液压传动课后习题集规范标准答案.docx

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液压传动课后习题集规范标准答案

1.学习指导与思考题

1）学习要点

1.掌握液压传动的工作原理及组成。

2.掌握气压传动系统的工作原理及组成。

3.掌握液压传动和气压传动的特点。

4.掌握液压元件的职能符号及规定。

5.了解液压传动和气压传动的发展概况、应用情况及优、缺点。

6.了解液压传动和气压传动的不同点。

2）填空题

1.液压系统由动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件四个主要组成部分。

2.液压传动是以液压油为传动介质，依靠液体的压力能来传递动力。

3.液压系统工作时外界负荷越大，所需油液的压力也越大，反之亦然，负载为零，系统压力为零。

4.活塞或工作台的运动速度取决于单位时间通过节流阀进入液压缸中油液的体积，流量越大，系统的速度越大，反之亦然。

流量为零，系统速度为零。

5.液压元件的职能符号只表示元件的职能、控制方式及外部接口，不表示元件的结构、参数及连接口的实际位置和元件的安装位置。

6.液压传动系统的传动比比机械传动的大，传动效率比机械传动的低。

7.液压传动系统可以实现无级调速，过载保护。

8.液压传动系统单位质量输出功率大，传动均匀平稳。

9.气压传动系统介质费用低廉，不会造成环境污染。

3）判断题

1.液压传动不易获得很大的力和转矩。

（×）

2.液压传动装置工作平稳，易于实现无级调速，但不能快速起动、制动和频繁换向。

（×）

3..液压传动适宜在传动比要求严格的场合采用。

（×）

4.液压系统故障诊断方便、容易。

（×）

5.液压传动适宜于远距离传动。

（×）

6.气压传动能使气缸实现准确的速度控制和很高的定位精度。

（×）

7.液压与气压传动介质成本都很高。

（×）

8.液压传动可在高温下运行。

（×）

9.气压传动介质可以回收循环使用，故成本很低（×）

4）选择题

1.液压系统的执行元件是（C）。

A．电动机B.液压泵C．液压缸或液压马达D.液压阀

2.液压系统中，液压泵属于（A）。

A.动力部分B.执行部分C．控制部分D.辅助部分

3.液压传动的特点有（B）

A.易于实现远距离操纵和自动控制；B.可在较大速度范围内实现无级变速；C.转向迅速、变速、传动准确；D.体积小重量轻，自润滑，且诊断、维护、保养和排放方便。

4.气压系统对环境造成的危害是（C）。

A．污染B.浪费C．噪声D.辐射

5）问答题

1.液压系统和气压系统各由哪几部分组成？

答：

动力部分、执行部分、控制部分、辅助部分。

2.液压传动和气压传动有什么区别？

答：

液压传动以油为介质，气压传动以空气为介质。

2.学习指导和思考练习题

1）学习要点

1.了解液压油基本性质、粘性、各种粘度定义及换算关系、粘温特性、分类和命名方法，液压油选用方法、污染及其控制方法。

2.理解液体静压力的概念、特性。

3.掌握压力表示方法、单位及其换算。

4.掌握静压力传递原理，理解压力与负载关系、液体内压力处处相等的概念。

5.掌握流量、流速、平均流速的概念。

6.掌握流体连续性方程、伯努利方程的应用，理解动量方程的意义。

7.掌握流动状态的判定方法，掌握沿程压力损失和局部压力损失的计算方法。

8.掌握流体流经小孔、缝隙的流量特性及计算方法。

9.了解液压冲击和空穴现象。

2）填空题

1.液体流动时，分子之间的内摩擦力阻碍分子的相对运动的性质称之为液体的粘性，大小用粘度表示，常用的粘度有动力粘度、运动粘度、相对粘度。

2.我国采纳的相对粘度是恩氏粘度，它是用恩氏粘度计测量的。

3.粘温特性的概念是油液粘度随温度变化的特性。

4.液压油牌号是该油液在40℃时运动粘度的平均值。

5.液体动力粘度的定义是速度梯度为1时液层间单位面积的内摩擦力，用符号τ表示。

6.液体的粘性是由分子间的相互运动而产生的一种内摩擦力引起的，其大小可用粘度来度量。

温度越高，液体的粘度越小；液体所受的压力越大，其粘度越大。

7.液体粘度随温度变化的特性叫粘温特性。

8.液压油的牌号是用该油液在40℃时运动粘度的平均值表示的。

N32表示40℃时运动粘度的平均值为32mm2/s。

9.液体的流态分为层流和湍流，判别流态的准则是临界雷诺数。

10.绝对压力等于大气压力加上相对压力，真空度等于大气压力减去绝对压力。

11.液压传动的工作原理是帕斯卡定律。

即密封容积中的液体可以传递力，又可以传递运动。

12.在液压流动中，因某处的压力低于空气分离压而产生大量气泡的现象，称为气穴。

13.液压系统的压力取决于负载的大小。

14.液压传动是以液压油为工作介质，依靠液体的压力能来实现运动和动力传递的传动方式。

15.液体流动时分子间的内聚力要阻止分子相对运动而产生的一种内摩擦力，这种现象叫液体的粘性。

16.液压系统的压力大小取决于负载的大小，执行元件的运动速度取决于流量的大小。

17.液压管路中的压力损失可分为两种，一种是沿程损失，一种是局部损失。

18.液压系统由于某些原因使液体压力急剧上升，形成很高的压力峰值现象称为液压冲击。

19.根据连续性原理，管子细的地方流速大，管子粗的地方流速小。

20.造成液体在间隙中流动的原因有两个，一种是压差，一种是相对运动。

21.理想液体伯努利方程的物理意义：

管内稳定流动的液体具有压力能、势能和动能三种形式的能量，在任意截面上这三种能量都可以相互转换，但总和为一定值。

3）判断题

1.标号为N56的液压油是指这种油在温度为40℃时，运动粘度的平均值为56mm2/s。

（√）

2.液压传动适宜于在传动比要求严格的场合采纳。

（×）

3.由间隙两端的压力差引起的流动称为剪切流动。

（√）

4.理想液体在同一管道中作稳定流动时，内部动能、位能、压力能之和随位置变化。

（×）

5.活塞推力越大，速度越快。

（×）

6.寒冷地区选择液压油粘度应大一些。

（×）

7.热带地区选择液压油粘度应大一些。

（√）

8.同心环形间隙泄漏量为最大偏心时的2.5倍。

（×）

9.液压系统的压力指的是绝对压力。

（×）

10.压力表指示的是绝对压力。

（×）

11.液压系统中高位置处压力的计算为低位置压力加上ρgh。

（×）

12.泵的吸油管口应低于泵至少1米以上。

（×）

4）选择题

1.当温度升高时，油液的粘度（ A ）。

A、下降         B、增加            C、没有变化 

2.当温度下降时，油液的粘度（  B ）。

A、下降          B、增加           C、没有变化

3.国际标准ISO对油液的粘度等级（VG）进行划分，是按这种油液40℃时什么粘度的平均值进行划分的：

（  B ）

A、动力粘度     B、运动粘度        C、赛式粘度     D、恩式粘度

4.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（  C ）。

A、层流         B、液压冲击        C、空穴现象     D、紊流

5.流经固定平行平板缝隙的流量与缝隙值的（  D ）成正比。

A、一次方       B、1/2次方         C、二次方       D、三次方        

6.当绝对压力小于大气压时，大气压力减绝对压力是（  B ）。

A、相对压力     B、真空度          C、表压力D、绝对压力

7.液压传动中的工作压力取决于（  A）。

A、外负载       B、流量           C、速度D、泵的功率

8.下面哪一种状态是层流？

（ A）

A、Re=0.5Re临界 B、Re=Re临界     C、Re=1.5Re临界D、Re=2.0Re临界

9.某一系统的压力大于大气压力，则其绝对压力为（  A ）

A、大气压力加相对压力 B、大气压力加真空度 C、大气压力减真空度D、表压

10.判断层流和湍流的标准是（  C ）

A、雷诺数    B、管道材质       C、临界雷诺数D、管道内径

5）问答题

1.对液压油的要求是什么？

答：

（1）粘度合适，粘温特性好

（2）有良好的润滑性，减少摩擦副的磨损。

（3）质地要纯净，腐蚀性和堵塞性杂质少。

（4）有良好的化学稳定性，包括热安定性、氧化安定性。

即不易变质，使用期长。

（5）抗泡沫性好，不易引起气穴。

抗乳化性好，保持润滑性。

（6）材料相容性好，对液压控制元件、密封件、管件和油箱等腐蚀溶解小。

（7）无毒无害,泄漏后对人员和环境的危害小。

（8）闪点和燃点高，凝点低，使用安全。

（9）体积膨胀系数小，比热容大，容易带走系统中摩擦产生的热量。

（10）价格便宜。

2.液压油的选择要素是什么？

答：

工作环境，工作压力，运动速度，液压泵的类型。

3.防止液压油污染的方法有哪些？

答：

（1）定期进行液压泵、液压缸和液压马达清洗。

（2）检查密封有效性并及时更换，防止灰尘、水、杂物等污染物从外界侵入。

（3）合理设置合适等级和数量的过滤器，并定期检查、清洗或更换。

（4）合理选择系统元件，控制液压油的温度。

（5）定期彻底清洗油箱，检查更换塑料制成的管件，防止老化破损。

（6）避免混用不同牌号、不同品种的液压油，防止反应物生成。

（7）定期检查和更换液压油。

4.静压力传递原理是什么？

答：

在液面上施加的压力都完全传递到液体内任意一点。

5.应用伯努利方程时，怎样选择参考面？

答：

通常选取某些参数已知的特殊位置截面作基准面，以方便计算。

比如接触大气的截面其压力为零。

较大截面容器的液面高度变化的速度较慢，取其流速为零。

6.缝隙流动公式中，正负号如何选取？

减小缝隙流量最有效的方式是什么？

答：

在平板移动方向与压差引起流动方向一致时取“+”，如果不一致，则取“-”号。

6）计算题

1.如题1图所示，一具有真空度的容器倒置于一液槽中，液面与大气相通的，液体在管中上升的高度h=0.8m，设液体的密度为ρ=1050kg/m3,试求容器中的真空度。

解：

列0-0等压面方程

题1图

2.如题2图所示,容器A中液体的密度ρA=950kg/m3,B中液体的密度ρB=1100kg/m3,ZA=100mm,ZB=200mm,h=50mm,U形管中的测压介质为水银,求A、Ｂ之间的压力差。

解:

列1-1等压面方程

题2图

3.如题3图所示,某管道中密度ρ＝1100kg/m3的油液以流量q＝0.5m3/s流动。

在直径d1＝600mm的管道点

（1）处,压力p1＝0.4MPa。

（2）点管道直径d2＝300mm，位置比

（1）低h＝1.5m，点

（1）至点

（2）的管长L＝20m。

不计损失,求

（2）点处的压力p2

题3图

4.如题4图所示尺寸，油箱安装在液压泵上方，泵流量q=20L/min,油液的运动粘度ν=20×10-6m2/s,密度ρ=850kg/m3。

大气压取Pa=0.098MPa,仅考虑吸油管沿程损失，求泵入口处绝对压力。

题4图

5.题5图为一种抽吸设备。

水平管出口通大气，当水平管内液体流量达到某一临界数值时，处于面积为A1处的垂直管子将从下方露天液箱内抽吸液体。

水平管内液体（抽吸用）和被抽吸介质相同。

有关尺寸如下：

面积A1=2.5cm2，A2=4A1，h=0.8m，不计液体流动时的能量损失，问水平管内流量达多少时才能开始抽吸？

题5图

解：

对截面和建立液体的能量方程：

（1）

连续方程

（2）

又

（3）

方程

（1）

（2）（3）联立，可得流量

6.见题6图，在一直径D=25mm的液压缸中放置着一个具有4条矩形截面槽的活塞，液压缸左腔表压为0.2MPa，右腔直接回油箱，设油的粘度μ=0.784×10－3Pa.s，，进口处压力损失可以忽略不计，试确定由液压缸左腔沿四条槽泄露到右腔去的流量，已知槽的尺寸是a=2mm，b=1mm，l=120mm

题6图

解：

由题意得，四条槽可以看作四个细长孔。

水力直径

则所求的流量：

7.题7图为柱塞直径d=19.9mm,缸套直径D=20mm,长l=70mm,柱塞在力F＝40N作用下向下运动，并将油液从隙缝中挤出，若柱塞与缸套同心，油液的动力粘度μ=0.784×10－3Pa.s，求柱塞下落0.1m所需的时间。

解：

此问题为缝隙流动问题，且为环形缝隙

其中，

，

，

代入数据得，

题7图

8.原油在冬季时的运动粘性系数为υ1=6×10-4m2/s；在夏季时，υ2=4×10-5m2/s。

有一条输油管道，直径d=0.4m，设计流量为q=0.18m3/s，试判别冬季、夏季原油流动的流动状态。

解：

由流量计算流速V=q/A=1.4324（m/s）

冬季时υ1=6×10-4m2/s，

为层流。

夏季时υ2=4×10-5m2/s，

为湍流。

9.如题9图所示，为一水泵抽水管路系统,已知水管流量q=101m3/h，管径d=150mm,管路的总水头损失h1-2=25.4m,水泵效率η=0.755，

求1>水泵的扬程Hp

2>水泵的功率Np

题9图

解：

1-1，2-2断面之间有水泵,即有机械功输入的能量方程

3.学习指导和思考练习题

1）学习要点

2）填空题

1.容积式液压泵必须具有密闭容积、密闭容积周期性变化、有配油装置特征。

2.双作用叶片泵定子内表面由8段曲线组成，包括两段大圆弧、两段小圆弧和四段过渡曲线组成。

3.单作用叶片泵叶片数量的奇偶性为奇数，叶片后倾，数量一般为13或15片。

4.双作用叶片泵叶片数量的奇偶性为偶数，叶片前倾，数量一般为12或16片。

5.单作用叶片泵依靠调节转子偏心距来调节排量。

6.轴向柱塞泵依靠调节斜盘倾角来调节排量。

7.气压传动系统由气源装置、气动执行元件、气动控制元件、气动辅件组成。

8.齿轮泵的三大问题为轴向泄漏、径向不平衡力、困油。

解决方法是轴向浮动轴套、端盖开卸荷槽、减小压油口和开径向力平衡槽。

9.齿轮泵按结构不同可分为外啮合和内啮合两类，一般用渐开线圆柱直齿形齿轮。

10.外啮合齿轮泵的密封容积由相互啮合的齿轮、泵体和两个端盖组成。

两齿轮的啮合把密封工作腔分成吸油腔和压油腔。

3）判断题

1.轴向柱塞泵既可以制成定量泵，也可以制成变量泵。

（√）

2.改变轴向柱塞泵斜盘倾斜的方向就能改变吸、压油的方向。

（√）

3.齿轮泵都是定量泵。

（√）

4.在齿轮泵中，为了消除困油现象，在泵的端盖上开卸荷槽。

（√）

5.液压泵在公称压力下的流量就是液压泵的理论流量。

（×）

6.叶片泵的排量都是可调的。

（×）

7.液压泵的工作压力取决于液压泵的公称压力。

（×）

8.运动过程中密封容积不断变化的液压泵是变量泵。

（×）

9.齿轮泵的工作压力不宜提高的主要原因是泵的转速低。

（×）

10.为了防止油液被污染，常把泵的油箱密封。

（×）

4）选择题

1.单作用叶片泵叶片是（B）。

A．前倾B.后倾C．径向垂直D.平行

2.双作用叶片泵叶片是（A）。

A．前倾B.后倾C．径向垂直D.平行

3.单作用叶片泵叶片数量一般是（C）。

A．8B.9C．15D.17

4.双作用叶片泵叶片数量一般是（D）。

A．7B.9C．14D.16

5.双作用叶片泵定子内表面由几段曲线组成（C）。

A．4B.6C．8D.10

6.齿轮泵不平衡力解决方法之一是（C）。

A．减小工作压力B.增加径向间隙C．减小压油口D.增大吸油口

7.斜盘式柱塞泵调节排量的方式有（D）。

A．增加柱塞孔直径B.加大配油盘进油口C．加大负载D.改变斜盘倾角

8.下列各种结构形式的液压泵，相对而言额定压力最高的是（A）。

A.轴向柱塞泵B.单作用叶片泵C.双作用叶片泵D.内啮合齿轮泵

9.为减小流量脉动，单作用叶片泵通常（A）。

A.叶片数为奇数B.叶片数为偶数

C.叶片根部通压油腔D.叶片根部通吸油腔

10.液压泵总效率最高的是（B）。

A.双作用叶片泵B.轴向柱塞泵

C.内啮合齿轮泵D.螺杆泵

5）问答题

1.液压系统和气压系统各由哪几部分组成？

2.液压传动和气压传动有什么区别？

3.容积泵是怎样工作的，容积泵产生高压的条件是什么？

它的工作压力和额定压力各决定于什么，二者有何关系？



答：

容积式液压泵是依靠密封工作油腔的容积变化来进行工作的。

产生压力的条件是：

（1）有一个（或多个）密封的工作油腔；

（2）密封工作腔的容积必须有周期性的变化，密封容积由小变大时吸油，由大变小时压油；

（3）有配流装置，它保证泵在吸油时吸油腔与油箱相通，而与压油腔不通；在压油时压油腔与压力管道相通，而与油箱不通。

液压泵的工作压力取决于泵的总负载管道阻力、摩擦力和外负载等，而与液压泵的流量无关。

液压泵的额定压力取决于泵本身结构的强度和密封性能。

当泵的工作压力超过额定压力时，泵就会过载。

工作时，尽量让工作压力等于额定压力。

4.泵的排量决定于什么，泵的实际流量与它有什么关系？

答：

液压泵的排量是指在没有泄漏的情况下，液压泵每转一转所排出的油液体积。

因此液压泵的排量仅仅取决于密封工作腔每转容积的变化量，而与转速无关。

液压泵的实际流量为

。

5.试析齿轮泵是怎样具备液压泵的基本工作条件的？

答：

外啮合齿轮泵依靠主从动齿轮的相互啮合把泵体分成吸油腔和压油腔。

在啮合过程中，为了使齿轮运转平稳且连续不断吸、压油，齿轮的重合度ε必须大于1，即在前一对轮齿脱开啮合之前，后一对轮齿已进入啮合。

吸油腔由于相互啮合的轮齿逐渐脱开，密封工作容积逐渐增大，形成部分真空，因此油箱中的油液在外界大气压力的作用下，经吸油管进入吸油腔，将齿间槽充满，并随着齿轮旋转，把油液带到左侧压油腔内。

在压油区一侧，由于轮齿在这里逐渐进入啮合，密封工作腔容积不断减小，油液便被挤出去，从压油腔输送到压力管路中去。

6.外啮合齿轮泵有何特点？

主要用在哪些场合？

答：

外啮合齿轮泵结构简单紧凑，具有轴向间隙补偿、卸荷槽和径向不平衡力平衡结构，体积小重量轻，价格低廉，对油液污染不敏感，有一定自吸能力，可靠性高，寿命长，便于维护，主要应用在环境恶劣的工程机械上。

7.齿轮泵的困油现象、轴向泄漏、径向不平衡力是怎样引起的，对工作有何影响，如何解决？



答：

外啮合齿轮泵在啮合过程中，为了使齿轮运转平稳且连续不断吸、压油，齿轮的重合度ε必须大于1，即在前一对轮齿脱开啮合之前，后一对轮齿已进入啮合。

在两对轮齿同时啮合时，它们之间就形成了闭死容积。

此闭死容积随着齿轮的旋转，先由大变小，后由小变大。

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。

困油现象将严重影响泵的使用寿命。

为消除困油现象，常在泵的前后盖板或浮动轴套（浮动侧板）上开卸荷槽，使闭死容积限制为最小，容积由大变小时与压油腔相通，容积由小变大时与吸油腔相通。

液压泵中构成密封容腔的零件要作相对运动，因此存在着配合间隙。

由于泵吸、压油口之间存在压力差，其配合间隙必然产生泄漏，泄漏量的大小直接影响液压泵的性能。

外啮合齿轮泵高压腔的压力油可通过三条途径泄漏到低压腔中去：

一是通过齿轮啮合处的间隙；二是通过泵体内孔和齿顶圆间的径向间隙；三是通过齿轮两侧面和侧盖板间的轴向端面间隙。

通过端面间隙的泄漏量最大，可占总泄漏量的75％～80％。

因此普通齿轮泵的容积效率较低，输出压力也不容易提高。

要提高齿轮泵的压力，首要的问题是要减小轴向端面间隙。

一般采用齿轮端面间隙自动补偿的办法。

常用的端面间隙自动补偿装置有浮动轴套式和弹性侧板式。

图3-7所示为采用浮动轴套的结构。

利用特制的通道把泵内压油腔的压力油引到轴套外侧，作用在（用密封圈分隔构成）一定形状和大小的面积上，产生液压作用力，使轴套压向齿轮端面。

这个力必须大于齿轮端面作用在轴套内侧的作用力，才能保证在各种压力下，贴紧齿轮端面，减小泵内通过端面的泄漏，达到提高压力的目的。

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。

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。

消除径向力不平衡的措施：

1）缩小压油口，使高压仅作用在一个齿到两个齿的范围；2）开压力平衡槽。

8.限压式变量叶片泵有何特点，适用于什么场合？

怎样调节它的流量—压力特性？



答：

优缺点：

1）限压式变量叶片泵根据负载大小，自动调节输出流量，因此功率损耗较小，可以减少油液发热。

2）液压系统中采用变量泵，可节省液压元件的数量，从而简化了油路系统。

3）泵本身的结构复杂，泄漏量大，流量脉动较严重，致使执行元件的运动不够平稳。

4）存在径向力不平衡问题，影响轴承的寿命，噪音也大。

主要用在机床液压系统

中要求执行元件有快、慢速和保压阶段的场合。

限压式变量叶片泵的流量压力特性曲线如图所示。

在泵的供油压力小于pc时，流量按AB段变化，泵只是有泄漏损失，当泵的供油压力大于pc时，泵的定子相对于转子的偏心距e减小，流量随压力的增加而急剧下降，按BC曲线变化。

由于限压式变量泵有上述压力流量特性，所以多应用于组合机床的进给系统，以实现快进→工进→快退等运动；限压式变量叶片泵也适用于定位、夹紧系统。

当快进和快退，需要较大的流量和较低的压力时，泵在AB段工作；当工作进给，需要较小的流量和较高的压力时，则泵在BC段工作。

在定位﹑夹紧系统中，当定位、夹紧部件的移动需要低压、大流量时，泵在AB段工作；夹紧结束后，仅需要维持较高的压力和较小的流量（补充泄漏量），则利用C点的特性。

总之，限压式变量叶片泵的输出流量可根据系统的压力变化（即外负载的大小），自动地调节流量，也就是压力高时，输出流量小；压力低时，输出流量大。

以上过程可以通过压力调节螺钉和流量调节螺钉来实现