液压习题new.docx
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液压习题new
考试题型共七大题
第一大题15分 填空 (每空1分)
第二大题15分 单项选择 每小题1分
第三大题12分 简答题 4小题每题3分
第四大题12分 名词解释 4小题每题3分
第五大题10分 是非题 每题1分
第六大题10分 识图、绘图 第1小题6分,第2小题4分
第七大题26分 计算题 共3题,第1、2题每题8分,第3题10分
第一题
某液压阀如图所示,在一定的控制油压作用下,控制活塞1可以通过其推杆将球阀打开,已知:
弹簧2的预压紧力Fk=50N,控制活塞的直径D=25mm,球阀阀座孔径d=15mm,p1=0.5MPa,p2=0.2MPa,忽略摩擦力及液动力和推杆的直径影响,求打开球阀所需的最小控制压力py。
解:
列写作用在控制活塞上的力平衡方程:
解得
第二题 如图所示液压泵从油箱吸油,油箱液面通大气,油液运动粘度ν=30×10-6m2/s,油液密度900kg/m3,吸油管直径d=6cm,液压泵流量q=150L/min,液压泵入口处真空度不得超过0.2×105Pa,油管弯曲处的局部阻力系数ξ1=0.2,滤油器的局部阻力系数ξ2=0.5,不计管路沿程压力损失,求液压泵最大吸油高度Hmax。
解:
(1)取如图所示1-1和2-2截面,列如下伯努利方程:
(2)判断流态
吸油管中油液的流速:
其雷诺数
所以 吸油管中油液流动状态为层流,取
。
由于液压泵的入口处真空度不得超过0.2×105Pa(即
0.2×105Pa),
将数据代入上式,求得液压泵最大吸油高度:
第三题 某排量V=60mL/r的液压马达,其容积效率ηv=0.95,机械效率ηm=0.95。
当马达进口供油压力为14MPa,回油压力为0.2MPa,输入马达的流量q=100L/min,液压马达的输出转矩、输出转速和输出功率各为多少?
解:
(1) 液压马达的输出转矩
(2)液压马达的输出转速
(3)液压马达的输出功率
第四题 如图所示的液压系统,液压缸无杆腔面积A11=A21=100cm2,有杆腔面积A12=A22=50cm2,液压缸1工作负载FL1=35000N,液压缸2工作负载FL2=25000N,溢流阀、顺序阀和减压阀的调整压力分别为pA=5MPa,px=4MPa,pj=3MPa,不计摩擦负载、惯性力、管路及换向阀的压力损失,求下列三种工况A、B、C三点的压力pA、pB、pC。
(1)当液压泵启动后,两换向阀处于中位时;
(2)当换向阀电磁线圈2YA供电,液压缸2前进及碰到死挡铁时;
(3)当换向阀电磁线圈2YA断电,1YA供电,液压缸1运动及到达终点后突然失去负载时。
解:
由已知条件,液压缸1、2在承受负载时的工作压力分别为
(1)当液压泵启动后,两换向阀处于中位时。
顺序阀处于开启状态,减压阀的先导阀打开,减压阀口关小,A点压力升高,溢流阀打开,这时
pB=pA=py=5MPa; pC=pj=3MPa。
(2)当换向阀电磁线圈2YA供电,液压缸2前进及碰到死挡铁时。
当2YA供电,液压缸2前进。
由于减压阀出口工作压力小于调定压力,减压阀不起减压作用,pC=pL2=2.5MPa,溢流阀不开启,pA=2.5MPa。
由于顺序阀的调定压力大于pC,顺序阀不开启,pB不确定。
当2YA供电,液压缸2前进碰到死挡铁时。
此时液压缸2的负载可视为无穷大,负载压力上升,减压阀先导阀开启,起减压稳压作用,pC=3MPa。
由于液压缸2碰到死挡铁后停止运动,液压泵的绝大部分油液将从溢流阀回油箱,故pA=5MPa。
同时顺序阀开启pB=pA=5MPa。
(3)当2YA断电,1YA供电,液压缸1运动及到达终点后突然失去负载时。
当2YA断电,1YA供电,液压缸1运动时,顺序阀的出口压力取决于负载,pB==3.5MPa。
此时顺序阀必须开启,pA=px=4MPa。
由于2YA断电,减压阀出口封闭,pC=pj=3MPa。
当2YA断电,1YA供电,液压缸1运动及到达终点突然失去负载。
此时由于液压缸1突然失去负载,pB=0,由于顺序阀开启,pA=4MPa,pC=3MPa。
第五题 如图所示回路中,两液压缸的活塞面积相同A1=20×10-4m2,负载分别为FL1=8000N,FL,2=4000N,若溢流阀的调定压力为py=4.5MPa。
试分析减压阀调定压力分别为pj=1MPa、2MPa、4MPa时,两液压缸的动作情况。
解:
(1)当pj=1MPa时减压阀的负载压力p2为
因为p2>pj=1MPa,即当负载压力上升到1MPa时减压阀便动作,将其出口A的压力限定在减压阀的调定压力,而不再上升,因此不能失去负载,速度为零。
液压缸1的负载压力为
因为p1<py=4.5MPa,而节流阀出口压力即C点的压力为p1,其进口为溢流阀的调定压力py,节流阀压差为py-p1,故节流阀有流量通过,液压缸1运动。
(2)当pj=2MPa时,因减压阀的调定压力就是减压阀所能输出的负载压力,即pj=p2=2MPa,故液压缸2运动;若液压缸2的负载流量小于液压泵的供油量,这样回路中C点压力很快升高,在达到液压缸1的负载压力时,推动液压缸1运动,同时液压泵多余的流量从溢流阀流回油箱,B点的压力由溢流阀调节(4.5MPa)。
因上述压力的变化是瞬时进行的,因此液压缸2、液压缸1的运动可认为是同时或同步进行的。
(3)当pj=4MPa时,因缸2负载压力p2小于减压阀调定压力,所以减压阀阀口常口,不起减压作用,相当一个通道。
此时缸2与缸1相对于液压泵呈并联状态,但缸2负载较小,故缸2首先被推动(泵的工作压力取决于外负载)。
在缸2运动过程中,因其负载不变,泵的工作压力不会提高,所以缸1不会动,缸2到达终点后,C点压力升高,当C点压力达到缸1的负载压力时,缸1开始运动。
第六题 如图所示液压系统,两液压缸无杆腔面积A1=A2=50×10-4m2,液压缸1负载FL=20000N,液压缸2运动时负载为零。
溢流阀、顺序阀和减压阀的调整压力分别为4MPa、3MPa和2MPa。
若不计摩擦阻力、惯性力和管路损失,确定下列三种工况下A、B、C三点的压力。
(1)液压泵启动后,两换向阀处于中位时;
(2)换向阀电磁线圈1YA通电,液压缸1活塞运动时及活塞运动到终端后;
(3)换向阀电磁线圈1YA断电,2YA通电,液压缸2活塞运动时。
解:
(1)液压泵启动后两换向阀处于中位时,泵的油液只能从溢流阀回油箱,所以pA=4MPa,因顺序阀调定压力小于pA,顺序阀开启,但顺序阀的出油口封闭,所以pB=pA=4MPa,由于减压阀出油口封闭,减压阀的先导阀打开,减压口关小、减压,所以pC=2MPa。
(2)换向阀电磁线圈1YA通电。
液压缸1活塞移动时
pB=pA=4MPa; pC=2MPa。
(此时液压缸不能移动)
(3)换向阀电磁线圈1YA断电,2YA通电
液压缸2活塞运动时pB=pA=pC=0。
第七题 如图所示液压回路,已知溢流阀的调定压力py=5MPa,顺序阀的调定压力px=3MPa,液压缸1无杆腔面积A1=50×10-4m2,负载FL=10kN。
若管路压力损失忽略不计,当两换向阀处于图示位置时,试求:
(1)液压缸活塞运动时A、B两点的压力pA、pB。
(2)液压缸活塞运动到终端后A、B两点的压力。
(3)当负载FL=20kN时A、B两点的压力。
解:
液压缸活塞运动时B点的压力为
A点压力为顺序阀的调定压力为
(2)液压缸活塞运动到终端后A、B两点的压力均为5MPa。
(3)当负载FL=20kN时
①活塞运动时B点的压力
,顺序阀开启,A、B两点的压力均为4MPa
②液压缸活塞运动到终端后A、B两点的压力均为5MPa。
减压阀的出口压力与出口工作负载有关,在出口负载压力大于调定压力时减压阀的先导阀开启,起减压、稳压作用。
内控外泄顺序阀的进口压力必须大于或等于其调定压力,而出口压力将取决于外负载,当负载压力大于调定压力时其进口压力等于负载压力。
第八题、在右图的单杆液压缸中,已知缸体内径D=125mm,活塞杆直径d=70mm,活塞向右运动的速度v=0.1m/s。
求进入和流出液压缸的流量Q1和Q2为多少。
解:
进入液压缸的流量
q1=υA1=υπD2/4=0.1×12.52×π/4cm3/min
=73631.25cm3/min=73.6L/min
排出液压缸的流量
q2=υA2=υπ(D2-d2)/4
=0.1×(12.52-72)×π/4cm3/min
=50540.49cm3/min=50.5L/min
第九题、如右图油管水平放置,截面1上的直径为10mm,截面1上的直径为20mm,管内油液密度为1800Kg/m3,运动粘度20mm/s2,液体流动的能量损失不计,试问
(1)截面1和截面2上哪处压力高?
(2)如果流量qv为5L/min,求截面1和2的压力差。
解:
(1)根据流体连续性方程可知,截面1的流速要比截面2处大,又根据伯努力方程可知,截面1处压力要比截面2处低。
(2)u1=qv/s=5*1000/0.25π=6366cm/min=1.06m/s
u2=qv/s=5*1000/π=1591.5cm/min=0.265m/s
油管水平放置,所以比位能没有变化。
第十题、在右图简化回路中,溢流阀的调定压力是25×104Pa,系统工作时溢流阀始终有油流回油箱,活塞有效工作面积为0.1m2,求当负载分别为:
F=2×104N;F=0;F=-5×103N时,油缸出口压力P2各为多少?
解:
当F=2×104N,
F/0.1m2+P2=25×104
P2=25×104-F/0.1m2=25×105-20×104=5×104Pa
当F=0,P2=25×104
当F=-5×103N,F/0.1m2+P2=25×104
P2=25×104-F/0.1m2=25×104+5×104=30×104Pa
第十一题、右图液压缸中,活塞1的直径为80mm,其活塞杆的直径为30mm;活塞2的直径为120mm,其活塞杆的直径为60mm,流量qv1为20L/min,求速度V1、V2和流量qv2。
解:
第十二题、图示一个液压泵驱动两个结构相同相互串联的液压缸,已知两缸尺寸相同,缸筒内径D=80mm,活塞杆直径d=40mm,负载F1=F2=8000N,液压泵供油流量Q=25L/min,求系统工作时液压泵的供油压力P1最小值为多少?
以及如图状态时两个液压缸活塞回退时运动速度V1,V2。
解:
P2=F2/(πD2/4)=8000×4/π×0.082=1.6MPa
P1=1.6+P2=3.2MPa
V1=Q/A=25×1000/(πD2/4-πd2/4)
=25000×4/(π×82-π*42)=663cm/min=11cm/s
V2=V1×(πD2/4)/(πD2/4-πd2/4)=V1×4/3=373cm/min=14.7cm/s
cm/min=14.7cm/s
第十三题、已知液压泵转速为1500r/min,排量为160ml/r,额定压力为30Mpa,实际输出流量为220L/min,泵的总效率为0.87,求:
(1)泵的理论流量;
(2)泵的容积效率和机械效率;(3)驱动液压泵所需的电动机功率。
解:
(1)理论流量=排量×转速=160×1500=240000ml/min=240L/min
(2)容积效率=实际流量/理论流量=220/240=91.7%
总效率=机械效率×容积效率
机械效率=总效率/容积效率=0.87/0.917=94.9%
(3)输出功率=额定压力×实际输出流量=30×106×220×10-3/60=110×103W=110KW
电动机功率=输出功率/总效率=110×103/0.87=126.4×103=126.4KW
第十四题、如图所示液压系统,已知
、
、
=42000N。
用液控单向阀锁紧以防止活塞处的泄漏,试分析:
1)为保持重物W不下滑,活塞下腔的闭锁压力
至少为多少?
2)若采用无卸载小阀芯,其反向开启压力
等于工作压力
的0.4,求
等于多少才能反向开启?
开启前液压缸的下腔最高压力等于多少?
3)若采用有卸载小阀芯,其反向开启压力
等于工作压力
的0.045,求
等于多少才能反向开启?
开启前液压缸的下腔最高压力等于多少?
答:
1)当液压缸上腔压力为零时,活塞下腔的闭锁压力为防止重物W不下滑需要的最小值。
(1分)
2)采用无卸载小阀芯,反向开启时液压缸活塞的受力平衡方程式为
,代入
=0.4
,
=30MPa,
=12MPa(2分)
3)采用有卸载小阀芯,反向开启时液压缸活塞的受力平衡方程式为
,代入
=0.045
=21.73MPa,
=0.98MPa(3分)
第十五题图示液压系统,已知液压泵流量q=10L/min,液压缸慢进速度
=0.5m/min,液压缸快进和快退的速度比
=3/2,试求液压缸两腔有效面积
及快进和快退速度
。
答:
(1分)
因为
(1分)
所以
(1分)
又
(2分)
(1分)
第十六题如图所示是利用先导式溢流阀进行卸荷的回路。
溢流阀调定压力py=3MPa。
要求考虑阀芯阻尼孔的压力损失,回答下列问题:
1)在溢流阀开启或关闭时,控制油路E,F段与泵出口处B点的油路是否始终是连通的?
2)在电磁铁DT断电时,若泵的工作压力pB=3MPa,B点和E点哪个压力大?
若泵的工作压力pB=1.5MPa,B点和E点哪个压力大?
3)在电磁铁DT断电时,泵的流量是如何流到油箱中去的?
解:
1)在溢流阀开启或关闭时,控制油路E,F段与泵出口处B点的油路始终得保持连通。
(2分)
2)当泵的工作压力pB=3MPa时,先导阀打开,油流通过阻尼孔流出,这时在溢流阀主阀芯的两端产生压降,使主阀芯打开进行溢流,先导阀入口处的压力即为远程控制口E点的压力,故pB>pE(2分);当泵的工作压力pB=15×105Pa时,先导阀关闭,阻尼小孔内无油液流动,pB=pE。
(2分)
3)二位二通阀的开启或关闭,对控制油液是否通过阻尼孔(即控制主阀芯的启闭)有关,但这部分的流量很小,溢流量主要是通过CD油管流回油箱。
(2分)
第十七题 某排量V=60mL/r的液压马达,其容积效率ηv=0.95,机械效率ηm=0.95。
当马达进口供油压力为14MPa,回油压力为0.2MPa,输入马达的流量q=100L/min,液压马达的输出转矩、输出转速和输出功率各为多少?
解:
(1) 液压马达的输出转矩
(2)液压马达的输出转速
(4)液压马达的输出功率
第十八题 如图所示回路中,两液压缸的活塞面积相同A1=20×10-4m2,负载分别为FL1=8000N,FL,2=4000N,若溢流阀的调定压力为py=4.5MPa。
试分析减压阀调定压力分别为pj=1MPa、2MPa、4MPa时,两液压缸的动作情况。
解:
(1)当pj=1MPa时减压阀的负载压力p2为
因为p2>pj=1MPa,即当负载压力上升到1MPa时减压阀便动作,将其出口A的压力限定在减压阀的调定压力,而不再上升,因此不能失去负载,速度为零。
液压缸1的负载压力为
因为p1<py=4.5MPa,而节流阀出口压力即C点的压力为p1,其进口为溢流阀的调定压力py,节流阀压差为py-p1,故节流阀有流量通过,液压缸1运动。
(2)当pj=2MPa时,因减压阀的调定压力就是减压阀所能输出的负载压力,即pj=p2=2MPa,故液压缸2运动;若液压缸2的负载流量小于液压泵的供油量,这样回路中C点压力很快升高,在达到液压缸1的负载压力时,推动液压缸1运动,同时液压泵多余的流量从溢流阀流回油箱,B点的压力由溢流阀调节(4.5MPa)。
因上述压力的变化是瞬时进行的,因此液压缸2、液压缸1的运动可认为是同时或同步进行的。
(3)当pj=4MPa时,因缸2负载压力p2小于减压阀调定压力,所以减压阀阀口常口,不起减压作用,相当一个通道。
此时缸2与缸1相对于液压泵呈并联状态,但缸2负载较小,故缸2首先被推动(泵的工作压力取决于外负载)。
在缸2运动过程中,因其负载不变,泵的工作压力不会提高,所以缸1不会动,缸2到达终点后,C点压力升高,当C点压力达到缸1的负载压力时,缸1开始运动。
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