液压与气动形成性考核作业(一)

一、填空题1．液压系统中，执行部分元件将油液的压力能转换为对外做功的机械能，完成对外做功；动力部分元件向液压系统提供压力油，将电机输出的机械能转换为油液的压力能。

2．气动系统中，空气压缩机属于气源装置元件；汽缸属于执行元件；气源净化装置属于气源装置元件。

3．液压系统中的压力取决于负载的大小。

4．液体粘度有三种表示方法，动力粘度，运动粘度和相对粘度。

5．液压油对温度变化极为敏感，温度升高，粘度降低；压力增大，粘度增加，但数值变化小，可不考虑。

（填“增加”或“降低”）6．压力的表示方法有三种，即：绝对压力、相对压力和表压力。

其中，以大气压为基准计测压力，基准以上的正值叫相对压力，基准以下的负值叫绝对压力。

7．通常将无黏性、不可压缩的液体称为理想液体。

8．液体流动时，若液体中任一点处的压力、流速和密度都不随时间变化称为恒定流动。

9．伯努力方程是能量守恒定律在流体力学中的表达形式，理想液体的伯努利方程中包含压力能、位置势能能和动（比动）能10．液体在管道中流动时的压力损失可分为沿程压力损失和局部压力损失两种。

11．液压泵是一种能量转换装置，能将机械能转换为液体的液压能。

12．液压泵是靠密封容积的变化来吸压油的，故一般称为容积式液压泵。

13．对于液压泵来说，实际流量总是小于理论流量，实际输入转矩总是大于理论上需要的转矩。

（填写“大于”、“小于”）14．液压泵按排量是否能调节分为定量泵和变量泵。

15．按结构形式分，常用的液压泵有齿轮泵、叶片泵、柱塞泵等类型。

其中，柱塞泵总效率较高，常用于高压大流量液压系统；齿轮泵结构简单，价格便宜，对油液污染不敏感，但泄漏量大，效率低，排量不可调；叶片泵结构较复杂，对油液污染敏感。

16．在叶片泵中，单作用式叶片泵可作变量泵使用，其流量变化是依靠改变偏心距实现的。

17．液压马达是将压力能转换为机械能的装置，可以实现连续地旋转运动。

18．对于液压马达来说，实际流量总是大于理论流量，实际输出转矩总是小于理论上需要的转矩。

（填写“大于”、“小于”）19．液压缸是将液压能转换为机械能的装置，是执行元件。

20．当双杆活塞式液压缸的活塞杆直径相同，两腔的进油压力、流量相同时，活塞在两个方向的运动速度和推力相同。

21．液压马达是将压力能转换为机械能的装置，可以实现连续地旋转运动。

22．可输出回转运动的液压缸是摆动缸。

23．对行程较长的场合，考虑到液压缸体的孔加工困难，所以采用柱塞式液压缸。

24．电液换向阀由电磁铁先导控制，液压驱动，使液压系统中执行元件能得到平稳换向。

25．如图所示的液压回路，若阀1的调定压力p y=4MPa，阀2的调定压力p j=2MPa，试回答下列问题：（1）阀l是溢流阀，阀2是减压阀；（2）当液压缸运动时(无负载)，A点的压力值为4MPa、B点的压力值为0MPa；（3）当液压缸运动至终点碰到挡块时，A点的压力值为0MPa、B点的压力值为2MPa。

26．压力继电器是一种利用油液的压力来启闭电气触点的一种电液控制元件。

二、简答题1．简述液压传动和气压传动的优缺点。

答：液压传动的优点：（1）传动平稳，易于频繁换向。

（2）质量轻、体积小，动作灵敏。

（3）承载能力大。

（4）调速范围大，易实现无级调速。

（5）易实现过载保护。

（6）液压元件能够自动润滑，元件的使用寿命长。

（7）容易实现各种复杂的动作。

（8）能够简化机械结构。

（9）便于实现自动化控制。

（10）便于实现系列化、标准化和通用化。

液压传动的缺点：（1）液压元件的制造精度要求高。

（2）实现定比传动困难。

（3）油液易受温度的影响。

（4）不适宜远距离输送动力。

（5）油液中混入空气易影响工作性能。

（6）油液空气污染。

（7）发生故障不容易检查与排除。

气压传动的优点：（1）工作介质是压缩空气，空气到处都有，用量不受限制，排气处理简单，同时可少设置或不设置回气管道。

（2）压缩空气为快速流动的工作介质，所以可以获得较高的工作反应速度。

（3）全气压控制具有防火、防爆和耐潮的特点。

（4）气体装置结构简单、轻便，安装与维护方便。

（5）压缩空气存储方便。

（6）可远距传输。

（7）清洁，基本无污染。

气压传动的缺点：（1）空气具有可压缩性，不易实现准确定位和速度控制。

（2）气缸输出的力较小，推力限制在20～30kN之间。

（3）排气噪声较大。

（4）需要净化和润滑。

2．在液压系统中，液体介质的主要作用有哪些？答：（1）液体介质在传动系统中作中间介质,起传递和转换能量的作用。

（2）起着对液压系统内各部件的润滑、抗磨、防腐蚀、防锈、冷却、冲洗等作用。

（3）保证整个液压系统运行可靠性,影响液压元件的使用寿命。

（4）影响整套设备运行安全性。

3．简述液体静压力的特性。

答：由于液体不能受拉、受剪，只能受压，故有下列特性：1、液体静压力垂直于作用面，其方向与该面的内沿线方向一致。

2、静止液体内任一点，收受到的各方向静压力都相等。

三、计算题1．下图所示圆管，管中液体由左向右流动，管中通流断面的直径分别为d1＝200 mm和d2＝100 mm，如果通过通流断面1的平均流速v1＝1.5m/s，求通过通流断面2的平均流速v2。

解：通过通流断面1的流量231112001.50.04712q v A m sπ⎛⎫=⨯=⨯=⎪⎝⎭因此，通过同流断面2的平均流速22220.047161002qv m sAπ===⎛⎫⎪⎝⎭2．某液压泵的工作压力p =8MPa ，转速n =950r/min ，泵的排量V =30ml/r ，容积效率95.0=v η，总效率9.0=η。

求：（1）泵的输出功率；（2）驱动该泵的电动机功率。

解：（1）液压泵的理论流量3095028.5min t q Vn L ==⨯= 泄露流量()()128.510.95 1.425min t V q q L η∆=-=-=实际流量28.5 1.42527.075min t q q q L =-∆=-=泵的输出功率3627.07510810 3.6160o P pq kW ⨯==⨯⨯=。

（2）驱动该泵的电动机功率0 3.61 4.010.9i P P kW η=== 3．叶片泵转速n ＝1500r/min ，输出压力6.3MPa 时输出流量为53L/min ，测得泵轴消耗功率为7kW ，当泵空载时，输出流量为56L/min ，求该泵的容积效率和总效率。

解：叶片泵空载时可认为无泄漏，空载时的输出流量即为理论流量q t =56L/min=9.33×10-4m 3/s ，实际流量 q =53L/min=8.83×10-4m 3/s该泵的容积效率448.83100.9469.3310V t q q η--⨯===⨯ 液压泵的输出功率640 6.3108.8310 5.565P pq kW -==⨯⨯⨯=总效率为：0 5.5650.7957i P P η=== 4．某液压马达排量V =200ml/r ，总效率η=0.75，机械效率ηm =0.9。

当马达转速为500r/min 时，求实际输入马达的流量q 。

解：液压马达的容积效率0.750.8330.9V m ηηη=== 实际输入液压马达的流量3500602001020.833v nV q L η-÷⨯⨯===5．单杆活塞式液压缸缸筒内径为D=90mm ，活塞杆直径为d ＝60mm 。

下图所示差动连接时，若输入液压缸的油液流量为q=50L/min ，求活塞的运动速度v 3。

解：假设该缸的容积效率V η=1，则活塞的运动速度3222212501141.5428min 2369010601022v q dm mm s A A ηυππ--⨯====-⎛⎫⎛⎫⨯⨯-⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭6．如图所示液压泵驱动两个液压缸串联工作。

已知两缸结构尺寸相同，无杆腔面积A 1＝100cm 2，有杆腔面积A 2＝80cm 2，负载力F 1＝F 2＝10000N ，液压泵输出流量q ＝25L/min ，不计损失，求泵的输出压力及两液压缸的运动速度。

解：求解液压缸腔内压力和速度的途径通常是对液压缸的活塞进行受力分析，列出两个液压缸的受力平衡方程，其中左侧液压缸的受力平衡方程为11221p A P A F =+ (1)右侧液压缸有杆腔的回油路通过两位四通换向阀与油箱相通，即有杆腔的油液压力为0，所以活塞的受力平衡方程为312p A F = (2)又由于左侧液压缸的有杆腔与右侧液压缸的无杆腔相通，即23P P = (3)式（1）、式（2）、式（3）联立求解得211211F p A A F A =+ 已知F 1＝F 2＝10000N ，则有()4461211224110010801010000 1.810 1.810010A A p F Pa MPa A ---+⨯+⨯==⨯=⨯=⨯ 左侧液压缸活塞的运动速度为31412510600.04210010q m A υ--⨯===⨯根据流体动力学的连续性方程，左侧液压缸有杆腔排出的油液流量等于右侧液压缸无杆腔的输入流量，即2112A A υυ=,故右侧液压缸活塞的运动速度为4122410.04280100.033610010A m s A υυ--⨯⨯===⨯。