液压传动与控制课后题及详解答案.docx
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液压传动与控制课后题及详解答案
.
《液压传动与控制》习题集
液压传动课程组
工专部使用
.
前言
《液压传动与控制》教材由工业高等专科学校、工学院、新疆工学院、工学
院四所院校编写，于1994年6月由大学出版。
阅历十余年，液压传动的容发展
很快，所以修订后再出版。
为有利于教学，编了该教材的思考题与习题集，仅供
参考。
编者
2005年月
2
4
4
7
9
10
13
14
19
20
20
21
21
3
绪论
0-1
何谓液压传动？
其基本工作原理是怎样的?
0-2
结合图0-2所示的液压系统图，说明液压系统由哪几部分组成
?
各起什么作用?
0-3
液压元件在系统图中是怎样表示的?
0-4
液压传动与机械传动、电气传动和气压传动相比较，有哪些优缺点
?
第一章工作介质及液压流体力学基础
1-1
什么是液体的粘性
?
常用的粘度表示方法有哪几种，并分别叙述其粘度单位。
1-2压力的定义是什么
?
静压力有哪些特性
?
压力是如何传递的?
1-3什么是绝对压力、相对压力、表压力、真空度
?
它们之间的关系是什么
?
1-4
为什么说液压系统的工作压力决定于外负载
?
液压缸有效面积一定时，其活塞运动
速度由什么来决定
?
1-5伯努利方程的物理意义是什么
?
该方程的理论式与实际式有何区别?
1-6什么是层流?
什么是紊流?
液压系统中液体的流动希望保持层流状态，为什么
?
1-7
管路中的压力损失有哪几种
?
分别受哪些因素影响?
1-8
3
的液压油，在50℃时流过恩氏粘度计的时间
t1=153s；同体积的蒸馏水在
有200cm
20℃时流过的时间
t2＝51s。
该油的恩氏粘度
oE50、运动粘度v、动力粘度μ各为多少?
油
液的新、旧牌号各为什么
?
解：
E50＝t1
153
3
t2
51
v
8.0E50
8.64/E50
8.0
38.64/321.12cst
v
21.12
106
900
103
19cp
旧牌号
20；新牌号N32
1-9某液压油的运动粘度为
20cSt，其密度ρ=900kg／m3，求其动力粘度和恩氏粘度
各为多少?
解：
v
20
106
900
103
18cp
由v8.0Et8.64/Et
导出8.0EtvEt8.640
4
Et
20
202
4
8
8.64
20
26
2
4
16
Et1
2.875
Et2
0.375
（舍去）
1-10如图所示直径为
d，重量为G的柱塞浸没在液体
中，并在F力作用下处于静止状态。
若液体的密度为
ρ，
柱塞浸入深度为h，试确定液体在测压管上升的高度x。
解：
设柱塞侵入深度h处为等压面，即有
FG
ghx
1d2
4
导出
4F
G
h
x
d2
g
题1-10图
1-11在题图1-12所示的阀上，如果流过的流量为1×
105cm3／min，开口量为2mm，阀芯直径为30mm，液流流过开口时的角度θ＝69°，问阀芯受
到的轴向液动力是多少?
解：
q105cm3/min
105
106/601.67103m3/s
A
2103
30
103
1.885
104m2
v
q/A
1.67
103/1.885
104
8.842m/s
F
q
1v1cos1
取
，
F
900
1.67
10
3
8.842cos694.753N
11
1-12圆柱形滑阀如图所示。
已知阀芯直径
d=20mm，进口油压p1=9.8MPa，出口油压p2
=9.5MPa，油液密度ρ
3
=900kg／m，阀口流量系数C=0.62。
求通过阀口的流量。
解：
Ax
20103
2
103
1.26104m2
q
C
2
Ax
p
0.62
1.26
104
2
9.89.5106
2.012m3/s
900
12072L/min
题1-12图［13］
5
1-13如图所示，油管水平放置，1-l断面和2-2断面处的直径为d1、d2，液体在管路作连续流动，若不考虑管路能量损失。
（1）断面1-1、2-2处哪一点压力高?
为什么?
（2）若管路通过的流量为q，试求断面1-1和2-2两处的压力差p。
题1-13图
解：
（1）用1－1和2－2截面列伯努利方程
h1h2
其连续性方程为：
A1v1A2v2
A1
A2
v1
V2
代入伯努利方程得出
p2
p1，即2－2处的压力高
（2）v1
q
q
4q
，v2
4q
A
1
2
d12
d22
d1
4
代入伯努利方程得出
p1
p2
v12
v22
g
2g
p
p2
gv12
v22
8g2
1
1
p1
2g
2
d14
d24
1-14已知管子径d=20mm，液体的流速υ=5.3m／s，液体运动粘度
v=0.4cm
2／s，求
液流的雷诺数和流态。
4vd
5.3
0.02
2650
Rec
2320
解：
Re
0.4
104
V
所以流态为紊流
1-15有一光滑的圆管，径8mm，有N32号机械油（40℃），流过流量q＝30L／min，问流
动状态如何?
若流量不变，管径为何值时流态可为层流?
解：
N32机械油40℃时V
32cst32106m2/s
q
30
103
9.95m
/s
v
60
0.0042
A
（1）Re
4vd
9.95
0.08
2487.52650
Rec
2320
V
32
106
所以流态为紊流
6
（2）d
2R
2Rev2RevA
4V
4
4q
d
2Rev
d2
4
4q
16
30
103d
2
232032
10
6
d
2
60
0.466d2
0.008d
0
d0.466d
0.008
0
d1
0.0172m
17.2mm
d2
0舍去
管径为17.2mm时流态可为层流。
1-16如图所示，当阀门关闭时压力表读数为
0.25MPa，阀
门打开时压力表读数为
0.06MPa，如果d=12mm，ρ=900kg
／m3，不计液体流动时的能量损失，
求阀门打开时的液体流量
。
q
解：
用Ⅰ－Ⅰ和Ⅱ－Ⅱ截面列伯努利方程
h1h2v10
p1
p2
v2
题1-16图［14］
g
g
2g
v
2
0.25
0.06
106
9.81
900
9.81
20.55m/s
q
vA
20.551
0.0122
4
2.32
103m3/s
139.4L/min
1-17什么是气穴和气蚀
?
它们有什么危害?
7
第二章液压泵及液压马达
2-l
什么是容积式液压泵?
它是怎样进行工作的?
这种泵的实际工作压力和输油量的大
小各取决于什么?
2-2
什么是液压泵和液压马达的额定压力
?
其大小由什么来决定?
2-3
外啮合齿轮泵的困油现象、径向力不平衡是怎样引起的
?
对其工作有何影响?
如何
解决?
提高其压力的措施是什么？
2-4
为什么外啮合齿轮泵的齿数少而模数大？
2-5
双作用叶片泵定子表面的过渡曲线为何要做成等加速—等减速曲线
?
其最易磨损
的地方在吸油区还是在压油区？
2-6外反馈限压式变量叶片泵有何特点?
适用于什么场合?
用什么方法来调节它的流量
—压力特性?
2-7
为什么双作用叶片泵的流量脉动很小？
叶片数为
4的倍数时为什么其流量脉动为
最小?
2-8
斜盘式轴向柱塞液压马达，
己知其排量VM，输入和输出的油液压力分别为
pM1和pM2，
试求其理理论平均转矩
TMt。
解：
TMt=1（pM1
pM2）Vm
2
2-9
试分析图2–25所示轴向柱塞泵及图2–32所示轴向柱塞马达的工作原理及结构。
2-10
如题图所示，己知液压泵的排量
V=10mL/r，
P
转速n=1000r/min；容积效率
pv
随压力按线性规律变
p
化，当压力为溢流阀调定压力
4MPa时，
pv=0.6；液压
缸A、B的有效面积皆为100㎝2；A、B液压缸需举升的重物分别为WA=4500N、WB=10000N（略去液压缸的机械容积效率）试求：
（1）A、B液压缸举物上升速度；
（2）上升和上升停止时和系统压力；
（3）上升和上升停止时液压泵的输出功率。
解：
（1）A、B液压缸举物上升速度
由题可知，容积效率
pv
随压力按线性规律变化，当
压力为调定压力4MPa时，ηpv=0.6
即pv=1－0.1×4=0.6
题2-10图
A缸：
WA
4500
MPa
pA
0.45
A
100
8
VA
1
0.1
0.45
0.955
qA
V
n
VA
10cm31000
0.9559550cm3
min
9.55Lmin
A
qA
9550
95.5cm
0.955m
A
100
min
min
B缸：
pB
WB
10000
1MPa
A
100
VB
1
0.110.9
q
B
V
n
VB
10cm310000.99000cm3
9L
qPB
min
min
B
9000
90cm
0.9m
A
100
min
min
（2）上升和上升停止时的系统压力
A缸上升时，
A缸停止时，
B缸上升时，
pA0.45MPa
pB1MPa
pB1MPa
B缸停止时，p4MPa
（3）上升和上升停止时液压泵的输出功率
A缸上升时，
A缸停止时，
B缸上升时，
pOA
0.45
9.55
0.07kw
60
p
1
9
0.15kw
POB
60
pPOB
1
9
0.15kw
60
B缸停止时，
qPT
10cm3
10000.66000cm3
min
6L
min
pPOT
4
6
0.4kw
60
2-11己知轴向柱塞泵斜盘倾角
=22°30'；柱塞直径d=22mm；柱塞分布圆直径
D=68mm；
柱塞数z=7；输出压力p=10MPa时，其容积效率为
=0.98，机械效率
=0.9，n=960r/min。
p
PV
Pm
p
试计算：
（1）泵的实际输出流量（L/min）；
（2）泵的输出功率（kw）；
（3）泵的输出转矩（Nm）。
解：
（1）泵的实际输出流量
qp
d
2DnPZtan
pV
4
4
（2.2）
26.8960
7tan2233'0.98
70.48Lmin
（2）泵的输出功率
10
70.48
PO
11.75kw
60
9
（3）泵的输入转矩
V
P
qP
70.48
0.0749L
74.9mL
nPPV
960
0.98
r
r
TP
1
VP
1
10
74.9
132.5N
m
pP
2
2
Pm
0.9
2-12
已知液压马达的排量
VM=250mL/r；入口压力为
9.8MPa；出口压力为
0.49MPa；此
时的总效率
=0.9；容积效率
=0.92。
当输入流量q为22L/min
时，试求：
M
MV
M
（1）液压马达的输出转矩（Nm）；
（2）液压马达的输出功率（kw）；
（3）液压马达的转速（r/min）。
解：
（1）液压马达的输出转矩
TM
1
pMVMMm
1（9.80.49）250
0.9
2
2
0.92
=362.4N·m
（2）液压马达的输出功率
PMO
pMqM
M
（9.80.49）220.93.07kw
60
60
（3）液压马达的转速
n
q
22103
80.96r
MMV
0.92
M
VM
250
min
10
第三章液压缸
3-1活塞缸、柱塞缸和摆动缸在结构上各有什么特点？
各应用于什么场合较为合理？
3-2密封装置有哪些结构形式、如何选用？
3-3如何实现液压缸的排气和缓冲？
3-4活塞与缸体、活塞杆与端盖之间的密封方式有几种？
各用于什么场合？
3-5有一差动液压缸，无杆腔面积
1
2
2
2
3
A=50cm，有杆腔面积
A=25cm
，负载F=12.6×10N，
机械效率ηm=0.92，容积效率ηV=0.95，试求：
（1）供油压力大小；
（2）当活塞以0.9m/min的速度运动时所需供油量；
（3）液压缸的输入功率。
解：
（1）供油压力p
p
F
12.6
103
5.48MPa
A1A2m
5025
104
0.92
（2）所需供油量
q
A1A2
50
25102
0.910
2.37L/min
0.95
V
（3）液压缸的输入功率
F
pq
5.482.37
kW
P
60
0.22
mV
3-6已知单活塞杆液压缸，前进时油路为差动连接，活塞直径
D=100mm，活塞杆直径
d=60mm，忽略液压缸的泄漏和摩擦，现以q=110L/min液压泵驱动之。
试求活塞往返运动的
速度比。
如液压泵的工作压力p=6MPa，试求此时活塞杆往返的负载能力。
解：
1
2
q
d2
D
2
d
2D2
d21
D
2
2
4
1
100
1.78
q
d2
1
d2
1
60
D2
d2
4
F1
d2p
601032
6.0106
16964.6N
4
4
F2
D2
d2p
1001032
601032
6.0106
30159.2N
4
4
11
第四章控制阀
4-1何谓换向阀的“通”和“位”
?
并举例说明。
4-2
试说明三位四通阀O型、M型、H型中位机能的特点和它们的应用场合。
4-3
电液换向阀适用于什么场合
?
它的先导阀中位机能为
O型行吗?
为什么?
4-4Y
型溢流阀的主阀芯阻尼小孔有什么作用
?
是否可以将阻尼孔加大或堵塞
?
若将
阀的远程控制口当成外泄口接油箱，又会出现什么现象
?
4-5
溢流阀能否当顺序阀用?
为什么?
顺序阀能否当溢流阀用?
为什么?
4-6
如图所示，溢流阀pY的调定压力为5MPa，减压阀pJ的调定压力为1.5MPa，试分
析活塞在运动期间和工件夹紧后管路中
A、B点的压力值。
减压阀的阀芯处于什么状态
?
阀
口有无流量通过?
为什么?
题4-6图
解：
（1）活塞运动期间
pBpA0
减压阀处于常态，开口最大，不减压，阀口有流量通过
（2）工件夹紧后，负载趋近于无穷大
pBpJ1.5MPa
pApY5MPa
减压阀开口减小，减压，阀口无流量通过
4-7如图所示，随着负载压力的增加，当两个不同调定压力的减压阀串联后的出口压力
决定于那个阀？
为什么？
另一个阀处于什么状态？
又当两个不同调定压力的减压阀并联后的出口压力决定于那个阀？
为什么？
另一个阀处于什么状态？
12
题4-7图
解：
串联时取决于调定压力较低的阀，另一个阀阀口全开
并联时取决于调定压力较高的阀，另一个阀阀口关闭
4-8如图所示的液压系统，两液压缸有效面积为
12
2
L
A=A=100cm
，缸I的负载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整压力分别为4MPa，3MPa和2MPa。
求下列三种情况下A、B和C点的压力。
l）液压泵启动后，两换向阀处于中位时；
2）1YA通电，液压缸I活塞移动时及活塞运动到终点时；
3）1YA断电，2YA通电，液压缸II活塞运动时及活塞杆碰到固定挡铁时。
题4-8图
解：
（1）pA
pB4MPa，pc
2
MPa
（2）Ⅰ运动期间：
pB
Fl
3.5MPa
A1
pA
3.5MPa
pC
2MPa
Ⅰ到终点：
pA
pB
4MPa，pc2
MPa
（3）Ⅱ运动期间：
pA
pB
pc
0
Ⅱ到终点：
pA
pB
4MPa，pc
2MPa
4-9如图所示，各溢流阀的调定压力分别为
p=3MPa，p
Y2
=2MPa，p
=4MPa，判断系统
Y1
Y3
中的最大调定压力值。
13
题4-9图
解：
（a）p2MPa
（b）p
9MPa
（c）p7MPa
4-10
影响节流阀流量稳定性的原因是什么
?
为何通常将节流口做成薄壁小孔并且在小
流量时尽量使水力半径大?
4-11
使用调速阀时，进出油口能不能反接
?
为什么？
4-12
有一个执行元件需要低速运动，而节流阀
（或调速阀）的最小稳定流量太大，能否
用两个节流阀（或调速阀）组成一个调速回路，以满足低速运动的要求?
4-13
试分析二通插装阀
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