液压复习要求及练习题2 及答案

第1单元 液压传动概述、液压流体力学基础、液压泵、液压马达

要求重点掌握的内容

一、 液压系统的组成与特点

组成：动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件、工作介质

特点：1. 优点：1.体积小，输出力大 2.不会有过负载的危险 3.输出力、速度调整容易 4.易于自动化

2．缺点：1.泄露和液体的可压缩性影响执行元件运动的准确性2.对油温的变化比较敏感 3.传动效率较低 4.液压元件的制造成本较高 5.故障诊断与排除比较困难

二、液压油的相关知识

1、动力黏度（绝对黏度）：它是表征流动液体内摩擦力大小的黏性系数，用μ表示。

运动黏度：液体动力黏度μ与其密度ρ的比值称为该液体的动力黏度，用υ表示。

相对黏度（条件黏度）：它是采用特定的黏度计在规定的条件下测出来的液体黏度。

2、黏温特性：黏度对温度的变化十分敏感，当温度升高时，液体分子间的内聚力减小，其黏度降低。 （液体的黏温特性常用黏度指数VI 来度量。黏度指数高，说明黏度随温度的变化小，其黏温特性好。）

3、 液压油的选用规则（p14）

（1）要有适宜的黏度和良好的黏温特性，一般液压系统所选用的液压油的运动黏度为（13~68）×10-6 m2/s （40 ℃）。

（2）具有良好的润滑性，以减少液压元件中相对运动表面的磨损。

（3）具有良好的热稳定性和氧化稳定性。

（4）具有较好的相容性，即对密封件、软管、涂料等无溶解的有害影响。

（5）质量要纯净，不含或含有极少量的杂质、水分和水溶性酸碱等。

（6）具有良好的抗泡沫性，抗乳化性要好，腐蚀性要小，防锈性要好。

（7）液压油用于高温场合时，为了防火安全，闪点要高；在低温环境下工作时，凝点要低。

三、流体静力学

1、液体静力学基本方程：p=p0+ρgh （G=mg=ρVg=ρgh ΔA ，p ΔA=p0ΔA+ρgh ΔA ，p=F/A ）

（1）静止液体内任一点处的压力由两部分组成：一部分是液面上的压力，另一部分是与该点离液面深度的乘积。当液面上只受大气压力作用时，则液体内任一点处的静止压力为 p =po+ρgh 。

（2）静止液体内的压力随液体深度的增加而线性增加。

（3）液体内深度相同处各点的压力都相等。压力相等所有点组成的面称为等压面。在重力作用下静止液体中的等压面是一个水平面。

液压传动系统中的工作介质由自重造成的压差可按Δp =ρgh 计算，但在液压系统中，通常由液体自重所产生的压力可以忽略不计。

2、帕斯卡原理：由外力作用所产生的压力可以等值地传递到液体内部所有各点，故在液体内部各点的压力处处相等。

3、液体对固体壁面的作用力计算方法：

固体壁面上的液压力在某一方向上的分力就等于液压力与壁面上的液压力与壁面在该方向上的垂直面内的投影面积的乘积。

F=pA=p ×πD Λ2/4(F 液压力作用在活塞上的力，p 液压力，A 液压力方向上的投影面积，D 活塞直径)

4、绝对压力、相对压力（表压力）、真空度的关系

绝对压力和相对压力的关系如下：

4π2

D p pA F ==

绝对压力＝大气压力＋相对压力

相对压力＝绝对压力－大气压力

当绝对压力小于大气压力时，比大气压力小的那部分压力数值称为真空度，

即：真 空 度＝大气压力－绝对压力

四、流体动力学

1、连续性方程及其应用（p24）

理想液体在管道中恒定流动时，由于它不可压缩（密度ρ不变），在压力作用下，液体中间也不可能有空隙，则在单位时间内流过截面1和截面2处的液体质量应相等，故有ρA1v1=ρA2v2，即

A1v1= A2v2 （2-19）

或写成 q=vA=常数

应用：式（2-19）即为液流连续性方程，它说明液体在管道中流动时，流经管道每一个截面的流量是相等的，并且同一管道中各个截面的平均流速与过流断面面积成反比，管径细的地方流速大，管径粗的地方流速小。

式（2-19）表明：

液体在管道中流动时，流经管道每一个截面的流量是相等的（这就是液流连续性原理）并且同一管道中各个截面的平均流速与过流断面面积成反比，管子细的地方流速大，管子粗的地方流速小。

2、 伯利努方程及其应用（p24）

方程：

应用：在密闭的管道中作恒定流动的理想液体具有三种形式的能量（动能、位能、压力能），在沿管道流动的过程中，三种能量之间可以互相转化，但是在管道任一断面处三种能量的总和是一常量。

五、管道中液体的压力损失

1、层流和紊流的概念及判断、雷诺数（p23）

概念：层流：液体质点互干扰，液体的流动呈线性或层状，且平行于管道轴线；

紊流:液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线的运动外，还存在着剧烈的横向运动。

判断：实验证明，液体在圆管中的流动状态不仅与管内的平均流速v 有关，还和管径d 、液体的运动黏度υ有关。但是真正决定液流状态的，却是这三个参数所组成的一个称为雷诺数Re 的无量纲纯数

2212

11221122p m p m mv mgh mv mgh ρρ

++=++

液流由层流转变为紊流时的雷诺数和由紊流转变为层流时的雷诺数是不同的，后者数值小，所以一般都用后者作为判别液流状态的依据，称为临界雷诺数，记作ReL 。当液流的雷诺数Re 小于临界雷诺数ReL 时，液流为层流；反之，液流大多为紊流。

雷诺数：雷诺数是液流的惯性力对黏性力的无因次比。当雷诺数较大时，说明惯性力起主导作用，这时液体处于紊流状态;当雷诺数较小时，说明黏性力起主导作用，这时液体处于层流状态。液体在管道中流动时，若为层流，则其能量损失较小;若为紊流，则其能量损失较大。所以，在液压传动系统设计时，应考虑尽可能使液体在管道中为层流状态。

2、压力损失（沿程损失、局部损失、总损失）的计算方法

沿程压力损失Δpf 可用以下公式计算:

式中 λ —沿程阻力系数。对圆管层流，其理论值λ=64/Re 。实际计算时,对金属管应取λ=75/Re ，

对橡胶管应取λ=80/Re 。

l —油管长度,m ； d —油管内径,m ； ρ —液体的密度,kg/m3；v —液流的平均流速,m/s 。

局部压力损失Δp γ的计算公式为： 式中 ξ —局部阻力系数，各种局部结构的ξ 值可查有关手册；

v —液流在该局部结构处的平均流速。

整个管路系统的总压力损失∑Δp 等于油路中各串联直管的沿程压力损失∑Δpf 及局部压力损失∑Δp γ

之和，即： 六、气穴、气蚀的概念

气穴现象：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。

气蚀现象：附着在金属表面上的气泡破灭，它所产生的局部高温和高压会使金属剥落，表面粗糙，或出现海绵状小洞穴。

练习题

一、选择题

1.液压的（ ）具有明确的物理意义，它表示了液体在以单位速度梯度流动时，单位面积上的内摩擦力。

A. 动力粘度

B.运动粘度

C. 恩氏粘度

D.赛氏粘度

2.当系统的工作压力、环境温度较高，工作部件运动速度较低时，为减少泄漏，宜采用粘度较（ ）的液压油；当系统工作压力、环境温度较低，工作部件运动速度较高时，为了 减少功率损失，宜采用粘度较（ ）的液压油。

A.高 低

B.高 高

C.低 高

D.低 低

3. 我国生产的机械油和液压油采用40OC 时其（ ）的标号。

A.动力粘度，Pas

B.恩氏粘度OE

C.运动粘度mm2/s

D.赛氏粘度 SSU

4. 在密闭容器中，施加于静止液体内任一点的压力能等值地传递到液体中的所有地方，这称为（ ）

A. 能量守恒原理

B. 动量守恒定律

C. 质量守恒原理

D.帕斯卡原理

5.泵常用的压力中，（ ）是随外负载变化而变化的

A. 泵的输出压力

B. 泵的最高压力

C. 泵的额定压力

6.泵的额定转速和额定压力下的流量称为（ ）

A. 实际流量

B. 理论流量

C. 额定流量

二、判断题

1.不考虑泄漏的情况下，根据液压泵的几何尺寸计算而得到的流量称为理论流量 （ √ ）

2. 液压泵自吸能力的实质是由于泵的吸油腔形成局部真空，油箱中的油在大气压作用下流入油腔 （ √ ）

3. 限压式变量泵主要依靠泵出口压力变化来改变泵的流量（ × ）

22v p ρξγ=?2222f l v v

p p p d γρρλξ∑?=∑?+∑?=∑+∑

4.由于油液在管道中流动时有压力损失和泄漏，所以液压泵输入功率要小于输送到执行机构的功率。（×）

5.由于容积损失，对于液压泵而言，当输出压力增大时，实际输出流量会减少。（√）

6.为了减小径向不平衡力，齿轮泵的吸油口制造比压油口大。（√）

7.齿轮泵、叶片泵和柱塞泵相比较，柱塞泵最高压力最大，齿轮泵容积效率最低，双作用叶片泵噪音最小。（√）

8.单作用叶片泵改变定子和转子的偏心量，便可改变泵的排量，从而实现变量输出。（√）

9. 曲面承受液体压力时，作用在曲面上的液压力在某一方向上的分力等于静压力与曲面面积的乘积。（√）

三、问答计算题

1.简述液压传动的优点和缺点。

优点：（1）液压传动装置的体积小、重量轻、结构紧凑，液压传动采用高压时，能输出大的推力或大的转矩，可实现低速大吨位传动。

（2）液压传动能在大范围内方便地实现无级调速（调速比范围可达2000）。

（3）液压元件之间可采用管道连接或集成式连接，其布局、安装有很大的灵活性。

（4）液压传动能使执行元件的运动即使在负载变化时仍均匀稳定，可使运动部件换向时无冲击。

而且由于其反应速度快，可实现快速启动、制动和频繁换向。

（5）液压传动系统操作简单，调节控制方便，特别是与机、电、气联合使用时，能方便地实现复杂的自动工作循环。

（6）液压传动系统便于实现过载保护，使用安全、可靠。能实现自润滑，故使用寿命长。

（7）液压元件已实现标准化、系列化和通用化，故液压传动系统的设计、制造、维修过程都大大简化，周期短。

缺点：（1）液压传动中的泄漏和液体的可压缩性会影响执行元件运动的准确性，因此液压传动系统不宜在对传动比要求严格的场合使用（如螺纹和齿轮加工机床的内传动链系统）。

（2）液压传动对油温的变化比较敏感，其工作稳定性很容易受到温度的影响，因而不宜在高温或低温的条件下工作。

（3）液压传动系统工作过程中的能量损失（泄漏损失、溢流损失、节流损失、摩擦损失等）较大，传动效率较低，因而不适宜作远距离传动。

（4）为减少泄漏，液压元件的制造和装配精度要求较高，因此液压元件的制造成本较高。而且液压传动系统中相对运动的零部件间的配合间隙很小，对液压油的污染比较敏感，要求有较好的工作环境。

（5）液压传动系统的故障诊断与排除比较困难，因此对使用和维修人员提出了更高的要求。

2. 某液压泵的转速为950r/min，排量为V＝168mL/r 在额定压力29.5Mpa和同样转速下，测的实际流量为150L/min，额定工况下的总效率为0.87，求：

1）泵的理论流量；2）泵的容积效率；3）泵的机械效率；

4）泵在额定工况下，泵的输出功率；5）在额定工况下，所需电机的驱动功率。

3．某段钢管，其公称直径40mm，长1m，通过的油液运动粘度ν=0.4cm2/s，油液密度ρ=0.9g/cm3, 流量400L/min，求油液流过此段钢管的压力损失。

第2单元液压缸、液压控制阀、辅助装置

要求重点掌握的内容

一、液压缸的类型与特点

二、液压缸力、速度的计算

?单活塞杆液压缸差动连接计算。

三、液压控制阀

1、单向阀：液控单向阀工作原理

2、换向阀：

阀主体结构型式（几位几通）；二位二通、二位三通、二位四通、三位四通、三位五通操纵方式；手动、机动、电动、液动、电液动

中位机能；

3、典型压力阀的结构、原理与应用（重点是：先导式溢流阀、减压阀、顺序阀）

4、调速阀的原理、特性

三、液压控制阀

5、插装阀的特点、插装阀构成的简单回路分析

6、各类液压控制阀的图形符号

四、辅助装置

1、蓄能器

功用：用作辅助动力源、用作应急动力源、补偿泄露和保持恒压、吸收动脉，降低噪声、吸收液压冲击类型：活塞式蓄能器、气囊式蓄能器

使用：不能在蓄能器上进行焊接、铆焊、及机械加工；蓄能器绝对禁止充氧气，以免引起爆炸；不能在充油状态下拆卸蓄能器。

安装：蓄能器应安装在便于检查、维修的位置，并远离热源。

2、油箱的结构设计：油箱一般由钢板焊接而成，为了在相同的容量下得到最大的散热面积，油箱宜设计

为立方体或宽：高：长为1:2:3的长方体。

3、密封装置的种类、用途

练习题

一、选择题

1.用一个液压泵驱动一个单活塞杆双作用液压缸的液压系统中，采用三位四通换向阀中位使液压缸形成差动连接，应选用( )型中位机能的三位四通换向阀。

A.“M”

B.“Y”

C.“P”

D.“O”

2. 先导式溢流阀的远程控制口接了回油箱，将会发（）问题

A.没有溢流量

B.进口压力为无穷大

C.进口压力随负载增加而增加

D.进口压力调不上去

3.溢流阀一般是安装在（）的出口处，起稳压、安全等作用。

A、液压缸；

B、液压泵；

C、换向阀；

D、油箱。

4.通过减压阀的流量不变而进口压力增大时，减压阀出口压力（）

A.增大

B.不变

C.减少

D.不确定

5.单杆活塞液压缸作为差动液压缸使用时，若使其往复速度相等（活塞伸出时差动连接，缩回时正常连接，取消差动），其活塞直径应为活塞杆直径的（）倍。

A、1.414

B、4

C、2

D、3

6.以下密封装置中，（）常用于液压泵和液压马达的转轴密封。

A. O型密封圈

B. Y型密封圈

C. V形密封圈

D. 油封

7.在用一个液压泵驱动一个执行元件的液压系统中，采用三位四通换向阀使泵卸荷，应选用( )

A.“M”

B.“Y”

C.“P”

D.“O”

8.流量控制阀使用来控制液压系统工作的流量，从而控制执行元件的（）。

A、运动方向；

B、运动速度；

C、压力大小

9.在某一液压设备中需要一个完成很长工作行程的液压缸，宜采用下述液压缸中的（）

A.单活塞液压缸

B.双活塞液压缸

C.柱塞液压缸

D.伸缩式液压缸

二、判断题

1.单向阀的功能是只允许油液向一个方向流动。（×）

2.液控单向阀控制油口不通压力油时，其作用与单向阀相同（√）

3.利用液压缸差动连接实现的快速运动的回路，一般用于空载（√）

4.在流量相同的情况下，液压缸直径越大，活塞运动速度越快。（×）

5.比例换向阀不仅能控制执行元件的运动方向，而且能够控制其运动速度。（√）

三、填空题

1、当活塞面积一定时，活塞运动速度与进入油缸中液压油的流量多少有关，活塞推力大小与液压油的压力高低有关。

2、调速阀比节流阀的调速性能好，是因为无论调速阀进出口压力如何变化，节流口前后的基压差本稳定，从而使流量基本保持恒定。

3、液压传动中的控制阀，可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。

4、蓄能器与液压泵之间应安装单向阀，防止液压泵停车时蓄能器内压力油倒流。

三、问答计算题

1.图示的简化回路中，溢流阀的调定压力是25×105Pa,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：（1）F=2×104N；（2）F=0N；（3）F= - 5×103N；（4）F=3×105N；时，油缸出口压力P2各为多少？

第3单元基本回路、典型液压系统、液压系统的设计计算

要求重点掌握的内容

一、速度控制回路的构成与特性

1.掌握三种节流调速回路的构成与特性

2.掌握快速回路实现的五种类型

3.了解速度换接回路的构成

二、方向控制回路

了解方向控制回路（换向、锁紧）的构成与特点

三、压力控制回路

1.重点掌握调压回路的分析方法

2.了解缷荷、缷压、减压、增压、平衡回路的构成与特性

四、多缸动作回路

1.顺序动作回路的构成与特点

2.同步回路的构成与特点

五、基本回路故障分析

要求掌握基本故障的分析与排除方法

六、液压系统的设计计算

一般了解，懂得设计步骤与执行装置的压力、速度计算

练习题

一、选择题

1.在节流阀进口节流调速回路中，当负载一定，节流阀开口减小，液压泵工作压力（）

A. 变大

B. 减小

C. 不变

D.不能确定

2.要使液压缸活塞可在任一位置停止，并能防止其停止后窜动，可采用（）。

A. 同步回路

B. 锁紧回路

C. 卸荷回路；

D. 背压回路

二、判断题

1.系统要求有良好的低速稳定性，可采用容积节流调速回路（×）

2.节流阀旁路节流调速回路适用于轻载、低速、负载变化不大和对稳定性要求不高的小功率液压系统。（√）

三、填空题

1、根据节流阀在油路中的位置，节流调速回路可分为进油路节流调速回路，回油路节流调速回路，旁流路节流调速回路。

2、液压机工作时，执行元件短时间停止工作，可使用卸荷回路使液压泵输出的油液回流油箱；液压机主油缸压制工件保压后回程前，通常使用缷压回路使高压腔压力能缓慢释放，避免主缸回程冲击。

三、问答计算题

1.P155

第4单元气动技术

要求重点掌握的内容

一、气压传动基本特性

1.气动系统的组成:气源装置、执行元件、控制元件、辅助元件、工作介质

2.气源辅助装置及辅件（空压机、干燥器、气动三联件等）

空气压缩机：空气压缩机是将机械能转换为气体压力能的装置（简称空压机，俗称气泵）。

空气净化装置：在气压传动系统中，设置除水、除油、除尘和干燥等气源净化装置对保证气动系统正常。

.油雾器：油雾器的作用是将润滑油雾化后喷入压缩空气管道的空气流中，随空气进入系统中，润滑相对运动零件的表面。

3.气动系统的特点

气压传动与其他传动相比，具有如下优点：

（1）工作介质是空气，来源方便，取之不尽，使用后直接排入大气而无污染，不需要设置专门的回气装置。

（2）空气的黏度很小，所以流动时压力损失较小，节能、高效，适用于集中供应和远距离输送。

（3）动作迅速，反应快，维护简单，调节方便，特别适用于一般设备的控制。

（4）工作环境适应性好。特别适合在易燃、易爆、潮湿、多尘、强磁、振动、辐射等恶劣条件下工作，外泄漏不污染环境，在食品、轻工、纺织、印刷、精密检测等环境中采用最为适宜。

（5）成本低，过载能自动保护。

气压传动与其他传动相比，具有如下缺点：

（1）空气具有可压缩性，不易实现准确的速度控制和很高的定位精度，负载变化时对系统的稳定性影响较大。

（2）空气的压力较低，只适用于压力较小的场合。

（3）排气噪声较大。

（4）因空气无润滑性能，故在气路中应设置给油润滑装置。

二、气动元件

1. 了解气缸分类、特点，掌握气缸输出力计算

2. 掌握先导式减压阀原理、减压阀工作特性与应用；了解溢流阀、顺序阀的应用

3. 了解节流阀、单向节流阀的作用

4. 掌握或门、与门梭阀的工作特性

三、气动基本回路

了解各类气动基本回路的组成与特点，重点掌握调压回路、节流调速回路

四、气动系统安装、使用与维护

一般了解

练习题

一、选择题

1.下以哪项不是气压传动的特点：（）

A.不污染环境

B.易实现远距离传输

C.需要另加润滑装置进行给油润滑

D.与液压系统相比，气动系统输出力较大

2.在图示回路中，按下Ps3按钮则（）。

A、压缩空气从s1口流出；

B、没有气流从s1口流出；

C、如果Ps2按钮也按下，气流从s1口流出；

D、同时Ps1按下，s1有气。

二、判断题

1. 气压传动传递力较小，能够实现过载自动保护，但气缸动作速度易受负载变化影响。（√）

2.气动马达是将压缩空气的压力能转换成直线运动的机械能的装置。（×）

3.气压传动系统所使用的压缩空气必须经过干燥和净化处理后才能使用。（√）

三、填空题

1、气动三联件是由减压阀、油雾器和空气过滤器组成。

2、气压传动系统一般由气源装置，执行元件、控制元件、辅助元件组成。

三、问答计算题

1.气源装置由哪些元件组成？简述各部分的功能。

空气压缩机：空气压缩机是将机械能转换为气体压力能的装置（简称空压机，俗称气泵）。

空气净化装置：在气压传动系统中，设置除水、除油、除尘和干燥等气源净化装置对保证气动系统正常。

油雾器：油雾器的作用是将润滑油雾化后喷入压缩空气管道的空气流中，随空气进入系统中，润滑相对运动零件的表面。

2.P170 11.1

第5单元液压气动识图

要求：

?掌握各类液压、气动元件的图形符号

?熟记各类基本回路的构成

?掌握综合系统的识图方法

练习题

画出以下液压气动元件的图形符号：

1.定量液压泵

2.变量液压泵

3.单活塞杆双作用液压缸

4.液控单向阀

5.3位4通”O”型阀机能电磁换向阀

6.3位4通”M”型阀机能电液换向阀

7.直动式溢流阀

8.先导式溢流阀

9.先导式减压阀

10.外控式顺序阀

11.可调节流阀

12.调速阀

13.皮囊式蓄能器

14.油箱

15.冷却器

16.加热器

17.先导式气动溢流阀

18.单向顺序阀

19.或门型梭阀

20.与门型梭阀

21.快速排气阀

22.空气过滤器

23.油雾器