液压传动与控制习题集.docx

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液压传动与控制习题集

《液压传动与控制》习题集

第一章绪论

1-l.何谓液压传动（即液压传动的定义是什么）?

液压传动有哪两个工作特性？

l-2.液压传动的基本组成部分是什么?

试举例说明各组成部分的作用。

1-3.液压传动与机械传动相比有哪些主要优缺点?

为什么说这些优缺点只是相对的？

第二章液压油和液压流体力学基础

2-l.何谓液体的粘性?

粘性的实质是什么？

粘性的表示方法如何？

说明粘度的种类及其相互间的关系。

2-2.压力的定义是什么？

压力有几种表示方法？

相互间的关系如何？

2-3.阐述帕斯卡定律，举例说明其应用。

2-4.伯努利方程式的物理意义是什么？

其理论式与实际式有何区别？

2-5.什么是液体的层流与紊流？

二者的区别及判别方法如何？

2-6.液压冲击和空穴现象是怎样产生的？

如何防止？

2-7.在下面各盛水圆筒活塞上的作用力F=3000N。

已知d=1m，h=lm，ρ=1000kg/m3，试求圆筒内底面所受的压力及总作用力，并定性说明各容器对支承其桌面的压力大小。

又当F=0时求各圆筒内底面所受的压力及总作用力。

习题2-7图

2-8.如图所示，密闭容器中充满了密度为ρ的液体，柱塞直径为d、重量为FG，在力F的作用下处于平衡状态。

柱塞浸入液体深度为h，试确定液体在测压管内上升的高度x。

习题2-8图习题2-9图

2-9.有一容器充满了密度为ρ的油液，油压力p值由水银压力计的读数h来确定。

现将压力计向下移动一段距离a，问压力计的读数变化△h为多少？

2-10.液压缸直径D=150mm，柱塞直径d=100mm，液压缸中充满油液，如果在柱塞上[图（a）]和缸体上[图（b）]的作用力F=50000N，不计油液自重所产生的压力，求液压缸中液体的压力。

习题2-10图

2-ll.设有一液压千斤顶，如图所示。

小活塞3直径d=10mm，行程h=20mm，大活塞8直径D=40mm，重物W=50000N，杠杆l=25mm，L=500mm。

求：

①顶起重物W时在杠杆端所施加的力F；②此时密封容积中的液体压力；③杠杆上下动作一次，重物的上升量；④如果小活塞上有摩擦力f1=200N，大活塞上有摩擦力f2=1000N，杠杆每上下动作一次，密封容积中液体外泄0.2cm3至油箱，重新完成①、②、③。

习题2-11图

2-12.如图所示，一管道输送ρ=900kg／m3的液体，h=15m。

测得压力如下：

（1）点l、2处的压力分别是pl=0.45MPa，p2=0.4MPa；

（2）p1=0.45MPa，p2=0.25MPa。

试确定液流的方向。

2-13.如图所示，用一倾斜管道输送油液，已知h=15m，p1=0.45MPa，p2=0.25MPa，d=lOmm，l=20m，ρ=900kg／m3，运动粘度ν=45×lO-6m2／s，求流量Q。

习题2-12图习题2-13图

2-14.某圆柱形滑阀如图所示。

已知阀芯直径d=20mm，进口油压pl=9.8MPa，出口油压p2=9.5MPa，油液密度ρ=900kg／m3，阀口的流量系数Cd=0.62。

求通过阀口的流量。

2-15.某一液压泵从一油箱吸油。

吸油管直径d=60mm，流量Q=150L／min，油液的运动粘度ν=30×10-6m2／s，ρ=900kg／m3，弯头处的局部损失系数ζl=0.2，吸油口粗滤网上的压力损失△p=0.178×105Pa。

若希望泵吸油口处的真空度不大于0.4×105Pa。

求泵的安装（吸油）高度h（吸油管浸入油液部分的沿程损失可忽略不计）。

习题2-14图习题2-15图

2-16.某液压泵从油箱吸油状态如图所示。

已知：

泵的流量Q=32L／min；吸油管内径d=25mm；泵吸油口距油面高h=500mm；粗滤油网的压力降△p=O.1×105Pa；所用液压油的密度ρ=900kg/m3；液压油的运动粘度ν=20cst。

不计液压泵的容积效率，试求泵吸油口处的真空度。

2-17.如图所示，活塞上作用力F=3000N，油液从液压缸一端的薄壁孔流出。

液压缸直径D=80mm，薄壁孔径d=20mm，不计活塞和缸筒间的摩擦以及流动损失，求作用于液压缸底面上的作用力。

设油液密度ρ=900kg／m3。

习题2-16图习题2-17图

第三章液压泵和液压马达

3-l.容积式液压泵共同的工作原理是什么？

其工作压力取决于什么?

工作压力与名牌上的额定压力和最大压力有什么关系?

3-2.在常用泵中，哪一种泵自吸能力最好？

哪种最差？

为什么？

3-3.齿轮泵的泄漏途径有几种？

提高齿轮泵的压力受什么因素影响？

怎样解决？

3-4.液压泵的配油方式有哪几种？

从理论上来说，哪种液压泵和液压马达是可逆的？

哪种不可逆？

3-5.在叶片泵中，哪种可做变量泵使用？

依靠改变什么因素来实现变量？

如何实现双向变量？

3-6.绘出限压式变量叶片泵的特性曲线，分析曲线的形状并说明调整哪些因素以适应不同的需求？

3-7.说明高速小转矩液压马达与低速大转矩液压马达的主要区别，应用场合。

3-8.一泵排量为qp，泄漏量为Qlp=klpp（kl—常数，pp—工作压力）。

此泵可兼做马达使用。

当二者运转速度相同时，其容积效率是否相同？

为什么？

（提示：

分别列出二者容积效率的表达式）

3-9.一液压马达排量qM=80cm3／r、负载转矩为50Nm时，测得其机械效率为0.85。

将此马达做泵使用，在工作压力为46.2×105Pa时，其机械损失转矩与上述液压马达工况相同，求此时泵的机械效率。

3-10.某泵输出油压为10MPa，转速1450r／min，排量为200mL／r，泵的容积效率ηvp=0.95，总效率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）

3-ll.某液压马达排量qM=250mL／r，人口压力为9.8MPa，出口压力为0.49MPa，其总效率η=0.9，容积效率ηvM=0.92。

当输人流量为22L／min时，试求：

①液压马达的输出转矩；

②液压马达的输出转速。

3-12.一液压泵，当负载压力为80×105Pa时，输出流量为96L／min；而负载压力为100×105Pa时，输出流量为94L／min。

用此泵带动一排量qM=80mL／r的液压马达。

当负载转矩为130Nm时，液压马达的机械效率为0.94，其转速为1100r／min。

求此时液压马达的容积效率。

（提示：

先求液压马达的负载压力）

3-13.图示一变量泵和变量液压马达组成的液压系统，低压辅助泵使泵的吸油管和马达的出油管的压力保持为4×105Pa。

变量泵的最大排量Vp=100mL／r，容积效率ηVp=0.94，机械效率ηMp=O．85，液压马达排量VM=50mL／r，容积效率ηVM=0.95，机械效率ηmM=0.82，管路损失略去不计，当液压马达输出转矩为40Nm，输出转速为60r／min时，试求变量泵的输出流量、输出压力及泵的输入功率。

3-14.图示为凸轮转子泵，其定子内曲线为完整的圆弧，其上有两片不旋转但可以伸缩（靠弹簧压紧）的叶片。

转子外形与一般叶片泵的定子曲线相似。

试说明该泵的工作原理，在图上标出其进出油口，并指出泵每转吸、排油次数。

习题3-14图习题3-15图

第四章液压缸

4-l.液压缸的主要组成部分有哪些？

固定缸式、固定杆式液压缸其工作台的最大活动范围有何差别？

4-2.何谓液压缸的差动连接？

差动液压缸的快进、快退速度相等时，它在结构上应满足什么条件（有何特点）？

试推导差动液压缸的运动（快进）速度公式。

4-3.液压缸泄漏的主要途径有哪些？

常用橡胶密封圈有哪几种类型？

说明其应用范围及使用时应注意些什么。

4-4.已知液压缸的活塞有效面积为A，运动速度为v，有效负载为FL，供给液压缸的流量为Q，压力为p。

液压缸的总泄漏量为Ql，总摩擦阻力为Ff。

试根据液压马达的容积效率和机械效率的定义，求液压缸的容积效率和机械效率的表达式。

4-5.如图所示，一单杆活塞缸，无杆腔的有效工作面积为A1，有杆腔的有效工作面积为A2，且Al=2A2。

当供油流量Q=30L／min时，回油流量Q’=？

若液压缸差动连接，其它条件不变，则进入液压缸无杆腔的流量为多少？

4-6.图示为一柱塞液压缸，其柱塞固定，缸筒运动。

压力油从空心柱塞中通入，压力为p，流量为Q。

柱塞外径为d，内径为d0，试求缸筒运动速度v和产生的推力F。

习题4-5图习题4-6图

4-7.图中用一对柱塞来实现工作台的往复运动。

若两柱塞直径分别为d1和d2，供油流量和压力分别为Q和p，试求工作台两个方向运动时的速度和推力。

又若当两个柱塞缸同时通以压力油时，工作台将如何运动？

其运动速度和推力各为多少？

习题4-7图

4-8.如图所示，两个结构相同的液压缸串联起来，无杆腔的有效工作面积A1=100cm2，有杆腔的有效面积A2=80cm2，缸l输入的油压pl=9×105Pa，流量Ql=12L／min，若不考虑一切损失，试求：

①当两缸的负载相同（FL1=FL2）时，能承受的负载为多少？

两缸运动的速度各为多少？

②缸2的输入油压是缸l的一半（p2=1/2p1）时，两缸各能承受多少负载？

③缸l不承受负载（FL1=0）时，缸2能承受多少负载?

习题4-8图

4—9.一单杆活塞液压缸快速前进时采用差动连接，快退时，压力油输入液压缸有杆腔。

若活塞往复快速运动时的速度都是0.1m／s，慢速运动时活塞杆受压，其负载为25000N。

已知输入流量Q=25L／min，背压p2=2×105Pa。

①确定活塞和活塞杆直径；

②如缸筒材料的[σ]=5×107N／m2，计算缸筒的壁厚；

③如液压缸活塞杆铰接，缸筒固定，其安装长度l=1.5m，试校核活塞杆的纵向压杆稳定性。

第五章液压阀

5-1.什么是换向阀的“位”和“通”？

换向阀有几种控制方式？

其职能符号如何表示？

5-2.哪些阀可以做背压阀用？

哪种阀最好？

单向阀当背压阀用时，需采取什么措施？

5-3.二位四通电磁阀能否做二位三通或二位二通阀使用？

具体接法如何？

5-4.图（a）所示的电液换向阀的电磁阀（先导阀）为什么采用Y型中位机能？

又如图（b）所示的电液换向阀回路中，当电磁铁1DT或2DT通电动作时，液压缸并不动作，这是什么原因？

（a）（b）

习题5-4图

5-5.试分析液控单向阀在下述回路中的作用。

习题5-5图

5-6.若把先导式溢流阀的远程控制口接油箱，液压系统会产生什么问题?

5-7.试绘出直动式、先导式溢流阀的流量一压力静特性曲线，并分析比较两者的性能、特点。

5-8.若将减压阀的进、出油口反接，会出现什么情况？

（分两种情况讨论：

压力高于减压阀的调定压力和低于调定压力时。

）

5-9.如图所示，两个不同调定压力的减压阀串联后的出口压力决定于哪个减压阀？

为什么？

又两个不同调定压力的减压阀并联时，出口压力决定于哪一个减压阀？

为什么？

习题5-9图

5-10.图示回路最多能实现几级调压？

各溢流阀的调定压力pyl、py2、py3之间的大小关系如何？

习题5-10图习题5-11图

5-ll.图示两个回路中各溢流阀的调定压力分别为py1=3MPa，py2=2MPa，py3=4MPa。

问在外载无穷大时，泵的出口压力几各为多少？

5-12.一夹紧回路，如图所示。

若溢流阀的调定压力py=5MPa，减压阀的调定压力PJ=2.5MPa。

试分析活塞快速运动时，A、B两点的压力各为多少？

减压阀的阀芯处于什么状态？

工件夹紧后，A、B两点的压力各为多少？

减压阀的阀芯又处于什么状态？

此时减压阀阀口有无流量通过？

为什么？

习题5-12图

5-13.节流阀最小稳定流量的物理意义是什么？

影响节流阀最小稳定流量的主要因素有哪些？

第六章辅助装置

6-l.在一个由最高工作压力为20Mpa降到最低工作压力为10MPa的液压系统中，假设蓄能器充气压为9Mpa时，供给5L液体，问需用多大容量的蓄能器？

6-2.一气囊式蓄能器容量为2.5L，气体的充气压为2.5Mpa，当工作压力从p1=7Mpa变化到p2=5Mpa时，试求蓄能器能输出油液的体积？

第七章液压基本回路

7-l.若将下图中溢流阀去掉，调节节流阀能否调节速度？

为什么？

习题7-1图

7-2.图示（a）、（b）是利用定值减压阀与节流阀串联来代替调速阀，问能否起到调速阀稳定速度的作用？

为什么？

习题7-2图

7-3.图示回路（a）、（b）最多能实现几级调压？

阀l、2、3的调整压力之间应是怎样的关系？

图（a）、（b）有何差别？

习题7-3图

7-4.图示为采用标准液压元件的行程换向阀A、B及带定位机构的液动换向阀c组成的自动换向回路，试说明其自动换向过程。

习题7-4图

7-5.若单出杆液压缸的两腔有效工作面积相差很大，当有杆腔进油无杆腔回油得到快速运动时，无杆腔的回油量很大。

为避免选用流量很大的二位四通阀，常增加一个大流量的液控单向阀旁路排油。

试用单出杆液压缸（双作用式）、二位四通电磁阀、液控单向阀及压力油源画出其回路图。

7-6.液压缸A和B并联，要求缸A先动作，速度可调，且当A缸活塞运动到终点后，缸B才动作。

试问图示之回路能否实现所要求的顺序动作？

为什么？

在不增加元件数量（允许改变顺序阀的控制方式）的情况下，应如何改进？

习题7-6图

7-7.图示为一采用进油路与回油路同时节流的调速回路。

设两个节流阀的开口面积相等：

al=a2=0.1cm2，两阀的流量系数均为Cd=0.62，液压缸两腔有效工作面积分别为A1=100cm2，A2=50cm2，负载FL=5000N，方向始终向左，溢流阀的调定压力py=pp=20×105Pa，泵的流量Qp=25L／min。

试求活塞往返运动的速度。

这两个速度有无可能相等？

习题7-7图

7-8.如图所示，液压缸的有效工作面积Al=50cm2，负载阻力FL=5000N，减压阀的调定压力pJ分别调成5×105Pa、20×105Pa或25×105Pa，溢流阀的调定压力分别调成30×105Pa或15×105Pa，试分析该活塞的运动情况。

习题7-8图

7-9.如图所示，溢流阀和两个减压阀的调定压力分别为：

Py=45×105Pa，PJ1=35×105Pa，PJ2=20×105Pa；负载FL=1200N；活塞有效工作面积Al=15em2；减压阀全开口时的局部损失及管路损失可略去不计。

试确定活塞在运动中和到达终端位置时a、b和c点处的压力。

当负载加大到FL=4200N时，这些压力有何变化?

习题7-9图

7-10.在题7-1图所示的进口节流调速回路中，液压缸的有效工作面积Al=2A2=50cm2，Qp=10L／min，溢流阀的调定压力py=24×105Pa，节流阀为薄壁小孔型，其过流断面积为AT=0．02cm2，取Cd=0.62，油液密度ρ=900kg/m3。

只考虑液流通过节流阀的压力损失，其它损失不计。

试分别按FL=10000N、5500N和0三种负载情况，计算液压缸的运动速度和速度刚度。

7-11.在图示回路中，已知液压缸径D=100mm，活塞杆直径d=70mm，负载FL=25000N。

①为使节流阀前后压差△pt为3×105Pa，溢流阀的调定压力应为多少?

②若溢流阀的调定压力不变，当负载降为FL=15000N时，节流阀前后压差△pT=?

③若节流阀开口面积为0.05cm2，允许活塞的最大前冲速度为5cm／s，活塞能承受的最大负切削力是多少?

④当节流阀的最小稳定流量为50cm3／min时，该回路的最低稳定速度为多少?

⑤若将节流阀改装在进油路上，在液压缸有杆腔接油箱时，活塞的最低稳定速度是多少?

与④的最低稳定速度相比较说明什么问题。

7-12.如图所示，泵的流量Qp=25L／min，负载FL=40000N，溢流阀的调定压力py=54×105Pa，液压缸的工作速度v=18cm／min，不考虑管路损失和液压缸的摩擦损失。

试

①工进时液压回路的效率；

②负载FL=0时，活塞的运动速度和回油腔的压力。

习题7-11图习题7-12图

7-13.如图所示一液压回路。

已知液压缸无杆腔有效工作面积A1=100cm2，泵的流量Qp=63L／min，溢流阀的调定压力Py=50×105Pa。

分别就负载FL=0，FL=54000N时（不计任何损失），试求：

①液压缸的工作压力；

②活塞的运动速度和溢流阀的溢流流量。

习题7-13图

7-14.由变量泵和定量液压马达组成的调速回路，变量泵排量可在0～50cm3／r的范围内改变。

泵转速为1000r／min，马达排量qM=50cm3／r，安全阀调定压力为100×105Pa。

在理想情况下，泵和马达的容积效率和机械效率都是100％。

求此调速回路中：

①液压马达最低和最高转速：

②液压马达的最大输出转矩；

③液压马达的最高输出功率。

7-15.在题7-14中，在压力为100×105Pa时，泵和液压马达的机械效率都是0.85。

泵和马达的泄漏量随工作压力的提高而线性增加，在压力为100×105Pa时，泄漏量均为1L／min。

当工作压力为100×105Pa时，重新完成题7-14中各项要求，并计算回路在最高和最低转速下的总效率。

7-16.在图示回路中，液压缸两腔的有效工作面积A1=2A2，泵和阀的额定流量均为Q，在额定流量且各换向阀通过额定流量Q时的压力损失都相同△pl=△p2=△p3=△pn=2×105Pa，如液压缸快进时的摩擦阻力及管道损失都可以忽略不计：

①列出回路实现“快进一工进一快退一停止”工作循环时的电磁铁动作顺序表（电磁铁通电者为“+”号，反之为“一”号）。

②快进时，通过换向阀l的流量是多少?

③计算空载时泵的工作压力。

习题7-16图

7-17.假如要求附图所示系统实现“快进一工进一快退一原位停止和液压泵卸荷”工作循环，试列出各电磁铁的动作顺序表。

习题7-17图

7-18.图示液压系统，液压缸有效面积Al=A2=100cm2，缸I负载FL=35000N，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4MPa、3MPa和2Mpa。

求在下列三种工况下A、B和C处的压力：

①液压泵启动后，两换向阀处于中位：

②1DT通电，液压缸I活塞移动时及活塞运动到终点时；

③lDT断电，2DT通电，液压缸Ⅱ活塞运动时及活塞碰到固定挡块时。

习题7-18图

第八章典型液压系统

8-1.如图所示一液压系统：

①说明液压缸I、Ⅱ的调速回路名称；

②填写系统的电磁铁动作顺序表；

③说出各元件的名称和在系统中的作用。

动作名称

电气元件

备注

IDT

2DT

3DT

4DT

5DT

6DT

YJ

（1）I、1I两个回路各自进行独立动作循环．互补约束

（2）4DT、6DT中任一个通电时lDK便通电；4DT：

6DT均断电

时．1DT才断电

定位夹紧

快进

工进

卸荷（低）

快退

松开拔销

原位卸荷（低）

习题8-1图