液压与气压传动姜继海第17章课后习题答案.docx
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液压与气压传动姜继海第17章课后习题答案
液体传动有哪两种形式它们的主要区别是什么答：
用液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式被称之为液体传动。
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，其中液压传动是利用在密封容器内液体的压力能来传递动力的；而液力传动则的利用液体的动能来传递动力的。
液压传动系统由哪几部分组成各组成部分的作用是什么答：
（1）动力装置：
动力装置是指能将原动机的机械能转换成为液压能的装置，它是
液压系统的动力源。
（2）控制调节装置：
其作用是用来控制和调节工作介质的流动方向、压力和流量，以
保证执行元件和工作机构的工作要求。
（3）执行装置：
是将液压能转换为机械能的装置，其作用是在工作介质的推动下输出
力和速度（或转矩和转速），输出一定的功率以驱动工作机构做功。
（4）辅助装置：
除以上装置外的其它元器件都被称为辅助装置，如油箱、过滤器、蓄能器、冷却器、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，在系统中是必不可少的，对保证系统正常工作有着重要的作用。
（5）工作介质：
工作介质指传动液体，在液压系统中通常使用液压油液作为工作介质。
液压传动的主要优缺点是什么答：
优点：
（1）与电动机相比，在同等体积下，液压装置能产生出更大的动力，也就是说，在同等功率下，液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑，即：
它具有大的功率密度
或力密度，力密度在这里指工作压力。
（2）液压传动容易做到对速度的无级调节，而且调速范围大，并且对速度的调节还可
以在工作过程中进行。
（3）液压传动工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。
（4）液压传动易于实现过载保护，能实现自润滑，使用寿命长。
（5）液压传动易于实现自动化，可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量进行调
节和控制，并能很容易地和电气、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。
（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。
答：
缺点：
（1）由于液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使这种传动无法保证严格
的传动比。
（2）液压传动中有较多的能量损失（泄漏损失、摩擦损失等），因此，传动效率相对低。
（3）液压传动对油温的变化比较敏感，不宜在较高或较低的温度下工作。
（4）液压传动在出现故障时不易找出原因。
国家新标准规定的液压油液牌号是在多少温度下的哪种粘度的平均值
答：
我国液压油的牌号是用它在温度为40C时的运动粘度平均值来表示的。
例如32
号液压油，就是指这种油在40C时的运动粘度平均值为32mm2/s。
液压油的选用应考虑几个方面答：
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。
液压传动的介质污染原因主要来自哪几个方面应该怎样控制介质的污染答：
液压油液被污染的原因是很复杂的，但大体上有以下几个方面：
（1）残留物的污染：
这主要指液压元件以及管道、油箱在制造、储存、运输、安装、维修过程中，带入的砂粒、铁屑、磨料、焊渣、锈片、棉纱和灰尘等，虽然经过清洗，但
未清洗干净而残留下来的残留物所造成的液压油液污染。
（2）侵入物的污染：
液压传动装置工作环境中的污染物，例如空气、尘埃、水滴等通
过一切可能的侵入点，如外露的活塞杆、油箱的通气孔和注油孔等侵入系统所造成的液压
油液污染。
（3）生成物的污染：
这主要指液压传动系统在工作过程中所产生的金属微粒、密封材
料磨损颗粒、涂料剥离片、水分、气泡及油液变质后的胶状物等所造成的液压油液污染。
控制污染的方法主要有：
（1）减少外来的污染：
液压传动系统在装配前后必须严格清洗。
组成液压系统的管
件，用机械的方法除去残渣和表面氧化物，然后进行酸洗。
液压传动系统在组装后要进行
全面清洗，最好用系统工作时使用的油液清洗，特别是液压伺服系统最好要经过几次清洗
来保证清洁。
油箱要加空气滤清器，给油箱加油要用滤油机，对外露件应装防尘密封，并
经常检查，定期更换。
液压传动系统的维修，液压元件的更换、拆卸应在无尘区进行。
（2）滤除系统产生的杂质：
应在系统的相应部位安装适当精度的过滤器，并且要定期
检查、清洗或更换滤芯。
（3）控制液压油液的工作温度：
液压油液的工作温度过高会加速其氧化变质，产生各
种生成物，缩短它的使用期限。
所以要限制油液的最高使用温度。
（4）定期检查更换液压油液：
应根据液压设备使用说明书的要求和维护保养规程的有
关规定，定期检查更换液压油液。
更换液压油液时要清洗油箱，冲洗系统管道及液压元
件。
什么叫压力压力有哪几种表示方法液压系统的压力与外界负载有什么关系答：
液体在单位面积上所受的内法线方向的法向应力称为压力。
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P=F/A可知液压系统中的压力是由外界负载决定的。
解释下述概念：
理想流体、定常流动、通流截面、流量、平均流速、层流、紊流和雷诺数。
答：
理想液体：
既无粘性又不可压缩的假想液体。
定常流动：
流体流动时，流体中任何点处的压力、速度和密度都不随时间而变化，称
这种流动为定常流动。
通流截面：
液体在管道中流动时，垂直于流动方向的截面称为通流截面。
流量：
在单位时间内流过某一通流截面的液体体积称为体积流量，简称流量。
平均流速：
流量与通流截面积的比值即为平均流速v=q/A
层流：
液体质点互不干扰、液体的流动呈线状或层状、且平行于管道轴线。
紊流：
液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线的运动外，还存在剧烈的横向
运动。
雷诺数：
由平均流速U、管径d和液体的运动粘度V三个参数组成的无量纲数用来表
明液体的流动状态。
说明连续性方程的本质是什么它的物理意义是什么
答：
连续性方程的本质是质量守恒定律。
它的物理意义是单位时间流入、流出的质量
流量的差等于体积V中液体质量的变化率。
说明伯努利方程的物理意义并指出理想液体伯努利方程和实际液体伯努利方程有什么区别
M点处的压力是多少
答：
伯努利方程表明了流动液体的能量守恒定律。
实际液体的伯努利方程比理想液体伯努利方程多了一项损耗的能量hw和比动能项中的动能修正系数。
理想液体伯努利方程：
pz■
g
2
——const
2g
2
2
实际液体伯努利方程：
Z1p1
11
Z2
p222
g
2g
g2g
如图所示，已知测压计水银面高度，计算
解：
取B—C等压面，1^1_：
因为D—B为等压面，故
题图
如题图所示的液压千斤顶，小柱塞直径d=10mm,行程
Si=25mm大柱塞直径D=50mm重物产生的力F2=50000
N,手压杠杆比L:
I=500:
25,试求：
（1）此时密封容积中的液体压力p是多少
（2）杠杆端施加力F1为多少时，才能举起重物（3）在不计泄漏的情况下，杠杆上下动作一
F2
次，重物的上升高度S2是多少解：
（Dpi!
—50000—2546106Pa=MPaA24（50103）2
升高度S2=1mm
（Pa为e处大气压力）
Pi
卩左=pa
_h1
2一—
h2
水池如图侧壁排水管为mm的正方形断面，已知，h=2m，=45，
不计盖板自重及铰链处摩擦影响，计算打开盖板的力T是多少
解：
盖板所受的总压力，
D=150mm,活塞直径d=100mm,负载F=5x104N。
如图中，液压缸直径
若不计液压油自重及柱塞与缸体重量，试求图示两种情况下液压缸内的液体压力是多少
解：
（a）F=-d2p
4F
P=2=
4
=6.37106（Pa）
d2（100103）2
（b）F=d2p
4
4F451046仆、
p=2=6.3710（Pa）
d2（100103）2
已知水龙出口直径d=5cm，水流流量q=m3/min，
消防水龙软管如图所示，
水管直径D=10cm，
多大
F=Fx2Fy2=.787.942196.982=812.19（N）
为保持消防水管不致后退，试确定消防员的握持力为
103
（mi/s）
q=—D2=-（10101）20.3142.46
44
压力表校正装置原理如图所示，已知活塞直径
装置内油液的体积弹性模量K=x105MPa当压力为1个大气压（Pa
d=10mm，丝杠导程S=2mm
MPa）
时，装置内油液的体积为200mL若要在装置内形成21MPa压力，试求手轮要转多少转
解：
由于K
史=01060.11。
6）200=3.48（mL
K1.210
如图所示，液压泵的流量q=25L/min,吸油管直径d=25mm泵口比油箱液面高出400mm管长I=600mm如果只考虑吸油管中的沿程压力损失
△P-当用32号液压油，并且油温为40C时，液压油的密度=900kg/m,
试求油泵入口处的真空度是多少
75
=0.1131
663.125
p沿=
2
=0.1131
2
6001039000.84882
3
25102
=880.035（Pa）
忽略液柱高影响，油泵吸油口的真空度为
pv=101325880.035=100444.965（Pa）
沿直径d=200mm,长度l=3000m的钢管（=mm）,输送密度为=
900kg/m3的油液，流量为q=910kg/h，若其粘度为=cm2/s，求
沿程损失。
解：
q=90=0.0278（nVs）
36000.9
流速=q=0.0278=0.884（m/s）A—0.22
4
Re=°2°884=16192300，液体流动是层流
1.09210
75
Re
=0.046
1619
沿程损失hl=
d
l*23*
=0.0462g
30000.884
0.2
2
—=27.48
29.81
（米油柱）
P=
gh|=900
9.8127.48=2.426105
（Pa）
已知：
d1
=300mm
如图所示水的管路，
d3=400mml3=800m；dAB=500mm
11=500m
lAB=800m；dcD=500mm,l
d2=250mm12=300m；
cd=400
q=300l/s，
液体粘度
s，并设
2=3，计算全程压力
损失是多少
4q
d3l1
d,3
d33
d11d；2d；3=q
4
由于1=2=3，则有
d2l1
d1l2d3h
d1l3
/d1=，/d2=，/d3=o
查表：
=（mm，贝U1=，2=，3
假设成立，故:
Pbc=1l1
di
亠=0.02
2300103
1000°2132=753.1（Pa）
—4q—
AB——
d；B
430010：
=1.528
（500103）2
（m/s）
ReAB=
dABAB
500101.528=7564352320,液体流动是紊流。
0.0101
10
AB=
Pab=
lABABdAB
2
竺=0.02
2
800
3
50010
10001・5282=466957（Pa）
CD=AB,
CD=AB=
PCD=
lCD
CDdCD
CD
2
=0.025
400
500103
10001.5282
2
=23347.8（Pa）
所以卩沿=pABpBCpCD
=466957753.123347.8=70796.6（Pa）
如图所示，液压泵从一个大容积的油池中抽吸润滑油，流量为q=L/s，油
液的粘度E=40，密度=900kg/m3,假设液压油的空气分离压为米
水柱，吸油管长度I=10m，直径d=40mm,如果只考虑管中的摩擦损失，求液压泵在油箱液面以上的最大允许安装咼度是多少
解：
油液粘度:
=2.9224104（nVs）
Re"
故为层流,
75
Re
沿程损失
P沿=
341.2103
40102
32
4010
4
2.922410
生=0.5740
130.7
2
=0.5740
2
10
4010
=130.72300
900
2
3
41.210
40103
=58885.34（Pa）
故Hmax=（10132558883.3427468）/（9009.81）=1.696（m）
管路系统如图所示，A点的标高为10米，B点的标高为12米，管径d=250mm管长I=1000米，求管路中的流量q是多少（沿程阻力系数=，局
部阻力系数：
入口Z1=，弯管Z2=，出口Z3=）。
解：
有效静压头为Hd（BA）=7025（1210）=4.875（m）
22
l2
4.875=（123）
d2g
q=—d2=-（250103）2.7.5=0.0435（mVs）
44
已知容器中空气的压力为105Pa（绝对压力），空气的温度为0C，经管嘴
喷入压力为105Pa的大气中，计算喷嘴出口处气流的速度是多少
解：
空气在0°C、1.0140105Pa时的密度为（kg/m3），容器中空气的密度为:
0=1.285
5
鶯105"（如
pk=0.528p0=0.5281.1705105=6.18104（Pa）
因为PPk
=149.2（m/s
试说明齿轮泵的困油现象及解决办法。
答：
齿轮泵要正常工作，齿轮的啮合系数必须大于1,于是总有两对齿轮同时啮合，并有一部分油液因困在两对轮齿形成的封闭油腔之内。
当封闭容积减小时，被困油液受挤压而产生高压，并从缝隙中流出，导致油液发热并使轴承等机件受到附加的不平衡负载作用；当封闭容积增大时，又会造成局部真空，使溶于油液中的气体分离出来，产生气穴，这就是齿轮泵的困油现象。
消除困油的办法，通常是在两端盖板上开卸荷槽。
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
工作压力
答：
齿轮泵压力的提高主要受压力油的泄漏的影响。
通常采用的方法是自动
补偿端面间隙，其装置有浮动轴套式和弹性侧板式齿轮泵。
试说明叶片泵的工作原理。
并比较说明双作用叶片泵和单作用叶片泵各有什么
优缺点。
答：
叶片在转子的槽内可灵活滑动，在转子转动时的离心力以及通入叶片根部压力油的作用下，叶片顶部贴紧在定子内表面上，于是两相邻叶片、配油盘、定子和转子间便形成了一个个密封的工作腔。
当转子旋转时叶片向外伸出，密封
工作腔容积逐渐增大，产生真空，于是通过吸油口和配油盘上窗口将油吸入。
叶
片往里缩进，密封腔的容积逐渐缩小，密封腔中的油液往配油盘另一窗口和压油口被压出而输到系统中去，这就是叶片泵的工作原理。
双作用叶片泵结构复杂，吸油特性不太好，但径向力平衡；单作用叶片泵存在不平衡的径向力。
限压式变量叶片泵的限定压力和最大流量怎样调节在调节时，叶片泵的压力流
量曲线将怎样变化
答：
调节弹簧预紧力可以调节限压式变量叶片泵的限定压力，这时BC段曲线左
右平移；调节流量调节螺钉可以改变流量的大小，AB段曲线上下平移。
液压泵的额定压力为MPa,当转速为1450r/min时，机械效率为nm=。
由实验测得，当液压泵的出口压力为零时，流量为106L/min;压力为MPa时，流量为L/min，试求：
（1）液压泵的容积效率nV是多少
（2）如果液压泵的转速下降到500r/min,在额定压力下工作时，估算液压泵的流量是多少（3）计算在上述两种转速下液压泵的驱动功率是多少
从能量的观点来看，液压泵和液压马达有什么区别和联系从结构上来看，液压泵
和液压马达又有什么区别和联系
答：
从能量的观点来看，液压泵是将驱动电机的机械能转换成液压系统中的油液压力能，是液压传动系统的动力元件；而液压马达是将输入的压力能转换为机械能，输出扭矩和转速，是液压传动系统的执行元件。
它们都是能量转换装置。
从结构上来看，它们基本相同，都是靠密封容积的变化来工作的。
在供油流量q不变的情况下，要使单杆活塞式液压缸的活塞杆伸出速度相等和回程速度相等，油路应该差动连接，而且活塞杆的直径d与活塞直径D的关系为：
D=（根号2）乘以d.
设计一单杆活塞液压缸，要求快进时为差动连接，快进和快退（有杆腔进油）时的速度均为6m/min。
工进时（无杆腔进油，非差动连接）可驱动的负载为F=25000N,回油背压力为MPa采用额定压力为MPa额定流量为25L/min的液压泵，试确定：
（1）缸筒内径和活塞杆直径各是多少
（2）缸筒壁厚（缸筒材料选用无缝钢管）是多少
606
解:
（1）活塞缸直径：
d、4q、4—2510——600.073m
取n5;材料取普通碳素钢Q235，则:
b420MPa9・45106O：
242010
现有一个二位三通阀和一个二位四通阀，如题图所示，请通过堵塞阀口的办法将它们改为二位二通阀。
问：
（1）改为常开型的如何堵
（2）改为常闭型的如何堵请画符号表示（应该指出：
由于结构上的原因，一般二位四通阀的回油口O
不可堵塞，改作二通阀后，原O口应作为泄油口单独接管引回油箱）。
答：
（1）二位四通阀；
（2）改为常开（常通）型二位二通阀，堵住B口（但由于特殊结构O口不接）；（3）改为常闭（常断）型二位二通阀，堵住A口。
（1）二位三通阀；
（2）改为常开（常通）型二位二通阀，堵住B口；（3）改
为常闭（常断）型二位二通阀，堵住A口
堵住B口,
即为常开
堵住A口,
即为常开
w||17H
p
AB
w|jUN
P
第7章液压与气压传动基本回路思考题和习题
减压回路有何功用答：
减压回路的功用是：
使系统中的某一部分油路具有较低的稳定压力；也可采用两级或多级调压的方法获得两级或多级减压；还可采用比例减压阀来实现无级减压。
在什么情况下需要应用保压回路试绘出使用蓄能器的保压回路。
答：
执行元件在工作循环的某一阶段内，若需要保持规定的压力，就应采用保压回路。
参见图。
卸荷回路的功用是什么试绘出两种不同的卸荷回路。
答：
卸荷回路的功用是使液压泵在接近零压的情况下运转，以减少功率损失和系统发热，延长泵和电机的使用寿命。
参见图。
什么是平衡回路平衡阀的调定压力如何确定答：
为了防止立式液压缸及其工作部件因自重而自行下落，或在下行运动中由于自重而造成失控失速的不稳定运动，在回路中设置平衡阀，这就是平衡回路。
平衡阀的调定压力应由液压缸及其工作部件重量而定。
进口节流阀调速回路有何特点答：
进口节流阀调速回路特点从三方面分析：
1.速度负载特性，a.在节流阀通流面积一定时，负载越小，这种回路的速度刚度越大：
b.在负载一定时，节流阀通流面积越小，回路的速度刚度越大；c.增大液压缸有效面积和提高液压泵供油压力可提高这种回路的速度刚度。
2.最大承载能力：
在供油压力调定后，这种回路的最大承载能力是不变的。
3.功率特性：
这种回路既有溢流损失，又有节流损失，故回路效率低，特别是在负载和速度变化较大时。
故这种回路常用于负载恒定或变化小调速范围不大和无速度稳定性要求的小功率系统中。
出口节流阀调速回路有何特点答：
出口节流阀调速回路与进口节流阀调速回路的特性基本相同。
但承受负值负载能力比进口节流阀调速回路强，运动平稳性也比进口节流阀调速回路好。
又因油经节流阀直接回油箱，故散热条件比进口节流阀调速回路好。
故这种回路的应用场合也与进口节流阀调速回路基本相同，特别适用于负值负载。
旁路节流阀调速回路有何特点答：
旁路节流阀调速回路特点：
1.速度负载特性：
a.在节流阀通流面积一定时，负载越大，这种回路的速度刚度越大；b.在负载一定时，节流阀通流面积越小，回路的速度刚度越大；c.增大液压缸有效面积和降低液压泵供油能力可提高这种回路的速度刚度；
2.最大承载能力：
随着节流面积的增加，这种回路的最大承载能力减小；
3.功率特性：
这种回路只有流量损失，无压力损失，故回路效率较高。
这种回路适用于功率较大，对速度稳定性要求不高的场合。
为什么采用调速阀能提高调速性能答：
由于调速阀有定差减压阀能自动保持节流阀前后压力差不变，故能保证通过节流阀的流量不受外界负载变化的影响，故能提高调速性能。
试分析比较三种容积式无级调速回路的特性。
答：
变量泵和定量马达的调速回路：
这种回路执行元件的速度取决于变量泵的流量，调速范围较大，可以连续的无级调速；执行元件输出力由负载决定，不因调速而变化，又称恒转矩调速回路。
由于泵和执行元件的泄漏，引起速度下降，故有速度随负载增加而下降的特性。
定量泵和变量马达的调速回路：
这种回路执行元件的速度取决于变量马达的排量。
当负载功率恒定时，若调小马达的排量则马达的转数增加、转矩减小，故又称恒功率调速。
由于马达的转速不能太高，排量不能调的过小，故调速范围很小。
变量泵和变量马达的调速回路：
这种回路执行元件的速度可通过调节变量泵和变量马达的排量实现，因而扩大了调速范围。
有较高的工作效率，适用于大功率的场合。
试绘出三种不同的快速运动回路。
答：
三种不同的快速运动回路是：
差动连接回路；采用蓄能器的快速运动回路；双泵供油回路，参见图，，。
什么叫差动回路
答：
利用液压缸的差动连接，使泵输出的油液和缸有杆腔返回的油液合流，进入缸的无杆腔，实现活塞快速运动，这种连接方法的回路称差动回路。
如何利用行程阀实现两种不同速度的换接答：
正常时，泵输出的油直接流入油缸，活塞快速运动；当活塞杆上的挡块压下行程阀，使液压泵的油经节流阀进入油缸，这时转为慢速。
这种方法可实现两种不同速度的换接。
如何利用两个调速阀实现两种不同速度的换接答：
利用两个调速阀并联，由换向阀换接，两调速阀各自独立调节流量，互不影响，实现两种不同速度的换接，还可以利用两个调速阀串联，当电磁阀将第2个
调速阀短路时，得到一种进给速度，第2个调速阀不短路时，得到第2种进给速度，在第2个调速阀开口面积比第1个调速阀开口面积小的情况下可以各自调节流量。
如何使用行程阀实现执
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