1、液壓與氣壓傳動姜繼海宋錦春高常識- 第1-7 章課后答案液體傳動有哪兩種形式它們的主要區別是什么答：用液體作為工作介質來進行能量傳遞的傳動方式被稱之為液體傳動。按照其工作原理的不同， 液體傳動又可分為液壓傳動和液力傳動，其中液壓傳動是利用在密封容器內液體的壓力能來傳遞動力的；而液力傳動則的利用液體的動能來傳遞動力的。液壓傳動系統由哪幾部分組成各組成部分的作用是什么答：（ 1）動力裝置：動力裝置是指能將原動機的機械能轉換成為液壓能的裝置，它是液壓系統的動力源。（2） ）控制調節裝置：其作用是用來控制和調節工作介質的流動方向、壓力和流量，以保證執行元件和工作機構的工作要求。（3） ）執行裝置：是將

2、液壓能轉換為機械能的裝置，其作用是在工作介質的推動下輸出力和速度（或轉矩和轉速） ，輸出一定的功率以驅動工作機構做功。（4） ）輔助裝置：除以上裝置外的其它元器件都被稱為輔助裝置，如油箱、過濾器、蓄能器、冷卻器、管件、管接頭以及各種信號轉換器等。它們是一些對完成主運動起輔助作用的元件，在系統中是必不可少的，對保證系統正常工作有著重要的作用。（5） ）工作介質：工作介質指傳動液體，在液壓系統中通常使用液壓油液作為工作介質。液壓傳動的主要優缺點是什么答：優點：（ 1）與電動機相比，在同等體積下，液壓裝置能產生出更大的動力， 也就是說，在同等功率下，液壓裝置的體積小、重量輕、結構緊湊，即：它具有大的

3、功率密度或力密度，力密度在這里指工作壓力。（2） ）液壓傳動容易做到對速度的無級調節，而且調速范圍大，并且對速度的調節還可以在工作過程中進行。（3） ）液壓傳動工作平穩，換向沖擊小，便于實現頻繁換向。（4） ）液壓傳動易于實現過載保護，能實現自潤滑，使用壽命長。（5） ）液壓傳動易于實現自動化，可以很方便地對液體的流動方向、壓力和流量進行調節和控制， 并能很容易地和電氣、 電子控制或氣壓傳動控制結合起來，實現復雜的運動和操作。（6） ）液壓元件易于實現系列化、標準化和通用化，便于設計、制造和推廣使用。答：缺點：（1）由于液壓傳動中的泄漏和液體的可壓縮性使這種傳動無法保證嚴格的傳動比。（2） ）

4、液壓傳動中有較多的能量損失（泄漏損失、摩擦損失等），因此，傳動效率相對低。（3） ）液壓傳動對油溫的變化比較敏感，不宜在較高或較低的溫度下工作。（4） ）液壓傳動在出現故障時不易找出原因。國家新標準規定的液壓油液牌號是在多少溫度下的哪種粘度的平均值答：我國液壓油的牌號是用它在溫度為40時的運動粘度平均值來表示的。例如32號液壓油，就是指這種油在40時的運動粘度平均值為32 mm2/s。液壓油的選用應考慮幾個方面答：對液壓油液的選用， 首先應根據液壓傳動系統的工作環境和工作條件來選擇合適的液壓油液類型，然后再選擇液壓油液的粘度。液壓傳動的介質污染原因主要來自哪幾個方面應該怎樣控制介質的污染答：液

5、壓油液被污染的原因是很復雜的，但大體上有以下幾個方面：（1） ）殘留物的污染：這主要指液壓元件以及管道、油箱在制造、儲存、運輸、安裝、維修過程中，帶入的砂粒、鐵屑、磨料、焊渣、銹片、棉紗和灰塵等，雖然經過清洗，但未清洗干凈而殘留下來的殘留物所造成的液壓油液污染。（2） ）侵入物的污染：液壓傳動裝置工作環境中的污染物，例如空氣、塵埃、水滴等通過一切可能的侵入點， 如外露的活塞桿、 油箱的通氣孔和注油孔等侵入系統所造成的液壓油液污染。（3） ）生成物的污染：這主要指液壓傳動系統在工作過程中所產生的金屬微粒、密封材料磨損顆粒、 涂料剝離片、 水分、氣泡及油液變質后的膠狀物等所造成的液壓油液污染。控制

6、污染的方法主要有：（1） ）減少外來的污染：液壓傳動系統在裝配前后必須嚴格清洗。組成液壓系統的管件，用機械的方法除去殘渣和表面氧化物，然后進行酸洗。 液壓傳動系統在組裝后要進行全面清洗， 最好用系統工作時使用的油液清洗，特別是液壓伺服系統最好要經過幾次清洗來保證清潔。 油箱要加空氣濾清器， 給油箱加油要用濾油機， 對外露件應裝防塵密封，并經常檢查，定期更換。液壓傳動系統的維修，液壓元件的更換、拆卸應在無塵區進行。（2） ）濾除系統產生的雜質：應在系統的相應部位安裝適當精度的過濾器，并且要定期檢查、清洗或更換濾芯。（3） ）控制液壓油液的工作溫度：液壓油液的工作溫度過高會加速其氧化變質，產生各種

7、生成物，縮短它的使用期限。所以要限制油液的最高使用溫度。（4） ）定期檢查更換液壓油液：應根據液壓設備使用說明書的要求和維護保養規程的有關規定， 定期檢查更換液壓油液。 更換液壓油液時要清洗油箱，沖洗系統管道及液壓元件。什么叫壓力壓力有哪幾種表示方法液壓系統的壓力與外界負載有什么關系答：液體在單位面積上所受的內法線方向的法向應力稱為壓力。壓力有絕對壓力和相對壓力，絕對壓力是以絕對真空為基準來度量的，而相對壓力是以大氣壓為基準來進行度量的。由公式p=f/a可知液壓系統中的壓力是由外界負載決定的。解釋下述概念：理想流體、定常流動、通流截面、流量、平均流速、層流、紊流和雷諾數 。答：理想液體：既無粘

8、性又不可壓縮的假想液體。定常流動：流體流動時， 流體中任何點處的壓力、 速度和密度都不隨時間而變化， 稱這種流動為定常流動。通流截面：液體在管道中流動時，垂直于流動方向的截面稱為通流截面。流量：在單位時間內流過某一通流截面的液體體積稱為體積流量，簡稱流量。平均流速：流量與通流截面積的比值即為平均流速v=q/a層流：液體質點互不干擾、液體的流動呈線狀或層狀、且平行于管道軸線。紊流：液體質點的運動雜亂無章，除了平行于管道軸線的運動外，還存在劇烈的橫向運動。雷諾數：由平均流速 、管徑d 和液體的運動粘度 三個參數組成的無量綱數用來表明液體的流動狀態。說明連續性方程的本質是什么它的物理意義是什么答：連

9、續性方程的本質是質量守恒定律。它的物理意義是單位時間流入、流出的質量流量的差等于體積 v 中液體質量的變化率。說明伯努利方程的物理意義并指出理想液體伯努利方程和實際液體伯努利方程有什么區別答：伯努利方程表明了流動液體的能量守恒定律。實際液體的伯努利方程比理想液體伯努利方程多了一項損耗的能量hw 和比動能項中的動能修正系數。理想液體伯努利方程：zp2g2gconstp2p2實際液體伯努利方程：z11 1z222h12wg2 gg2g如圖所示，已知測壓計水銀面高度，計算m點處的壓力是多少ff解：取 b c等壓面，：lf1f因為 db 為等壓面，故2。llffl1l1f取 m水平面為等壓面，f 22

10、。如題圖所示的液壓千斤頂，小柱塞直徑 d = 10 mm，行程題圖s1 = 25 mm，大柱塞直徑 d= 50mm，重物產生的力f 2 = 50 000n，手壓杠桿比 l：l= 500 ： 25，試求：（1）此時密封容積中的液體壓力p 是多少（ 2） 杠桿端施加力 f1 為多少時，才能舉起重物（ 3）在不計泄漏的情況下，杠桿上下動作一次，重物的上升高度s 是多少解：（ 1）f2500006 pa =mpa2pa2(501043 )225.4610（2） fpa125.46106(101043 )22000 nlf1fl200025500100 n（3） ssa1d2s ()10225()1 m

11、m211a2d50答：密封容積中的液體壓力p=mpa，杠桿端施加力f1 =100 n ，重物的上升高度 s2 =1 mm。一個壓力水箱與兩個u 形水銀測壓計連接如圖，a，b，c，d 和 e 分別為各液面相對于某基準面的高度值，求壓力水箱上部的氣體壓力pg 是多少解：由等壓面概念：pd p 0hg (ed )整理：pgas p0hg (cebd)h o (bdca)2（ pa 為e 處大氣壓力）如圖所示的連通器，內裝兩種液體，其中已知水的密度1= 1 000 kg/m，h1= 60 cm， h1= 75 cm ，試求另一種液體的密度是多少解：取等壓面 11 列方程：水池如圖側壁排水管為mm的正方

12、形斷面，已知， h = 2 m ， = 45 ，不計蓋板自重及鉸鏈處摩擦影響，計算打開蓋板的力是多少解：蓋板所受的總壓力，fghga10009.81(20.5sin 45 )20.50.55338.540.54（n）壓心位置， cgj g（g a2sin 450.5 ） 22(sin 45120.5)20.523.09（m）對鉸鏈力矩平衡，f (ch sin 45) t0.5cos 455338.54t(3.092sin 45)3949.66 （ n）0.5cos454b如圖所示的漸擴水管，已知d = 15 cm ， d = 30 cm ， pa = ×10pa， p = ×

13、;b10 4 pa，h = 1 m， 多少=m/s ，求（ 1）a=（ 2）水流的方向，（3）壓力損失為解：（ 1） qd 24d 2ba4d 2a d 2(30b(1510 2 ) 210 2 ) 21.56.0 （m/s）（ 2） a點總能頭 p a26.86a 1046.0 28.83 （mh2o）g2 g10009.8129.812b點總能頭 p bbh5.881041.5217.11 （ mh2o）g2 g10009.8129.81故水流方向為由 a 到 b（ 3）能頭損失為8.837.111.72 （mh2o）壓力損失為：1.7210009.811.6910 4 （pa）如圖中，液

14、壓缸直徑d = 150 mm，活塞直徑 d = 100 mm，負載 f = 5 × 104n。若不計液壓油自重及柱塞與缸體重量，試求圖示兩種情況下液壓缸內的液體壓力是多少解：（ a） f4d 2 p2p 4f4510432 6.37610（pa）d（b） f4d 2 p(10010)4p 4f 45106.37106 （pa）d 2(10010 3 ) 2消防水龍軟管如圖所示，已知水龍出口直徑d = 5 cm，水流流量 q =m 3/min ， 水管直徑 d= 10 cm ，為保持消防水管不致后退，試確定消防員的握持力為多大解： f q0 q41000q2.36602787.94 （

15、 n）；向左xd 2(5410 2 ) 2f 0qq41000q2.36602196.98 （ n）；向上yd 2(10410 2 )2握持力：fx fx ， fy fyf2f xf 2787.94 2196.98 2812.19 （n）握持力方向yarctgfyarctgfx196.98787.9414.04；（右下）如圖中所示的壓力閥，當p= 6 mpa時，液壓閥動作。若d= 10 mm，d= 15 mm， p=mpa，試求：（ 1）彈簧的預壓力fs；（2）當彈簧剛度 k = 100 n/mm 時的彈簧預壓縮量x。解：（ 1）力平衡關系：266f ( pp )d (6100.510 )(1

16、0103 )2 431.97（n）s12144（ 2）由于 fs kx00則有 x fs 431.97 4.32 （ mm）k100虹吸管道如圖所示，已知水管直徑d= 10 cm ，水管總長 l = 1 000 m ， h0 = 3 m，求流量 q 是多少（局部阻力系數：入口=，出口 =，彎頭 = ， 沿程阻力系數 = ）解： h0l2（入口彎頭出口）d 2 g2 g2h034.985103 （m）2gl入口彎頭d出口0.0610001010 20.50.31.0 4.98510 329.810.313（ m/s）qd 2 44(10101) 20.3132.46103 （m3/s ）壓力表校

17、正裝置原理如圖所示，已知活塞直徑d = 10 mm，絲杠導程 s =2 mm，裝置內油液的體積彈性模量k =×105 mpa。當壓力為 1 個大氣壓 ( pampa)時，裝置內油液的體積為200 ml。若要在裝置內形成21 mpa壓力，試求手輪要轉多少轉p解：由于 kvv則有：vpv (211060.1106 )92003.48 （ml）而，vkd 2sn41.2102故， n 4v43.48310 623 22.15 （轉）ds(1010)210如圖所示，液壓泵的流量q =25 l/min ，吸油管直徑d =25 mm，泵口比油箱液面高出 400 mm，管長 l =600 mm。如

18、果只考慮吸油管中的沿程壓力損失3p ，當用 32 號液壓油，并且油溫為40 時，液壓油的密度= 900kg/m ， 試求油泵入口處的真空度是多少解：4q42510 3d 2(2510 3 ) 2（ m/s）60red 0.84880.3225104103663.125 2320，所以液體是層流。lp沿20.113160010 39000.8488 23880.035 （ pa）d225102忽略液柱高影響，油泵吸油口的真空度為pv101325880.035100444.965（pa）沿直徑 d = 200 mm，長度 l= 3000 m 的鋼管（ =mm ），輸送密度為= 900 kg/m3

19、的油液，流量為q = 9104 kg/h ，若其粘度為=cm2 /s ，求沿程損失。解： q900.0278 （m3/s ）36000.9q0.0278流速a40.220.884 （m/s）er 0.20.884 16192300 ，液體流動是層流1.09210 4l230000.8842沿程損失hl0.04627.48 （米油柱）d 2g0.229.81lpgh 9009.8127.482.426105 （pa）如圖所示水的管路，已知：d1 = 300 mm，l 1 = 500 m； d2 = 250 mm，l 2 = 300 m； d3 = 400 mm，l 3 = 800 m；dab =

20、 500 mm，l ab = 800 m； dcd = 500 mm， l cd = 400m。b 點流量為 q =300 l/s，液體粘度s，并設123 ，計算全程壓力損失是多少解：全程壓力損失p沿l abab2labbcbc22lbccdcd cdd ab2d bc2dcd2由于123 ，則有解得：14qdd2d 2 l1212d1l 2d 3l12d3d1l 3 (m/s)2 (m/s)3 (m/s)d11re1d 2re22 62005d 33re3/d1 = ，/d 2 = ，/d 3 = 。查表：（ mm），則1 ，2 ，3 。假設成立，故：l250010000.2132p110.

21、02753.1（pa）dbc11230010 324q430010 3dabab2(50010 3 ) 2 1.528 （m/s）r dabab50010 31.5287564352320，液體流動是紊流。eab0.010110 4abpl2abab 0.0280010001.528246695.7 （pa）ababdab250010 32cdab ，cdabpl2cdcd0.02540010001.528223347.8 （pa）cdcddcd250010 32所以p沿p abp bcpcd46695.7753.123347.870796.6 （ pa）3如圖所示，液壓泵從一個大容積的油池中

22、抽吸潤滑油，流量為q =l/s，油液的粘度 e = 40，密度= 900 kg/m ，假設液壓油的空氣分離壓為米水柱， 吸油管長度l= 10 m ，直徑 d = 40 mm，如果只考慮管中的摩擦損失，求液壓泵在油箱液面以上的最大允許安裝高度是多少解：油液粘度：7.31 e6.31e10 62.9224104 （ m2/s ）故為層流，7575re130.70.5740l210900241.210 324010 3沿程損失p沿0.57403d24010258885.34（pa）空氣分離壓p分2.810009.8127468 （pa）最大安裝高度處10132558885.34h maxg27468

23、故h max(10132558883 .3427468)(9009.81)1.696 （m）管路系統如圖所示， a點的標高為 10 米， b點的標高為 12 米，管徑 d = 250 mm，管長 l =1000 米，求管路中的流量 q 是多少（沿程阻力系數 = ，局部阻力系數：入口 1 = ，彎管 2 = ，出口 3 = ）。解：有效靜壓頭為hd(b 2a)70.252(1210)4.875 （m）29.814.87510000.887（m/s）0.0325010-30.50.21.0qd 2 44(250103 )27.5 0.0435 （m3/s ）5已知容器中空氣的壓力為10 a（絕對壓

24、力），空氣的溫度為0 ，經管嘴噴5入壓力為 10 pa的大氣中，計算噴嘴出口處氣流的速度是多少解：空氣在 0、 1.0140105 pa 時的密度為（ kg/m3），容器中空氣的密度為：01.2851.17051.01401051051.483 （kg/m3）pk0.528 p00.5281.170510 56.18104 （ pa）因為 ppk149.2 （m/s）試說明齒輪泵的困油現象及解決辦法。答：齒輪泵要正常工作，齒輪的嚙合系數必須大于1，于是總有兩對齒輪同時嚙合，并有一部分油液因困在兩對輪齒形成的封閉油腔之內。當封閉容積減小時， 被困油液受擠壓而產生高壓， 并從縫隙中流出， 導致油液

25、發熱并使軸承等機件受到附加的不平衡負載作用； 當封閉容積增大時， 又會造成局部真空， 使溶于油液中的氣體分離出來，產生氣穴，這就是齒輪泵的困油現象。消除困油的辦法，通常是在兩端蓋板上開卸荷槽。齒輪泵壓力的提高主要受哪些因素的影響可以采取哪些措施來提高齒輪泵的工作壓力答：齒輪泵壓力的提高主要受壓力油的泄漏的影響。通常采用的方法是自動補償端面間隙，其裝置有浮動軸套式和彈性側板式齒輪泵。試說明葉片泵的工作原理。 并比較說明雙作用葉片泵和單作用葉片泵各有什么優缺點。答：葉片在轉子的槽內可靈活滑動，在轉子轉動時的離心力以及通入葉片根 部壓力油的作用下，葉片頂部貼緊在定子內表面上，于是兩相鄰葉片、配油盤、

26、 定子和轉子間便形成了一個個密封的工作腔。當轉子旋轉時葉片向外伸出， 密封工作腔容積逐漸增大， 產生真空， 于是通過吸油口和配油盤上窗口將油吸入。葉片往里縮進， 密封腔的容積逐漸縮小， 密封腔中的油液往配油盤另一窗口和壓油口被壓出而輸到系統中去，這就是葉片泵的工作原理。雙作用葉片泵結構復雜， 吸油特性不太好， 但徑向力平衡； 單作用葉片泵存在不平衡的徑向力。限壓式變量葉片泵的限定壓力和最大流量怎樣調節在調節時，葉片泵的壓力流量曲線將怎樣變化答：調節彈簧預緊力可以調節限壓式變量葉片泵的限定壓力，這時bc 段曲線左右平移；調節流量調節螺釘可以改變流量的大小，ab 段曲線上下平移。液壓泵的額定壓力為

27、mpa，當轉速為 1 450 r/min時，機械效率為 m =。由實驗測得，當液壓泵的出口壓力為零時，流量為106 l/min ；壓力為 mpa 時，流量為 l/min ，試求：（1）液壓泵的容積效率 v 是多少（ 2）如果液壓泵的轉速下降到500 r/min ，在額定壓力下工作時，估算液壓泵的流量是多少（3）計算在上述兩種轉速下液壓泵的驅動功率是多少從能量的觀點來看， 液壓泵和液壓馬達有什么區別和聯系從結構上來看，液壓泵和液壓馬達又有什么區別和聯系答：從能量的觀點來看， 液壓泵是將驅動電機的機械能轉換成液壓系統中的油液壓力能， 是液壓傳動系統的動力元件； 而液壓馬達是將輸入的壓力能轉換為機械

28、能，輸出扭矩和轉速， 是液壓傳動系統的執行元件。 它們都是能量轉換裝置。從結構上來看，它們基本相同，都是靠密封容積的變化來工作的。在供油流量 q 不變的情況下， 要使單桿活塞式液壓缸的活塞桿伸出速度相等和回程速度相等，油路應該差動連接，而且活塞桿的直徑d 與活塞直徑 d的關系為： d=（根號 2）乘以 d.設計一單桿活塞液壓缸，要求快進時為差動連接，快進和快退（有桿腔進油）時的速度均為 6 m/min。工進時（無桿腔進油，非差動連接）可驅動的負載為f = 25 000n，回油背壓力為mpa，采用額定壓力為mpa、額定流量為 25 l/min 的液壓泵，試確定：（1）缸筒內徑和活塞桿直徑各是多少

29、（2）缸筒壁厚（缸筒材料選用無縫鋼管）是多少解：（1）活塞缸直徑： d4qv042510 3606060.073 m缸筒直徑： d4qd 2v242510 3606060.073 20.103 m按國家標準規定，取活塞桿直徑d70mm， d100mm。（2）pn6.3 mpa16 mpa，py1.5pn1.56.39.45mpa，py dn，2b取n5 ；材料取普通碳素鋼q235 ，則：9.451060.15b420mpa24201065.625 mm現有一個二位三通閥和一個二位四通閥，如題圖所示， 請通過堵塞閥口的辦法 將它們改為二位二通閥。問： （1）改為常開型的如何堵（2）改為常閉型的如

30、何堵請畫符號表示（應該指出：由于結構上的原因，一般二位四通閥的回油口o 不可堵塞，改作二通閥后，原o口應作為泄油口單獨接管引回油箱） 。答：（1）二位四通閥；（2）改為常開（常通）型二位二通閥，堵住b口（但由于特殊結構 o口不接）；（3）改為常閉（常斷）型二位二通閥，堵住a 口。（1）二位三通閥；（2）改為常開（常通）型二位二通閥，堵住b 口；（3）改為常閉（常斷）型二位二通閥，堵住a 口。+如題圖所示， 液壓泵輸出流量 q p10 l/min ，液壓缸無桿腔面積a150cm 2 ，2y液壓缸有桿腔面積a25cm 2 。溢流閥的調定壓力p2.4 mpa，負載 f=10 kn。3節流閥口視為薄壁

31、孔，流量系數cq0.62 。油液密度900kg/m。試求：（ 1）節流閥口通流面積at0.05cm2 和 a0 .01cm2 時的液壓缸速度、液t壓泵壓力p p、溢流閥損失ty和回路效率；（ 2 ）當 a t0.01cm 2 和2p1at0.02cm時，若負載 f= 0 ，求液壓泵的壓力p和液壓缸兩腔壓力p 和2j m i np 各為多大（3）當 f=10 kn 時，若節流閥最小穩定流量為q5010 3 l/min ，所對應的 at 和液壓缸速度min 多大若將回路改為進油節流調速回路，則a t 和min 多大把兩種結果相比較能說明什么問題3-4解 ：（ 1 ） at0.05時： 如 果 溢 流閥 不 溢 流， 則 通過 節流 閥的 流量tqa2a1* qp5 l/min 即 qt=q2=*10m/s2由qc a2p ，2dt2有pq20