液压与气压传动技术习题答案

第一章概述思考题与习题1-1说明什么叫液压传动?解：用液体作为工作介质进行能量传递的传动方式称为液体传动。

按照其工作原理的不同，液体传动又可分为液压传动和液力传动两种形式。

液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量；而液力传动则主要利用液体的动能来传递能量。

1-2液压传动系统由哪几部分组成？试说明各组成部分的作用。

解：液压传动系统主要由以下四个部分组成：(1)动力元件将原动机输入的机械能转换为液体压力能的装置，其作用是为液压系统提供压力油，是系统的动力源。

如各类液压泵。

(2)执行元件将液体压力能转换为机械能的装置，其作用是在压力油的推动下输出力和速度(或转矩和转速)，以驱动工作部件。

如各类液压缸和液压马达。

(3)控制调节元件用以控制液压传动系统中油液的压力、流量和流动方向的装置。

如溢流阀、节流阀和换向阀等。

(4)辅助元件除以上元件外的其它元器件都称为辅助元件，如油箱、工作介质、过滤器、蓄能器、冷却器、分水滤气器、油雾器、消声器、管件、管接头以及各种信号转换器等。

它们是一些对完成主运动起辅助作用的元件，在系统中也是必不可少的，对保证系统正常工作有着重要的作用。

1-3液压传动的主要优、缺点是什么？解：1.液压传动的优点(1)液压传动容易做到对速度的无级调节，且其调速围大，并且对速度的调节还可以在工作过程中进行；(2)在相同功率的情况下，液压传动装置的体积小、重量轻、结构紧凑；(3)液压传动工作比较平稳、反应快、换向冲击小，能快速起动、制动和频繁换向；(4)液压装置易实现自动化，可以方便地对液体的流动方向、压力和流量进行调节和控制，并能很容易地与电气、电子控制或气压传动控制结合起来，实现复杂的运动和操作；(5)液压传动易实现过载保护，液压元件能够自行润滑，故使用寿命较长；(6)液压元件易于实现系列化、标准化和通用化，便于设计、制造和推广使用。

2.液压传动的缺点(1)液体的泄漏和可压缩性使液压传动难以保证严格的传动比；(2)液压传动在工作过程中能量损失较大，因此，传动效率相对低，不宜作远距离传动；(3)液压传动对油温变化比较敏感，不宜在较高和较低的温度下工作；(4)液压系统出现故障时，不易诊断。

总的说来，液压传动的优点非常突出，其缺点也将随着科学技术的发展逐渐得到克服。

1-4国家标准对液压系统职能符号的绘制主要有哪些规定？解：一般液压传动系统图都应按照GB/T7861.1-93所规定的液压图形符号来绘制。

图1-1（a）所示液压系统，用图形符号绘制的系统图如图1-2所示。

使用图形符号可使液压传动系统图简单明了，便于绘制。

液压传动系统图中的图形符号只表示元件的功能、操作(控制)方法和外部连接口，而不表示元件的具体结构和参数；液压传动系统图只表示各元件的连接关系，而不表示系统管道布置的具体位置或元件在机器中的实际安装位置；液压传动系统图中的图形符号通常以元件的静止位置或零位来表示。

1-5国家标准对液压油的牌号是如何规定的？解：GB 7631.2一87等效采用ⅠS0 6743/4的规定。

液压油采用统一的命名方式，其一般形式如下： 类—品种数字 L Hv 22 其中：L--类别(润滑剂及有关产品，GB7631.1) HV--品种(低温抗磨) 22--牌号(粘度级，GB3141) 液压油的粘度牌号由GB 3141做出了规定，等效采用ISO 的粘度分类法，以40'C 运动粘度的中心值来划分牌号。

第二章 液压传动基础思考题与习题2-1 什么是液体的粘性？常用的粘度表示方法有哪几种？说明粘度的单位。

解：1、液体的粘性：液体在外力作用下流动时，分子间的聚力会阻止分子间的相对运动而产生摩擦力，这种特性叫做液体的粘性。

2、粘度表示方法：动力粘度、运动粘度和相对粘度三种。

3、动力粘度的法定计量单位为Pa ·s 和MPa ·s ；运动粘度的法定计量单位为m 2/s 和mm 2/s ；2-2 2O ℃时水的运动粘度为1.0mm2/s ，密度为1000.0kg/m 3；2O ℃时空气的运动粘度为15.0mm 2/s ，密度为1.2kg/m 3。

请比较水和空气的粘性。

(提示：只有动力粘度才能直接反映粘性大小)解：由于是等式比较，且单位相同，所以可直接比较。

由νρμ⋅=得182.1*1510001000*0.1＝＝＝空气水μμ>=，所以水的粘性比空气大。

2-3 液压油有哪些主要品种？如何选用液压油？解：（1）液压油的品种我国液压油的主要品种、粘度等级、组成和特性见表2-1。

我国液压油(液)的主要品种油名(品种) 粘度等级 组成和特性L-HL L-HM L-HG L-HFC L-HFDR L-HFAE L-HFB L-HV L-HS 15、22、32、46、68、100、150 15、22、32、46、68、100、150 32、46、68 15、22、32、46、68、10O 15、22、32、46、68、100 7、10、15、22、32 22、32、46、68、100 15、22、32、46、68、100 10、15、22、32、46精制矿油、R ＆O精制矿油、R ＆0、AW精制矿油、R ＆0、AW 、ASS含聚合物水溶液、LS 、HVI 、LPP磷酸酯无水合成液、LS 、AW水包油乳化液、LS油包水乳化液、LS精制矿油、R ＆0、AW 、HVI 、LPP合成液(合成烃油)、R ＆0、AW 、HVI 、LPP 注：R ＆O —抗氧防锈，AW —抗磨，HVI —高粘度指数，LPP —低倾点，ASS —防爬，LS —难燃（2）液压油品种的选择液压油品种的选择通常可参考表2-2，根据液压传动系统的工作环境、工况条件和液压泵的类型等选择液压油的品种。

一般而言，齿轮泵对液压油的抗磨性要求比叶片泵和柱塞泵低，因此齿轮泵可选用L-HL或L-HM 油，而叶片泵和柱塞泵一般则选用L-HM 油。

液压油(液)品种的选择环境、工况压力：7.0MPa 以下 温度：50℃以下 压力：7.0～14.0MPa 温度：50℃以下 压力：7.0MPa 以上 温度：50～100℃ 室、固定液压设备露天寒冷和严寒区高温热源或明火附近 L-HL L-HV L-HFAE L-HL ，L-HM L-HV ，L-HS L-HFB ，L-HFC L-HM L-HV ，L-HS L-HFDR2-4 压力的定义是什么？压力有哪几种表示方法？相互之间的关系如何？解：（1）在面积A ∆作用有法向力F ∆时，该点处的压力p 可定义为AF p A ∆∆=→∆0lim （2）压力的表示方法有：在压力测试中，根据度量基准的不同，液体压力分为绝对压力和相对压力两种。

以绝对零压为基准测得的压力称为绝对压力。

以大气压力为基准测得的高于大气压力的那部分压力称为相对压力。

在地球表面上，一切物体都受到大气压的作用，大气压力的作用都是自相平衡的，因此一般压力仪表在大气中的读数为零。

由测压仪表所测得的压力就是高于大气压的那部分压力，所以相对压力也称为表压力。

在液压技术中，如不持别指明，压力均指相对压力。

当绝对压力低于大气压时，比大气压小的那部分压力称为真空度。

（3）几种压力相互之间的关系：2-5 什么是液体的层流与紊流？说明其判别方法。

解：19世纪末，英国学者雷诺通过实验观察水在圆管的流动情况，发现液体有两种流动状态，即层流和紊流。

在层流时，液体质点互不干扰，流动呈层状且平行于导管轴线；在紊流时，液体质点的运动杂乱无章，除了平行于导管轴线的运动外，还存在剧烈的横向运动。

实验证明，液体在圆管中的流动状态与管液体的平均流速υ、管道径d 和液体的运动粘度ν有关。

判定液体流动状态常用由这三个参数所组成的雷诺数e R 。

2-6伯努利方程的物理意义是什么？实际液体伯努利方程与理想液体伯努利方程的区别是什么？解：（1）伯努利方程的物理意义是：在某通道作稳定流动的理想液体具有三种形式的能量，即压力能、位能和动能。

这三种形式的能量在液体流动过程中可以相互转化，但其总和在各个截面处均为定值。

（2）在实际液体的计算当中，还要考虑液体粘性和流态的影响，对其加以修正。

2-7 如题2-6图所示，由一直径为d ，重量为G 的活塞浸在液体中，并在力F 的作用下处于静止状态。

若液体的密度为ρ，活塞浸入深度为h ，试确定液体在测压管的上升高度x 。

题2-6图解：取活塞底端为研究水平面则有：2/)(4d G F gh gx πρρ+=+故h d g G F x -+=2)(4πρ 2-8 图2-3所示液压千斤，若大活塞的直径为50.0cm ，小活塞的直径为12.5cm 。

问在小活塞上所加的力为多大才能将重力为5×103N 的重物顶起？解：由帕斯卡原理得12F W A A =，所以12312.5A W F N A ⋅== 2-9 如题2-7图所示，容器充满密度为ρ的油液，容器的压力由水银压力计的读数ｈ来确定。

若压力计与容器用软管连接，将压力计的测压管向下移动距离ａ，这时容器的压力不变，但测压管的读数由ｈ变为ｈ＋Δｈ。

试确定Δｈ与ａ的关系。

题2-7图解：设初始油柱高度为V =0a ，则有0oil Hg P g a g h ρρ+⋅⋅=⋅⋅0()()oil Hg P g a a g h h ρρ+⋅⋅+=⋅⋅+∆联立两方程可得/Hg oil a h ρρ=⋅∆2-10 如题图2-8所示，管道输送密度ρ＝900kg/m 3的液体，已知ｈ＝15m ，１处的压力为4.5×105Pa ，2处的压力为4×105Pa ，试判断管中液流的方向。

题 2-8图解：假设也流从1流向2，则：p 1+1/2ρv 2= p 2+ρgh 2+1/2ρv 2+p w由连续性方程可得：qv 1=qv 2v 1A 1= v 2A 2所以，p 1=p 2+pgh 2+p w450000=40000+900*10*15+ p w所以，p w =-85000pa所以，流向与假设方向相反，液体由2流向1.2-11 如题2-9图所示变截面水平圆管，通流截面直径d 1=d 2/4，在1-1截面处的液体平均流速为8.0m/s 、压力为1.0MPa ，液体的密度为1000.0kg/m 3。

求2-2截面处的平均流速和压力。

(按理想液体考虑)题2-9图解:1122A A υυ=221112221122P gh P gh ρρυρρυ++=++ 联立上面两方程得20.5/m s υ=，2 1.3a P MP =。

2-12 如题2-10图所示，活塞上作用有外力Ｆ＝3000N ，活塞直径Ｄ＝50mm ，若使油从液压缸底部的锐缘孔口流出，设孔口直径ｄ＝10mm ，孔口速度系数Cv ＝0.97，流量系数Cq＝0.63，油液的密度ρ＝870kg/m3，不计摩擦，试求作用在液压缸缸底壁面上的力。