液压与气压传动第13章复习题及答案说课讲解.docx

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液压与气压传动第13章复习题及答案说课讲解

液压与气动技术习题集

绪论

一．填空题

1．液压传动是利用液体的压力能传递运动和进行控制的，而液力传动是以液体中的动能传递运动和动力的。

因此，磨床采用液压传动，而液力耦合器采用液力传动。

2．液压传动装置由动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和工作介质五部分组成，其中动力元件和执行元件为能量转换装置。

3．流体传动，按其能量利用形式的不同，可分为液压传动和液力传动。

因此，大型吊车上绞盘的动力驱动是采用的液力传动，以避免从动轴上负载和速度的变化对主动轴的冲击影响；而平面磨床工作台的驱动及其换向控制采用液压传动。

4．液压系统图中的液压元件有两种表达方式，即图形符号式原理图和半结构式式原理图，前者直观、易懂，而一般液压系统图往往都采用图形符号式原理图，这样绘制时简单、方便。

5．在液压回路图中，除带有方向性的液压元件（如油缸、压力表等）以外，其余元件的符号都可以翻转角度绘制，其意义不变，而虚线表示的是控制油路。

6．液压传动是利用液体的压力能传递运动和进行控制的，因此属变压传递过程。

7．液压传动的理论基础是帕斯卡定律。

其执行机构的速度决定于供给的输入流量，而动力元件的工作压力决定于外负载和压力损失总和。

8．液压传动最突出的优点是可以把力放大和可以无极调速，而无法根除的缺点是容易泄漏和检修困难。

9．液压传动不能运用在螺纹加工机床中驱动刀架，是因为其不能保证定比传动。

二．判别题

1．液压传动是利用液体的压力能传递能量和进行控制的。

（T）

2．液压传动系统因其工作压力很高，因而其最突出的特点是：

结构紧凑，能传递大的力或转矩。

（T）

3．液压缸活塞运动速度只取决于输入流量的大小，与压力无关。

（T）

三．分析题

1．液压系统由哪几部分组成？

各部分的作用是什么？

答;由以下五部分组成

（1）动力元件：

将机械能转换成液体压力能的元件。

液压泵或空气压缩机。

（2）执行元件：

把液体的压力能转换成机械能以驱动工作机构的元件。

液压缸或气缸、液压马达或气马达。

（3）控制元件：

对系统中油液压力、流量、方向进行控制和调节的元件，以及进行信号转换、逻辑运算和放大等功能的信号控制元件。

如压力、方向、流量控制阀。

（4）辅助元件：

上述三个组成部分以外的其它元件，如：

管道、管接头、油箱、滤油器、蓄能器、油雾器、消声器等。

（5）工作介质：

进行能量和信号的传递。

2．液压传动与机械传动、电传动相比有那些优点？

答：

液压与气压传动与机械传动、电气传动相比有以下主要优点：

（1）液压传动突出的优点是能容量大。

即在同等功率情况下，液压元件体积小、结构紧凑；

（2）工作比较平稳，操纵控制方便，易于实现过载保护和自动化要求；

（3）可实现无级调速（调速范围达2000：

1），它还可以在运行的过程中进行调速；

（4）布置方便灵活；

（5）元件属于工业基础件，标准化，系列化和通用化程度较高。

第一章液压流体力学基础

一．填空题

1．液压系统中，当系统压力较高时，往往选用粘度小的液压油，因为此时泄漏成了值得突出的问题；而当环境温度较高时，宜选用粘度大的油。

2．从粘度方面考虑，选用液压油的原则之一：

当执行机构运动速度大时，往往选用粘度小液压油，因为这时能量损失成了主要矛盾，而容积损失（相对而言）成了次要问题。

3．牛顿内摩擦力定律τ=udu／dy，它表示液体在单位速度梯度下流动时单位面积上的内摩擦力。

4．液体动力粘度μ的物理意义是当速度梯度等于1时，接触液体液层间单位面积上的内摩擦力

，其常用单位是Pa

s。

另外运动粘度的含义是动力粘度和该液体密度μ的比值υ，其常用计量单位是m2/s。

随着温度的增加，油的粘度减小。

5．液体作用在曲面上某一方向上的力，等于液体的压力与在该方向上的投影面积

乘积。

6．液压传动是基于流体力学中的帕斯卡（定律）定理进行工作的。

7．某容积腔中的真空度是0.55×105Pa，其绝对压力是0.46x105Pa，相对压力是-0.55x105Pa。

（大气压力是P0=1.01×105Pa）

8．液体静力学基本方程式为P=Po+ρgh，其物理意义静止液体内任一点的压力由液面上的外加压力Po和该点以上液体自重形成的压力组。

9．在研究流动液体时，将假设既无粘性又不可压缩的假想液体，称为理想液体。

10．理想液体伯努利方程中的三项p/γ、v2/2g和h分别代表液体的压力能、

动能和势能三部分总和应为常量，各项的量纲应为长度量纲。

11．容积泵正常工作时，希望其吸油腔内的真空度，是越小越好，这样才能尽量避免气穴现象。

12．要使液压泵吸油口的真空度不至过高，应减小局部阻力、缩短吸油管长度和增大油管直径。

一般情况下，吸油管内径应足够大，泵的安装高度h不大于0.5m。

13．液体在管道中存在两种流动状态，层流时粘性力起主导作用，紊流时惯性力起主导作用，液体的流动状态可用雷诺数来判断。

14．由于流体具有粘性，液流在管道中流动需要损耗一部分能量，它由

局部压力损失和沿程压力损失两部分组成。

15．流动液体有两种流态，即层流和紊流，由无量纲公式

来判定。

16．液压系统中的压力损失分为两类，一类是沿程压力损失，另一类是

局部压力损失，分别用公式

和

表示。

17．局部压力损失可用式ΔPξ=

来表示，而液流流过各类阀时，若阀在额定流量qs下的压力损失为ΔPs,则流过阀流量为q时的局部阻力损失可用式

来计算。

18．32号液压油在40OC时，运动粘度为3.2

㎡/s，在光滑金属圆管内流动。

已知：

管内径d=16mm，管内流速v=2m/s，则管内液体流态为紊流。

19．流动液体由层流转变为紊流或由紊流转变为层流的雷诺数称为临界雷诺数，对于光滑金属圆管，其界定数值为2320。

20．在节流元件中，往往都选用薄壁小孔作为节流口，主要是因为通过的流量不受油温的影响。

21．一般情况下，当小孔的通流长度L与孔径d之比≦0.5m称此小孔为薄壁小孔，而称L/d>4时的小孔为细长小孔，液流流经薄壁小孔主要产生局部压力损失，其流量与压差关系的表达式为

，液流流经细长小孔则只产生沿程损失，其流量与压差关系的表达式为

。

22．液流流经薄壁小孔的流量与小孔截面积的一次方成正比，与压差的1/2次方成正比。

通过小孔的流量对油温变化不敏感，因此薄壁小孔常用作可调节流阀。

23．通过固定平行平板缝隙的流量与压差一次方成正比，与缝隙值的三次方成正比，这说明液压元件内的缝隙的大小对其泄漏量的影响非常大。

24．如图，管道输送γ=9000N/m3液体，

已知h=15m，A点压力为0.4MPa，

B点压力为0.45MPa。

则管中油流

方向是由A到B，管中流体

流动压力损失是85000Pa。

25．已知h=0.5m，γ=10000N/m3，

则容器内真空度为50000Pa，

绝对压力为0.96×105Pa，（大气

压力是P0=1.01×105Pa）。

二．判断题

1．冬季宜选用牌号高的液压油，夏季宜选用牌号低的液压油。

（F）

2．帕斯卡定律仅适用于静止液体。

（F）

3．当容器内液体绝对压力不足于大气压力时，它可表示为：

绝对压力-真空度=大气压力。

（F）

4．容积泵工作时，希望其吸油腔真空度越大越好，这样自吸能力强。

（F）

5．液体流动时，其流量连续性方程是能量守恒定律在流体力学中的一种表达形式。

（F）

6．理想流体伯努力方程的物理意义是：

在管内作稳定流动的理想流体，在任一截面上的压力能、势能和动能可以互相转换，但其总和不变。

（T）

7．液体在变径管中流动时,其管道截面积越小，则流速越高，而压力越小。

（F）

8．当液流通过滑阀和锥阀时，液流作用在阀芯上的液动力都是力图使阀口关闭的。

（T）

9．液压油在变截面管道中流动时，两点压力差为沿程压力损失和局部压力损失总和。

（F）

10．连续性方程表明恒定流动中，液体的平均流速与流通圆管的直径大小成反比。

（T）

11．雷诺数是判断层流和紊流的判据。

（T）

12．液压油在管道中流动的沿程压力损失与油液流动状态无关。

（F）

13．由于通过薄壁小孔的流量对油温变化不敏感，因而在节流元件中得到广泛运用。

（T）

14．流经薄壁小孔的流量与液体的密度和粘度有关。

（F）

15．薄壁小孔因其通流量与油液的粘度无关，即对油温的变化不敏感，因此，常用作调节流量的节流器。

（T）

16．流经缝隙的流量随缝隙值的增加而成倍增加。

（F）

17．通流截面小的地方，压力高，因而易产生气穴现象。

（F）

18．液压系统工作时，液压阀突然关闭或运动部件突然制动，常会引起液压冲击。

（T）

19．流体在管道中作稳定流动时，同一时间内流过管道每一截面的质量相等。

（F）

三．选择题

1．液压系统的真空度应等于（B）：

（A）绝对压力与大气压力之差

（B）大气压力与绝对压力之差

（C）相对压力与大气压力之差

（D）大气压力与相对压力之差

2．流量连续性方程是（C）在流体力学中的表达形式，而伯努力方程是（A）在流体力学中的表达形式。

（A）能量守恒定律（B）动量定理（C）质量守恒定律（D）其他

3．液体流经薄壁小孔的流量与孔口面积的（A）和小孔前后压力差的（B）成正比。

（A）一次方（B）1/2次方（C）二次方（D）三次方

4．流经固定平行平板缝隙的流量与缝隙值的（D）和缝隙前后压力差的（A）成正比。

（A）一次方（B）1/2次方（C）二次方（D）三次方

四．综合题

1．压力的定义是什么？

压力有几种表示方法？

相互之间的关系如何？

答：

压力指静止液体单位面积上所受的法向力。

表示方法有：

绝对压力，相对压力（表压力）和真空度三种。

绝对压力＝大气压力+表压力。

真空度＝大气压力-绝对压力＝-表压力

2．伯努利方程的物理意义是什么？

其理论式与实际式有何区别？

答：

理想液体伯努利方程的物理意义，在密封管道内作恒定流动的理想液体，在没有分流、合流时，在任意一个通流断面上具有三种形式的能量，即压力能、势能和动能。

三种能量之间是可以相互转换的，总和不变。

实际液体伯努利方程引入动能修正系数α和液体在流动时还需克服由于粘性所引起的摩擦阻力的消耗能量hwg或ΔPW

3．管路中的压力损失有哪两种？

其值与哪些因素有关？

答：

1）沿程压力损失：

油液沿等直径直管流动时因粘性摩擦而引起的压力损失。

2）局部压力损失：

液体流经管道的弯管、接头、突然变化的截面以及阀口等处时，液体流速的大小和方向发生变化，会产生漩涡并发生紊动现象，由此造成的压力损失称为局部压力损失。

液体在管道中流动时的沿程压力损失和液流的流动状态有关。

4．如图，普通型太阳能热水器安装示意图。

请用你在本课程中所学理论知识，分析：

倘若所有管道内径都一样，当人们忘了及时关闭冷水的闸阀时，不但“溢流管”哗哗流水，而且高出水箱位置的“出气孔”还会大量流水，造成浪费。

这是为什么？

答;水箱原为大气压强Pb，自来水水压P水大于大气压和水箱最高点静压的和,而溢流管小于该最大值，所以水箱会充满水，然后从溢流管溢出。

而出气孔口处虽然有静压的最大值，加上大气压仍小于水压，所以出气孔溢流。

第二章液压泵和液压马达

一．填空题

1．泵的额定压力的含义是正常工作条件下，按试验标准连续运动的最高压力。

2．容积式液压泵是以其密封容积体积变化来实现吸、压油的，系统工作时，油箱必须与大气相通。

3．容积泵是靠其密封容积体积变化进行吸压油的，且必要条件是油箱必须与大气相通。

而泵正常工作时，是希望吸油腔真空度越小越好，以免出现空穴现象。

4．容积泵的配流方式有三种；

（1）阀式配流；

（2）轴式配流；（3）配流盘配流。

5．在液压马达为执行元件的液压系统中，若马达VM、ηMv、ηMm，进油压力P1，流量q，出油压力P2，则马达输出轴转速

，输出转矩

。

6．液压泵的排量是指每转一转理论上应排除的油液体积。

液压泵的实际流量比理论流量小；而液压马达实际流量比理论流量大。

7．外啮合齿轮泵的排量与模数m的平方成正比，与齿数z的一次方成正比。

因此，在齿轮节圆直径一定时，增大模数，减少齿数可以增大泵的排量。

8．CB-B型泵，工作油腔大的是进油口，而工作油腔小的是出油口，目的是为了解决压力冲击问题。

9．齿轮泵产生泄漏的间隙为端面间隙和径向间隙，此外还存在啮合间隙，其中端面泄漏占总泄漏量的80%～85%。

10．为了消除齿轮泵的困油现象，通常在两侧盖板上开卸荷槽，使闭死容积由大变少时与压油腔相通，闭死容积由小变大时与吸油腔相通。

11．限制齿轮泵压力提高的主要因素是泄漏和间隙。

12．双作用叶片泵的定子曲线由两段大半径圆弧、两段小半径圆弧及四段过渡曲线组成，吸、压油窗口位于过渡曲线段。

13．变量叶片泵是单作用、限量式叶片泵。

14．限压式变量叶片泵工作过程中，其输出流量是随着系统的出口压力而自行调整的，但其最大输出流量是通过调节定子右边的最大流量调节螺钉，以改变定子偏心距最大值emax大小来实现的。

15．调节限压式变量叶片泵的压力调节螺钉（即改变调压弹簧的压缩量），可以改变泵的压力流量特性曲线上拐点压力PB的大小，此时其特性曲线BC段将会沿水平方向平移；调节最大流量调节螺钉，可以改变定子的最大偏心距，此时其特性曲线AB段将会

上下平移；而改变调压弹簧的刚度，则会改变BC的斜率。

16．根据结构分析可知：

双作用叶片泵在吸油区叶片根底部与减压阀或阻力槽油相通，压油区叶片根底部通入压力油腔油；双作用叶片泵的叶片倾角与转子旋转方向相反，单作用叶片泵的叶片倾角与转子旋转方向相同。

泵的工作压力是由负载决定的。

17．双联叶片泵输出的流量可以分开使用，也可以合并使用。

例如，在轻载快速时，用双作用叶片泵泵，在重载慢速时，用双作用叶片泵泵供油，而单作用叶片泵卸荷，以减少能量损耗。

18．直轴斜盘式轴向柱塞泵，若改变斜盘倾角α，就能改变泵的排量，若改变配流盘方向，就能改变泵的吸压油方向，因此它是一种双向变量泵。

19．对于直轴式轴向柱塞泵可利用斜盘倾角α来改变流量，对于单作用叶片泵则可利用改变定子偏心距e来改变流量。

20．在CY型轴向柱塞泵结构中，采用“钢套”和“大轴承”是为了解决改变斜盘倾斜的角度而产生的偏移，这样，可避免斜盘出现偏磨现象。

21．常用的轴向柱塞泵是采用多柱塞的，一般柱塞数都选用奇数，这是因为可以减少脉动。

22．叶片泵一般采用配流盘配流，径向柱塞泵一般采用轴式配流，轴向柱塞泵一般采用阀式配流。

23．变量泵是指排量可以改变的液压泵，常见的变量泵有单作用叶片泵、

径向柱塞泵、轴向柱塞泵。

其中单作用叶片泵和径向柱塞泵是通过改变转子和定子的偏心距来实现变量，轴向柱塞泵是通过改变斜盘倾角来实现变量。

24．斜盘式轴向柱塞泵构成吸、压油密闭工作腔的三对运动摩擦副为

柱塞与缸体、缸体与配流盘、滑履与斜盘。

二．判断题

1．泵、马达的理论扭矩与其排量成正比，而与供油压力无关。

（F）

2．水泵与一般液压泵大致相同，可互用。

（F）

3．液压马达输出扭矩与供给其液体的压力和排量成正比关系。

（T）

4．容积泵正常工作时，应尽可能地提高其容积效率，于是采取减小径向、轴向间隙的办法，总效率就提高了。

（F）

5．液压马达的机械效率是随压力降低而增大的。

（F）

6．在液压泵所允许的转速范围内，提高液压泵的转速可以提高其容积效率。

（F）

7．流量可改变的液压泵称为变量泵。

（F）

8．定量泵是指输出流量不随泵的输出压力改变的泵。

（F）

9．当液压泵的进、出口压力差为零时，泵输出的流量即为理论流量。

（F）

10．液压泵在额定压力下的流量就是泵的最大流量。

（F）

11．工作时，液压泵、液压马达均可正反转而不影响其工作性能。

（F）

12．液压马达与液压泵从能量转换观点上看是互逆的，因此所有的液压泵均可以用来做马达使用。

（F）

13．因存在泄漏，因此输入液压马达的实际流量大于其理论流量，而液压泵的实际输出流量小于其理论流量。

（T）

14．液压泵的容积效率与液压泵的泄漏量有关，而与液压泵的转速无关。

（F）

15．尽量减小齿轮泵的径向、轴向间隙，这样容积效率增大了，总效率也就更大了。

（F）

16．齿轮泵多采用变位齿轮是为了减小齿轮重合度，消除困油现象。

（F）

17．齿轮马达在结构上为了适应正反转要求，进出油口相等，具有对称性。

（T）

18．限压式变量叶片泵往往用于负载、速度变化频繁的系统中。

（T）

19．限压式变量叶片泵是单作用卸荷式容积泵。

（F）

20．双作用叶片泵是阀配流卸荷式泵。

（F）

21．单作用叶片泵转子旋转一圈，吸、压油各一次。

（T）

22．双作用叶片泵困油现象是以开“三角眉毛槽”来解决的。

（T）

23．双作用叶片泵因两个吸油窗口、两个压油窗口是对称布置，因此作用在转子和定子上的液压径向力平衡，轴承承受径向力小、寿命长。

（T）

24．双作用叶片泵的转子叶片槽根部全部通压力油是为了保证叶片紧贴定子内环。

（T）

25．对于限压式变量叶片泵，当泵的压力达到最大时，泵的输出流量为零。

（T）

26．CY14—1型轴向柱塞泵仅前端由轴承直接支承，另一端则通过缸体外大型滚珠轴承支承。

（T）

27．配流轴式径向柱塞泵的排量q与定子相对转子的偏心成正比，改变偏心即可改变排量。

（T）

28．为限制斜盘式轴向柱塞泵的柱塞所受的液压侧向力不致过大，斜盘的最大倾角αmax一般小于18°～20°。

（T）

29．液压泵产生困油现象的充分且必要的条件是：

存在闭死容积且容积大小发生变化。

（T）

三．选择题

1．液压泵的额定压力是（C）

（A）泵进口处的压力

（B）泵实际工作的压力

（C）泵在连续运转时所允许的最高压力

（D）泵在短时间内超载所允许的极限压力

2．双作用叶片泵具有（A）的结构特点；而单作用叶片泵具有（D）的结构特点。

（A）作用在转子和定子上的液压径向力平衡

（B）所有叶片的顶部和底部所受液压力平衡

（C）不考虑叶片厚度，瞬时流量是均匀的

（D）改变定子和转子之间的偏心可改变排量

3．在液压系统中，液压马达的机械效率是（A）

4．在液压系统中，液压马达的容积效率是（D）

5．液压泵单位时间内排出油液的体积称为泵的流量。

泵在额定转速和额定压力下的输出流量称为（C）；在没有泄漏的情况下，根据泵的几何尺寸计算而得到的流量称为（B），它等于排量和转速的乘积。

（A）实际流量（B）理论流量（C）额定流量

6．在实验中或工业生产中，常把零压差下的流量（即负载为零时泵的流量）视为（A）；有些液压泵在工作时，每一瞬间的流量各不相同，但在每转中按同一规律重复变化，这就是泵的流量脉动。

瞬时流量一般指的是瞬时（B）。

（A）实际流量（B）理论流量（C）额定流量

7．对于双作用叶片泵，如果配油窗口的间距角小于两叶片间的夹角，会导致（A）；又（B），配油窗口的间距角不可能等于两叶片间的夹角，所以配油窗口的间距夹角必须大于等于两叶片间的夹角。

（A）由于加工安装误差，难以在工艺上实现

（B）不能保证吸、压油腔之间的密封，使泵的容积效率太低

（C）不能保证泵连续平稳的运动8．双作用式叶片泵中，当配油窗口的间隔夹角>定子圆弧部分的夹角>两叶片的夹角时，存在（B），当定子圆弧部分的夹角>配油窗口的间隔夹角>两叶片的夹角时，存在（B）。

（A）闭死容积大小在变化，有困油现象

（B）虽有闭死容积，但容积大小不变化，所以无困油现象

（C）不会产生闭死容积，所以无困油现象

9．当配油窗口的间隔夹角>两叶片的夹角时，单作用叶片泵（B），当配油窗口的间隔夹角<两叶片的夹角时，单作用叶片泵（C）。

（A）闭死容积大小在变化，有困油现象

（B）虽有闭死容积，但容积大小不变化，所以无困油现象

（C）不会产生闭死容积，所以无困油现象

10．双作用叶片泵的叶片在转子槽中的安装方向是（B），限压式变量叶片泵的叶片在转子槽中的安装方向是（C）。

（A）沿着径向方向安装

（B）沿着转子旋转方向前倾一角度

（C）沿着转子旋转方向后倾一角度

11．当限压式变量泵工作压力p>p拐点时，随着负载压力上升，泵的输出流量（B）；当恒功率变量泵工作压力p>p拐点时，随着负载压力上升，泵的输出流量（B）。

（A）增加（B）呈线性规律衰减（C）呈双曲线规律衰减（D）基本不变

12．下列液压马达中，（ABC）为高速马达，（D）为低速马达。

（A）齿轮马达（B）叶片马达（C）轴向柱塞马达（D）径向柱塞马达

四．分析题

1．图示齿轮泵、齿轮马达的旋转方向，分别确定：

（1）泵（1—1）的进油口是：

B，

（2）马达（1—2图）的高压油口是：

C。

2．如图叶片泵，根据旋转方向，确定：

（1）泵的进油腔是D，

（2）泵的出油腔是C。

3．图示轴向柱塞泵（马达）的原理图，根据旋转方向，分别确定：

（1）柱塞泵的吸油腔是：

A，

（2）柱塞马达的低压油腔是：

D。

4．图示径向柱塞泵，根据旋转方向，确定：

（1）泵的进油腔是：

E，

（2）泵的出油腔是：

F。

5．限压式变量叶片泵适用于什么场合？

用何方法来调节其流量—压力特性？

6．简述齿轮泵、叶片泵、柱塞泵的应用场合。

五．计算题

1．某液压泵输出油压为10MPa，转速为1450rpm，排量为0.1×10-3m3/r，泵的容积效率ηv=0.95,总效率η=0.9,求泵的输出功率和电机的驱动功率。

解：

2．某液压马达的排量VM=40ml/r，当马达在p=6.3MPa和n=1450r/min时，马达输入的实际流量qM=63L/min，马达实际输出转矩TM=37.5N·m，求液压马达的容积效率ηMv、机械效率ηMm和总效率ηM。

解：

3．有一齿轮泵，铭牌上注明额定压力为10Mpa，额定流量为16l/min，额定转速为1000r/m，拆开实测齿数z=12，齿宽B=26mm，齿顶圆直径De＝45mm，求：

（1）泵在额定工况下的容积效率ηv（%）；

（2）在上述情况下，当电机的输出功率为3.1kW时，求泵的机械效率ηm和总效率η（%）。

解：

（1）

（2）