液压试题2010-A

北京航空航天大学2010－2011 学年第一学期期末《流体力学及液压传动》考试A 卷参考答案2011年1月08日A一、填空题（共20分，每空1分）1.液体的粘性是指液体在外力作用下流动时，分子间的内聚力阻碍分子间的相对运动而产生的一种内摩擦力，粘性的大小用粘度来表示，常用的粘度表示方法有动力粘度、运动粘度、相对粘度。

2.在定量液压泵—变量液压马达的容积调速回路中，当系统工作压力不变时，液压马达的输出功率是恒定的；而在变量液压泵—定量液压马达的容积调速回路中，当系统工作压力不变时，液压马达的输出力矩是恒定的。

3.液压基本回路有：快速运动回路、卸荷回路、平衡回路等。

4.液压阀按其用途可分为方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀。

5.液压调速回路按速度的调节方法分为节流调速、容积调速和容积节流调速三种型式。

6.先导式溢流阀是由先导阀和主阀两部分组成，其特点是调压偏差小、定压精度高。

把先导式溢流阀的远程控制口接了回油箱，将会发生溢流阀（对系统）卸荷。

二、问答题（共20分，第1、2题5分，第3题10分）1．液压泵在工作过程中会产生哪些能量损失？产生的原因是什么？能量损失有两部分：压力能损失和机械能损失（各1.5分）前者是由内泄漏造成的，后者是由机械摩擦造成的（各1分）2．有哪些阀可以在液压系统中当背压阀用？可以在液压系统中当背压阀用的阀有：单向阀、溢流阀、顺序阀、（普通）节流阀。

（前3种阀每答对1个给1分，答对第4个给2分）3．图1为组合机床液压系统，用来实现“快进-工进-快退-原位停止、泵卸荷”工作循环，试问：图中有哪些错误？说明其理由，并画出正确的液压系统图。

有5处错误：1）行程阀位置不对，2）行程阀接口错误，3）单向阀方向不对，4）溢流阀画法错误，5）顺序阀接口与回油接口反接（指出每处错误给1分）正确液压系统图：将错误改正即为正确图，行程阀在油缸右端（图略）（5分）图1三、计算题（共30分，每题10分）1．如图2所示油路，油管为光滑金属圆管，临界雷诺数Re cr =2320，液压泵从油箱吸油，吸油量Q=120L ／min ，吸油管直径d=45mm ，液压泵入口处的真空度为0.4⨯105Pa ，油液的运动粘度ν=30⨯10-6 m 2/s ，油液的密度ρ=900kg /m 3，g=9.81m/s 2，油池液面的压力为p a (大气压为105Pa)，弯头处的局部阻力系数ξ弯=0.25，管道入口处的局部阻力系数ξ入=0.4，吸油管粗滤网上的压力损失∆p r =0.2⨯105Pa ，吸油管浸入油液部分的沿程损失忽略不计，试求液压泵吸油高度。

图2解题主要步骤： 平均流速 322212010/601.258(/)/4(4.510)/4Qv m s dππ--⨯===⨯⨯ （1分）雷诺数 264.510 1.258R e 188723203010d vν--⨯⨯===<⨯ 层流 （1分）伯努力方程221112221222w p v p v h h h ggggααρρ++=+++ （1分）式中 P 1=P a (大气压)，P 2=P ，v 1=0，h 1=0，h 2=H ，α1＝α2＝2，v 2=v （1分）代入并整理得到：552100.6102 1.258009009.819009.8129.81w h h ⨯⨯++=+++⨯⨯⨯4.36w h h += （2分）22750.057()22l ev v l l h h m dgR dgλ=⋅=⨯⨯= （1分）222.32()22rp vvh m gggζλζζρ∆=++=弯（1分）所以 1.92()h m = （2分）图3解题主要步骤：16010000.850.82962.043(/m in )1400.920.9P P P M M M m P m Mq n n r q ηηηη⨯⨯⨯===⨯⨯ （3分）668.510140100.9170.54()22 3.14M M m MM p q T N m ηπ-⨯⨯⨯⨯===⨯ （2分）69/608.5101601000100.85/0.9224.638()0.8560o PP P iP PPP p Q P kw ηη-⨯⨯⨯⨯⨯====⨯ （2分）6622228.51016010235.27()220.92iP o P P tP v P P P P v P P PP PP PP m P v PP P m PP P p Q p q n T n n n n p q N m ηηππηπηπηηπηπ-====⨯⨯⨯===⨯ （3分）2．如图3所示回路中，已知定量泵的排量q p =160mL/r ，转速n p =1000r/min ，机械效率ηmp =0.92，总效率ηp =0.85；液压马达的排量q M =140mL/r ，机械效率ηmM =0.9，总效率ηM =0.82，求：(1) 液压马达转速n M 是多少？(2) 当系统的压力p=8.5MPa ，不计管路损失，液压马达的输出转矩是多少？驱动泵所需的转矩和功率是多少？3．在图4中，已知液压泵输出流量Q p =10L ／min ，活塞有效面积A 1=50cm 2，A 2=25cm 2，溢流阀调定压力 2.4y p M P a =，薄壁小孔形式节流阀，Cd ＝0.62，3870//k g m ρ=，节流面积20.025A cm =，当负载分别为10000L F N =和5000L F N =时，求活塞运动速度。

图 4解题主要步骤：（1）负载为10000L F N =时， 假定溢流阀开启，这时64112422.41050101000025100.8()P A Fp A M P a --⨯-⨯⨯⨯-==⨯= （1分）通过节流阀的流量为：64242 1.6100.620.025108700.6610(/) 4.0/m ind PQ C A m s L ρ--∆⨯==⨯⨯=⨯= （2分）3122/ 4.010/25160(/m in )v Q A c m ==⨯= （2分）（2）负载为5000L F N =时，仍假定溢流阀开启，这时：64112422.4105010500025102.8()P A Fp A M P a --⨯-⨯⨯⨯-==⨯= （1分）通过节流阀的流量为：64242 5.6100.620.025108701.24.10(/)7.46/m ind PQ C A m s L ρ--∆⨯==⨯⨯=⨯= （2分）这样，12214.92/m in Q Q L ==大于泵的额定流量，说明假设不成立，因此溢流阀没有溢流，泵的全部流量进入油缸，活塞运动速度为：3111/1010/50200(/m in )v Q A c m ==⨯=。

（2分）四、系统设计与分析（第1题20分，第2题10分，共30分）1． 图5为某液压动力滑台油路系统图，要求解答下列问题：1）写出图中所标序号的液压元件的名称；2）填写电磁铁、行程开关的动作顺序表；3）说明每个动作循环的进油和出油的油路走向；4）系统是如何实现所规定的工作循环的？图4图5液压元件名称：1溢流阀 2两位四通电磁阀 3两位两通电磁阀 4行程开关5顺序阀 6行程开关 7两位三通电磁阀 8节流阀（4分）电磁铁、行程开关动作顺序表（5分）电磁铁1DT 2DT 3DT C 1 C 2 动作A快进＋－－－－A工进＋＋－±－B工进＋＋－－－/＋B快退－－－－±A快退－－＋－－油路走向：（8分）A快进：液压泵－阀2左位－液压缸A右腔；液压缸A左腔－单向阀－阀2左位－阀7左位－油箱A工进：液压泵－阀2左位－液压缸A右腔；液压缸A左腔－单向阀－阀2左位－阀7右位－节流阀8－油箱B工进：液压泵－阀2左位－顺序阀5－液压缸B下腔；液压缸B上腔－阀2左位－阀7右位－节流阀8－油箱B快退：液压泵－阀2右位－液压缸B上腔；液压缸B下腔－单向阀－阀2右位－阀7左位－油箱A快退：液压泵－阀2右位－阀3右位－液压缸A左腔；液压缸A右腔－阀2右位－阀7左位－油箱系统依靠行程开关发出信号控制电磁阀动作，以及通过顺序阀的通断作用来实现所规定的工作循环的。

（3分，要点为行程开关和顺序阀，酌情扣分）2．设计一个压力机液压系统，执行元件为垂直安装的单出杆油缸，缸体固定。

采用定量泵供油，要求：1）采用O型中位机能的三位四通手动换向阀控制油缸活塞上下运动或停止；2）采用单向顺序阀和液控单向阀实现活塞任意位置停留和防止活塞下垂；3）用蓄能器和液控顺序阀实现系统保压和泵卸荷；画出液压系统图。

实现设计要求且没有原理错误给10分，错一处扣1分。