液压与气压传动习题与答案

第一章绪论

1－1 液压系统中的压力取决于（），执行元件的运动速度取决于（）。

1－2 液压传动装置由（）、（）、（）和（）四部分组成，其中（）和（）为能量转换装置。

1—3 设有一液压千斤顶，如图1—3所示。小活塞3直径d＝10mm，行程h=20mm，大活塞8直径D=40mm，重物w＝50000N，杠杆l＝25mm，L＝500mm。求：

①顶起重物w时，在杠杆端所施加的力F；

②此时密闭容积中的液体压力p；

⑧杠杆上下动作一次，重物的上升量H；

④如果小活塞上有摩擦力f l＝200N，大活塞上有摩擦力f2＝1000 N, 杠杆每上

下动作一次，密闭容积中液体外泄0.2cm3至油箱，重新完成①、②、③。

图题1—3

第二章液压油液

2－1 什么是液体的粘性？

2－2 粘度的表式方法有几种？动力粘度及运动粘度的法定计量单位是什么？

2－3 压力和温度对粘度的影响如何？

2—4 我国油液牌号与50℃时的平均粘度有关系，如油的密度ρ＝900kg／m3，试回答以下几个问题：

1) 30号机油的平均运动粘度为( )m2／s；

2）30号机油的平均动力粘度为( )Pa ．s；

３) 在液体静止时，40号机油与30号机油所呈现的粘性哪个大？

2—5 20℃时水的运动粘度为l×10—6m2／s，密度ρ＝1000kg／m3；20℃时空气的运动粘度为15×10—6m2／s，密度ρ＝1.2kg／m3；试比较水和空气的粘度( )

(A)水的粘性比空气大；

(B)空气的粘性比水大。

2—6 粘度指数高的油，表示该油( )

(A) 粘度较大；(B) 粘度因压力变化而改变较大；

(C) 粘度因温度变化而改变较小；(D) 粘度因温度变化而改变较大。

2—7 图示液压缸直径D=12cm，活塞直

径 d ＝11.96cm，活塞宽度L＝14cm，间隙中充以动力粘度η=0.065Pa·s的油液，活塞回程要求的稳定速度为v＝0.5 m／s，试求不计油液压力时拉回活塞所需的力F 等于多少?

图题２－7

第三章液压流体力学基础

§ 3－1 静止流体力学

3—1 什么是液体的静压力？压力的表示方法有几种？压力的单位是什么？

3—2 在图示各盛水圆筒活塞上的作用力F＝3000 N。已知d=1m,h=1m,ρ=1000kg／m3，试求：①圆筒内底面所受的压力及总作用力；

②定性说明各容器对支承其桌面的压力大小；

③当F＝0时各圆筒内底面所受的压力及总作用力。

题图3－2

3—3 如图所示，密闭容器中充满密度为ρ的液体，柱塞直径为d、重量为F G，在力F作用下处于平衡状态。柱塞浸入液体深度h，试确定液体在测压管内上升的高度x 。

图题3－3

3—4 如图所示密封油箱分别与两个水银测压管相连，油箱上部充气，各液面高度如图所示。

1)在油箱右侧选取三个水平面A—A，B一B，C—C，其中( )为等压面

2)试比较同一水平线上的1，2，3，4，5各点的压强的大小。

题图3－4

3—5 液压缸直径D＝150mm，柱塞直径d＝100mm，液压缸中充满油液。如果在柱塞上[图(a)]和缸体上[图(b)]的作用力F＝50000N，不计油液自重所产生的压力，

求液压缸中液体的压力。

题图3－5

3—6 如图(a)所示．U形管测压计内装有水银，其左端与装有水的容器相连，右端开口与大气相通。已知h=20cm，h1＝30cm，水银密度ρ＝13.6×l03kg／m3。试计算A点的相对压力和绝对压力；

又如图(b)所示，容器内同样装有水，其中h1=15cm，h2=30 cm，试计算A点的真空度和绝对压力。

图题3－6

3—7 有一上端封闭、下端开口且插入油中的玻璃管，如图所示。若抽去管中部分空气，使管中油面上升到高于管外油面h=1m处．设油的密度ρ＝900kg／m3，管外大气压力Pa=101325Pa，试求管中油面上B点的压力。

图题3－7 图题3－8

3—8 如图所示，已知容器A中液体的密度ρ＝900kg／m3。容器B中液体的密度ρ＝1200kg ／m3，Z A＝200mm，Z B＝180mm，h＝60mm，U形计中测压介质为水银，试求A、B之间的压差。

§ 3－2 流体动力学

3—9 什么是理想液体？

3—10 液体在管道中流动有几种流动状态？液体的流动状态用什么来判别？

3—11 水力直径与水力半径的关系如何？怎么计算？

3—12 流量连续性方程和伯努力方程分别是什么定理在流体力学中的表达形式？

3—13 如图所示，一管道输送ρ＝900kg／m3的液体，h＝15m。测得压力如下：①点l、2处的压力分别是p1=0.45MPa、p2＝0.4 MPa；②p1＝0.45 MPa、p2＝0.25MPa。

试确定液流方向。

图题3－13 图题3－14

3－14 如图所示，用—倾斜管道输送油液，已知h=15m，p1＝0.45 MPa、p2＝0.25MPa，d＝10mm，l=20m,ρ＝900kg／m3，运动粘度ν＝45×10—6m2／s，求流量Q。

3－15 如图所示，液压泵以Q=251／mi n的流量向液压缸供油，液压缸直径D=50mm,活塞杆直径d＝30mm，进、回油管直径d1＝d2＝10 mm，试求活塞的运动速度及油液在进、回油管中的流速。能否直接应用连续性方程计算两油管中的流速?

题图3－15 题图3－16

3－16 图示管道中液体流速高达一定值后，能否将槽中液体吸入管道?若细管处的断面面积A1＝3.2cm2，出口处管道断面面积A2＝12.8cm2，h＝1m，不计液体流动时的

能量损失，试求开始能够抽吸时的管中流量。

§ 3－3 管道中液流特性

3—17 由于流体具有（），液流在管道中流动需要损耗一部分能量，它由（）损失和（）损失两部分组成。

3—18 某一液压泵从油箱吸油。吸油管直径d＝60mm，流量Q＝150L／min,油液的运动粘度ν＝30×10—6m2／s，ρ＝900kg／m3，弯头处的局部损失系数ζ1＝0.2，吸油口粗滤油网上的压力损失Δp＝0.178×105Pa。若希望泵吸油口处的真空度不大于0.4×105Pa，求泵的安装(吸油)高度(吸油管浸入油液部分的沿程损失可忽略不计)。

题图3－18 题图3－19

3—19 某泵从油箱吸油状态如图所示。已知：泵的流量Q＝32L／min；吸油管内径d＝25mm；泵吸油口距液面高h=500mm；粗滤油网上压力降Δp＝0.1×105Pa；所用液压油密度ρ＝900kg／m3；液压油的运动粘度ν＝20 cSt。不计液压泵的容积效率，试求泵吸油口处的真空度。

3—20 液压泵从一个大容积的油池中抽吸润滑油，流量Q＝1.2×10-3 m3／s，油液粘度为40。Ｅ，密度ρ＝900kg／m3，求：

①泵在油箱液面以上的最大允许装置高度，假设油液的饱和蒸气压为2.3m高水柱

所产生的压力，吸油管长l＝l0m，直径d=40mm，仅考虑管中的摩擦损失。

②当泵的流量增大一倍的，最大允许装置高度将如何变化?

3—21 如图所示。直径D＝200mm的活塞在泵缸内等速地向上运动．同时油从不变液位

的开敞油池被吸入泵缸。吸油管的直径d＝50mm，沿程阻力系数λ＝0.03，各段

长度L＝4m,每个弯头的局部阻力系数ζ＝0.5，突然收缩局部损失系数ζ缩＝0.5，

突然扩大局部损失系数ζ扩＝1，当活塞处于高于油池液面h＝2m时，为移动活塞

所需的力F＝2500N。设油液的空气分离压为0.1×105Pa，密度ρ＝900kg／m3，试

确定活塞上升的速度，并求活塞以此速度运动时，能够上升到多少高度而不使活

塞和油相分离。

3—22 有一管径为d的垂直管，水从固定液位

h

的水箱中沿此管流入大气中。试求：流量

和管长的关系，并指出液位和管长是怎样

关系时流量将不随管长而变化，为常值。

设管中的沿程阻力系数λ为常数，且忽略

图题3－22 管路进口损失。

§ 3－4 孔口和缝隙液流

3—23 液流流经薄壁小孔的流量与（）的一次方成正比，与（）的1/2次方

成正比。通过小孔的流量对（）不敏感，因此薄壁小孔常用作可调节流阀。3—24 通过固定平行平板缝隙的流量与（）一次方成正比，与（）的三次方成正比，这说明液压元件内的（）的大小对其泄漏量的影响非常大。3—25 如图所示，当阀门关闭时压力表的读数

为0.25MPa；阀门打开时压力表的读数为

0.06 MPa；如果d＝12mm，ρ

＝900kg／m3，不计液体流动时的能量损

失，求阀门打开时的液体流量Q。

图题3－25

第四章液压泵和液压马达

§ 4－1 液压泵概述

4—1 在液压传动中，液体单位面积上所受的法向力称压力。在泵和马达的技术规格中。常用到的压力有：(A)工作压力；(B)最大压力；(C)额定压力；(D)吸入压力

1) 试指出下述情况下是指何种压力：

泵的进口处的压力叫( )；泵实际工作的压力叫做( )；马达的输入压力又可称为马达的( )；泵在短时间内超载所允许的极限压力叫做( )；泵在连续运转时所允许的最高压力叫做( )；

2) 在上述四种压力中，( )是受到外界条件因素变化而变化（如负载大小、安装位置高度、管路的阻力损失等)。而( )只是表示该泵的技术指标，并不随外界负载等因素而变化。

3) 对同一个泵，试比较它们的(A)工作压力；(B)最大压力；(C)额定压力三者在数值上的大小关系。(＞、＝、＜)

4—2 所示为容积式液压泵的工作原理图．在下列情况，流量如何变化：

当泵输出压力增高时，油从柱塞与缸体配合间隙中的泄漏量增加，泵的排量（）如果柱塞直径d增大，泵的排量( )；当凸轮的转速增大，泵的排量( )；

当凸轮的偏心量e增大，泵的排量( )；

(A) 增大；(B) 减小；(C) 不变。

图题4－2

4—3 液压泵单位时间内排出液体的体积称泵的流量，泵的流量又可分为（A）实际流量；(B)理论流量，(C)额定流量。

1) 泵在额定转速和额定压力下的输出流量称为( )；

2) 在没有泄漏情况下，根据泵的几何尺寸计算而得到的流量称为( )；它等于排量

和转速的乘积；

3）在实验中或实际生产中，常把零压差下的流量（即负载等于零时的流量）视为（）；

4）有些液压泵在工作时，每一瞬间的压力各不相同，但在每转中却按同一规律变化，这就是泵的流量脉动。瞬时流量一般指的是瞬时( )；

5)对同一定量泵，如果输出压力小于额定压力且不为零，转速保持不变，试比较上述

（A）实际流量；(B)理论流量，(C)额定流量在数值上的大小关系。(＞、＝、＜) 4－4 某液压泵输出油压P=200×l05Pa，液压泵转速n＝1450r／min，排量q＝100cm／r,已知该泵容积效率ηυ＝０.95，总效率η＝0.9,试求:

1) 该泵输出的液压功率

2)驱动该泵的电机功率

4－5 某液压泵的额定压力为200×l05Pa，额定流量Q=201／min，泵的容积效率

ηυ=0.95，试计算该泵的理论流量和泄漏量的大小。

4—6 已知液压泵的额定压力为P H，额定流量为Q，如忽略管路损失，试确定在图示各工况下，泵的工作压力P(压力表读数)各为多少：a)泵的出口用油管直接接入油箱；b)泵的出口连接到面积为A、负载为F的液压缸上；c)泵的出口经开口面积为f的薄壁型节流孔后再接回油箱，d)泵的出口分别接油箱和面积为A、负载为F的液压缸。

图题4－6

4—7 某液压马达排量q M=250ml/r，入口压力为9.8MPa，出口压力为0.49 MPa，其总效率为ηM＝0.9，容积效率为

ηMV＝0.92。当输入流量为22L／min时，试

求：

①液压马达的输出转矩；

②液压马达的输出转速(n M)。图题4－7

§ 4－2 齿轮泵和齿轮马达

4－8 试在图4－8所示CB齿轮泵的工作原理图上，分析下列几个问题：

1) 标出齿轮A的旋转方向；

2) 图中齿轮泵上标有1．2、3、4四个点的位置，其中齿轮在( )点附近的位置密封工作腔容积是逐渐增大的，形成部分真空，在( )点附近的位置密封工作腔容积逐渐减小，产生油压作用。在( )点密封工作腔容积不变化。

3) 吸油腔的油，在泵内沿着( )所示的途径到压油腔，然后排出泵外。

(A) 1一M一2 (B)2一M一1 (C)2—3一4—1 (D) 1一4一3—2

4) 比较图中4点与3点的压力大小(p4p3)，主要原因是( )。

(A)压力油通过齿顶圆和泵体内孔间隙，产生了压力降低。

(B)密封容积在不断变小，压力逐渐升高。

题图4－8 题图4－9

4－9 试在如图所示的齿轮马达的工作原理图上分析以下几个问题：

1) 标出齿轮A的旋转方向。

2) 试分析进、出油口孔径制造成同样大小的理由为

(A) 减小径向不平衡力；

(B) 使马达正转、反转时性能相同

(c) 提高马达的效率。

3) 在马达的出油口处，是否会产生局部真空。

(A) 产生；(B) 不会产生。

4) 齿轮马达，由于进口通道较大，每个齿轮在每瞬间都有2—3对齿间充满了高压

油，高压油使齿轮轴产生转动的理由为( )。

(A) 充满高压油的所有齿面都能产生径向不平衡力，在这些力共同作用下使得齿轮

轴产生转动。

(B) 只有在与啮合点相关的齿间内，它的齿面两侧所受到液压力面积不等，产生了

切向不平衡力，使齿轮轴产生转动。

(c) 啮合点使高压腔与低压腔分开，进口的压力高，出口的压力低，压差产生的力使

得齿轮轴转动。

4－10 试分析下述几个问题：

1) 限制齿轮泵压力提高的主要因素是( )；

(A) 流量的脉动(B) 因油现象(C) 泄漏；(0) 径向不平衡力t

2) 在CB—B齿轮泵中，原动机通常通过( )来驱动主动齿轮彻

(A) 齿轮；(B) 皮带拖(C) 联轴节。

3) 如原动机反转，该泵能否正常工作( )

(A) 能；(B) 不能。

4—11 CB—B齿轮泵的泄漏有下述三种途径，试指出：其中( )对容积效率影响最大

(A) 齿顶圆和泵壳体的径向间隙；

(B) 齿轮端面与侧盖板的轴向间隙；

(C) 齿面接触处(啮合点)的泄漏。

4—12 为消除齿轮泵的因油现象，在侧板上开出两条分别与压油腔和吸油腔相通的卸荷槽，两槽的间隔应保证在任何时刻，闭死容积不能同时与两个卸荷槽相通。当闭死容积增大时，闭死容积通过侧板上的卸荷槽与( )相通；当闭死容积减小时，闭死容积通过侧板上的卸荷槽与( )相通。

(A) 压油腔；(B) 吸油腔。

§ 4－3 叶片泵和叶片马达

4－13 图4－13所示为双作用式叶片泵与马达原理图

1) 若将原理图看成马达时，( )窗口进油，( )窗口排油。

2) 若将原理图看成泵时，( )窗口为高压油排出口，( )窗口为吸油口。

3) 将图看成泵，当叶片1、2、3分别转到图示1’、2’、3’位置时压力图将从窗口a

排出。如不考虑叶片厚度对容积的影响，试分析泵工作时密封容积变小的

原因为( )。

(A) 叶片2在过渡曲线的运动使密封容积变小强迫油从

窗口a排出去，叶片1、3对容积变小不起作用；

(B) 叶片1、3分别在长、短半径圆弧中的运动，使密

封容积变小，强迫油从窗口a排出，叶片2对容积

变小不起作用。

(C) 叶片1、2、3共同使密封容积变小，三个叶片都起

了强迫油从窗口a排出去作用。. 题图4－13

§ 4－4 柱塞泵和柱塞马达

4－14 图4－14所示为轴向往塞泵和马达的工作原理图，转子按图示方回转：

1)若作液压泵时，配油盘安装位置与进出油窗口的位置应为( )

2)若作液压马达时，配油盘安装位置与进出油窗口的位置应为( )

(A) 如截面A1—A1所示；其中a为进油窗口、b为出油窗口；

(B) 如截面A1—A1所示；其中b为进油窗口、a为出油窗口；

(C) 如截面A2－A2所示；其中a为进油窗口、b为出油窗口；

(D) 如截面A2－A2所示：其中b为进油窗口、a为出油窗口。

题图4－14

第五章液压缸

5—1 如图示，已知单杆活塞缸的缸筒内径D＝90mm，活塞杆直径d＝60mm，进入油缸的流量Q＝251／min，进油压力P1＝60×105Pa，回油压力P2＝5×105Pa，试判断并计算图示各联接方式时，油缸运动的方向及进度大小?最大牵引力方何及大小?

题图5－1

5—2 已知液压缸活塞的有效面积为A，运动速度为v，有效负载为F L，供给液压缸的流量为Q，压力为p。液压缸的总泄漏量为Q l ,总摩擦阻力为F f，试根据液压马达的容积效率和机械效率的定义，求液压缸的容积效率和机械效率的表达式。

5—3 如图所示，—单杆活塞缸，无杆腔的有效工作面积为A1，有杆腔的有效工作面积为A2，且A1＝2A2。求：①当供油流量为Q＝30L/min时回油流量Q’＝？

②若液压缸差动联接，其他条件不变，则进入液压无杆腔流量为多少？

题图5－3 题图5－4

5—4 图示为一柱寒液压缸，其柱塞固定，缸筒运动。压力油从空心柱塞通入，压力为p,流量为Q,活塞外径为d，内径为d0，试求缸筒运功速度v和产生的推力F。

5—5 如图所示，两个结构相同的液压缸串联起来，无杆腔的有效工作面积A1=100cm2，有杆腔的有效工作面积A2＝80 cm2、缸1输入的油压p l＝9×105Pa，流量

Q1=12L／min，若不考虑一切损失，试求：

1) 当两缸的负载相同时，能承受的负载为多大？

2）缸2的输入油压是缸l的—半时，两缸各能承受多少负载?

3）缸1不承受负载时．缸1能承受多少负载？

题图5－5

5—6 在图所示液压系统中，泵的额定压力为25×106Pa，流量Q＝10L／min，溢流阀调定压力p Y＝18×106Pa，两油缸活塞面积相等，A1＝A2＝30cm2，负载R l＝3000N，R2＝4200N，其它损失均忽略不计。试分析：

1) 液压泵启动后哪个缸先动作？速度分别是多少；

2) 各缸的输出功率和泵的最大输出功率可达多少。

题图5－6 题图5－7

5—7 在图示回路中，液压缸活塞的面积A1=A2,所受负载F1﹤F2,泵的流量为q,则

1、两个缸的动作顺序为（）

（A）. 负载小的先动，负载大的后动；（B）负载小的后动，负载大的先动；

（C）.两缸同时动作。

2、液压泵的工作压力是否发生变化？

（A）变大；（B）.变小；（C）.不变

3、两缸的运动速度为（）

（A）.负载小的速度大，负载大的速度小；（B）. 负载小的速度小，负载大的速度大；（C）.两缸速度相同。

第六章液压阀

6—1 识别并说明图中各图形符号所表示的各种方向阀的名称。

题图6－1

6—2 将O型、M型、P型、H型Y型等机能的电磁换向阀分别控制单杆活塞缸，试说明构成的油路系统在中位时，各具怎样的工作特性?

6—3 图示为采用液控单向阀双向锁紧的回路。简述液压缸是如何实现双向锁紧的。为什么换向阀的中位机能采用H型？换向阀的中位机能还可以采用什么型式？

题图6－3 题图6－4

6—4 如图示，开启压力分别为2×105Pa，3×105Pa、4×105Pa三个单向阀实现串联(如a图)或并联(如b图)，当O点刚有油液流过时，P点压力各为多少？

6—5 图示四个系统，回路中采用的单向阀开启压力均为3～5×105Pa，试分析哪些系统能使液压缸左右换向，且换向阀处于中间位置时能使泵处于卸荷或保持低压工况。

(图b、图d)

题图6－5

6－6 电液动换向阀的先磁阀(先导阀)为什么采用Y型的中位机能又如本题下图所示的回路中，当电磁铁1YA或2YA带电时，液压缸并不动作．这是什么原因？

题图6－6

6—7 图示回路最多能实现几级调压，各溢流阀的调定压力P Y1、P Y2，P Y3之间的大小关系如何?

题图6－7 题图6－8

6—8 试分析图示回路之压力表A在系统工作时能显示出哪些读数(压力)。

6－9 图示3个回路中各溢流阀的调定压力分别为①P Y1=3MPa, ②P Y2=2MPa，

③P Y3 =4MPa，问在外负载无穷大时，泵的出口压力p p各为多少？

题图6-9

6—10 图示回路，顺序阀调定压力为p x=3MPa,溢流阀的调定压力为p Y=5MPa,求在下列情况下A、B点的压力等于多少？

①液压缸运动时．负载压力p L＝4 MPa；

②负载压力变为1 MPa；

③活塞运动到右端位不动时。

题图6－10 题图6－11

6—l1 图示之回路．顺序阀和溢流阀串联，其调整压力分别为Px和P Y。求①当系统负载趋向无穷大时，泵的出口压力P P为多少?若将两阀的位置互换一下，泵的出口压力又是多少?

6—12 溢流阀在不断地溢流的过程中，进口压力保持在调定压力p1=p Y，出口压力回油箱p2＝0。对于顺序阀，使用的场合发生变化，在阀的出口处压力p2＝p L≠0。假定