2017年春季学期石油华东《流体力学与流体传动》综合复习题

流体力学与流体传动综合复习题一、选择题1、顺序阀属于( )控制阀。方向；压力；流量2、温度变化对液压传动（ ）。没有影响；影响很大；可以改善传输性能3、（ ）是储存和释放液体压力能的装置。冷却器；蓄能器；过滤器4、单作用叶片泵的叶片倾角应（ ）。前倾；后倾；垂直5、油箱属于( )元件动力元件；执行元件；控制元件；辅助元件6、靠( )变化进行吸油排油的液压泵，通称为容积式泵。压力；排量；容积7、（ ）调速回路中，只有节流损失，没有溢流损失。进油节流；旁路节流；回油节流8、液压泵的每转排量的大小取决于泵的（ ）。速度；压力；结构尺寸9、节流阀是通过调节（ ）来调流量的。两端压力；油液温度；节流口大小10、工作过程中泵的额定压力是（ ）。变化的；不变的；随外负荷而变化11、单作用式叶片泵的转子每转一转，吸油、压油各（ ）次。A、1 B、2 C、3 D、412、液压系统的最大工作压力为10MPa，安全阀的调定压力应为（ ）。 A、等于10MPa B、小于10MPa C、大于10MPa D、其他 13、在液体流动中，因某点处的压力低于空气分离压而产生大量气泡的现象，称为（ ）。A、层流 B、液压冲击 C、空穴现象 D、紊流14、将发动机输入的机械能转换为液体的压力能的液压元件是（ ）。 A、液压泵 B、液压马达 C、液压缸 D、控制阀 15、为使减压回路可靠地工作，其最高调整压力应（ ）系统压力。A、大于 B、小于 C、等于 D、大于或小于16、双作用叶片泵的叶片（ ）一定角度。 A、前倾； B、 后倾； C、 不倾斜 D、前倾或后倾17、三位四通换向阀的中位机能取决于（ ）结构。 A、阀芯； B、 阀体； C、 电磁铁； D、弹簧18、溢流阀一般是安装在（ ）的出口处，起稳压、安全等作用。 A、液压缸；B、液压泵；C、换向阀；D、油箱。19、液体流经薄壁小孔的流量与孔口面积的( )和小孔前后压力差的( )成正比。A、一次方 B、12次方 C、二次方 D、三次方二、判断题（正确的打“”，错误的打“”）1、轴向柱塞泵既可以制成定量泵，也可以制成变量量泵。（ ） 2、减压阀在常态时，阀口是常开的，进、出油口相通的。（ ）3、由间隙两端的压力差引起的流动称为剪切流动。（ ）4、定量泵与变量马达组成的容积调速回路中，其转矩恒定不变。（ ）5、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。（ ） 6、液压缸差动连接时，能比其它连接方式产生更大的推力。（ ） 7、齿轮泵只能用作定量泵。（ ）8、双作用式叶片马达与相应的双作用式叶片泵结构完全相同。（ ）9、容积调速比节流调速的效率低。（ ） 10、简单地说，伯努利方程是指理想液体在同一管道中作稳定流动时，其内部的动能、位能、压力能之和为一常数。（ ）11、通过节流阀的流量与节流阀中的通流截面积成正比，与阀两端的压差大小无关。（ ） 12、减压阀在常态时，阀口是常开的，进、出油口相通的。（ ）13、双作用叶片泵因两个吸油窗和两个压油窗对称分布，转子和轴承所受的径向液压力相平衡。（ ） 14、定量泵与变量马达组成的容积调速回路中，其转矩恒定不变。（ ）15、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。（ ） 16、液压传动适宜于在传动比要求严格的场合采用。（ ） 17、齿轮泵只能用作定量泵。（ ）18、双作用式叶片马达与相应的双作用式叶片泵结构完全相同。（ ）19、变量轴向柱塞泵排量的改变是通过调整斜盘方向来实现的。（ ） 20、液控单向阀控制油口不通压力油时，其作用与普通单向阀相同。（ ）21单作用叶片泵的叶片底部总是通高压油。（ ）22压力继电器是将电信号转化成压力信号的信号转换元件。（ ）23在液压滑阀中，如果配合件处于同心位置，将会增大流经缝隙的泄漏。（ ）24液压系统的最高工作压力取决于溢流阀的调定压力。（ ）25同步运动分为速度同步和位置同步，位置同步必定速度同步，而速度同步必定位置同步。（ ）26柱塞缸属于单作用式液压缸。（ ）27调速阀是由节流阀和定差减压阀并联而成的。（ ）28叶片泵的工作压力总是低于柱塞泵的工作压力。（ ）29压力阀的泄油口都必须单独接油箱。（ ）30流体中任一点的压力在各个方向上都是相等的。（ ）三、简答题1、液压泵完成吸油和压油必须具备什么条件？2、双作用叶片泵和单作用叶片泵各自的优缺点是什么？3、溢流阀和节流阀都能做背压阀使用，其差别何在？4、卸荷回路的功用是什么？试绘制两种不同的卸荷回路。5写出流体体积压缩系数的表达式，并描述其物理意义。6试绘一简明示意图说明齿轮泵径向不平衡力的产生原因与危害。7试绘制出节流阀进油节流调速的系统简图，推导出其速度表达式，并绘出调速特性曲线图。四、回路分析1、如图所示，阀1、2、3、4的调定压力分别为4MPa、8MPa、6MPa、3MPa当液压缸外负载无穷大时，下表中的几种工况条件下，A、B两点的压力各为多少？1YA212YA34AB1YA2YAA点压力B点压力+-+-2、试分析以下溢流阀起什么作用？ 3、一夹紧回路如图所示，若溢流阀调定压力为5MPa，减压阀调定压力为2.5 MPa。试分析（1）活塞空载运动时A、B 两点压力各为多少？（2）工件夹紧活塞停止后，A、B 两点压力又各为多少？ 4、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。5、试解释外啮合泵的困油现象，并说明危害。6、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。7、如图所示，各液压缸完全相同，负载R2R1。已知节流阀能调节液压缸速度并不计压力损失，试判断在图a）和图b）的两个液压回路中，哪个液压缸先动作？为什么？8、图示系统中，已知两溢流阀单独使用时的调整压力分别为：，。试分析说明活塞向左和向右运动时，系统最大可能的工作压力是多少？ 并说明理由。9、如图所示，液压缸A和B并联。若要求A先动作，且速度可调；B缸则在A缸活塞运动到终点后才动作。试问图示回路能否实现要求的顺序动作？为什么？10、如图所示，溢流阀的调整压力为5MPa，减压阀的调整压力为2.5MPa，设液压缸的无杆腔面积A50cm2，液流通过单向阀和非工作状态下的减压阀时，其压力损失分别为0.2MPa和0.3MPa。试问：当负载分别为0kN、7.5kN和30kN时，（1）液压缸能否移动？（2）A、B、C三点压力分别是多少？五、计算题1、在变量泵定量马达回路中，已知变量泵转速np1500r/min，最大排量Vmax=8ml/r，定量马达排量VM10ml/r，安全阀调整压力py=14MPa，设泵和马达的容积效率和机械效率均为0.95，试求（1）马达转速nM=1000r/min时泵的排量；（2）马达负载转矩TM=8Nm时马达的工作压差pM；（3）泵的最大输出功率。2、如下图液压系统，已知液压泵，液压缸慢进速度，液压缸快进和快退的速比3：2，试求液压缸两腔有效面积及快进和快退速度。3、如图所示两个结构和尺寸均相同的液压缸相互串联，无杆腔面积A1=100cm2，有杆腔面积A2=80cm2，液压缸1输入压力P1=0.9Mpa，输入流量q1=12L/min，不计力损失和泄漏，试计算两缸负载相同时（F1=F2），负载和运动速度各为多少？4、已知液压马达的排量VM=250mL/r；入口压力为9.8Mpa；出口压力为0.49Mpa；此时的总效率M=0.9；容积效率VM=0.92；当输入流量为22L/min时，试求：（1）液压马达的输出转矩(Nm)；（2）液压马达的输出功率(kW)；（3）液压马达的转速(r/min)。5、有一液压泵在某工况压力p4MPa，泵实际流量q50L/min。试求：（1）当泵的输入功率P4kW时，液压泵的总效率；（2）已知泵压力为零时，泵的流量为54L/min，求该液压泵的容积效率和机械效率。6、已知单杆液压缸缸筒直径D=50mm，活塞杆直径d=25mm，泵供油流量qp=10l/min，试求：（1）液压缸差动连接时活塞的运动速度；（2）若缸在差动阶段所能克服的外负载F1000N，缸内油液压力有多大（不计管内压力损失）？ 7、已知轴向柱塞泵的工作压力为16MPa，额定流量为330L/min，设液压泵的总效率为=0.9，机械效率为0.93。求： (1)驱动泵所需的额定功率； (2)计算泵的泄漏流量。8、如图所示的U形管测压计内装有水银，其左端与装有水的容器相连，右端开口与大气相通。已知，水银密度，大气压力为，水的密度。试计算A点的绝对压力与相对压力。 9、如图所示，液压泵的输出的流量qp5X104m3/s，全部经进油管进入液压缸，液压缸无杆腔面积A120cm2，有杆腔面积A210cm2，进、回油管内径d1d210mm，试用流量连续性方程求活塞运动速度及进回油管的流速。10、由变量泵和定量马达组成的容积调速回路。已知：泵的排量的变化范围为1050ml/r，转速为1500rpm；液压马达的排量为80ml/r；安全阀的调定压力为10MPa；设泵和马达的容积效率和机械效率都是0.9。试求：1）马达的最大输出扭矩；2）马达输出转速的范围；3）马达的最大输出功率。11、已知单杆液压缸缸筒直径D=50mm，活塞杆直径d=25mm，泵供油流量qp=10l/min，试求：（1）液压缸差动连接时活塞的运动速度；（2）若缸在差动阶段所能克服的外负载F1000N，缸内油液压力有多大（不计管内压力损失）？流体力学与流体传动综合复习题答案一、选择题12345678910BBBBDCBCCB111213141516171819ACCABAABAB二、判断题123456789101112131415161718192021222324252627282930三、简答题1、液压泵完成吸油和压油必须具备什么条件？答：液压泵的正常工作必须满足以下三个条件（1）、必须构成密封容积，并且密封容积可以不断变化；（2）、在吸油过程中，油箱必须与大气相通（或保持一定的压力）；在压油过程，泵的压力由外界负载决定，这是形成压力的条件；（3）、吸油腔与压油腔要相互分开并具有良好密封性。 2、双作用叶片泵和单作用叶片泵各自的优缺点是什么？答：双作用叶片泵优点：径向力平衡，流量均匀，寿命长，噪声低，可实现大流量；双作用叶片泵缺点：流量不可调，一般只能做定量泵，吸油腔定子内表面易磨损。单作用叶片泵优点：易实现流量调节，叶片底部和顶部受力平衡；单作用叶片泵缺点：径向力不平衡。3、溢流阀和节流阀都能做背压阀使用，其差别何在？答：溢流阀当背压阀使用时背压的大小是由溢流阀自身调定的，不受流量大小影响，而节流阀当背压阀，其值随流量的变化而变化；且溢流阀与节流阀相比，溢流阀能更好的保持背压恒定，系统也较稳定。4、卸荷回路的功用是什么？试绘制两种不同的卸荷回路。答：(1)使液压泵在接近零压力的工况下运转，以减少功率损失和系统发热，延长液压泵和电动机的使用寿命。(2)以下4种回路任选2种即可。5、写出流体体积压缩系数的表达式，并描述其物理意义。答：流体体积压缩系数的表达式式中，为流体的体积压缩系数，为压力变化量，为流体的体积，为体积的绝对变化量。物理意义：流体的可压缩性指的是在温度不变的情况下，流体受外部压力导致体积缩小，密度增大，除去外力后能恢复原状的性质。而流体压缩系数指的就是流体压缩的程度的度量。6、试绘一简明示意图说明齿轮泵径向不平衡力的产生原因与危害。答：齿轮泵产生径向力不平衡的原因有三个方面：一是液体压力产生的径向力。这是由于齿轮泵工作时，压油腔的压力高于吸油腔的压力，并且齿顶圆与泵体内表面存在径向间隙，油液会通过间隙泄漏，因此从压油腔起沿齿轮外缘至吸油腔的每一个齿间内的油压是不同的，压力逐渐递减。二是齿轮传递力矩时产生的径向力。这一点可以从被动轴承早期磨损得到证明，径向力的方向通过齿轮的啮合线，使主动齿轮所受合力减小，使被动齿轮所受合力增加。三是困油现象产生的径向力，致使齿轮泵径向力不平衡现象加剧。危害：齿轮泵由于径向力不平衡，把齿轮压向一侧，使齿轮轴受到弯曲作用，影响轴承寿命，同时还会使吸油腔的齿轮径向间隙变小，从而使齿轮与泵体内产生摩擦或卡死，影响泵的正常工作。7、试绘制出节流阀进油节流调速的系统简图，推导出其速度表达式，并绘出调速特性曲线图。答：节流阀进油节流调速的系统简图：速度公式推导：调速特性曲线图：结论：液压缸的运动速度与节流阀通流面积成正比。AT一定时，液压缸的运动速度随着负载增加而减小 。四、回路分析1、如图所示，阀1、2、3、4的调定压力分别为4MPa、8MPa、6MPa、3MPa当液压缸外负载无穷大时，下表中的几种工况条件下，A、B两点的压力各为多少？1YA212YA34AB1YA2YAA点压力B点压力+-64-+33-002、试分析以下溢流阀起什么作用？ 答：a、溢流阀b、背压阀c、安全阀 3、一夹紧回路如图所示，若溢流阀调定压力为5MPa，减压阀调定压力为2.5 MPa。试分析（1）活塞空载运动时A、B 两点压力各为多少？（2）工件夹紧活塞停止后，A、B 两点压力又各为多少？ 答：（1）夹紧缸在工件夹紧前作空载运动，则夹紧缸左腔压力为0，pApB0。（2）工件夹紧活塞停止后，系统压力等于溢流阀调定压力5MPa，减压阀工作，故pA5MPa，pB=2.5MPa。4、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。解：采用单向顺序阀的顺序动作回路：1Y得电，缸1和缸2先后前进，2Y得电，缸1和缸2先后退回。为此，px1调定压力应比缸1工作压力高（1015）；px2调定压力应高于缸1返回压力。5、试解释外啮合泵的困油现象，并说明危害。答：困油现象：液压泵的密闭工作容积在吸满油之后向压油腔转移的过程中，形成了一个闭死容积。如果这个闭死容积的大小发生变化，在闭死容积由大变小时，其中的油液受到挤压，压力急剧升高，使轴承受到周期性的压力冲击，而且导致油液发热；在闭死容积由小变大时，又因无油液补充产生真空，引起气蚀和噪声。这种因闭死容积大小发生变化导致压力冲击和气蚀的现象称为困油现象。危害：使齿轮泵产生强烈的噪声并引起震动和气蚀，降低泵的容积效率，影响工作平稳性，缩短使用寿命。6、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。答：（1）顺序阀在系统压力大于3MPa时打开，A、B点压力均等于负载压力4MPa；（2）此时顺序阀处于小开口状态，B点为顺序阀开口压力3 MPa，A点为负载压力1MPa；（3）顺序阀打开，A、B点均等于溢流压力5MPa。7、如图所示，各液压缸完全相同，负载R2R1。已知节流阀能调节液压缸速度并不计压力损失，试判断在图a）和图b）的两个液压回路中，哪个液压缸先动作？为什么？答：图a)中，A缸先动。进油腔的压力取决于负载，所以A缸的进油腔压力小于B缸，A缸先动；A缸、B缸速度相等，这是因为节流阀安装在进油路上，调节着A缸、B缸的流量，Qa=Qb图b)中，A缸先动，速度快。同样，由于进油腔的压力取决于负载，所以A缸的进油腔压力小于B缸，A缸先动。节流阀安装在出油路上，两个液压缸并联，液压泵跳钉的压力相同，所以负载小的A缸会有压力大，故A缸速度大，此时B缸不动。当A缸运动到缸底，B缸运动，由于其负载大，回油压力小，即节流阀压差小，故B缸的运动速度小。8、图示系统中，已知两溢流阀单独使用时的调整压力分别为：，。试分析说明活塞向左和向右运动时，系统最大可能的工作压力是多少？ 并说明理由。答：DT断电时，活塞向右运动，缸的小腔压力为零，泵的最大工作压力由两溢流阀中较小值决定,Pmax=3MPa。DT通电时，活塞向左运动，远程调压阀1进出口压力相等，由于作用在阀两端的压差为零，阀1始终处于关闭状态不起作用，泵的最大工作压力由溢流阀2调定值决定，Pmax=3MPa。9、如图所示，液压缸A和B并联。若要求A先动作，且速度可调；B缸则在A缸活塞运动到终点后才动作。试问图示回路能否实现要求的顺序动作？为什么？答：不能实现顺序动作。原因：缸A速度可调时（进油节流调速），主溢流阀为开启，此时顺序阀必为开启，即缸A、B为同时动作。10、如图所示，溢流阀的调整压力为5MPa，减压阀的调整压力为2.5MPa，设液压缸的无杆腔面积A50cm2，液流通过单向阀和非工作状态下的减压阀时，其压力损失分别为0.2MPa和0.3MPa。试问：当负载分别为0kN、7.5kN和30kN时，（1）液压缸能否移动？（2）A、B、C三点压力分别是多少？答：（1）减压阀正常能够工作时，B点压力为2.5MPa，流经单向阀产生压力损失，C点压力为2.3MPa。由所以当负载为0kN和7.5kN时，液压缸可以移动；当负载为30kN时，液压缸不可以移动。（2）当负载为0kN时，C点压力为0MPa，流经单向阀产生压力损失，则B点压力为0.2MPa，根据B点压力可知减压阀处于未工作状态，则A点压力为0.5MPa；当负载为7.5kN时，C点压力，流经单向阀产生压力损失，则B点压力为1.7MPa，根据B点压力可知减压阀处于未工作状态，则A点压力为2MPa；当负载为30kN时液压缸不工作，液压油从溢流阀回油，此时A点压力为溢流阀的调定压力5MPa，此时减压阀处于工作状态，不产生压力损失，则B点压力为2.5 MPa，流经单向阀产生压力损失，则C点压力为2.2MPa。四、计算题1、在变量泵定量马达回路中，已知变量泵转速np1500r/min，最大排量Vmax=8ml/r，定量马达排量VM10ml/r，安全阀调整压力py=14MPa，设泵和马达的容积效率和机械效率均为0.95，试求（1）马达转速nM=1000r/min时泵的排量；（2）马达负载转矩TM=8Nm时马达的工作压差pM；（3）泵的最大输出功率。解 （1）由马达转速nM=qMMVVM=qPMVVM=VPnPPVMVVM得马达转速nM=1000r/min时泵的排量VP=nMVMnPPVMV=10000.950.95=7.39mL/r（2）由马达转矩TM=12PVMMm得马达前后压力差P=2TMVMMV=23.1481010-60.95=5.288MP（3）泵的最大输出功率PPmax=PYVPmaxnPPV=141060.95=2.66KW2、如下图液压系统，已知液压泵，液压缸慢进速度，液压缸快进和快退的速比3：2，试求液压缸两腔有效面积及快进和快退速度。解：如图所示的液压系统为差动连接，设液压缸无杆腔有效面积为A1，无杆腔有效面积为为A2，快进速度为v2，快退速度为v3，则v1=qA1v2=qA1-A2v3=qA2又v2v3=32即A2A1-A2=32则液压缸无杆腔有效面积A1为A1=qv1=1010-30.510-4=200cm2液压缸无杆腔有效面积A2为A2=35A1=35200=120cm2快进速度为v2为v2=qA1-A2=qA1A1A1-A2=A1v1A1-A2=1.25m/min快退速度为v2为v3=23v2=0.833m/min3、如图所示两个结构和尺寸均相同的液压缸相互串联，无杆腔面积A1=100cm2，有杆腔面积A2=80cm2，液压缸1输入压力P1=0.9Mpa，输入流量q1=12L/min，不计力损失和泄漏，试计算两缸负载相同时（F1=F2），负载和运动速度各为多少？解：对两缸进行受力分析又F1=F2，则P1A1=P2A2+P2A1=P2(A1+A2)得出液压缸1有杆腔和液压缸2无杆腔的压力P2=P1A1A1+A2=0.9+80=0.5MPa由此得出两缸的负载F2=P2A1=0.510010-4=5kN由下述公式，可得液压缸1的运动速度v1=q1A1=1210-36010-2=0.02m/s且q2=v1A2=q1A2A1=9.6L/min得出液压缸2的运动速度v2=q2A1=v1A2A1=0.016m/s所以负载大小为5kN，液压缸1的速度为0.02m/s，液压缸2的速度为0.016m/s。4、已知液压马达的排量VM=250mL/r；入口压力为9.8Mpa；出口压力为0.49Mpa；此时的总效率M=0.9；容积效率VM=0.92；当输入流量为22L/min时，试求：（1）液压马达的输出转矩(Nm)；（2）液压马达的输出功率(kW)；（3）液压马达的转速(r/min)。解：（1）液压马达的输出转矩TM=12PVMMm=12PVMMVM=129.8-0.492500.90.92=362.4Nm（2）液压马达的输出功率PMO=PqMM60=9.8-0.49220.960=3.07kW（3）液压马达的转速nM=qMMVM=221030.92250=80.96r/min81r/min5、有一液压泵在某工况压力p4MPa，泵实际流量q50L/min。试求：（1）当泵的输入功率P4kW时，液压泵的总效率；（2）已知泵压力为零时，泵的流量为54L/min，求该液压泵的容积效率和机械效率。解：（1）液压泵的总效率为=pQP=41065010-34103600.83（2）p=0时，泵的流量即为泵的理论流量QT=54L/min.液压泵的容积效率为v=QQT=50540.93泵的机械效率为m=v=0.830.930.896、已知单杆液压缸缸筒直径D=50mm，活塞杆直径d=25mm，泵供油流量qp=10l/min，试求：（1）液压缸差动连接时活塞的运动速度；（2）若缸在差动阶段所能克服的外负载F1000N，缸内油液压力有多大（不计管内压力损失）？解：设活塞杆无杆腔面积为A1，有杆腔面积为A2，则活塞的运动速度v=qA1-A2=4qd2=41010-3252510-6=20.37m/min由输出力