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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，r=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r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r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：顶起重物W时在杠杆端所施加的力F；此时密封容积中的液体压力；杠杆上下动作一次，重物的上升量；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、。 习题2-11图2-12. 如图所示，一管道输送r=900kgm3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，r=900kgm3，运动粘度n=45lO-6m2s，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r=900kgm3，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=150Lmin，油液的运动粘度n=3010-6m2s，r=900kgm3，弯头处的局部损失系数zl=0.2，吸油口粗滤网上的压力损失p=0.178105Pa。若希望泵吸油口处的真空度不大于0.4105Pa。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=32Lmin；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.1105Pa；所用液压油的密度r=900kg/ m3；液压油的运动粘度n=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r=900kgm3。 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=80cm3r、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46.2105Pa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1450rmin，排量为200mLr，泵的容积效率 hvp=0.95，总效率hp=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=250mLr，人口压力为9.8MPa，出口压力为0.49MPa，其总效率h=0.9，容积效率hvM =0.92。当输人流量为22Lmin时，试求：液压马达的输出转矩；液压马达的输出转速。3-12.一液压泵，当负载压力为80105Pa时，输出流量为96Lmin；而负载压力为100105Pa时，输出流量为94Lmin。用此泵带动一排量qM=80mLr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1100rmin。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4105Pa。变量泵的最大排量Vp=100mLr，容积效率hVp=0.94，机械效率hMp=O85，液压马达排量VM=50mLr，容积效率hVM=0.95，机械效率 hmM=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60rmin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=30Lmin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=9105Pa，流量Ql=12Lmin，若不考虑一切损失，试求：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？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？缸l不承受负载(FL1=0)时，缸2能承受多少负载?习题4-8图49.一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0.1ms，慢速运动时活塞杆受压，其负载为25000N。已知输入流量Q=25Lmin，背压p2=2105Pa。确定活塞和活塞杆直径；如缸筒材料的s=5107Nm2，计算缸筒的壁厚；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=20105Pa，泵的流量Qp=25Lmin。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5105Pa、20105Pa或25105Pa，溢流阀的调定压力分别调成30105Pa或15105Pa，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=45105Pa，PJ1=35105Pa，PJ2=20105Pa；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=10Lmin，溢流阀的调定压力py=24105Pa，节流阀为薄壁小孔型，其过流断面积为AT=002cm2，取Cd=0.62，油液密度r=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。为使节流阀前后压差pt为3105Pa，溢流阀的调定压力应为多少?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=?若节流阀开口面积为0.05cm2，允许活塞的最大前冲速度为5cms，活塞能承受的最大负切削力是多少?当节流阀的最小稳定流量为50cm3min时，该回路的最低稳定速度为多少?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=25Lmin，负载FL=40000N，溢流阀的调定压力py=54105Pa，液压缸的工作速度v=18cmmin，不考虑管路损失和液压缸的摩擦损失。试工进时液压回路的效率；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=63Lmin，溢流阀的调定压力Py=50105Pa。分别就负载FL=0， FL=54000N时(不计任何损失)，试求：液压缸的工作压力；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050cm3r的范围内改变。泵转速为1000rmin，马达排量qM=50cm3r，安全阀调定压力为100105Pa。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：液压马达最低和最高转速：液压马达的最大输出转矩； 液压马达的最高输出功率。7-15.在题7-14中，在压力为100105Pa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