液壓傳動與控制-課后題及詳解答案

1、PAGE PAGE 27液壓傳動與控制習(xí)題集液壓傳動課程組蘭州工專內(nèi)部使用前 言液壓傳動與控制教材由蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校、云南工學(xué)院、新疆工學(xué)院、陜西工學(xué)院四所院校編寫，于1994年6月由重慶大學(xué)出版社出版。閱歷十余年，液壓傳動的內(nèi)容發(fā)展很快，所以修訂后再出版。為有利于教學(xué)，編了該教材的思考題與習(xí)題集，僅供參考。 編者2005年 月目 錄緒論4第一章 工作介質(zhì)及液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)4第二章 液壓泵及液壓馬達(dá)7液壓缸9第四章 控制閥10第五章 液壓輔件13第六章 液壓基本回路14典型液壓系統(tǒng)分析19液壓系統(tǒng)的設(shè)計與計算20液壓伺服控制系統(tǒng)20液壓系統(tǒng)（設(shè)備）的安裝、調(diào)試、使用及維護21第十一章 液壓

2、系統(tǒng)的故障診斷及排除21緒論0-1 何謂液壓傳動？其基本工作原理是怎樣的? 0-2 結(jié)合圖0-2所示的液壓系統(tǒng)圖，說明液壓系統(tǒng)由哪幾部分組成?各起什么作用?0-3 液壓元件在系統(tǒng)圖中是怎樣表示的?0-4 液壓傳動與機械傳動、電氣傳動和氣壓傳動相比較，有哪些優(yōu)缺點?工作介質(zhì)及液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)1-1什么是液體的粘性?常用的粘度表示方法有哪幾種，并分別敘述其粘度單位。1-2壓力的定義是什么?靜壓力有哪些特性?壓力是如何傳遞的?1-3什么是絕對壓力、相對壓力、表壓力、真空度?它們之間的關(guān)系是什么?1-4為什么說液壓系統(tǒng)的工作壓力決定于外負(fù)載?液壓缸有效面積一定時，其活塞運動速度由什么來決定? 1-5伯

3、努利方程的物理意義是什么?該方程的理論式與實際式有何區(qū)別?1-6什么是層流?什么是紊流?液壓系統(tǒng)中液體的流動希望保持層流狀態(tài)，為什么?1-7管路中的壓力損失有哪幾種?分別受哪些因素影響?1-8有200cm3的液壓油，在50時流過恩氏粘度計的時間t1=153s；同體積的蒸餾水在20時流過的時間t251s。該油的恩氏粘度oE 50、運動粘度v、動力粘度解： 舊牌號 20 ；新牌號 N321-9某液壓油的運動粘度為20cSt，其密度 = 900kgm3，求其動力粘度和恩氏粘度各為多少?解： 由 導(dǎo)出 （舍去）1-10如圖所示直徑為d，重量為G的柱塞浸沒在液體中，并在F力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)。若液體的密

4、度為，柱塞浸入深度為h，試確定液體在測壓管內(nèi)上升的高度x。題1-10圖解：設(shè)柱塞侵入深度h處為等壓面，即有題1-10圖 導(dǎo)出 1-11在題圖1-12所示的閥上，如果流過的流量為1105cm3min，開口量為2mm，閥芯直徑為30mm，液流流過開口時的角度69解： 取 1-12圓柱形滑閥如圖所示。已知閥芯直徑d =20mm，進口油壓p1 =9.8MPa，出口油壓p2 =9.5MPa，油液密度 = 900kgm3，閥口流量系數(shù)C =0.62。求通過閥口的流量。題1-12圖13題1-12圖13 題1-13圖1-13如圖所示，油管水平放置，1-l斷面和2-2斷面處的直徑為d1、d2，液體在管路內(nèi)作連續(xù)

5、流動，若不考慮管路內(nèi)能量損失。題1-13圖(1) 斷面1-1、2-2處哪一點壓力高?為什么?(2)若管路內(nèi)通過的流量為q，試求斷面1-1和2-2兩處的壓力差p。解：（1）用11和22截面列伯努利方程 其連續(xù)性方程為： 代入伯努利方程得出 ，即22處的壓力高 （2） 代入伯努利方程得出 1-14已知管子內(nèi)徑d =20mm，液體的流速 =5.3ms，液體運動粘度v =0.4cm2s，求液流的雷諾數(shù)和流態(tài)。解： 所以流態(tài)為紊流1-15有一光滑的圓管，內(nèi)徑8mm，有N32號機械油(40)，流過流量q30L解：N32機械油40時 （1） 所以流態(tài)為紊流（2） 管徑為17.2mm時流態(tài)可為層流。題1-16

6、圖141-16如圖所示，當(dāng)閥門關(guān)閉時壓力表讀數(shù)為0.25 MPa，閥門打開時壓力表讀數(shù)為0.06 MPa，如果d =12mm， = 900kgm3，不計液體流動時的能量損失，求閥門打開時的液體流量題1-16圖14解：用和截面列伯努利方程 1-17什么是氣穴和氣蝕?它們有什么危害? 液壓泵及液壓馬達(dá)2-l 什么是容積式液壓泵?它是怎樣進行工作的?這種泵的實際工作壓力和輸油量的大小各取決于什么? 2-2 什么是液壓泵和液壓馬達(dá)的額定壓力?其大小由什么來決定? 2-3 外嚙合齒輪泵的困油現(xiàn)象、徑向力不平衡是怎樣引起的?對其工作有何影響?如何解決?提高其壓力的措施是什么？2-4 為什么外嚙合齒輪泵的齒

7、數(shù)少而模數(shù)大？ 2-5 雙作用葉片泵定子內(nèi)表面的過渡曲線為何要做成等加速等減速曲線?其最易磨損的地方在吸油區(qū)還是在壓油區(qū)？2-6 外反饋限壓式變量葉片泵有何特點?適用于什么場合?用什么方法來調(diào)節(jié)它的流量壓力特性? 2-7 為什么雙作用葉片泵的流量脈動很?。咳~片數(shù)為4的倍數(shù)時為什么其流量脈動為最小?2-8 斜盤式軸向柱塞液壓馬達(dá)，己知其排量VM，輸入和輸出的油液壓力分別為pM1和pM2，試求其理理論平均轉(zhuǎn)矩TMt。解：=2-9 試分析圖225所示軸向柱塞泵及圖232所示軸向柱塞馬達(dá)的工作原理及結(jié)構(gòu)。題2-10圖2-10如題圖所示，己知液壓泵的排量VP=10mL/r，轉(zhuǎn)速np=1000r/min；

8、容積效率pv隨壓力按線性規(guī)律變化，當(dāng)壓力為溢流閥調(diào)定壓力4MPa時，pv=0.6；液壓缸A、B的有效面積皆為1002；A、B液壓缸需舉升的重物分別為WA=4500N、W題2-10圖（1）A、B液壓缸舉物上升速度；（2）上升和上升停止時和系統(tǒng)壓力；（3）上升和上升停止時液壓泵的輸出功率。解：（1）A、B液壓缸舉物上升速度由題可知，容積效率pv隨壓力按線性規(guī)律變化，當(dāng)壓力為調(diào)定壓力4MPa時，pv =0.6即 pv =10.14=0.6A缸： B缸：（2）上升和上升停止時的系統(tǒng)壓力A缸上升時，A缸停止時，B缸上升時，B缸停止時， （3）上升和上升停止時液壓泵的輸出功率A缸上升時，A缸停止時，B缸上

9、升時，B缸停止時， 2-11 己知軸向柱塞泵斜盤傾角=2230；柱塞直徑d=22mm；柱塞分布圓直徑D=68mm；柱塞數(shù)z=7；輸出壓力pp=10MPa時，其容積效率為PV=0.98， 機械效率Pm=0.9，np=960r/min。試計算：（1）泵的實際輸出流量（L/min）；（2）泵的輸出功率（kw）；（3）泵的輸出轉(zhuǎn)矩（）。解：(1)泵的實際輸出流量(2)泵的輸出功率kw（3）泵的輸入轉(zhuǎn)矩2-12 已知液壓馬達(dá)的排量VM=250mL/r；入口壓力為9.8MPa；出口壓力為0.49 MPa；此時的總效率M=0.9；容積效率MV=0.92。當(dāng)輸入流量qM為22L/min時，試求： (1)液壓馬

10、達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩（N）；(2)液壓馬達(dá)的輸出功率（kw）；(3)液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速（r/min）。解：液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩 =362.4Nm液壓馬達(dá)的輸出功率 kw液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速 液壓缸3-1活塞缸、柱塞缸和擺動缸在結(jié)構(gòu)上各有什么特點？各應(yīng)用于什么場合較為合理？3-2密封裝置有哪些結(jié)構(gòu)形式、如何選用？3-3 如何實現(xiàn)液壓缸的排氣和緩沖？3-4活塞與缸體、活塞桿與端蓋之間的密封方式有幾種？各用于什么場合？3-5有一差動液壓缸，無桿腔面積A1=50cm，有桿腔面積A2=25cm，負(fù)載F=12.6103N ，機械效率m =0.92，容積效率V=0.95，試求：(1)供油壓力大??；(2)當(dāng)活塞以0.9m/min

11、的速度運動時所需供油量； (3)液壓缸的輸入功率。解：(1)供油壓力p MPa(2)所需供油量 L/min(3)液壓缸的輸入功率kW3-6已知單活塞桿液壓缸，前進時油路為差動連接，活塞直徑D=100mm，活塞桿直徑d=60mm，忽略液壓缸的泄漏和摩擦，現(xiàn)以q=110L/min液壓泵驅(qū)動之。試求活塞往返運動的速度比。如液壓泵的工作壓力p=6MPa，試求此時活塞桿往返的負(fù)載能力。解： N N 控制閥4-1 何謂換向閥的“通”和“位”? 并舉例說明。4-2 試說明三位四通閥O型、M型、H型中位機能的特點和它們的應(yīng)用場合。4-3 電液換向閥適用于什么場合? 它的先導(dǎo)閥中位機能為O型行嗎? 為什么?4-

12、4 Y型溢流閥的主閥芯阻尼小孔有什么作用? 是否可以將阻尼孔加大或堵塞? 若將閥的遠(yuǎn)程控制口當(dāng)成外泄口接油箱，又會出現(xiàn)什么現(xiàn)象? 4-5 溢流閥能否當(dāng)順序閥用? 為什么? 順序閥能否當(dāng)溢流閥用? 為什么?題4-6圖4-6 如圖所示，溢流閥pY的調(diào)定壓力為5MPa，減壓閥pJ的調(diào)定壓力為1.5MPa，試分析活塞在運動期間和工件夾緊后管路中A、B點的壓力值。減壓閥的閥芯處于什么狀態(tài)? 閥口有無流量通過? 為什么?題4-6圖解：（1）活塞運動期間 減壓閥處于常態(tài)，開口最大，不減壓，閥口有流量通過 （2）工件夾緊后，負(fù)載趨近于無窮大 減壓閥開口減小，減壓，閥口無流量通過4-7如圖所示，隨著負(fù)載壓力的增

13、加，當(dāng)兩個不同調(diào)定壓力的減壓閥串聯(lián)后的出口壓力決定于那個閥？為什么？另一個閥處于什么狀態(tài)？又當(dāng)兩個不同調(diào)定壓力的減壓閥并聯(lián)后的出口壓力決定于那個閥？為什么？另一個閥處于什么狀態(tài)？題4-7圖題4-7圖解：串聯(lián)時取決于調(diào)定壓力較低的閥，另一個閥閥口全開 并聯(lián)時取決于調(diào)定壓力較高的閥，另一個閥閥口關(guān)閉4-8如圖所示的液壓系統(tǒng)，兩液壓缸有效面積為A1=A2=100cm2，缸I的負(fù)載FL=35000N，缸運動時負(fù)載為零，不計摩擦阻力、慣性力和管路損失。溢流閥、順序閥和減壓閥的調(diào)整壓力分別為4MPa，3MPa和2MPa。求下列三種情況下A、B和C點的壓力。l)液壓泵啟動后，兩換向閥處于中位時；2)1YA通

14、電，液壓缸I活塞移動時及活塞運動到終點時；3)1YA斷電，2YA通電，液壓缸II活塞運動時及活塞桿碰到固定擋鐵時。題4-8圖題4-8圖解：（1） （2）運動期間： 到終點： （3）運動期間： 到終點：4-9如圖所示，各溢流閥的調(diào)定壓力分別為pY1 =3MPa，pY2 =2MPa，pY3 =4MPa，判斷系統(tǒng)中的最大調(diào)定壓力值。題4-9圖題4-9圖解：（a） （b） （c）4-10 影響節(jié)流閥流量穩(wěn)定性的原因是什么? 為何通常將節(jié)流口做成薄壁小孔并且在小流量時盡量使水力半徑大?4-11 使用調(diào)速閥時，進出油口能不能反接? 為什么？4-12 有一個執(zhí)行元件需要低速運動，而節(jié)流閥(或調(diào)速閥)的最小穩(wěn)

15、定流量太大，能否用兩個節(jié)流閥(或調(diào)速閥)組成一個調(diào)速回路，以滿足低速運動的要求?4-13 試分析二通插裝閥有什么優(yōu)點?4-14 比例閥的特點是什么? 液壓輔件5-1 蓄能器的種類有哪些？何種蓄能器應(yīng)用較廣泛？5-2 蓄能器的容量為5L，預(yù)充氣壓為2.5MPa，當(dāng)工作壓力從7MPa變化到4MPa時，蓄能器能釋放出多少升油（按等溫過程）？解：因為按等溫過程，即氣體壓縮和釋放緩慢，所以n=1，由已知條件知：V05L， 代入公式（5-3），畜能器能釋放出 5-3 液壓系統(tǒng)最高和最低工作壓力各是7MPa和5.6MPa，執(zhí)行元件每隔30s需供油一次，每次需輸油1L，時間為0.5s。若用液壓泵供油，該泵應(yīng)有

16、多大流量？改用氣囊式蓄能器（充氣壓力為5MPa）完成此項工作，蓄能器應(yīng)有多大容量？向蓄能器充液的泵應(yīng)有多大流量？解：若用液壓泵供油，泵須滿足系統(tǒng)最大流量的要求，所以該泵的流量為 改用氣囊式畜能器（充氣壓力為5MPa）完成此項工作，畜能器大量供油，按絕熱過程， 畜能器的容量為 液壓泵的最大流量應(yīng)略大于一個工作循環(huán)中的平均值，即 5-4 過濾器有何作用？對它的一般要求是什么？5-5 試舉例說明過濾器三種可能的安裝位置。不同位置上過濾器應(yīng)如何選擇？在液壓泵的吸油口處為何常安裝粗過濾器？5-6 敘述油箱的構(gòu)造及各部分的作用。5-7 油管的種類有哪些？各有何特點？如何選用？5-8 有一液壓泵向系統(tǒng)供油，

17、工作壓力為6.3MPa，流量為40L/min，采用無縫鋼管，試確定油管尺寸。解：管道中油液的流速，選取v3m/s,代入式（5-5）得 油管的壁厚按下式計算 5-9 油管接頭的作用是什么？有哪幾種常用的形式？接頭處是如何密封的？5-10 在何種情況下要設(shè)置加熱器與冷卻器？ 液壓基本回路題6-2圖題6-2圖6-2 附圖中各缸完全相同，負(fù)載F2F1，已知節(jié)流閥能調(diào)節(jié)缸速，不計其它壓力損失，試判斷圖（a）和圖（b）中那個缸先動？那個缸速度快？為什么？6-3 試推導(dǎo)雙桿進、出口聯(lián)合節(jié)流閥調(diào)速回路的速度負(fù)載特性方程（不計管路損失）。6-4 容積調(diào)速回路中，泵和馬達(dá)的泄漏對馬達(dá)轉(zhuǎn)速有無影響？6-5 變量泵和

18、變量馬達(dá)容積調(diào)速回路怎樣進行調(diào)速？特點如何？6-6 圖示液壓回路，限壓式變量泵調(diào)定后的流量壓力特性曲線如圖所示，調(diào)速閥調(diào)定的流量為2.5L/min，液壓缸的兩腔有效面積A1=2A2=50cm2題6-6圖缸的無桿腔壓力；題6-6圖當(dāng)負(fù)載F=0和F=9000N時有桿腔壓力。解：（1）缸的無桿腔壓力p1 因為液壓缸有桿腔的流量q2全部通過調(diào)速閥，故而調(diào)速閥的調(diào)定流量為2.5L/min，故小腔的流量為2.5L/min， 根據(jù)流量連續(xù)性知，無桿腔的流量即為泵輸出的流量 即 由已知限壓式變量泵調(diào)定后的流量壓力曲線知p1=2.2MPa （2）當(dāng)負(fù)載F0和F9000N時有桿腔壓力p2。. 當(dāng)負(fù)載F0時有桿腔壓

19、力p2 對活塞和活塞桿受力分析，得其受力平衡方程式為 代入己知條件解得 . 當(dāng)負(fù)載F9000N時有桿腔壓力p2 與類似代入受力平衡方程式得題6-8圖 題6-8圖6-7 在液壓系統(tǒng)中，有哪幾種常用的動作轉(zhuǎn)換控制方式？試各舉兩例。6-8 雙泵供油，差動快進與工進速度換接回路如圖示。已知：泵的輸出流量16L/min，4L/min，缸的面積100cm2，60cm2，快進時負(fù)載1000N，油液流過方向閥的壓力損失0.25MPa。不計管路損失，試求：快進時缸速和壓力表讀數(shù)； 工進時若壓力表讀數(shù)為8 MPa，液控順序閥的調(diào)定壓力宜選多大？此時回路承載能力為多大？解：（1）快進時缸速v和壓力表讀數(shù) 差動快進時

20、，1泵和2泵的流量一起進入無桿腔，有桿腔排出流量經(jīng)二位三通閥后也進入無桿腔，形成差動回路，此時缸速快進時壓力表讀數(shù)為無桿腔壓力p1，對活塞受力分析得 由上二式得 所以壓力表讀數(shù)為0.625MPa(2) 液控順序閥在快進時不應(yīng)打開，而在工進時應(yīng)打開，當(dāng)不考慮調(diào)壓偏差時，順序閥的調(diào)定壓力為。工進時回路為回油路調(diào)速閥調(diào)速，溢流閥打開溢流，因為壓力表讀數(shù)為8MPa，故溢流閥調(diào)定壓力為8MPa，根據(jù)會油路調(diào)速閥調(diào)速vF特性知最大承載能力為：6-9 在圖6-27所示差動回路中，定量泵額定流量40L/min，溢流閥限定系統(tǒng)最高壓力為14 MPa，順序閥調(diào)定壓力為4 MPa，液壓缸內(nèi)徑為80mm，活塞桿直徑為

21、50mm，當(dāng)換向閥分別在左位和右位時，計算液壓缸的速度和承載能力。解：（1）當(dāng)換向閥在左位工作快進時，液壓缸為差動連接，其缸速為 若忽略單項閥1及管路壓力損失則快進時順序閥即將打開F為最大。對活塞受力分析得 代入數(shù)據(jù)得 當(dāng)換向閥在左位工作工進時，其缸速為（2）當(dāng)換向閥在右位時，其缸速位 6-10 速度換接回路有幾種方式？各有什么缺點？ YA 動作1YA2YA3YA4YA快進+-+-工進+快退-+-停止+題6-11圖6-11 如圖所示系統(tǒng)可實現(xiàn)“快進工進快退停止（卸荷）”的工作循環(huán)，試列出電磁鐵動作表（通電“”，失電“”題6-11圖6-12 按下列要求畫出油路圖：（1）實現(xiàn)液壓缸差動聯(lián)接；（2）

22、實現(xiàn)液壓缸的左右換向和任意位置停止。6-13 試?yán)L出說明溢流閥各種用途的基本回路。6-14 什么叫卸荷回路？有何作用？畫出兩種卸荷回路。6-15 在圖6-7所示增壓回路中，泵的出口壓力2.5MPa，缸徑分別為100mm、140mm。若夾緊力為1.53105N，不計其它損失，試求增壓缸高壓腔缸徑。解：夾緊缸的壓力 對增壓缸來說 所以增壓缸高壓腔內(nèi)徑D3為 6-16 實現(xiàn)多缸順序動作的控制方式有哪幾類？各有什么特點？6-17 在圖示串聯(lián)缸同步回路中，已知100 mm、80 mm、載荷2105N，不計活塞、滑塊重量，不計阻力損失等，求：（1） 缸1的活塞桿直徑d；（2） 當(dāng)載荷F分別作用在A、B、C

23、各點，計算兩缸無桿腔壓力和。題題6-17圖解：（1）缸1的活塞桿直徑d 在圖示回路中，要實現(xiàn)雙缸同步，因1缸有桿腔排出流量全部進入2缸無桿腔。故1缸有桿腔作用面積等于2缸無桿腔作用面積即可實現(xiàn)雙缸同步， 設(shè)1缸活塞桿直徑為d，則 （2）當(dāng)載荷F作用在A點時，對兩活塞分別進行受力分析， 活塞1受力平衡方程式： 活塞2受力平衡方程式： 解之得 當(dāng)載荷F作用在B點時，同樣可得 解得 當(dāng)載荷F作用在C點時，同樣可得 解得 典型液壓系統(tǒng)分析7-1 YT4543型動力滑臺的液壓系統(tǒng)：1.液壓缸快進時如何實現(xiàn)差動連接?2.如何實現(xiàn)液壓缸的快慢速運動換接和進給速度的調(diào)節(jié)?3.油路中元件1、2、3各起什么作用?

24、7-2 M1432A1.行程控制換向回路的工作原理是怎樣的?適用于何種情況?2.換向閥實現(xiàn)第一次快跳、慢移和第二次快跳時，三種不同的回油通道是怎樣的?各起什么作用?3.抖動缸起何作用?4.“換向死點”現(xiàn)象是怎樣產(chǎn)生的?為何先導(dǎo)閥和換向閥聯(lián)用能克服“換向死點”現(xiàn)象?5.如何實現(xiàn)砂輪架的快速進退、頭架及冷卻泵電動機與砂輪架之間的互鎖?6.尾架頂尖與砂輪架為何要互鎖?油路如何實現(xiàn)?7.閘缸起什么作用?7-3 3150KN插裝閥式液壓機的液壓系統(tǒng)：1.如何實現(xiàn)主缸的快速下行、慢速下行、加壓、保壓、釋壓、快速返回及原位停止?2.如何實現(xiàn)輔助缸向上頂出、向下退回及原位停止?3.該液壓系統(tǒng)為什么采用插裝閥組成?4.在液壓系統(tǒng)中梭閥起何作用?7-4 XL350型壓力比例控制注塑機的液壓系統(tǒng):1.該注塑機的工藝過程是怎樣的?各起什么作用?2.液壓系統(tǒng)的動力部分如何組成?怎樣工作?3.各工作過程的油路是如何實現(xiàn)的?7-5 JSS35型示教再現(xiàn)工業(yè)機器人：1.JSS35型示教再現(xiàn)工業(yè)機器人有哪五個自由度?2.進入電液伺服閥的油液為什么要精過濾?否則會造成怎樣的后果?3.元件10的作用是什么?4.手爪的夾緊及張開為什么采用壓縮空氣來控制?5.示教再現(xiàn)的含義是什么?7-6 列出圖示油路中電磁鐵動作狀態(tài)表(電磁鐵通電用“+”表示)。 電磁鐵動作1YA2YA3YA快進-+工進+