液压与气压传动课后习题答案29

第1章绪论

1-1什么是液压传动？什么是气压传动？

参考答案：

液压与气压传动的基本工作原理是相似的，都是以流体的压力能来传递动力的。以液体（液压油）为工作介质，靠液体的压力能进行工作称为液压传动。以压缩空气为工作介质，靠气体压力能进行工作的称为气压传动。

1-2液压与气压传动系统有哪几部分组成？各部分的作用是什么？

参考答案：

液压传动系统和气压传动系统主要有以下部分组成：

（1）动力元件：液压泵或气源装置，其功能是将原电动机输入的机械能转换成流体的压力能，为系统提供动力。

（2）执行元件：液压缸或气缸、液压马达或气压马达，它们的功能是将流体的压力能转换成机械能，输出力和速度（或转矩和转速），以带动负载进行直线运动或旋转运动。

（3）控制元件：压力流量和方向控制阀，它们的作用是控制和调节系统中流体的压力、流量和流动方向，以保证执行元件达到所要求的输出力（或力矩）、运动速度和运动方向。

（4）辅助元件：保证系统正常工作所需要的辅助装置，包括管道、管接头、油箱或储气罐、过滤器和压力计等。

（5）传动介质：指传递能量的流体，即液压油或压缩空气。

1-3液压与气压传动主要优缺点有哪些？

参考答案：

液压传动的主要优点：

在输出相同功率的条件下，液压转动装置体积小、重量轻、结构紧凑、惯性小、并且反应快。可在运行过程中实现大范围的无级调速、且调节方便。传动无间隙，运动平稳，能快速启动、制动和频繁换向。操作简单，易于实现自动化，特别是与电子技术结合更易于实现各种自动控制和远距离操纵。不需要减速器就可实现较大推力、力矩的传动。易于实现过载保护，安全性好；采用矿物油作工作介质，滋润滑性好，故使用寿命长。液压元件已是标准化、系列化、通用化产品、便于系统的设计、制造和推广应用。

液压传动的主要缺点：

（1）油液的泄露、油液的可压缩性、油管的弹性变形会影响运动的传递正确性，故不宜用于精确传动比的场合。

（2）由于油液的粘度随温度而变，从而影响运动的稳定性，故不宜在温度变化范围较大的场合工作。

（3）由于工作过程中有较多能量损失（如管路压力损失、泄漏等），因此，液压传动的效率还不高，不宜用于远距离传动。

（4）为了减少泄漏，液压元件配合的制造精度要求高，故制造成本较高。同时系统故障诊断困难。

气压传动的主要优点：

（1）以空气为传动介质，取之不尽，用之不竭；用过的空气直接排到大气中，处理方便，不污染环境，符合“绿色制造”中清洁能源的要求。

（2）空气的粘度很小，因而流动时阻力损失小，便于集中供气、远距离传输和控制。

（3）工作环境适应性好，特别是在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射及振动等恶劣环境中工作，比液压、电子、电气控制优越。

（4）维护简单，使用安全可靠，过载能自动保护。

气压传动的主要缺点：

（1）气压传动装置的信号传递速度限制在声速（约340m/s）范围内，所以它的工作频率和响应速度远不如电子装置，并且信号要产生较大的失真和延滞，不宜用于对信号传递速度要求十分高的场合中，但这个缺点不影响其在工业生产过程中应用。

（2）由于空气的可压缩性大，因而气压传动工作速度的稳定性较液压传动差，但采用气液联合可得到较满意的效果。

（3）系统输出力小，气缸的输出力一般不大于50KN；且传动效率低。

（4）排气噪声较大，在高速排气时要加消声器。

1-4 试讨论液压传动系统图形符号的特点。

参考答案：

对于液压传动系统的分析常常通过分析液压系统图，它是一种半结构式工作原理图，由液压元件符号组成，直观性强，容易理解。在液压系统原理图中，职能符号只表示液压元件的种类，不表示元件的实际安装位置，即性能种类。对于具有特殊性能的非标准液压元件,允许用半结构图表示其结构特征。

第2章液压流体力学基础

2-1 什么是液体的粘性？常用的粘度表示方法有哪几种？

参考答案：

液体分子间存内聚力。当在剪切力作用下产生流动时，液体分子间的内聚力会阻止分子间的相对运动，因而内聚力呈现为一种内摩擦力，这一特性称为液体的粘性。

液压油液的粘度有三种表示方法：

（1）动力粘度μ：动力粘度又称为绝对粘度，由式：

f

F

du

A

dy

μ=

确定。液体动力粘度

的物理意义是：液体在单位速度梯度下流动或有流动趋势时，相接触的液层间单位面积上产生的内摩擦力。动力粘度的法定计量单位为Pa⋅s （N⋅s/m2）。

（2）运动粘度ν：液体的动力粘度与其密度的比值被称为液体的运动粘度，即：

η

ν

ρ

=

液体的运动粘度没有明确的物理意义，但它在工程实际中经常用到。因为它的单位中只有长度和时间的量纲，类似于运动学的量，所以被称为运动粘度。它的法定计量单位为m2/s，常用的单位为mm2/s。

（3）相对粘度：相对粘度又称为条件粘度，它是采用特定的粘度计在规定的条件下测量出来的粘度。我国采用恩氏度︒E。相对粘度无量纲。

2-2 液压油种类有哪些？如何选用液压油？

参考答案：

液压油有两大类，即石油基液压油和难然液压液。液压油的运动粘度是划分牌号的依据。国家标准GB/T3141-1994中规定，液压油的牌号就是用它在温度为40C

︒时的运动粘度平均值（单位为mm2/s）来表示。

对液压油液的选用，首先应根据液压传动系统的工作环境和工作条件来选择合适的液压

油液类型，然后再选择液压油液的粘度。

2-3 什么是压力？如何理解液压系统的压力取决于外负载？ 参考答案：

液体在单位面积上所受的内法线方向的力称为压力。压力有绝对压力和相对压力，绝对压力是以绝对真空为基准来度量的，而相对压力是以大气压为基准来进行度量的。

由公式A

F

p =

可知液压系统中的压力是由外界负载决定的。 2-4 什么是流量？如何理解液压系统执行元件的速度取决于流量？ 参考答案：

单位时间内流过通流截面的液体体积称为流量，用q （单位为m 3/s ）表示，如图2-12a ）。对于微小流束，通过该通流截面dA 的流速为u ，其微小流量为：

udA dq =

实际液体流过整个通流截面A 的流量为：

⎰=A

udA q

液压系统执行元件通流截面固定，运行的速度与流量成正比。 2-5 写出雷诺数的表达式，并说明其作用。 参考答案：

雷诺数：由平均流速υ、管径d 和液体的运动粘度ν三个参数组成的无量纲数，是用来表明液体流动状态的数。雷诺数的物理意义是流动液体的惯性力与粘性力之比。雷诺数小，表示粘性力占主导地位，由压力与粘性力之间的平衡决定了流动的规律，流体质点受粘性力制约只能按层沿轴线方向运动，因此流动为层流。

2-6 管路中压力损失有哪几种，各受哪些因素影响？ 参考答案：

液体在流动时产生的压力损失分为两种：一种是液体在等径直管内流动时因摩擦而产生的压力损失，称为沿程压力损失；另一种是液体流径管道的弯头、管接头、阀口以及突然变化的截面等处时，因流速或流向发生急剧变化而在局部区域产生流动阻力所造成的压力损失，称为局部压力损失。

2-7 某液压油体积为200ml ，密度ρ=900kg/m 3，在50o C 时流过恩氏粘度计所需的时间t 1=153s ，20o C 时200 ml 蒸馏水流过恩氏粘度计所需的时间t 2=51s ，问该液压油的恩氏粘度oE50、运动粘度ν和动力粘度μ各为多少？

)

.105.178)

/(1083.1931

.631.734

-2650

502150s Pa s m E E t t E o o o

（ 参考答案：⨯==⨯=-===

-νρμν 2-8 某液压油在大气压力下的体积是100L ，当压力升高后其体积减少到99.6L ，设液压油的体积弹性模量为7500×105Pa ，求压力升高值。

可求的压力升高值。

量和，再由初始体积弹性模可求得由参考答案：

p p V V

p

K ∆∆∆∆-=