液压与气压传动习题库及参考答案.docx
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液压与气压传动习题库及参考答案
五、计算题
1、某泵输出油压为10MPa，转速为1450r/min，排量为200mL/r，泵的容积效率为ηVp=0.95，总效率为ηp=0.9。
求泵的输出液压功率及驱动该泵的电机所需功率（不计泵的入口油压）。
解：
泵的输出功率为：
电机所需功率为：
2、已知某液压泵的转速为950r/min，排量为VP=168mL/r，在额定压力29.5MPa和同样转速下，测得的实际流量为150L/min，额定工况下的总效率为0.87，求：
（1）液压泵的理论流量qt；
（2）液压泵的容积效率ηv；
（3）液压泵的机械效率ηm；
（4）在额定工况下，驱动液压泵的电动机功率Pi；
（5）驱动泵的转矩T。
解：
（1）qt=Vn=950×168÷1000=159.6L/min
（2）ηv=q/qt=150/159.6=0.94；
（3）ηm=0.87/0.94=0.925
（4）Pi=pq/（60×0.87）=84.77kW；
（5）Ti=9550P/n=9550×84.77/950=852Nm
3、已知某液压泵的输出压力为5MPa，排量为10mL/r，机械效率为0.95，容积效率为0.9，转速为1200r/min，求：
（1）液压泵的总效率；
（2）液压泵输出功率；
（3）电动机驱动功率。
解：
（1）η=ηVηm=0.95×0.9=0.855
（2）P=pqηv/60=5×10×1200×0.9/（60×1000）=0.9kW
（3）Pi=P/η=0.9/（0.95×0.9）=1.05kW
4、如图，已知液压泵的输出压力pp=10MPa，泵的排量VP＝10mL／r，泵的转速nP＝1450r／min，容积效率ηPV=0.9，机械效率ηPm=0.9；液压马达的排量VM＝10mL／r，容积效率ηMV=0.92，机械效率ηMm＝0.9，泵出口和马达进油管路间的压力损失为0.5MPa，其它损失不计，试求：
（1）泵的输出功率；
（2）驱动泵的电机功率；
（3）马达的输出转矩；
（4）马达的输出转速；
解：
（1）Ppo=ppqp=ppVpnpηPV=10×10×10−3×1450×0.9/60=2.175KW
（2）PPi=PPo/ηp=PPo/（ηPVηMm）=2.69KW
PM=PP−ΔP=10−0.5=9.5MPa
（3）TM=pMVMηVM/2π=9.5×10×0.9/2π=13.6Nm
（4）nM=-npVpηPVηMV/VM=1450×10×0.9×0.92/10=1200.6r/min
5、如图所示，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内的上升高度x。
解：
设柱塞侵入深度h处为等压面，即有
（F+G）/（πd2/4）=ρg（h+x）
导出：
x=4（F+G）/（ρgπd2）−h
6、已知液压马达的排量VM=250mL/r；入口压力为9.8Mpa；出口压力为0.49Mpa；此时的总效率ηM=0.9；容积效率ηVM=0.92；当输入流量为22L/min时，试求：
（1）液压马达的输出转矩（Nm）；
（2）液压马达的输出功率（kW）；
（3）液压马达的转速（r/min）。
解：
（1）液压马达的输出转矩
TM=1/2π·ΔpM·VM·ηMm=1/2π×（9.8－0.49）×250×0.9/0.92=362.4N·m
（2）液压马达的输出功率
PMO=ΔpM·qM·ηM/612=（9.8－0.49）×22×0.9/60=3.07kw
（3）液压马达的转速
nM=qM·ηMV/VM=22×103×0.92/250=80.96r/min
7、下图为两结构尺寸相同的液压缸，A1=100cm2，A2=80cm2，p1=0.9Mpa，q1=15L/min。
若不计摩擦损失和泄漏，试求：
（1）当两缸负载相同（F1=F2）时，两缸能承受的负载是多少？
（2）此时，两缸运动的速度各为多少？
解：
列方程：
联合求解得p2=0.5MPa，F1=F2=5000N
v1=q1/A1=0.025m/s；v2A1=v1A2，v2=0.020m/s
8、如图所示三种形式的液压缸，活塞和活塞杆直径分别为D、d，如进入液压缸的流量为q，压力为P，若不计压力损失和泄漏，试分别计算各缸产生的推力、运动速度大小和运动方向。
答：
（a）
；
；缸体向左运动
（b）答：
；
；缸体向右运动
（c）答：
；
；缸体向右运动
9、如图所示液压回路，已知液压泵的流量qp=10L/min，液压缸无杆腔活塞面积A1=50cm2，有杆腔活塞面积A2=25cm2，溢流阀调定压力PP=2.4Mpa，负载FL=10000N，节流阀通流面积AT=0.01cm2，试分别求回路中活塞的运动速度和液压泵的工作压力。
（设Cd=0.62，ρ=870kg/m3，节流阀口为薄壁小孔。
）
答，以题意和图示得知：
因工作压力：
PP=2.4MpaFL=10000N
P1·A1=FL
P1=FL/A1=10000/（50×10-4）=2MPa
节流阀的压差：
ΔP=P1=2MPa
节流阀的流量：
=
=4.2×10-2m3/s
活塞的运动速度：
V=
=
=150cm/min
有泵的工作压力：
PⅠ=PP=2Mpa活塞的运动速度：
V=150cm/min
10、如图所示两个结构和尺寸均相同的液压缸相互串联，无杆腔面积A1=100cm2，有杆腔面积A2=80cm2，液压缸1输入压力P1=0.9Mpa，输入流量q1=12L/min，不计力损失和泄漏，试计算两缸负载相同时（F1=F2），负载和运动速度各为多少？
答：
以题意和图示得知：
P1·A1=F1+P2·A2
P2·A1=F2
因：
F1=F2所以有：
P1·A1=P2·A2+P2·A1
故：
P2=
=0.5（MPa）
F1=F2=P2·A1=0.5×100×10-4×106=5000（N）
V1=q1/A1=（10×10-3）/（100×10-4）=1.2（m/min）
q2=V1·A2
V2=q2/A1=V1·A2/A1=0.96（m/min）
因此，负载为5000（N）；缸1的运动速度1.2（m/min）；缸2的运动速度0.96（m/min）。
11、如图所示液压系统，负载F，减压阀的调整压力为Pj，溢流阀的调整压力为Py，Py>Pj。
油缸无杆腔有效面积为A。
试分析泵的工作压力由什么值来确定。
解：
泵的工作压力P=0
12、如图所示，两个结构和尺寸均相同相互串联的液压缸，有效作用面积A1=100cm2，A2=80cm2，液压泵的流量qp=0.2*10-3m3/s，P1=0.9Mpa，负载F1=0，不计损失，求液压缸的负载F2及两活塞运动速度V1，V2。
解：
V1=q1/A1=0.2*10-3/100*10-4=0.02m/s
V2=q2/A2=0.02*80*10-4/100*10-4=0.16m/s
P2=F2/A1
P1A1=P2A2+F1
F1=0；P2=P1A1/A2=1.125MPa
F2=P2A1=112.5N
13、如图所示液压系统中，试分析在下面的调压回路中各溢流阀的调整压力应如何设置，能实现几级调压？
解：
能实现3级调压,各溢流阀的调整压力应满足Py1>Py2和Py1>Py3
14、分析下列回路中个溢流阀的调定压力分别为pY1=3MPa，pY2=2MPa，pY3=4MPa，问外负载无穷大时，泵的出口压力各位多少？
解：
（a）p=2MPa；（b）p=9MPa；（c）p=7MPa
15、图示回路，溢流阀的调整压力为5MPa，顺序阀的调整压力为3MPa，问下列情况时A、B点的压力各为多少？
（1）液压缸活塞杆伸出时，负载压力pL=4MPa时；
（2）液压缸活塞杆伸出时，负载压力pL=1MPa时；
（3）活塞运动到终点时。
答：
（1）pA=4MPa；pB=4MPa；
（2）pA=1MPa；pB=3MPa；
（3）pA=5MPa；pB=5MPa。
16、图示回路，溢流阀的调整压力为5MPa，减压阀的调整压力为1.5MPa，活塞运动时负载压力为1MPa，其它损失不计，试分析：
（1）活塞在运动期间A、B点的压力值。
（2）活塞碰到死挡铁后A、B点的压力值。
（3）活塞空载运动时A、B两点压力各为多少？
答：
（1）pA=1MPa；pB=1MPa
（2）pA=1.5MPa；pB=5MPa
（3）pA=0MPa；pB=0MPa
18、夹紧回路如下图所示，若溢流阀的调整压力p1＝3Mpa、减压阀的调整压力p2＝2Mpa，试分析活塞空载运动时A、B两点的压力各为多少？
减压阀的阀芯处于什么状态？
工件夹紧活塞停止运动后，A、B两点的压力又各为多少？
此时，减压阀芯又处于什么状态？
答：
当回路中二位二通换向阀处于图示状态时，在活塞运动期间，由于活塞为空载运动，并忽略活塞运动时的摩擦力、惯性力和管路损失等，则B点的压力为零，A点的压力也为零（不考虑油液流过减压阀的压力损失）。
这时减压阀中的先导阀关闭，主阀芯处于开口最大位置。
当活塞停止运动后B点压力升高，一直升到减压阀的调整压力2Mpa，并保证此压力不变，这时减压阀中的先导阀打开，主阀芯的开口很小。
而液压泵输出的油液（由于活塞停止运动）全部从溢流阀溢流回油箱，A点的压力为溢流阀的调定压力3Mpa。
19．如下图所示，已知变量泵最大排量VPmax=160mL/r，转速nP=1000r/min，机械效率ηmp=0.9，总效率ηp=0.85；液压马达的排量VM=140mL/r，机械效率ηmM=0.9，总效率ηM=0.8，系统的最大允许压力P=8.5Mpa，不计管路损失。
求液压马达转速nM是多少？
在该转速下，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？
答：
（1）液压马达的转速和转矩液压泵的输出流量
液压马达的容积效率
液压马达的转速：
液压马达输出的转矩：
（2）驱动液压泵所需的功率和转矩
（a）驱动液压泵所需的功率
（b）驱动液压泵的转矩
或
2.1一粘度计如图示，已知：
，细管直径
，管长
，设在
内，油位从
下降
到，求油液的运动粘度
。
2.2如图示，一液压泵从油箱吸油，液压泵排量
，液压泵转速
，油液粘度
，密度
，吸油管长
，吸油管直径
，计算时要考虑管中的沿程损失，不计局部损失。
试求：
（1）为保证泵的吸油腔真空度不超过
，泵离油箱液面的最大允许安装高度；
（2）当泵的转速增加或减少时，此最大允许安装高度将怎样变化?
2.3流量
的液压泵从油箱吸油，油液粘度
，密度
，吸油管直径
，泵口离油箱液面的安装高度
，管长
，吸油管入口处的局部阻力系数
。
试求泵吸油腔处的真空度。
45
2.4如图示，一流量
的液压泵，安装在油面以下，油液粘度
，
，其它尺寸如图示，仅考虑吸油管的沿程损失，试求液压泵入口处的表压力。
2.5流量
的液压泵，将密度
，粘度
的液压油通过内径
的油管输入有效面积
的液压缸，克服负载
使活塞作均匀速运动，液压泵出口至液压缸中心线高度
（设管长
），局部压力损失
，试求液压泵的出口压力。
2.1解：
通过细长管流量
式中
2.2解：
（1）对截面ⅠⅡ列伯努利方程，以油箱液面为基准面
沿程损失
（2）当泵的转速增加时，管内流速
增加，速度水头与压力损失与
成正比也增加，因此吸油高度H将减小。
反之，当泵的转速减少时，H将增大。
2.3解：
对油箱液面与泵入口处到伯努利方程，以油箱液面为基准面
真空度：
2.4解：
对截面ⅠⅡ列伯努利方程，以油箱液面为基准面
2.5解：
对截面ⅠⅡ列伯努利方程，以截面Ⅰ为基准面
六、回路分析
1、下图所示液压系统是采用蓄能器实现快速运动的回路，试回答下列问题：
（1）液控顺序阀3何时开启，何时关闭？
（2）单向阀2的作用是什么？
（3）分析活塞向右运动时的进油路线和回油路线。
答：
（1）当蓄能器内的油压达到液控顺序阀3的调定压力时，阀3被打开，使液压泵卸荷。
当蓄能器内的油压低于液控顺序阀3的调定压力时，阀3关闭。
（2）单向阀2的作用是防止液压泵卸荷时蓄能器内的油液向液压泵倒流。
（3）活塞向右运动时：
进油路线为：
液压泵1→单向阀2→换向阀5左位→油缸无杆腔。
蓄能器→换向阀5左位→油缸无杆腔。
回油路线为：
油缸有杆腔→换向阀5左位→油箱。
2、在图示回路中，如pY1=2MPa，pY2=4MPa，卸荷时的各种压力损失均可忽略不计，试列表表示A、B两点处在不同工况下的压力值。
（单位：
MPa）
解：
1DT（＋）
2DT（＋）
1DT（＋）
2DT（－）
1DT（－）
2DT（＋）
1DT（－）
2DT（－）
A
4
0
4
0
B
6
2
4
0
3、如图所示的液压回路，试列出电磁铁动作顺序表（通电“+”，失电“-”）。
解：
1DT
2DT
3DT
快进
－
＋
＋
工进
＋
＋
－
快退
－
－
＋
停止
－
－
－
4、如图所示的液压系统，两液压缸有效面积为A1=A2=100×10−4m2，缸Ⅰ的负载F1=3.5×104N，缸Ⅱ的的负载F2=1×104N，溢流阀、顺序阀和减压阀的调整压力分别为4.0MPa，3.0MPa和2.0MPa。
试分析下列三种情况下A、B、C点的压力值。
（1）液压泵启动后，两换向阀处于中位。
（2）1YA通电，液压缸Ⅰ活塞移动时及活塞运动到终点时。
（3）1YA断电，2YA通电，液压缸Ⅱ活塞移动时及活塞杆碰到死挡铁时。
解：
p1=F1/A=3.5×104/（100×10－4）=3.5MPa
p2=F2/A=1×104/（100×10−4）=1MPa
（1）4.0MPa、4.0MPa、2.0MPa
（2）活塞运动时：
3.5MPa、3.5MPa、2.0MPa；终点时：
4.0MPa、4.0MPa、2.0MPa
（3）活塞运动时：
1Mpa、0MPa、1MPa；碰到挡铁时：
4.0MPa、4.0MPa、2.0MPa
5、如图所示的液压系统，可以实现快进－工进－快退－停止的工作循环要求。
（1）说出图中标有序号的液压元件的名称。
（2）填出电磁铁动作顺序表。
答：
（1）1－变量泵，2－调速阀，3－二位二通电磁换向阀，4－二位三通电磁换向阀，5－单杆液压缸。
（2）
动作电磁铁
1YA
2YA
3YA
快进
－
＋
＋
工进
＋
＋
－
快退
－
－
＋
停止
－
－
－
6、如图所示的液压系统，可以实现快进－工进－快退－停止的工作循环要求
（1）说出图中标有序号的液压元件的名称。
（2）写出电磁铁动作顺序表。
解：
（1）1－三位四通电磁换向阀，2－调速阀，3－二位三通电磁换向阀
（2）
动作电磁铁
1YA
2YA
3YA
快进
＋
－
－
工进
＋
－
＋
快退
－
＋
＋
停止
－
－
－
7、图示回路中，溢流阀的调整压力为5.0MPa、减压阀的调整压力为2.5MPa。
试分析下列三种情况下A、B、C点的压力值。
（1）当泵压力等于溢流阀的调定压力时，夹紧缸使工件夹紧后。
（2）当泵的压力由于工作缸快进、压力降到1.5MPa时。
（3）夹紧缸在夹紧工件前作空载运动时。
解：
（1）2.5MPa、5MPa、2.5MPa
（2）1.5MPa、1.5MPa、2.5MPa
（3）0、0、0
8、图示回路，若阀PY的调定压力为4Mpa，阀PJ的调定压力为2Mpa，回答下列问题：
（1）阀PY是（）阀，阀PJ是（）阀；
（2）当液压缸运动时（无负载），A点的压力值为（）、B点的压力值为（）；
（3）当液压缸运动至终点碰到档块时，A点的压力值为（）、B点的压力值为（）。
解：
（1）溢流阀、减压阀；
（2）活塞运动期时PA=0，PB=0；
（3）工件夹紧后，负载趋近于无穷大：
PA=4MPa，PB=2MPa。
9、如图所示系统可实现“快进→工进→快退→停止（卸荷）”的工作循环。
（1）指出液压元件1～4的名称。
（2）试列出电磁铁动作表（通电“＋”，失电“－”）。
解：
动作
1YA
2YA
3YA
4YA
快进
+
－
+
－
工进
＋
－
－
－
快退
－
+
－
－
停止
－
－
－
+
10、如图所示的液压回路，要求先夹紧，后进给。
进给缸需实现“快进——工进——快退——停止”这四个工作循环，而后夹紧缸松开。
（1）指出标出数字序号的液压元件名称。
（2）指出液压元件6的中位机能。
（3）列出电磁铁动作顺序表。
（通电“+”，失电“-”）
答：
（1）1－减压阀；2－单向阀；3－二位四通电磁换向阀；4－压力继电器；
5－液压缸；6－三位四通电磁换向阀。
（2）O型。
（3）
1DT
2DT
3DT
4DT
夹紧
－
－
－
－
快进
－
＋
－
＋
工进
－
＋
－
－
快退
－
－
＋
＋
松开
＋
－
－
－
11、图示系统中溢流阀的调整压力为PA=3MPa，PB=1.4MPa，PC=2MPa。
试求系统的外负载趋于无限大时，泵的输出压力为多少？
答：
PA=3MPa
12、如图所示系统可实现“快进→工进→快退→停止（卸荷）”的工作循环。
（1）指出标出数字序号的液压元件的名称。
（2）试列出电磁铁动作表（通电“＋”，失电“－”）。
答：
（1）1－变量泵；2－调速阀；3－二位二通电磁换向阀；4－二位三通电磁换向阀；5－液压缸。
（2）
1YA
2YA
3YA
快进
－
＋
＋
工进
＋
＋
－
快退
－
－
＋
停止
－
－
－
13、下图所示减压回路中，若溢流阀的调整压力分别为4MPa,减压阀的调定压力为1.5MPa，试分析：
（假设：
至系统的主油路截止，活塞运动时夹紧缸的压力为0.5MPa）
（1）活塞在运动时，A、B两处的压力分别是多少？
（2）活塞夹紧工件，其运动停止时，A、B两处的压力又分别是多少？
答：
（1）pA=pB=0.5MPa
（2）pA=4MPa，pB=1.5MPa
14、下图所示的液压回路，要求实现“快进—工进—快退—停止（卸荷）”的工作循环，试列出电磁铁动作顺序表。
（通电“+”，失电“-”）
答：
1YA
2YA
3YA
4YA
快进
+
－
+
+
工进
－
－
－
+
快退
－
+
+（－）
+
停止
－
－
－
－
20、认真分析如图所示的液压系统，按电气元件的工作顺序和工作状态，试分析说明液压缸各动作的运动和工作状态。
（注：
电气元件通电为“＋”，断电为“—”）
动作名称
电气元件
1YA
2YA
1
—
+
2
+
+
3
+
—
4
+
+
5
+
—
6
—
—
7
+
—
答：
1——活塞快进。
2——第一种速度工进。
3——停留。
4——第二种速度工进。
5——停留。
6——快退。
7——停止。
21、如图所示液压系统，完成如下动作循环：
快进—工进—快退—停止、卸荷。
试写出动作循环表，并评述系统的特点。
解：
电磁铁动作循环表
1YA
2YA
3YA
4YA
快进
＋
—
—
—
工进
＋
—
＋
—
快退
—
＋
—
—
停止、卸荷
—
—
—
＋
特点：
先导型溢流阀卸荷回路卸荷压力小冲击小，回油节流调速回路速度平稳性好，发热、泄漏节流调速影响小，用电磁换向阀易实现自动控制。
22、如图所示系统能实现”快进→1工进→2工进→快退→停止”的工作循环。
试画出电磁铁动作顺序表，并分析系统的特点?
解：
电磁铁动作循环表
1YA
2YA
3YA
4YA
快进
＋
—
＋
＋
1工进
＋
—
—
＋
2快退
＋
—
—
—
快退
—
＋
＋
＋
停止
—
—
—
—
23、如图所示液压系统可实现快进—工进—快退—原位停止工作循环，分析并回答以下问题：
（1）写出元件2、3、4、7、8的名称及在系统中的作用？
（2）列出电磁铁动作顺序表（通电“＋”，断电“－”）？
（3）分析系统由哪些液压基本回路组成？
（4）写出快进时的油流路线？
解：
（1）2——35DY，使执行元件换向3——22C，快慢速换接
4——调速阀，调节工作进给速度7——溢流阀，背压阀
8——外控内泄顺序阀做卸荷阀
（2）电磁铁动作顺序表
工况
1YA
2YA
行程阀
快进
＋
—
—
工进
＋
—
＋
快退
—
＋
＋（—）
原位停止
—
—
—
（3）三位五通电电液换向阀的换向回路、进口调速阀节流调速回路
单向行程调速阀的快、慢、快换速回路、差动连接快速回路、双泵供油快速回路
24、如图所示，当负载无穷大时，填写电磁铁动作顺序表。
解：
12MPa，9MPa，7MPa，4MPa
31、如图所示液压系统，完成如下动作循环：
快进—工进—快退—停止、卸荷。
试写出动作循环表，并评述系统的特点。
解：
1YA
2YA
3YA
4YA
快进
＋
－
－
－
工进
＋
－
＋
－
快退
－
＋
－
－
停止、卸荷
－
－
－
＋
特点：
先导型溢流阀卸荷回路卸荷压力小冲击小，回油节流调速回路速度平稳性好，发热、泄漏节流调速影响小，用电磁换向阀易实现自动控制。
32、如图所示系统能实现“快进→1工进→2工进→快退→停止”的工作循环。
试画出电磁铁动作顺序表，并分析系统特点。
1YA
2YA
3YA
4YA
快进
＋
－
＋
－
1工进
＋
－
－
－
2工进
＋
－
－
＋
快退
－
＋
＋
－
停止
－
－
－
－
33、图1所示液压系统可实现“快进—工进—快退—停止”的动作循环，要求列出其电磁铁动作循环表，并分析该液压系统有何特点。
解：
电磁铁动作循环表：
1YA
2YA
3YA
快进
＋
－
－
工进
＋
－
＋
快退
－
＋
－
停止
－
－
－
液压系统特点：
采用进油节流调速回路保证稳定的低速运动，较好的速度刚度；采用背阀提高了运动的平稳性，启动冲击小；采用差动连接实现快进，能量利用经济合理。
七、绘制回路
1、试用两个单向顺序阀实现“缸1前进——缸2前进——缸1退回——缸2退回”的顺序动作回路，绘出回路图并说明两个顺序阀的压力如何调节。
解：
采用单向顺序阀的顺序动作回路：
1Y得电，缸1和缸2先后前进，2Y得电，缸1和缸2先后退回。
为此，px1调定压
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