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液压和气压传动

2012年液压与气压传动复习

共9题：

闭卷；

复习提纲及考点：

静力学方程、连续性方程、贝努利方程、动量方程、压力损失计算、小孔流动、缝隙流动；

泵、马达的功率、效率及匹配计算，齿轮泵（马达）、叶片泵（马达）、柱塞泵（马达）的工作原理；油缸的工作原理及计算；

换向阀、压力阀、流量阀的工作原理及其组成的回路：

掌握各种常见阀的工作原理，能够进行回路压力的判断；能够分析回路，能够指出回路的错误并提出改正方法；能够针对各种阀组成的回路（特别是调速回路）进行理论计算；

典型回路：

能够根据回路和电磁铁得电表对回路进行分析。

理解气源装置的组成、作用；

理解汽缸及气马达的工作原理；

掌握常见的气动元件及其组成的回路，特别针对教材中出现的典型气动回路；

1、如图所示，油流以V1=6m/s的速度进入水平放置的弯管内，已知θ=60度，入口和出口管道内径分别为D1=30cm，D2=20cm，在1-1断面处的静压力为1.05X105Pa，在2-2断面处的静压力为0.42X105Pa，油液密度为ρ=900kg/m3，试计算作用在弯管上的力在x和y方向上的分量。

2、试根据伯努利方程推导容积式液压泵吸油高度和泵吸油口的真空度的表达式，（设油箱液面压力p0=0；液面高度h0=0）并分析影响吸油高度的因素。

3、用文氏管流量计测定水平管中的流量，假定管中液体是水，截面1的直径d1=0.2m，截面2的直径d2=0.2m，而两截面压力差为p=p1-p2=13730Pa（假设水为理想流体，作稳定流动，密度为1000kg/m3），试确定管中流量q。

4、如图示一抽吸设备水平放置，其出口和大气相通，细管处截面积A2＝3.2cm2,出口处管道截面积A2=4A1，h=1m，求开始抽吸时，水平管中所必须通过的流量q（液体为理想液体，不计损失）。

5、如图所示，活塞下方充满油液（ρ=900kg/m3,运动黏度30X10-6m2/s）,活塞上方通大气。

活塞杆上端的重物W=16X103N，活塞直径为D=32cm，不考虑活塞的自重及运动副之间的摩擦力，分别计算下面三种情况的活塞运动速度。

1）、活塞开薄壁小孔，d=5mm，活塞与缸筒间无泄漏；（Cd=0.62）

2）、活塞开细长孔，d=1mm，l=10mm，活塞与缸筒间无泄漏；（

）

3）、活塞上无孔，活塞和缸筒之间的间隙为0.2mm，活塞宽度为B=30mm；（忽略剪切运动）

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。

1、如图所示的容器，有一直径D=200mm的钢球堵塞着垂直壁面上直径d=150mm的圆孔。

试求钢球（密度为8000kg/m3）恰好处于平衡状态时容器内油液（密度为820kg/m3）的高度H。

如图所示；作用在活塞上的外力F=3000N，活塞直径D=50mm；若使油液从液压缸底部的锐缘孔口流出，孔口直径d=10mm，流量系数Cd=0.61,油液密度

=900kg/m3；不计摩擦，试求作用在液压缸缸底壁面上的力。

1、什么叫液压泵的工作压力，最高压力和额定压力？

三者有何关系？

2、齿轮泵的径向力不平衡是怎样产生的?

会带来什么后果?

消除径向力不平衡的措施有哪些?

3、什么是困油现象？

外啮合齿轮泵、双作用叶片泵和轴向柱塞泵存在困油现象吗？

它们是如何消除困油现象的影响的？

4、某齿轮泵节圆直径d=28mm，齿数Z=10，齿宽B=16mm，在其进口压差为Δp=10MPa，转速为n=3000r/min，齿轮泵的容积效率为ηpv=0.9。

求：

泵的排量和实际输出流量。

若已知泵的机械效率ηpm为0.88，计算泵的输入功率。

5、某双作用叶片泵曲面短半径r=35.35mm，长半径R=37.8mm，叶片宽度b=20mm，叶片厚度δ为2.25mm，叶片倾角为θ=12°，叶片数Z=10，泵的转速为n=1500r/min。

已知泵的工作压力为14MPa时，其输出流量为27L/min，试求泵的容积效率？

6、某斜轴式轴向柱塞泵斜盘倾角为

，柱塞直径为d=22mm，柱塞在缸体上分布圆直径D=68mm，柱塞数Z=7，其容积效率

，机械

，转速

，泵进出口的压差

。

试计算泵的理论输出流量，实际输出流量及泵的输入功率是多少？

7、某轴向柱塞泵直径d=22mm，分度圆直径D=68mm，柱塞数z=7，当斜盘倾角为α=22°30′，转速n=960r/min，输出压力p=10MPa，容积效率ηv=0.95，机械效率ηM=0.9时，试求：

1）泵的理论流量；（m3/s）2）泵的实际流量；（m3/s）3）所需电机功率。

（kW）（0.0012；0.00114；11.3）

8、某径向柱塞马达实际输出扭矩T=250Nm；进出口工作压差

，其容积效率

，机械效率

。

试求当柱塞马达最小角速度

，最大角速度

时，柱塞马达所需最小流量和最大流量各为多少？

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）。

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。

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；

1、两个相同的液压缸串联使用，它们的无杆腔有效面积A1=80cm2,有杆腔有效面积A2=50cm2，，输入油液q=12L/min,压力p=600Kpa（如图示），求如果两缸的负载F1=2F2时，两缸各能承受多大的负载（不计一切损失）？

活塞的运动速度各为多少？

若两缸承受相同的负载（F1=F2），那么该负载的数值为多少？

若缸1不承受负载（F1=0），则缸2能承受多大的负载？

2、如图所示，两个相同的液压缸串联起来，两缸的无杆腔和有杆腔的有效工作面积分别为A1=100cm2，A2=80cm2，输入的压力p1＝18×105Pa，输入的流量q=16l/min，所有损失均不考虑，试求：

1）当两缸的负载相等时，可能承担的最大负载L为多少；（N）2）当两缸的负载不相等时，计算L1max和L2max的数值；（N）3）两缸的活塞运动速度各是多少?

（m/min）

3、图示液压回路，已知液压缸的有效工作面积分别为A1=A3=100cm2，，A2=A4=50cm2，当最大载荷F1=14KN，F2=4.25KN，背压p=0.15MPa，节流阀2的压差Δp=0.2MPa时，问：

不计损失，A、B、C各点的压力是多少？

阀1、2、3至少应选用多大的额定压力？

快速进给运动速度V1=200cm/min,V2=240cm/min,各阀应选用多大的流量？

3、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？

4.试分析单杆活塞缸差动连接时无杆腔受力及活塞伸出速度。

（需要画出相应的油缸图形并加以阐述）

5、液压缸为什么要密封？

哪些部位需要密封？

常见的密封方法有哪几种？

设一液压泵—液压马达系统原理如图所示．系统各参数如下:

n1=1500r/min,T1=333Nm,q10=100X10-3L/r

Qr=140L/min,p=20MPa,q20=300X10-3L/r

n2=440r/min,T2=882Nm

求:

液压泵的η1v,η1m,η1及P1;液压马达的η2v,η2m,η2及P2;

1、溢流阀在液压系统中有何功用？

2、试比较先导型溢流阀和先导型减压阀的异同点。

3、调速阀和旁通型调速阀（溢流节流阀）有何异同点？

4、为什么调速阀能够使执行元件的运动速度稳定？

如图所示的调速阀，其压力补偿阀的阀芯面积A=400mm2，弹簧刚度K=50N/mm，预压缩量x0=3mm，压力补偿阀开口最大值为xRm=8mm。

实验测得：

在节流口最大过流面积（设为薄壁小孔）AT=25mm2时，减压阀压力pm=7.9MPa，p2=7.275MPa，流量为50L/min。

试确定在上述实验流动状态下，压力补偿阀开口xR。

如果保持节流口过流面积AT不变，将节流口的压力差提高2%，试确定通过阀的流量及新的压力补偿阀开口xR。

液体密度为900Kg/m3。

5、影响节流阀的流量稳定性的因素有哪些？

各种因素是如何影响的？

6、若先导型溢流阀主阀芯或导阀的阀座上的阻尼孔被堵死，将会出现什么故障？

8、液压控制阀有哪些共同点？

应具备哪些基本要求？

9、使用液控单向阀时应注意哪些问题？

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，试分析下列各情况，并说明减压阀阀口处于什么状态?

1）当泵压力等于溢流阀调定压力时，夹紧缸使工件夹紧后．A、C点的压力各为多少?

2）当泵压力由于工作缸快进．压力降到1.5MPa时（工件原先处于夹紧状态）．A、C点的压力为多少?

5）夹紧缸在夹紧工件前作空载运动时，A、B、C三点的压力各为多少?

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F=3.5X104N，缸II运动时负载为零，不计摩擦阻力．惯性力和管路损失。

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。

求下列三种情况下A、B和C点的压力．

1）液压泵启动后，两换向阀处于中泣．

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活塞运动时及活塞杆碰到固定挡铁时．

节流阀前后压力差ΔP＝0.3MPa，通过的流量为q＝25L/min，假设节流孔为薄壁小孔，油浓密度为ρ=900kg/m3．试求通流截面面积A．

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。

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？

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。

17、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）液压缸运动时，负载压力pL=4MPa；

（2）pL=1MPa时；

（3）活塞运动到终点时。

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？

在图示回路中，若溢流阀的调整压力分别为Py1＝6MPa，Py2＝4.5MPa。

泵出口处的负载阻力为无限大，试问在不计管道损失和调压偏差时：

1）换向阀下位接入回路时，泵的工作压力力多少？

B点和C点的压力各为多少？

2）换向阀上位接入回路时，泵的工作压力为多少？

B点和C点的压力又是多少？

在图示回路中，已知活塞运动时的负载F＝l.2kN，活塞面积A＝15×10-4m2，溢流阀调整值为Pp=4.5MPa，两个减压阀的调整值分别为Pj1=3．5MPa和Pj2＝2MPa，如油液流过减压阀及管路的损失可略去不计，试确定活塞在运动时和停在终端位置处时．A、B、C三点的压力值。

如图所示的进油节流调速回路中，已知液压泵的供油量为qp=6L/min，溢流阀调定压力为3.0MPa，液压缸无杆腔面积A1=20×10-4m2，负载F=4000N，节流阀为薄壁小孔，开口面积为AT=0.01X10-4m2，Cd=0.62，ρ=900kg/m3，求：

1）活塞杆的运动速度V；

2）溢流阀的溢流量和回路的效率。

3）节流阀开口面积增大到AT1＝0.03×10-4m2和AT2＝0.05×10-4m2，分别计算液压缸的运动速度V和溢流阀的溢流量。

如图所示的限压式变量泵和调速阀的容积节流调速回路．若变量泵的拐点坐标为（2MPa，10L/min），且在Pp=2.8MPa时，qp=0，液压缸无杆腔面积A1=50X10-4m2，有杆腔面积A2=25X10-4m2，调速阀的最小工作压差为0.5MPa，背压阀调整值为0.4MPa，试求：

1）在调速阀通过q1＝5L/min的流量时，回路的效率为多少?

2）若q1不变．负载减小4/5时，回路效率为多少？

3）如何才能使负载减小后的回路效率得以提高?

能提到多少?

如图所示，已知两液压缸的活塞面积相同，液压缸无杆腔面积A1=20×10-4m2，但负载分别为F1＝8000N，F2＝4000N，如溢流阀的调整压力为Py＝4.5MPa，试分析减压阀压力调整值分别为1MPa、2MPa、4MPa时，两液压缸的动作情况．

1、如图所示采用蓄能器的压力机系统的两种方案，其区别在于蓄能器和压力继电器的安装位置不同。

试分析它们的工作原理，并指出图（a）和（b）的系统分别具有哪些功能？

2、在如图所示系统中，两液压缸的活塞面积相同，A=20cm2，缸I的阻力负载FⅠ=8000N，缸II的阻力负载FⅡ=4000N，溢流阀的调整压力为py=45×105Pa。

1）在减压阀不同调定压力时（pj1=10×105Pa、pj2=20×105Pa、pj3=40×105Pa）两缸的动作顺序是怎样的？

2）在上面三个不同的减压阀调整值中，哪个调整值会使缸II运动速度最快？

3、图示系统为一个二级减压回路，活塞在运动时需克服摩擦阻力Ｆ=1500Ｎ，活塞面积A=15cm2，溢流阀调整压力py=45×105Pa，两个减压阀的调定压力分别为pj1=20×105Pa和pj2=35×105Pa，管道和换向阀的压力损失不计。

试分析：

1）当DT吸合时活塞处于运动过程中，pB、pA、pC三点的压力各为多少？

2）当DT吸合时活塞夹紧工件，这时pB、pA、pC三点的压力各为多少？

3）如在调整减压阀压力时，改取pj1=35×105Pa和pj2=20×105Pa，该系统是否能使工件得到两种不同夹紧力?

4、在图示的夹紧系统中，已知定位压力要求为10×105Pa，夹紧力要求为3×104Ｎ，夹紧缸无杆腔面积Ａ1=100cm，试回答下列问题：

1）A，B，C，D各件名称，作用及其调整压力；2）系统的工作过程。

5、图示的液压回路，原设计要求是夹紧缸I把工件夹紧后，进给缸II才能动作；并且要求夹紧缸I的速度能够调节。

实际试车后发现该方案达不到预想目的，试分析其原因并提出改进的方法。

6、图示为三种不同形式的平衡回路，试从消耗功率、运动平稳性和锁紧作用比较三者在性能上的区别。

8、将二个减压阀串联成图示系统。

取py＝45×105Pa，pj1＝35×105Pa，pj2＝20×105Pa，活塞运动时，负载Ｆ=1200Ｎ，活塞面积A=15cm2，减压阀全开时的局部损失及管路损失不计。

试确定：

1）活塞在运动时和到达终端位置，A，B，C各点处的压力等于多少？

2）若负载阻力增加到Ｆ=4200Ｎ，所有阀的调整值仍为原来数值，这时A，B，C各点的压力为多少？

10、图示液压系统中，已知泵1的流量qp1=16l/min，泵2的流量qp2=4l/min，液压缸两腔的工作面积A1＝2A2＝100cm2，溢流阀调定压力py＝2.4Mpa，卸载阀调定压力px＝1Mpa，工作负载F=20000N，节流阀为薄壁小孔，流量系数Cd=0.62，油液密度ρ＝900kg/m3。

不计泵和缸的容积损失，不计换向阀、单向阀及管路的压力损失，求：

1）换向阀处于图示位置，负载为零时活塞的快进速度v（m/min）；2）换向阀换位，节流阀开口面积a=0.01cm2活塞运动速度v1（m/min）及泵的出口压力pp（MPa）；3）换向阀换位，节流阀开口面积a=0.06cm2活塞运动速度v1（m/min）及泵的出口压力pp（MPa）。

16、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。

简述回油节流阀调速回路与进油节流阀调速回路的不同点。

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）

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“-”）。

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。

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“-”）

1、简述冲击气缸的工作过程及工作原理。

2、有人设计一双手控制气缸往复运动回路如图所示。

问此回路能否工作？

为什么？

如不能工作需要更换哪个阀？

3、说明在气源装置中为什么设置储气罐？

其容积尺寸如何确定？

4、简述油雾器的工作原理及工作特点？

5、指出图中所示的供气系统的错误，正确布置并说明各元件的名称或作用。

7、下面是一个双手操作回路，试分析：

1）同时按下阀2、3时，回路气流流动的情况及气缸动作情况；

2）单独按下阀2时，回路气流流动的情况及气缸动作情况；

3）单独按下阀3时，回路气流流动的情况及气缸动作情况；

4）同时释放阀2、3时，回路气流流动的情况及气缸动作情况；

8、试用两个双作用气缸A和B，一个单向气动顺序阀，一个二位四通单电控换向阀组成顺序动作回路，要求活塞杆伸出时A缸先动，B缸后动，活塞杆退回时A、B缸同时动作。

9、试用一个单电控二位五通阀、一个单向节流阀和一个快速排气阀，设计出一个可使双作用气缸快速返回的控制回路。

10、试分别说出下列是两个什么气压传动回路？

并用文字或箭头说明这两个回路的基本工作原理。

11、当外负载变化不大时，采用排气节流调速方式比进气节流调速效果要好，其原因是什么？

设计一个手工启动的单缸往复运动回路，要求手工启动时，气缸伸出，气缸到位后延时一段时间自动返回。

29．单杆作用气缸内径D=0.125m，活塞杆直径为d=32mm，工作压力p=0.45MPa，

气缸负载率η=0.5，求气缸的推力和拉力。

如果此气缸内径D=80mm，活塞杆径d=25mm，工作压力p=0.4MPa，负载率不变，其活塞杆的推力和拉力各为多少（N）？

（2760、2579；1000、907）

分析如图所示的回路的工作过程，并指出各元件的名称。

答：

11.4气动三联件包括哪几个元件，它们的连接次序如何?

为什么?

11.2气压传动系统对压缩空气有哪些质量要求?

主要依靠哪些设备保证气压系统的压缩空气质量，并简述这些设备的工作原理。

17-1．气动方向控制阀有哪些类型？

各自具有什么功能？

17-2．减压阀是如何实现减压调压的？

17-3．简述常见气动压力控制回路及其用途。

17-4．试说明排气节流阀的工作原理、主要特点及用途。

17-5．画出采用气液阻尼缸的速度控制回路原理图，并说明该回路的特点。

17-6．设计一个气动回路，使两个双作用气缸顺序动作。

16-1简述常见气缸的类型，功能和用途。

16-2试述气——液阻尼缸的工作原理和特点。

16-3简述冲击气缸是如何工作的。

16-4选择气缸应注意那些要素？

16-5某机构需要3.5kN的工作推力，拟采用气缸驱动，气缸效率暂定为0.7，试初步确定该气缸的内径。

15-1油水分离器的作用是什么？

为什么它能将油和水分开？

15-2试简述不加热再生式干燥器的工作原理？

15-3过滤器有哪些类型？

作用分别是什么。

15-4油雾器的作用是什么？

试简述其工作原理。

液压作业答案：

1-3:

0.051PaS

1-4:

Pa

1-6:

1-10:

Pa

1-11:

4441N

1-13:

2-2:

159.6L/min;0.94\0.93;73.75KW,84.77KW;852NM

2-4:

70L/min;12.96KW;

2-5:

1.51KW

3-3:

v1=1.5M/MIN,v2=0.94M/MIN;F1=F2=2954N;F2=7680N;

3-5:

A1=2A2;A1=1.5A2;

4-4:

PA=PB=0;PA=5,PB=1.5;

4-5:

0.35MPa

4-7:

PA=PB=PC=0;PA=PC=3;PA=1.5,PC=3;

4-8:

PA=PB=4;PA=1,PB=3;PA=PB=5;

4-12:

PA=PB=4,PC=2;PA=PB=3.5,PC=2;PA=PB=4,PC=2;PA=PB=PC=0;PA=PB=4,PC=2;