液压与气压传动习题

1、1、 什么是空穴现象？出现空穴对液压系统有何影响？如何防止？答、在流动的液体中，因某点处的压力低于空气分离压而产生气泡的现象称为空穴现象。空穴现象对液压系统的影响：由空穴现象产生出的大量气泡，会聚集在管道的最高处或通流的狭窄处形成气塞，使油流不畅，甚至堵塞，从而使系统不能正常工作。系统容积率降低，使系统性能特别是动态性能变坏。气蚀会使材料破坏，降低气压元件的使用寿命。采取的预防措施有：减小流经节流吸缝隙处的压力降，一般希望节流口或缝隙前后压力比为P1/P2<3.5；正确设计管路，限制泵的吸油口离油面高度。提高管道的密封性能，防止空气渗入。提高零件的机械强度和降低零件的表面粗糙度，采用抗腐

2、蚀能力强的金属材料，从而提高元件抗气蚀能力。2薄壁小孔、厚壁小孔和细长孔的流量计算有何区别？答：当孔的长度和直径比为l/d0.5时，该小孔称为薄壁孔流量公式：q=Cd×A。2P/P当孔的长度和直径比0.5l/d4时，称为厚壁小孔。流量公式：q=CdA。当孔的长径比l/d4时，称为细长孔，液流通过细长孔的流动实为层流运动，此时流量q=d。4P/128l3、 什么是齿轮地困油现象？并说明困油引起的后果？答：密封穴容积减小，油液受到瞬间高压，若无油道与排油口相通，便会从缝隙中被挤出，使油液发热，轴承系零到附加冲击载荷的作用；若密封容积增大时，无油液地补充又会造成局部真空，使溶于油液中的气体

3、分离出来，产生气穴，这就是齿轮泵的困油现象。后果：困油现象会产生噪声，并引起振动和气蚀，同时降低泵的容积率，影响工作地平稳性和使用寿命。4、 电磁换向阀阀芯为什么会出现卡紧现象？改善方法如何?答：原因：使用条件超过规定指标，如工作的压力，通过的流量，油温以及油液的过滤精度。复位弹簧折断或卡位。安装底板表面不平或安装螺钉拧得太紧。油液污染造成阀芯卡紧。改善：严格按规定使用条件使用电磁阀。合理安装阀芯。及时更换油液，清洗换向阀。5已知圆形管流其内径D；矩形管流的边长分别为a和b，等边三角形的边长为a，半圆形管流的半径为r，试分别求其水力半径。解：圆形管流水力半径：d H=4A/Sd H=4A/S=

4、4./4.D2/ D=D矩形管流水力半径：d H=4A/S=4ab/2(a+b)=2ab/(a+b)三角形管流水力半径：d H=4A/S=4.1/2.a.(根号3)a/3a=(根号3)/3a半圆形管流水力半径：d H=4A/S=4.1/2.r平方/(r+2r)=2r平方/(r+2r)6、流量控制阀的节流口为什么常采用薄壁孔而不用细长孔？答：由于流经薄壁孔的流量q与小孔前后100平方根成正比，所以孔口出流受孔口压差变化的影响小，由于q与液体的粘度无关，因而工作温度地变化对薄壁孔口流量q的影响甚微，在液压节流口常做成薄壁孔口。7、 简述单作用变量叶片泵的工作原理。答：1）在排油区叶片底部通高压油，

5、在吸油区叶片底部通低压油，此时由于叶片顶部、底部的压力始终平衡，叶片只能靠离心力紧贴定子表面。考虑到叶片上还受哥氏力和摩擦力的作用，为了使叶片容易甩出叶片槽，叶片槽常做成后倾。由于叶片顶部和底部同时处在排油压力或吸油压力中，所以叶片厚度对泵的流量影响不大。2）为了防止吸、排油腔沟通，配流量的吸、排油窗口间的密封角应略大于两相邻叶片间的夹角。3）单作用叶片泵转子上的径向液压力不平衡，轴承负荷较大，这使泵工作压力的提高受到限制。8、流量控制阀的节流口为什么常采用薄壁孔而不用细长孔？答：由于流经薄壁孔的流量q与小孔前后100平方根成正比，所以孔口出流受孔口压差变化的影响小，由于q与液体的粘度无关，因

6、而工作温度地变化对薄壁孔口流量q的影响甚微，在液压节流口常做成薄壁孔口。9、节流阀与调速阀在调速系统中的区别答：节流阀，是调节和控制阀开口的大小直接限制流体通过的流量达到节流的目的。由于是强制受阻节流，所以节流前后会产生较大的压力差，受控流体的压力损失比较大，也就是说节流后的压力会减小。调速阀，是在节流阀节流原理的基础上，又在阀门内部结构上增设了一套压力补偿装置，改善的节流后压力损失大的现象，使节流后流体的压力基本上等同于节流前的压力，并且减少流体的发热。10、节流调速与变量泵调速各有什么特点。答：节流调速回路采用定量泵、流量阀、溢流阀和执行元件等组成的回路。该回路式通过调节流量阀改变进入或流

7、出执行元件的流量来达到调速的目的。这种调速回路具有结构简单、工作可靠、成本低，使用维护方便、调速范围大等优点。变量泵操作方便，可以根据工况减小排量，从而减小发动机功耗，减小发热。闭式系统基本上都是采用变量泵，这是由于系统的启动扭转决定的，泵的启动扭矩在压力一定的情况下，与排量成正比，并且变量泵可以实现无级调速和平稳换向。11、简述液控单向阀工作原理答：当控制口K无压力油，其工作原理与普通单向阀一样，压力油只能从进油口P1流向出油口P2，反向流动被截止。当控制口K有控制压力Pk作用时，在液压力作用下，控制活塞1向上移动，顶开阀芯2，使油口P1和P2相通，油液就可以从P2口流向P1口。1、 液压传

8、动的定义，液压传动的两个工作特性。答：液压传动：用液体作工作介质进行能量传递和控制的传动方式，称为液压传动。液压传动地基本特征：液压系统中的压力取决于负载。执行元件的运动速度取决于流量。2、 液压系统的四大组成部分及其作用。答：动力源液压泵站，它将机械能转变为工作液体的压力能。执行元件它把工作液体的压力能重新转变为往复直线运动或回转运动的机械能，推动负载运动。控制元件对液压系统中液体压力、流量和方向进行控制和调节的压力阀、流量阀和方向阀，实现液压系统的工作循环。辅助元件起到输送、贮藏、加热、冷却、过滤和测量的作用。3、 液压传动地主要优缺点。答：优点：单位功率的重量轻，即能以较轻的设备重量获得

9、很大的输出力和转矩。由于体积小、重量轻，因而惯性小，起动、制动迅速。在运动过程中能方便进行无级调速，调速范围大。借助结构简单地液压缸可轻易实现直线往复运动。易于实现自动化。易于实现过载保护，工作安全可靠。液压系统的各种元件可随设备的需要任意安排。液压系统工作介质具有一定弹性和吸振能力，使液压传动运动平稳，工作可靠；运行时可自润滑，且易于散热，使用寿命较长。易于实现标准化、系列化和通用化。缺点：液压传动以液体作为工作介质，无法避免泄漏，难以实现严格的传动比。液体的粘度和温度有密切关系，液压系统不宜在很高和低温度下工作。传动效率低。液压系统地工作可靠性目前还不如电力传动和机械传动。液压元件的制造精

10、度要求高，造价较贵。液压能的获得与传递不如电能方便。故障征兆难以及时发现，故障原因较难确定。4、 液体的粘性与粘度，粘度的表示方法及单位，粘度的主要使用原则。答：液体在外力作用下流动时，油液分子间地内聚力阻止分子间相对运动而产生一种内摩擦力，流体的这种特性称粘性。粘性的大小可以用粘度来度量。动力粘度：是一种绝对粘度，它的物理意义是：当速度梯度为1时，接触液层间单位面积上的内摩擦力。单位：Pas运动粘度：液体动力粘度与液体密度之比值称为运动粘度。即=/。单位：m2/s粘度主要使用原则：粘度过高，将使系统因摩擦力而引起功率损失过大；粘度过低，使系统因泄露而引起的功率损失增大。5、 帕斯卡定律的内容

11、及其在液压系统、液压元件工作原理中的作用。答：帕斯卡定律：在密闭容器内，施加于静止液体上的压力，将以等值同时传递到液体内各点。其在液压系统、液压元件工作原理中的作用：力的传递。6、 液体的流态及其判断，临界雷诺系数Re值。答：两种流态：层流和紊流。判据：当Re<Rec时，液体作层流流动；当Re>Rec时，液体作紊流流动。临界雷诺系数：Rec=2320。8、 伯努利方程式的物理意义。答：合外力对一小段流动液体所做的功等于该段液体能量的增量。10、 容积式泵（液压马达）工作原理。答：液压泵正常工作必须具备以下三个基本条件：结构上能实现具有密闭性能的可变工作容积。密闭工作腔能周而复始地增

12、大和减小，当它增大时与吸油腔相通，减少时与排油腔相通。吸油腔与排油腔不能相连通。液压泵工作原理：在满足上述三个条件的基础上，当容积增大时吸油，当容积减小时排油。液压马达与液压泵具有同样的基本条件，密闭而又可以周期变化的容积和相应的配油机构。其工作原理：液压转矩的形成过程。11、 液压泵与液压马达的工作压力、排量、理论流量、实际流量、容积效率、实际转矩。答：工作压力液压泵（或液压马达）实际工作的压力称为液压泵（或液压马达）的工作压力。排量液压泵（或液压马达）轴每转一周，按其几何尺寸计算而得到的排出（或流入）的流体体积，称为理论排量。理论流量根据液压泵（或液压马达）的几何尺寸计算而得到的流量。实际

13、流量液压泵工作时实际排出的流量。容积效率液压泵实际输出量与液压泵理论输出量之比。实际转矩在工作过程中，液压泵（或马达）实际输入（或输出）的转矩。12、 齿轮泵（外啮合泵）泄漏的三个途径。答：途径：齿轮泵中的两啮合齿轮之间存在啮合间隙。齿轮端面和轴套前后盖或侧板平行平面之间存在轴向（端面）间隙。齿顶圆与泵体内孔之间存在径向间隙。在齿轮泵的泄漏中，端面间隙泄漏是其泄漏的主要途径，一般占总泄漏量的80%左右。13、 常用泵齿轮泵、叶片泵、柱塞泵及相应液压马达主要优缺点及其适用场合。答：（1）齿轮泵及齿轮马达。优点:具有结构简单、体积小、质量轻、价格低廉、对油液的污染不敏感，允许转速较高，维护检测方便

14、。缺点：噪声较大，不能变量，流量不均匀和困油现象比较突出适用场合：恒流量液压系统。（2）叶片泵和叶片马达。优点：具有流量均匀、运转平稳、噪声小、体积小、重量轻。缺点：对油液污染较齿轮泵敏感，对油液的清洁度要求较高；又因叶片甩出力，吸油速度和磨损等因素的影响，泵的转速不能太大，也不宜太小。适用场合：要求流量均匀，噪声小的场合。（3）柱塞泵和柱塞马达。优点：结构紧凑、单位功率体积小、重量轻、工作压力高，在高压下仍能保持较高的容积效率，容易实现变量。缺点：对油液污染敏感，滤油精度要求高，对材质和加工精度的要求也比较高，适用和维护的要求比较严格，价格较贵。适用场合：农林机械、起重运输设备、工程机械、船

15、舶甲板机械、冶金设备、武器系统和空间技术。1一直径为200mm的圆盘，与固定端面的间隙为0.02mm，其间充满润滑油，油的运动粘度为3×10-5g/m2，密度为900kg/ m3，圆盘以1500r/min的速度旋转，求驱动圆盘所需要的扭矩为多少？解：根据牛顿内摩擦定律：=*du/dy，当间隙很小时，该式可改写成如下形式：F=A*u/h，u=p.v在圆盘地面上，沿半径r方向取宽为dr的微圆环，在此微圆环上粘性摩擦力产生的微距为：dT=*v/h.dA.r其中v=2rn，h=2*10(-5)m，dA=2rdr代入式，对r积分有：T=R:0.(2rn/h).2R:0.(42.n)/h.r3.

16、dr=.2/h.R4=3*10(-5)*900*2*1500/60/2*10(-5)*0.1*1042液压泵铭牌上标有转速n=1450r/min，额定流量Q=60L/min，额定压力ph=8MPa，泵的机械效率m=0.9，容积效率v=0.89，试求：1）该泵应选配的电动机功率。2) 若该泵使用在特定的液压系统中，统最大工作压力为4MPa，试确定需要选配的电动机功率。解：1）因不知泵的实际使用压力，故选取额定压力进行功率计算：nm=2）因为泵的实际工作压力已确定，故选用实际使用压力进行功率计算：3一单杆油缸，快速向前运动时采用差动连接，快速退回时，液压油进入有杆腔。假如活塞往复快速运动的速度均是

17、0.1m/s，其负载为25000N。已知输入流量为25L/min，背压P2=200000Pa，试确定活塞与活塞杆直径，计算正常连接时的活塞前进速度及工作压力。解：由于快进时为差动连接，因而得：V快进=Q/d2/4由上式，可得活塞杠直径d=根号4Q/ V快进=根号4*25*106/(*0.1*103*60)=72.8mm取d=70mm根据下式得：D=(根号2)d=根号2*70=98.9mm取d=100mm,对V快进与V快退的实际值进行计算：V快进=4Q/d2=0.108m/s0.1m/s 。V快退=4Q/(D2-d2)=0.104m/s0.1m/s在D=100mm时，快进快退均为0.1m/s，满

18、足要求由/4D2P1=/4(D2-d2)P2+F得液压缸的工作压力P1=(D2-d2)P2/4+F=(0.12-0.072)*2*105/4+25000/*0.12/4=33*105Pa4某液压系统执行元件采用单杆活塞缸，进油腔的面积20cm2，回油腔的面积12cm2，活塞缸进油管路的压力损失为5×105Pa，回油管路的压力损失为5×105Pa，油缸的负载F=3000N，试求：油缸的负载压力和泵的工作压力。解：1）缸的负载压力PL=F/A=3000/20*10(-4)=15*105Pa2)由活塞缺受力方程：P1A1=F+P2A2式中：P2=P2得P1=F/A1+P2.A2/

19、A1=PL+P.A2/A1=15*105+5*105*12/20 =18*105Pa泵的工作压力为Pp=P1+P1=18*105+5*105=23*105Pa5定量叶片泵转速n=1500r/min，在输出压力为63×105Pa时，输出流量为53l/min，这时实测泵消耗功率为7kw；当泵空载卸荷运转时，输出流量为56l/min，试求该泵的容积效率和总效率。解：取空载流量作为理论流量Qo,可得：容积效率no=Q/Qo=53/56=0.946 泵的输出功率可由下式可得：N出=P.Q=63*105*53*10(-3)/60=5.565KW总效率n为输出功率N出和输入功率N入之比：n=N出/

20、N入=5.565/7=0.7956一系统拟使用输油量为25 L/min 的泵，系统所需最大压力为70×105Pa，在0.1s内需用油量为0.8L，执行装置运动最短间隔时间为30s，试确定合适的蓄能器容量（设允许的压力差为10×105Pa）。解：执行装置每秒需油量Qz=0.8/0.1=8L/S油泵每秒的供油量Qb=25/60=0.42L/S要求蓄能器每秒的排油量：Qx=8-0.42=7.58L/S油泵在最短时间间隙（30s）内排油量Qp=25*30/60=12.5L故所确定的蓄能器应小于12.5L该系统属短时大量供油，根据气体状态方程P1.V11.4=P2.V21.4=Po.Vo1.4式中P1-系统最高工作压力，70*105Pa。P2-系统最低工作压力，60*105Pa5=48*105Pa。所以V2-V1=0.758L由气体状态方程可得，蓄能器容量Vo=(P2/Po) (1/1.4).V2=(P2/Po) (1/1.4).(0.758+V1)= (P2