度控制回路原理图，并说明该回路的特点。

7-15．设计一个气动回路，使两个双作用气缸顺序动作。

《液压传动》习题参考答案习题3

3.1套筒缸在外伸、内缩时，不同直径的柱塞以什么样的顺序运动，为什么？

答：

伸缩式液压缸由两级（或多级）活塞缸套装而成，主要组成零件有缸体、活塞、套

筒活塞等。

缸体两端有进、出油口A和B。

当A口进油，B口回油时，先推动一级活塞向右运动，

由于一级（大）活塞（套筒活塞）的有效作用面积大，所以运动速度低而推力大。

一级（大）活塞

右行至终点时，二级（小）活塞4在压力油的作用下继续向右运动，因其有效作用面积小，

所以运动速度快，但推力小。

套筒活塞既是一级活塞，又是二级活塞的缸体，有双重作用

（多级时，前一级缸的活塞就是后一级缸的缸套）。

若B口进油，A口回油，则二级活塞先

退回至终点，然后一级（大）活塞才退回。

伸缩式液压缸的特点是：

活塞杆伸出的行程长，收缩后的结构尺寸小，适用于翻斗汽

车，起重机的伸缩臂等。

3.2已知单杆液压缸缸筒直径D=50mm，活塞杆直径d=35mm，液压泵供油流量为

q=10L/min，试求，

（1）液压缸差动连接时的运动速度；

（2）若缸在差动阶段所能克服的外负

载F=1000N，缸内油液压力有多大（不计管内压力损失）？

答：

活塞的运动速度V3和推力F3分别为

3.3一柱塞缸的柱塞固定，缸筒运动，压力油从空心柱塞中通入，压力为p=10MPa，

流量为q=25L/min，缸筒直径为D=100mm，柱塞外径为d=80mm，柱塞内孔直径为do=30mm，

试求柱塞缸所产生的推力和运动速度。

答：

速度：

推力：

3.4设计一单杆活塞液压缸，要求快进时为差动连接,快进和快退（有杆腔进油）时的速

度均为6m/min。

工进时（无杆腔进油，非差动连接）可驱动的负载为F=25000N，回油背压

为0.25MPa，采用额定压力为6.3MPa、额定流量为25L/min的液压泵，试确定；

（1）缸筒内

径和活塞杆直径各是多少？

（2）缸筒壁厚（缸筒材料选用无缝钢管）是多少？

答：