液压传动与控制-课后题及详解答案

1、PAGE PAGE 27液压传动与控制习题集液压传动课程组兰州工专内部使用前 言液压传动与控制教材由兰州工业高等专科学校、云南工学院、新疆工学院、陕西工学院四所院校编写，于1994年6月由重庆大学出版社出版。阅历十余年，液压传动的内容发展很快，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 月目 录绪论4第一章 工作介质及液压流体力学基础4第二章 液压泵及液压马达7液压缸9第四章 控制阀10第五章 液压辅件13第六章 液压基本回路14典型液压系统分析19液压系统的设计与计算20液压伺服控制系统20液压系统（设备）的安装、调试、使用及维护21第十一章 液压

2、系统的故障诊断及排除21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?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

3、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有200cm3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20时流过的时间t251s。该油的恩氏粘度oE 50、运动粘度v、动力粘度解： 旧牌号 20 ；新牌号 N321-9某液压油的运动粘度为20cSt，其密度 = 900kgm3，求其动力粘度和恩氏粘度各为多少?解： 由 导出 （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

4、度为，柱塞浸入深度为h，试确定液体在测压管内上升的高度x。题1-10图解：设柱塞侵入深度h处为等压面，即有题1-10图 导出 1-11在题图1-12所示的阀上，如果流过的流量为1105cm3min，开口量为2mm，阀芯直径为30mm，液流流过开口时的角度69解： 取 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 = 900kgm3，阀口流量系数C =0.62。求通过阀口的流量。题1-12图13题1-12图13 题1-13图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，液体在管路内作连续

5、流动，若不考虑管路内能量损失。题1-13图(1) 断面1-1、2-2处哪一点压力高?为什么?(2)若管路内通过的流量为q，试求断面1-1和2-2两处的压力差p。解：（1）用11和22截面列伯努利方程 其连续性方程为： 代入伯努利方程得出 ，即22处的压力高 （2） 代入伯努利方程得出 1-14已知管子内径d =20mm，液体的流速 =5.3ms，液体运动粘度v =0.4cm2s，求液流的雷诺数和流态。解： 所以流态为紊流1-15有一光滑的圆管，内径8mm，有N32号机械油(40)，流过流量q30L解：N32机械油40时 （1） 所以流态为紊流（2） 管径为17.2mm时流态可为层流。题1-16

6、图141-16如图所示，当阀门关闭时压力表读数为0.25 MPa，阀门打开时压力表读数为0.06 MPa，如果d =12mm， = 900kgm3，不计液体流动时的能量损失，求阀门打开时的液体流量题1-16图14解：用和截面列伯努利方程 1-17什么是气穴和气蚀?它们有什么危害? 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

7、数少而模数大？ 2-5 双作用叶片泵定子内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：=2-9 试分析图225所示轴向柱塞泵及图232所示轴向柱塞马达的工作原理及结构。题2-10图2-10如题图所示，己知液压泵的排量VP=10mL/r，转速np=1000r/min；

8、容积效率pv随压力按线性规律变化，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1002；A、B液压缸需举升的重物分别为WA=4500N、W题2-10图（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，pv =0.6即 pv =10.14=0.6A缸： B缸：（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，B缸停止时， （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

9、升时，B缸停止时， 2-11 己知轴向柱塞泵斜盘倾角=2230；柱塞直径d=22mm；柱塞分布圆直径D=68mm；柱塞数z=7；输出压力pp=10MPa时，其容积效率为PV=0.98， 机械效率Pm=0.9，np=960r/min。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（）。解：(1)泵的实际输出流量(2)泵的输出功率kw（3）泵的输入转矩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0.49 MPa；此时的总效率M=0.9；容积效率MV=0.92。当输入流量qM为22L/min时，试求： (1)液压马

10、达的输出转矩（N）；(2)液压马达的输出功率（kw）；(3)液压马达的转速（r/min）。解：液压马达的输出转矩 =362.4Nm液压马达的输出功率 kw液压马达的转速 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A1=50cm，有杆腔面积A2=25cm，负载F=12.6103N ，机械效率m =0.92，容积效率V=0.95，试求：(1)供油压力大小；(2)当活塞以0.9m/min

11、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 MPa(2)所需供油量 L/min(3)液压缸的输入功率kW3-6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： N N 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-

12、4 Y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?题4-6图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 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 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

13、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？题4-7图题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A1=A2=100cm2，缸I的负载FL=35000N，缸运动时负载为零，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

14、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图题4-8图解：（1） （2）运动期间： 到终点： （3）运动期间： 到终点：4-9如图所示，各溢流阀的调定压力分别为pY1 =3MPa，pY2 =2MPa，pY3 =4MPa，判断系统中的最大调定压力值。题4-9图题4-9图解：（a） （b） （c）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

15、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 试分析二通插装阀有什么优点?4-14 比例阀的特点是什么? 液压辅件5-1 蓄能器的种类有哪些？何种蓄能器应用较广泛？5-2 蓄能器的容量为5L，预充气压为2.5MPa，当工作压力从7MPa变化到4MPa时，蓄能器能释放出多少升油（按等温过程）？解：因为按等温过程，即气体压缩和释放缓慢，所以n=1，由已知条件知：V05L， 代入公式（5-3），畜能器能释放出 5-3 液压系统最高和最低工作压力各是7MPa和5.6MPa，执行元件每隔30s需供油一次，每次需输油1L，时间为0.5s。若用液压泵供油，该泵应有

16、多大流量？改用气囊式蓄能器（充气压力为5MPa）完成此项工作，蓄能器应有多大容量？向蓄能器充液的泵应有多大流量？解：若用液压泵供油，泵须满足系统最大流量的要求，所以该泵的流量为 改用气囊式畜能器（充气压力为5MPa）完成此项工作，畜能器大量供油，按绝热过程， 畜能器的容量为 液压泵的最大流量应略大于一个工作循环中的平均值，即 5-4 过滤器有何作用？对它的一般要求是什么？5-5 试举例说明过滤器三种可能的安装位置。不同位置上过滤器应如何选择？在液压泵的吸油口处为何常安装粗过滤器？5-6 叙述油箱的构造及各部分的作用。5-7 油管的种类有哪些？各有何特点？如何选用？5-8 有一液压泵向系统供油，

17、工作压力为6.3MPa，流量为40L/min，采用无缝钢管，试确定油管尺寸。解：管道中油液的流速，选取v3m/s,代入式（5-5）得 油管的壁厚按下式计算 5-9 油管接头的作用是什么？有哪几种常用的形式？接头处是如何密封的？5-10 在何种情况下要设置加热器与冷却器？ 液压基本回路题6-2图题6-2图6-2 附图中各缸完全相同，负载F2F1，已知节流阀能调节缸速，不计其它压力损失，试判断图（a）和图（b）中那个缸先动？那个缸速度快？为什么？6-3 试推导双杆进、出口联合节流阀调速回路的速度负载特性方程（不计管路损失）。6-4 容积调速回路中，泵和马达的泄漏对马达转速有无影响？6-5 变量泵和

18、变量马达容积调速回路怎样进行调速？特点如何？6-6 图示液压回路，限压式变量泵调定后的流量压力特性曲线如图所示，调速阀调定的流量为2.5L/min，液压缸的两腔有效面积A1=2A2=50cm2题6-6图缸的无杆腔压力；题6-6图当负载F=0和F=9000N时有杆腔压力。解：（1）缸的无杆腔压力p1 因为液压缸有杆腔的流量q2全部通过调速阀，故而调速阀的调定流量为2.5L/min，故小腔的流量为2.5L/min， 根据流量连续性知，无杆腔的流量即为泵输出的流量 即 由已知限压式变量泵调定后的流量压力曲线知p1=2.2MPa （2）当负载F0和F9000N时有杆腔压力p2。. 当负载F0时有杆腔压

19、力p2 对活塞和活塞杆受力分析，得其受力平衡方程式为 代入己知条件解得 . 当负载F9000N时有杆腔压力p2 与类似代入受力平衡方程式得题6-8图 题6-8图6-7 在液压系统中，有哪几种常用的动作转换控制方式？试各举两例。6-8 双泵供油，差动快进与工进速度换接回路如图示。已知：泵的输出流量16L/min，4L/min，缸的面积100cm2，60cm2，快进时负载1000N，油液流过方向阀的压力损失0.25MPa。不计管路损失，试求：快进时缸速和压力表读数； 工进时若压力表读数为8 MPa，液控顺序阀的调定压力宜选多大？此时回路承载能力为多大？解：（1）快进时缸速v和压力表读数 差动快进时

20、，1泵和2泵的流量一起进入无杆腔，有杆腔排出流量经二位三通阀后也进入无杆腔，形成差动回路，此时缸速快进时压力表读数为无杆腔压力p1，对活塞受力分析得 由上二式得 所以压力表读数为0.625MPa(2) 液控顺序阀在快进时不应打开，而在工进时应打开，当不考虑调压偏差时，顺序阀的调定压力为。工进时回路为回油路调速阀调速，溢流阀打开溢流，因为压力表读数为8MPa，故溢流阀调定压力为8MPa，根据会油路调速阀调速vF特性知最大承载能力为：6-9 在图6-27所示差动回路中，定量泵额定流量40L/min，溢流阀限定系统最高压力为14 MPa，顺序阀调定压力为4 MPa，液压缸内径为80mm，活塞杆直径为

21、50mm，当换向阀分别在左位和右位时，计算液压缸的速度和承载能力。解：（1）当换向阀在左位工作快进时，液压缸为差动连接，其缸速为 若忽略单项阀1及管路压力损失则快进时顺序阀即将打开F为最大。对活塞受力分析得 代入数据得 当换向阀在左位工作工进时，其缸速为（2）当换向阀在右位时，其缸速位 6-10 速度换接回路有几种方式？各有什么缺点？ YA 动作1YA2YA3YA4YA快进+-+-工进+快退-+-停止+题6-11图6-11 如图所示系统可实现“快进工进快退停止（卸荷）”的工作循环，试列出电磁铁动作表（通电“”，失电“”题6-11图6-12 按下列要求画出油路图：（1）实现液压缸差动联接；（2）

22、实现液压缸的左右换向和任意位置停止。6-13 试绘出说明溢流阀各种用途的基本回路。6-14 什么叫卸荷回路？有何作用？画出两种卸荷回路。6-15 在图6-7所示增压回路中，泵的出口压力2.5MPa，缸径分别为100mm、140mm。若夹紧力为1.53105N，不计其它损失，试求增压缸高压腔缸径。解：夹紧缸的压力 对增压缸来说 所以增压缸高压腔内径D3为 6-16 实现多缸顺序动作的控制方式有哪几类？各有什么特点？6-17 在图示串联缸同步回路中，已知100 mm、80 mm、载荷2105N，不计活塞、滑块重量，不计阻力损失等，求：（1） 缸1的活塞杆直径d；（2） 当载荷F分别作用在A、B、C

23、各点，计算两缸无杆腔压力和。题题6-17图解：（1）缸1的活塞杆直径d 在图示回路中，要实现双缸同步，因1缸有杆腔排出流量全部进入2缸无杆腔。故1缸有杆腔作用面积等于2缸无杆腔作用面积即可实现双缸同步， 设1缸活塞杆直径为d，则 （2）当载荷F作用在A点时，对两活塞分别进行受力分析， 活塞1受力平衡方程式： 活塞2受力平衡方程式： 解之得 当载荷F作用在B点时，同样可得 解得 当载荷F作用在C点时，同样可得 解得 典型液压系统分析7-1 YT4543型动力滑台的液压系统：1.液压缸快进时如何实现差动连接?2.如何实现液压缸的快慢速运动换接和进给速度的调节?3.油路中元件1、2、3各起什么作用?

24、7-2 M1432A1.行程控制换向回路的工作原理是怎样的?适用于何种情况?2.换向阀实现第一次快跳、慢移和第二次快跳时，三种不同的回油通道是怎样的?各起什么作用?3.抖动缸起何作用?4.“换向死点”现象是怎样产生的?为何先导阀和换向阀联用能克服“换向死点”现象?5.如何实现砂轮架的快速进退、头架及冷却泵电动机与砂轮架之间的互锁?6.尾架顶尖与砂轮架为何要互锁?油路如何实现?7.闸缸起什么作用?7-3 3150KN插装阀式液压机的液压系统：1.如何实现主缸的快速下行、慢速下行、加压、保压、释压、快速返回及原位停止?2.如何实现辅助缸向上顶出、向下退回及原位停止?3.该液压系统为什么采用插装阀组成?4.在液压系统中梭阀起何作用?7-4 XL350型压力比例控制注塑机的液压系统:1.该注塑机的工艺过程是怎样的?各起什么作用?2.液压系统的动力部分如何组成?怎样工作?3.各工作过程的油路是如何实现的?7-5 JSS35型示教再现工业机器人：1.JSS35型示教再现工业机器人有哪五个自由度?2.进入电液伺服阀的油液为什么要精过滤?否则会造成怎样的后果?3.元件10的作用是什么?4.手爪的夹紧及张开为什么采用压缩空气来控制?5.示教再现的含义是什么?7-6 列出图示油路中电磁铁动作状态表(电磁铁通电用“+”表示)。 电磁铁动作1YA2YA3YA快进-+工进+