液压作业及答案(2012)

液压传动作业及答案（2012年）

第一章

1-1 什么叫液压传动？液压传动系统由哪几部分组成？各组成部分的作用是什么？

1-2 液压传动有哪些优点？

1-5 油液黏度有哪几种表示方法？油液的黏度与温度、压力有什么关系？

第二章

2-1 是非题

1、理想液体就是不考虑黏滞性的实际不存在的理想化的液体。（×）

2、黏滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。（∨）

3、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。（∨）

4、在作用水头相同的条件下，孔口的流量系数比等直径的管嘴流量系数大。

（×）

5、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。（×）

6、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。（∨）

7、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。（×）

8、静止水体中，某点的真空压强为50kPa，则该点相对压强为-50kPa。（∨）

9、紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。（∨）

10、静水压强的大小与受压面的方位无关。（∨）2-2 单项选择题

1、根据静水压强的特性，静止液体中同一点各方向的压强（A）

A、数值相等

B、数值不等

C、仅水平方向数值相等

D、铅直方向数值最大

2、已知液体流动的沿程损失系数（只与边界粗糙度有关），可判断该流动属于

（D）A、层流区B、紊流光滑区

C、紊流过渡粗糙区

D、紊流粗糙区

3、液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为（A）

A、1 kN/m2

B、2 kN/m2

C、5 kN/m2

D、10 kN/m2

其值为1标准大气压=760毫米汞柱=1.033工程大气压=2

101m

.

KN

/

33

4、紊流的断面流速分布规律符合（A）

A、对数分布

B、直线分布

C、抛物线分布

D、椭圆分布

5、液体中某点的绝对压强为108kN/m2，则该点的相对压强为（C）

A、1 kN/m2

B、2 kN/m2

C、8 kN/m2

D、10 kN/m2

6、紊流粗糙区的压力损失与流速成（B）

A、一次方关系

B、二次方关系

C、1.75～2.0次方关系

7、雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数（C）

A、急流和缓流

B、均匀流和非均匀流

C 、层流和紊流

D 、恒定流和非恒定流

8、图2-34所示容器中有两种液体，密度21ρρ>，则A 、B 两侧压管中的液面必为 （B ） A 、B 管高于A 管 B 、A 管高于B 管 C 、AB 两管同高

9、紊流的断面流速分布规律符合 （A ） A 、对数分布 B 、椭圆分布 C 、抛物线分布 D 、直线分布 10、层流断面流速分布规律符合 （C ） A 、对数分布 B 、直线分布 C 、抛物线分布 D 、椭圆分布 2-3计算题

1、管道直径mm d 10=，通过流量s cm q /203=，运动黏度s cm v /0101.02=。问管中水流流态属层流还是紊流？若将直径改为mm d 30=，水温、流量不变，问管中水流属何种流态？ 解：由u d

q 2)2

(π=得

s

m u /255.0=

而200075.252410

0101.01010255.0Re 4

3 =???=

=

--γ

ud

，因此是紊流。

若mm d 30=，则计算得到68.831Re ==

γ

ud

，为层流。

5、已知如图2-37所示的文丘里管，管路中通过流量min /10L q =，cm d 51=，

Pa

p 4.78=，如果使2断面产生真空压强为6.37kPa ，问2d 应为多少？（不计水

头损失）

解：由佰努力方程

g

v g

p g

v g

p 222

2

2

2

1

1

+

=

+

ρρ

由连续性方程2

222

11)2

(

)2

(d v d v q ππ==

其中a kp p 37.62-= 求得cm d 52.42=

6、在图2-38简化液压千斤顶中，手掀力N T 294=，大小活塞的面积分别为

2

3

210

5m

A -?=，231101m A -?=，忽略损失，试解答下列各题，并在计算末尾填

入所用的原理或定义。

（1） 通过杠杆机构作用在小活塞上的力1F 及此时系统压力p ； （2） 大活塞能顶起重物的重量G ；

（3） 大小活塞运动速度哪个快？快多少倍？

（4） 设需顶起的重物N G 19600=时，系统压力p 又为多少？作用在小活塞上

的力1F 应为多少？

解： （1）N

N T L L F 588029427

5401

1=?=

=

，a p A F p 6

1

11088.5?==

（2）N pA G 294001051088.5362=???==-

（3）连续性方程2211A v A v =，215A v =，大活塞快4倍

第三章

3-3什么是液压泵的排量、理论排量和实际排量？它们的关系如何？

3-5齿轮泵压力的提高主要受哪些因素的影响？可以采取哪些措施来提高齿轮泵的压力？

3-10举例说明液压泵必须满足的三个基本条件。

3-12某液压泵在转速min /950r n =时，理论流量min /160L q t =。在同样的转速和压力为MPa p 5.29=时，测得泵的实际流量为min /150L q =，总效率87.0=η，求：

（1） 泵的容积效率；

（2） 泵在上述工况下所需的电动功率； （3） 泵在上述工况下的机械效率； （4） 驱动泵的转矩多大？ 解：（1）泵的容积效率9375

.0160

150===

t

v q q η

（2）电动功率w pq P t 10448.887.0/)60/10150(105.29/36?=???==-η （3）泵的机械效率；928

.09375.087.0==

=

v

m ηηη

（4）泵的驱动转矩,ω

t

P M =

60

2n πω=

，从而求得M N M .851=

第四章

4-1如果4-22所示，各液压缸的供油压力MPa p 2=，供油流量min /30L q =，横截面积21100cm A =，2250cm A =，不计容积损失和机械损失，试确定各液压缸的运动方向、运动速度和牵引力。

解：（a ）向左运动，运动速度s

m A q v /05.010

10060

/10

304

3

1

=??=

=

--，

牵引力N PA A A p pA F 42211100.1)(?==--=

（b ）向左运动，运动速度s

m A q v /05.010

10060

/10

304

3

1

=??==

--，

牵引力N PA A A p pA F 42211100.1)(?==--=

（c ）向左运动，运动速度s

m A q A q q v /1.02

1

==+=

，

牵引力N PA A A p pA F 42211100.1)(?==--=

（d ）向右运动，运动速度s

m A A q v /1.02

1=-=

，

牵引力N A A p F 421100.1)(?=-=

4-3一差动液压缸，要求：（1）快退快进υυ=；（2）快退快进υυ2=求：活塞面积和活塞杆面积之比为多少？

解：设活塞面积为1A ，活塞杆面积为2A ，

（1）快进差动连接，)(211A A q A -+=快进快进υυ，则2

A q =

快进υ ，而2

1A A q -=

快退υ，

则

（1）由快退快进υυ=，得212A A =； （2）由快退快进υυ2=，得213A A =

4-5已知单杆液压缸缸筒内径mm D 100=，活塞杆直径mm d 50=，工作压力

MPa p 21=，流量min /10L q v =，回油压力MPa p 5.02=，试求活塞往返运动时的推力和运动速度。 解：（1）有杆腔进油时，

s

m A A q v /028.0)

05.01.0(4

60

/10

102

2

3

2

1=-?=

-=

-π

，

=

??

?--?

?=--=2

6

226

2

2

2

2

1

1.04

105.0)05.01.0(4

1024

)(4

π

π

π

π

D

P d D

p F

（2）无杆腔进油时，

s

m A q v /0212.01

.04

60

/10

102

3

1

=??==

-π

，

Nm

d D

P D

p F 28.1)05.01.0(4

105.01.04

102)(4

4

2

26

26

22

2

2

1

=-??

?-??

?=--=π

π

π

π

第五章

5-3分别说明O 型、M 型、P 型和H 型三位四通换向阀在中间位置时的性能特点。 5-5何谓换向阀的液压卡紧现象？如何防止？

5-13分析比较溢流阀、减压阀和顺序阀的作用及差别。

5-14流量阀的节流口为什么尽量采用近似薄壁小孔而不用细长小孔？ 5-15何为节流阀的最小稳定流量，它有何实用意义？

5-16为什么调速阀比节流阀具有更好的稳速性能？调速阀的最小压差有何实用意义？

5-25．图5-63中溢流阀的调定压力为5MPa ，减压阀的调定压力为2.5Mpa ，设液压缸的无杆腔面积250cm A =，液流通过单向阀和非工作状态下的减压阀时，其压力损失分别为0.2MPa 和0.3MPa 。试问：当负载分别为0kN 、7.5kN 和30kN 时，（1）液压缸能否移动？（2）A 、B 和C 三点压力数值各为多少？ 解：

当负载为0kN 时，011==

A

F p ，减压阀开度最大，不起着减压作用，液压缸

能动，此时0=c p ，a b Mp p 2.0=，a a Mp p 5.0=

当负载为KN 5.7时，a Mp A

F p 5.111==

，减压阀开度很大，不起着减压作用，

液压缸能动，此时a c Mp p 5.1=，a b Mp p 7.1=，a a Mp p 0.2=

当负载为KN 30时，a Mp A

F p 611==

，减压阀关闭，液压缸不动，此时

a c Mp p 6=，a

b Mp p 5.2=，a a Mp p 0.5=

5-26如图5-64所示的液压系统中，各溢流阀的调定压力分别为MPa p A 4=、MPa p B 3=和MPa p C 2=。试求在系统的负载趋于无限大时，液压泵的工作压力。 解：（a ）图中，三个溢流阀工作，液压泵的工作压力a Mp p 9234=++=。 （b ）图中，液压泵的工作压力取决于三个溢流阀中调节压力最低者，即

a Mp p 2=。

5-27在图5-65所示的系统中，溢流阀的调定压力为4MPa ，如果阀芯阻尼小孔造成的损失不计，试判断下列情况下压力表的读数：（a ）YA 断电，负载为无穷大；

（b ）YA 断电，负载压力为2MPa ；

解：（a ）YA 断电，负载为无穷大时，压力表的读数a A Mp p 4=； （b ）YA 断电，负载压力为2Mpa ，压力表的读数a A Mp p 2=； （c ）YA 通电，负载压力为2Mpa ，压力表的读数a A Mp p 0=；

5-28如图5-66所示，顺序阀的调整压力MPa P x 3=，溢流阀的调整压力

MPa

P y 5=，试求在下列情况下A 、B 点的压力：（a ）液压缸运动时，负载压力

MPa P L 4=；

（b ）负载压力MPa P L 1=；（c ）活塞运动到右端时。 解：（a ）液压缸运动时，负载压力MPa P L 4=，MPa P P b a 4== （b ）液压缸运动时，负载压力MPa P L 1=，MPa P a 1=，MPa P b 3= （c ）活塞运动到右端时，MPa P P b a 5==。

5-29如图5-67所示两阀组中，设两减压阀调定压力一大一小（B A p p >）并且所在支路有足够的负载。说明支路的出口压力取决于哪个减压阀？为什么？ 解：串联时取决于小者；并联时取决于大者。 第七章

7-1什么叫基本液压回路？它有哪些特点？

7-3如图7-30所示两个溢流阀串联，调定压力为：MPa p y 21=，MPa p y 42=。溢流阀卸荷的压力损失忽略不计，试判断电磁阀不同工况下，A 点和B 点的压力各为多少。 解：

1YA 通电，a a Mp p 4=，a b Mp p 4=。

1YA 断电，a a Mp p 2=，a b Mp p 2=。

7-4两减压阀串联如图7-31所示。取MPa p y 5.4=，MPa p j 5.31=，MPa p j 22=，活塞负载N F 1200=，活塞面积215cm A =，管路损失不计。求：（1）活塞在运动中和到达终端位置，A ，B ，C 的压力等于多少？（2）若负载阻力增加到N F 4200=，A ，B ，C 点压力为多少？（3）单向阀起什么作用？ 解：

（1）若N F 1200=，则液压缸压力a

Mp

p 8.010

1512004

=?=

-，活塞在运动过程中

时，溢流阀不能开启，减压阀开口全开，a c b a Mp p p p 8.0===。活塞到达终点时，溢流阀、减压阀均处于工作状态，此时a a Mp p 5.3=，a b Mp p 5.4=，

a

c Mp

p 0.2=

（2）若N F 4200=，则液压缸压力a

Mp

p 8.210

1542004

=?=

-，不能能推动活塞

运动，溢流阀、减压阀均处于工作状态，此时a a Mp p 5.3=，a b Mp p 5.4=，

a

c Mp

p 0.2=

7-6如图7-33所示，主液压缸I 负载阻力N F 4500=I ，两缸大小相同，大腔面积2120cm A =，小腔面积2210cm A =，溢流阀压力MPa p y 3=，减压阀压力

MPa

p j 5.1=。试分析：（1）夹紧缸2运动中：A p 和B p 为多少？（2）夹紧缸2

夹紧工件时：A p 和B p 分别为多少？（3）夹紧缸2最高承受压力max j p 为多少？ 解：（1）缸1工作压力为，a

Mp

p 25.210

2045004

=?=

-，夹紧缸2运动过程中，减

压阀处于工作状态，a j A Mp p p 5.1==，B 点压力为溢流阀压力MPa p p y b 3==； （2）同上，夹紧缸2夹紧工件时，减压阀处于工作状态，：A p 和B p 分别为：

a A Mp p 5.1=， MPa

p b 3=；

（3）夹紧缸2最高承受压力max j p 为a j Mp p 0.3max =

7-8如果7-35所示，进油截流调速阀回路，已知液压泵的供油量

3

3101.0m q p -?=，溢流阀压力MPa p y 3=，液压缸无杆腔面积2411020cm A -?=，负载N F 4000=，节流阀为薄壁刃口，开口面积24101cm A T -?=，6.0=d C ，

3

/880m kg =ρ，求：活塞运行速度υ大小？节流阀的流量和回路效率是多少？若

2

4

10

5cm

A T -?=时，液压缸运行速度和溢流阀的分流量是多少？

解：（1）液压缸进油腔压力为a

Mp A F p 210

2040004

1

=?=

=-

经过节流阀的流量

s m P

A C q T

d /10

92.2880

10

)23(10

01.06.03

5

6

4

--?=?-?

??=?=ρ

所以活塞运动速度s

m A q v /10

6.1410

201092.23

4

5

1

---?=??=

=

（2）溢流阀的溢流量为s m q q q p y /10708.01092.2101.03453---?=?-?=-= 回路效率%5.1910

310

1.0106.1440006

3

3=?????=

=

--p

p c p q Fv η

（3）若24105cm A T -?=时，经过节流阀的流量

s m s m P

A C q T

d /10

6.14/10

92.253

5

35

--?=??=?=ρ

＞泵的实际输出流量p q ，

所以此时通过节流阀的流量为泵的流量

s m q q p /10

1.03

3

-?==

活塞运动速度s

m A q v /105010

20101.03

4

31

---?=??==

溢流阀的溢流量为s m q q q p y /.03=-=

7-9如果7-36所示回路，泵的流量min /25L q p =，液压缸两腔面积21100cm A =，2

150cm

A =，当液压缸的负载F 从0变化到30000N 时，液压缸向右运行速度不变，min /2.0m v =，调速阀最小压差MPa p 5.0=?，试求：（1）溢流阀最小调定压力y p 为多少？（2）负载F=0时泵工作压力是多少？（3）液压缸的最高工作

压力是多少？

解：（1）溢流阀应保证N F F 30000max ==时仍能正常工作，根据液压缸受力平衡方程max 2min max 221F A p F A p A p p +?=+=，可得

a

p Mp F A p A p 25.3)3000010

50105.0(10

1001)(14

64

max 2min 1

=+????=

+?=

--

进入液压缸的最大流量min /2102.010100341L v A q =???==-

溢流阀处于正常溢流状态，所以泵的工作压力即为溢流阀最小调定压力，

a

a P y Mp

p p 25.3==

（2）、（3）当负载F=0时，泵工作压力仍是a a P y Mp p p 25.3==，液压缸小腔中压力达到最大，建立液液压缸受力平衡方程

2

min 21A p A p y =，则

a y Mp p A A p 5.625.350

1002

1min 2=?=

=