液压习题new.doc

考试题型共七大题
第一大题15分　　填空　（每空1分）
第二大题15分　　单项选择　每小题1分
第三大题12分　　简答题　　4小题每题3分
第四大题12分　　名词解释　4小题每题3分
第五大题10分　　是非题　　每题1分
第六大题10分　　识图、绘图　　第1小题6分，第2小题4分
第七大题26分　　计算题　　　共3题，第1、2题每题8分，第3题10分
第一题　
某液压阀如图所示，在一定的控制油压作用下，控制活塞1可以通过其推杆将球阀打开，已知：弹簧2的预压紧力Fk＝50N，控制活塞的直径D＝25mm，球阀阀座孔径d=15mm，p1=0.5MPa，p2=0.2MPa，忽略摩擦力及液动力和推杆的直径影响，求打开球阀所需的最小控制压力py。
解：列写作用在控制活塞上的力平衡方程：

解得

第二题　如图所示液压泵从油箱吸油，油箱液面通大气，油液运动粘度ν＝30×10-6m2/s，油液密度900kg/m3，吸油管直径d=6cm，液压泵流量q=150L/min，液压泵入口处真空度不得超过0.2×105Pa，油管弯曲处的局部阻力系数ξ1＝0.2，滤油器的局部阻力系数ξ2＝0.5，不计管路沿程压力损失，求液压泵最大吸油高度Hmax。

解：(1)取如图所示1－1和2－2截面，列如下伯努利方程：

(2) 判断流态
吸油管中油液的流速：

其雷诺数　

所以　吸油管中油液流动状态为层流，取。
由于液压泵的入口处真空度不得超过0.2×105Pa（即0.2×105Pa），
将数据代入上式，求得液压泵最大吸油高度：

第三题　某排量V＝60mL/r的液压马达，其容积效率ηv=0.95，机械效率ηm＝0.95。当马达进口供油压力为14MPa，回油压力为0.2MPa，输入马达的流量q=100L/min，液压马达的输出转矩、输出转速和输出功率各为多少？
解：(1)　液压马达的输出转矩

(2) 液压马达的输出转速

(3) 液压马达的输出功率

第四题　如图所示的液压系统，液压缸无杆腔面积A11＝A21＝100cm2，有杆腔面积A12＝A22＝50cm2，液压缸1工作负载FL1＝35000N，液压缸2工作负载FL2＝25000N，溢流阀、顺序阀和减压阀的调整压力分别为pA=5MPa，px=4MPa，pj=3MPa，不计摩擦负载、惯性力、管路及换向阀的压力损失，求下列三种工况A、B、C三点的压力pA、pB、pC。
（1） 当液压泵启动后，两换向阀处于中位时；
（2） 当换向阀电磁线圈2YA供电，液压缸2前进及碰到死挡铁时；
（3） 当换向阀电磁线圈2YA断电，1YA供电，液压缸1运动及到达终点后突然失去负载时。

解：由已知条件，液压缸1、2在承受负载时的工作压力分别为

(1) 当液压泵启动后，两换向阀处于中位时。顺序阀处于开启状态，减压阀的先导阀打开，减压阀口关小，A点压力升高，溢流阀打开，这时
pB=pA= py =5MPa；　pC= pj =3MPa。
(2) 当换向阀电磁线圈2YA供电，液压缸2前进及碰到死挡铁时。
当2YA供电，液压缸2前进。由于减压阀出口工作压力小于调定压力，减压阀不起减压作用，pC= pL2 =2.5MPa，溢流阀不开启，pA =2.5MPa。由于顺序阀的调定压力大于pC，顺序阀不开启，pB不确定。
当2YA供电，液压缸2前进碰到死挡铁时。此时液压缸2的负载可视为无穷大，负载压力上升，减压阀先导阀开启，起减压稳压作用，pC =3MPa。由于液压缸2碰到死挡铁后停止运动，液压泵的绝大部分油液将从溢流阀回油箱，故pA =5MPa。同时顺序阀开启pB=pA =5MPa。
（3）当2YA断电，1YA供电，液压缸1运动及到达终点后突然失去负载时。
当2YA断电，1YA供电，液压缸1运动时，顺序阀的出口压力取决于负载，pB= =3.5MPa。此时顺序阀必须开启，pA= px =4MPa。由于2YA断电，减压阀出口封闭，pC= pj =3MPa。
当2YA断电，1YA供电，液压缸1运动及到达终点突然失去负载。此时由于液压缸1突然失去负载，pB=0，由于顺序阀开启，pA =4MPa，pC=3MPa。

第五题　如图所示回路中，两液压缸的活塞面积相同A1＝20×10－4m2，负载分别为FL1＝8000N，FL,2＝4000N，若溢流阀的调定压力为py=4.5MPa。试分析减压阀调定压力分别为pj=1MPa、2MPa、4MPa时，两液压缸的动作情况。

解：（1）当pj=1MPa时减压阀的负载压力p2为

因为p2>pj=1MPa，即当负载压力上升到1MPa时减压阀便动作，将其出口A的压力限定在减压阀的调定压力，而不再上升，因此不能失去负载，速度为零。
液压缸1的负载压力为

因为p1＜py=4.5MPa，而节流阀出口压力即C点的压力为p1，其进口为溢流阀的调定压力py，节流阀压差为py－ p1，故节流阀有流量通过，液压缸1运动。
（2）当pj=2MPa时，因减压阀的调定压力就是减压阀所能输出的负载压力，即pj=p2=2MPa，故液压缸2运动；若液压缸2的负载流量小于液压泵的供油量，这样回路中C点压力很快升高，在达到液压缸1的负载压力时，推动液压缸1运动，同时液压泵多余的流量从溢流阀流回油箱，B点的压力由溢流阀调节（4.5MPa）。因上述压力的变化是瞬时进行的，因此液压缸2、液压缸1的运动可认为是同时或同步进行的。
（3）当pj=4MPa时，因缸2负载压力p2小于减压阀调定压力，所以减压阀阀口常口，不起减压作用，相当一个通道。此时缸2与缸1相对于液压泵呈并联状态，但缸2负载较小，故缸2首先被推动（泵的工作压力取决于外负载）。在缸2运动过程中，因其负载不变，泵的工作压力不会提高，所以缸1不会动，缸2到达终点后，C点压力升高，当C点压力达到缸1的负载压力时，缸1开始运动。

第六题　如图所示液压系统，两液压缸无杆腔面积A1＝A2＝50×10－4m2，液压缸1负载FL＝20000N，液压缸2运动时负载为零。溢流阀、顺序阀和减压阀的调整压力分别为4MPa、3MPa和2MPa。若不计摩擦阻力、惯性力和管路损失，确定下列三种工况下A、B、C三点的压力。
（1） 液压泵启动后，两换向阀处于中位时；
（2） 换向阀电磁线圈1YA通电，液压缸1活塞运动时及活塞运动到终端后；
（3 换向阀电磁线圈1YA断电，2YA通电，液压缸2活塞运动时。

解：（1）液压泵启动后两换向阀处于中位时，泵的油液只能从溢流阀回油箱，所以pA=4MPa，因顺序阀调定压力小于pA，顺序阀开启，但顺序阀的出油口封闭，所以pB=pA=4MPa，由于减压阀出油口封闭，减压阀的先导阀打开，减压口关小、减压，所以pC=2MPa。
（2）换向阀电磁线圈1YA通电。
液压缸1活塞移动时

pB=pA=4MPa；　pC=2MPa。（此时液压缸不能移动）
（3）换向阀电磁线圈1YA断电，2YA通电
液压缸2活塞运动时pB=pA=pC=0。

第七题　如图所示液压回路，已知溢流阀的调定压力py=5MPa，顺序阀的调定压力px=3MPa，液压缸1无杆腔面积A1＝50×10－4m2，负载FL=10kN。若管路压力损失忽略不计，当两换向阀处于图示位置时，试求：
（1） 液压缸活塞运动时A、B两点的压力pA、pB。
（2） 液压缸活塞运动到终端后A、B两点的压力。
（3） 当负载FL=20kN时A、B两点的压力。
解：液压缸活塞运动时B点的压力为　
A点压力为顺序阀的调定压力为

(2) 液压缸活塞运动到终端后A、B两点的压力均为5MPa。
（3）当负载FL＝20kN时
①活塞运动时B点的压力　，顺序阀开启，A、B两点的压力均为4MPa
②液压缸活塞运动到终端后AB两点的压力均为5MPa。

减压阀的出口压力与出口工作负载有关，在出口负载压力大于调定压力时减压阀的先导阀开启，起减压、稳压作用。
内控外泄顺序阀的进口压力必须大于或等于其调定压力，而出口压力将取决于外负载，当负载压力大于调定压力时其进口压力等于负载压力。

第八题、在右图的单杆液压缸中，已知缸体内径D=125mm，活塞杆直径d=70mm，活塞向右运动的速度v=0.1m/s。求进入和流出液压缸的流量Q1和Q2为多少。
解：进入液压缸的流量
q1=υA1=υπD2/4=0.1×12.52×π/4 cm3/min
=73631.25 cm3/min = 73.6 L/min
排出液压缸的流量
q2=υA2=υπ（D2－d2）/4
=0.1×(12.52－72)×π/4 cm3/min
=50540.49 cm3/min = 50.5 L/min
第九题、如右图油管水平放置，截面1上的直径为10mm，截面1上的直径为20mm，管内油液密度为1800Kg/m3，运动粘度20mm/s2，液体流动的能量损失不计，试问（1）截面1和截面2上哪处压力高？（2）如果流量qv为5L/min，求截面1和2的压力差。
解：（1）根据流体连续性方程可知，截面1的流速要比截面2处大，又根据伯努力方程可知，截面1处压力要比截面2处低。
（2）u1=qv/s=5*1000/0.25π=6366cm/min=1.06m/s
u2=qv/s=5*1000/π=1591.5 cm/min=0.265 m/s
油管水平放置，所以比位能没有变化。

第十题、在右图简化回路中，溢流阀的调定压力是25×104Pa,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：F=2×104N；F=0；F=-5×103N时，油缸出口压力P2各为多少？
解：当F=2×104N，F/0.1m2+P2=25×104
P2=25×104 -F/0 .1m2=25×105-20×104=5×104 Pa
当F=0，P2=25×104
当F=-5×103N，F/0.1m2+P2=25×104
P2=25×104 -F/0 .1m2=25×104+5×104=30×104 Pa
第十一题、右图液压缸中，活塞1的直径为80mm，其活塞杆的直径为30mm；活塞2的直径为120mm，其活塞杆的直径为60mm，流量qv1为20L/min，求速度V1、V2和流量qv2。
解：

第十二题、图示一个液压泵驱动两个结构相同相互串联的液压缸，已知两缸尺寸相同，缸筒内径D=80mm,活塞杆直径d=40mm,负载F1=F2=8000N，液压泵供油流量Q=25L/min，求系统工作时液压泵的供油压力P1最小值为多少?以及如图状态时两个液压缸活塞回退时运动速度V1，V2。
解：P2=F2/(πD2/4 )=8000×4/π×0.082=1.6MPa
P1=1.6+P2=3.2MPa
V1=Q/A=25×1000/(πD2/4-πd2/4)
=25000×4/(π×82-π*42)=663cm/min=11cm/s
V2=V1×（πD2/4）/（πD2/4-πd2/4）=V1×4/3=373 cm/min=14.7 cm/s
cm/min=14.7 cm/s
第十三题、已知液压泵转速为1500r/min,排量为160ml/r，额定压力为30Mpa，实际输出流量为220L/min,泵的总效率为0.87，求：（1）泵的理论流量；（2）泵的容积效率和机械效率；（3）驱动液压泵所需的电动机功率。
解：(1)理论流量=排量×转速=160×1500=240000 ml/min=240L/min
(2) 容积效率=实际流量/理论流量=220/240=91.7%
总效率=机械效率×容积效率
机械效率=总效率/容积效率=0.87/0.917=94.9%
(3) 输出功率=额定压力×实际输出流量=30×106×220×10-3/60=110×103W=110KW
电动机功率=输出功率/总效率=110×103/0.87=126.4×103=126.4KW
第十四题、如图所示液压系统，已知、、=42000N。用液控单向阀锁紧以防止活塞处的泄漏，试分析：1）为保持重物W不下滑，活塞下腔的闭锁压力至少为多少？2）若采用无卸载小阀芯，其反向开启压力等于工作压力的0.4，求等于多少才能反向开启？开启前液压缸的下腔最高压力等于多少？3）若采用有卸载小阀芯，其反向开启压力等于工作压力的0.045，求等于多少才能反向开启？开启前液压缸的下腔最高压力等于多少？

答：1）当液压缸上腔压力为零时，活塞下腔的闭锁压力为防止重物W不下滑需要的最小值。
（1分）
2）采用无卸载小阀芯，反向开启时液压缸活塞的受力平衡方程式为
，代入=0.4，
=30MPa，=12MPa （2分）
3) 采用有卸载小阀芯，反向开启时液压缸活塞的受力平衡方程式为
，代入=0.045
=21.73MPa，=0.98MPa （3分）
第十五题图示液压系统，已知液压泵流量q=10L/min,液压缸慢进速度 =0.5m/min,液压缸快进和快退的速度比 =3/2，试求液压缸两腔有效面积 及快进和快退速度 。

答： （1分）
因为 （1分）
所以 （1分）
又
　　　（2分）
（1分）
第十六题如图所示是利用先导式溢流阀进行卸荷的回路。溢流阀调定压力 py＝3MPa。要求考虑阀芯阻尼孔的压力损失，回答下列问题：
1） 在溢流阀开启或关闭时，控制油路E，F段与泵出口处B点的油路是否始终是连通的？
2） 在电磁铁DT断电时，若泵的工作压力 pB＝3MPa，B点和E点哪个压力大？若泵的工作压力pB＝1.5MPa，B点和E点哪个压力大？
3） 在电磁铁DT断电时，泵的流量是如何流到油箱中去的？
解：1） 在溢流阀开启或关闭时，控制油路E，F段与泵出口处B点的油路始终得保持连通。（2分）
2）当泵的工作压力pB＝3MPa时，先导阀打开，油流通过阻尼孔流出，这时在溢流阀主阀芯的两端产生压降，使主阀芯打开进行溢流，先导阀入口处的压力即为远程控制口E点的压力，故pB> pE（2分）；当泵的工作压力pB＝15×105Pa 时，先导阀关闭，阻尼小孔内无油液流动，pB＝ pE。（2分）
3）二位二通阀的开启或关闭，对控制油液是否通过阻尼孔（即控制主阀芯的启闭）有关，但这部分的流量很小，溢流量主要是通过CD油管流回油箱。（2分）

第十七题　某排量V＝60mL/r的液压马达，其容积效率ηv=0.95，机械效率ηm＝0.95。当马达进口供油压力为14MPa，回油压力为0.2MPa，输入马达的流量q=100L/min，液压马达的输出转矩、输出转速和输出功率各为多少？
解：(1)　液压马达的输出转矩

(2) 液压马达的输出转速

(4) 液压马达的输出功率

第十八题　如图所示回路中，两液压缸的活塞面积相同A1＝20×10－4m2，负载分别为FL1＝8000N，FL,2＝4000N，若溢流阀的调定压力为py=4.5MPa。试分析减压阀调定压力分别为pj=1MPa、2MPa、4MPa时，两液压缸的动作情况。

解：（1）当pj=1MPa时减压阀的负载压力p2为

因为p2>pj=1MPa，即当负载压力上升到1MPa时减压阀便动作，将其出口A的压力限定在减压阀的调定压力，而不再上升，因此不能失去负载，速度为零。
液压缸1的负载压力为

因为p1＜py=4.5MPa，而节流阀出口压力即C点的压力为p1，其进口为溢流阀的调定压力py，节流阀压差为py－ p1，故节流阀有流量通过，液压缸1运动。
2）当pj=2MPa时，因减压阀的调定压力就是减压阀所能输出的负载压力，即pj=p2=2MPa，故液压缸2运动；若液压缸2的负载流量小于液压泵的供油量，这样回路中C点压力很快升高，在达到液压缸1的负载压力时，推动液压缸1运动，同时液压泵多余的流量从溢流阀流回油箱，B点的压力由溢流阀调节（4.5MPa）。因上述压力的变化是瞬时进行的，因此液压缸2、液压缸1的运动可认为是同时或同步进行的。
（3）当pj=4MPa时，因缸2负载压力p2小于减压阀调定压力，所以减压阀阀口常口，不起减压作用，相当一个通道。此时缸2与缸1相对于液压泵呈并联状态，但缸2负载较小，故缸2首先被推动（泵的工作压力取决于外负载）。在缸2运动过程中，因其负载不变，泵的工作压力不会提高，所以缸1不会动，缸2到达终点后，C点压力升高，当C点压力达到缸1的负载压力时，缸1开始运动。