1、第一章 1-1 什么是流体传动？除传动介质外，它由哪几部分组成？各部分的主要作用是什么？ 答：以流体为工作介质，在密闭容器中实现各种机械的能量转换、传递和自动控制的技术称为流体传动。 动力元件 将原动机的机械能转换为执行机构所需要的流体液压能。包括液压泵、空压机。 执行元件 将由动力元件输入的流体液压能转换为负载所需的新的机械能。包括液压气动缸和液压气动马达。 控制元件 对系统中流体的压力、流量或流动方向进行控制或调节。包括压力阀、流量阀和方向阀等。 辅助元件 流体传动系统中的各种辅助装置。如油箱、过滤器、 油雾器等。 1-2 液压系统中的压力取决于什么？执行元件的运动速度取决于什么？液压传动
2、是通过液体静压力还是液体动压力实现传动的？ 答：液压系统中的压力取决于外负载的大小，与流量无关。 执行元件的运动速度取决于流量 Q，与压力无关。 液压传动是通过液体静压力实现传动的。 第二章 2-3 液压油液的黏度有几种表示方法？它们各用什么符号表示 ?它们又各用什么单位？ 答：（ 1）动力黏度（绝对黏度）：用 表示， 国际单位为： Pa s（帕 秒）；工程单位： P（泊）或 cP（厘泊） 。 （ 2）运动黏度： 用表示， 法定单位为 sm2 ，工程制的单位为 St（沲 , scm2 ）， cSt（厘沲）。 （ 3）相对黏度：中国、德国、前苏联等用恩氏黏度 E， 美国采用赛氏黏度SSU，英国采
3、用雷氏黏度 R， 单位均为秒。 2-11 如题 2-11 图所示为串联液压缸，大、小活塞直径分别为 D2=125mm,D1=75mm;大、小活塞杆直径分别为 d2=40mm,d1=20mm，若流量 q=25L/min。求 v1、 v2、 q1、q2 各为多少？ 解： 由题意 41 D21 1 =q 1 =4q/ D21 =0.094m/s 又 q=41 D 22 2 2 =0.034m/s q1 =41 (D 21 -d 21 ) 1 =3.86x10 4 m3 /s=23.16L/min q2 =41 (D 22 -d 22 ) 2 =3.74 x10 4 m3 /s=22.44 L/min
4、 2-13 求题 2-13 图所示液压泵的吸油高度 H。已知吸油管内径 d=60mm，泵的流量 q=160L/min，泵入口处的真空度为 2 104Pa，油液的运动黏度 =0.34 10-4m2/s,密度 =900kg/m3，弯头处的局部阻力系数 =0.5，沿程压力损失忽略不计。 解： 设吸油管入口处截面为 1-1 截面，泵入口处的截面为 2-2 截面 列 1-1、 2-2 截面处的伯努利方程： PghuPghuP 2222212111 22 由 1u A1 = 2u A2 A1 A2 所以 1u 2u ， 1u 可忽略不计，且 hw 忽略不计 01P , 0,0 11 hu ； )(9 4
5、3.0)m i n(59.56)1060( 4101 6 0423322 smmdqu 230012.16641034.0 1060943.0Re 4 3 vud 该状态是层流状态，即 221 )(102 42 apP , sHhsmu 22 ),(9 4 3.0 )(08.2 0 02 )9 4 3.0(9 0 05.02 222 apuP 代入伯努利方程： 08.2 0 08.99 0 02 )9 4 3.0(9 0 02102000 24 sH)(15.28.99 0 0 08.2 0 02)9 4 3.0(9 0 02102 24mH s 液压泵的吸油高度 sH 为 2.15m. 2-
6、14 题 2-14 图所示的柱塞直径 d=20mm，缸套的直径 D=22mm；长 l=70mm，柱塞在力 F=40N 的作用下往下运动。若柱塞与缸套同心，油液的动力粘度 =0.784 10-6Pa.s，求柱塞下落 0.1m所需的时间。 解：当柱塞往下运动时，缸套中的油液可以看成是缝隙流动 Q= ldh123 p 2dh 0 由题意 h= 2dD =1mm 以柱塞为研究对象有 F+P0 A=Ff +P1 A p = P1 - P0 = AFF f 又 Ff = Adydu= dlhv p =24dF- hdl4 而 Q=A =41 d2 41 d2 = ldh123 p - 2dh 0 = ld
7、h123 (24dF- hdl4 )- 2dh 0 )463(4223hdhdldFhv )001.002.0 4001.0602.03(02.007.0104.7814.340001.042233 0.32m/s t= 32.01.0 =0.3125s 第三章 3-1 要提高齿轮泵的压力须解决哪些关键问题？通常都采用哪些措施？ 答：要解决： 1、径向液压力不平衡 2、轴向泄漏问题 为了减小径向不平衡力的影响，通常可采取： 1）缩小压油腔尺寸的办法，压油腔的包角通常 45o； 2）将压油腔扩大到吸油腔侧，使在工作过程中只有 12 个齿起到密封作用。利用对称区域的径向力平衡来减小径向力的大小；
8、3）还可合理选择齿宽 B 和齿顶圆直径 De。高压泵可 B， De；中、低压泵 B 可大些，这样可以减小径 向尺寸，使结构紧凑。 4)液压平衡法：在过渡区开设两个平衡油槽，分别和高低压腔相同。这种结构可使作用在轴承上的力，但容积效率（ v） 齿轮泵的泄漏途径主要有三条： 端面间隙泄漏（也称轴向泄漏，约占 7580%），指压油腔和过渡区段齿间的压力油由齿间根部经端面流入轴承腔内（其与吸油腔相通）。 径向间隙泄漏（约占 1520%），指压油腔的压力油经径向间隙向吸油腔泄漏。 齿面啮合处（啮合点）的泄漏，在正常情况下，通常齿面泄漏很小，可不予考虑 。 因此适当的控制轴向间隙的大小是提高齿轮泵容积效率
9、的重要措施。 3-2 叶片泵能否实现正反转？请说出理由并进行分析。 答：不能。因为定量叶片泵前倾 130 ，是为了减小压力角，从而减轻磨损。而变量叶片泵后倾 240 ，有利于叶片紧贴定子内表面，有利于它的伸出，有效分割吸压油腔。 3-4 已知液压泵的输出压力 p 为 10MPa，泵的排量 q 为 100ml/r，转速 n 为 1450r/min，泵的容积率 v =0.90，机械效率 m =0.90，计算： 1）该泵的实际流量； 2）驱动该泵的电机功率。 解： 理论流量 qt =qn=100x1450=145000ml/min=145l/min v =tqq 实际流量 q= v qt =0.90
10、x145=130.5l/min m = Tqpt. T=mtqp. = 6090.0 101451010 36 =26851.8w Pi = T=26852w 3-5 某机床液压系统采用一限压式变量泵，泵的流量 -压力特性曲线 ABC 如题 3-5 图所示。液压泵总效 率为 0.7。如机床在工作进给时，泵的压力 p=4.5MPa，输出流量 q=2.5L/min，在快速移动时，泵的压力 p=2MPa，输出流量 q=20L/min，问限压式变量泵的流量压力特性曲线应调成何种图形？泵所需的最大驱动功率为多少？ 解：在图上标出 D 点（ 2MPa， 20L/min），过 D 点作线段 AB 的平行线，
11、交 q 轴于 G 点。在图上再标出 E 点（ 4.5 MPa， 2.5 L/min），过 E 点作线段 BC 的平行线，交 p 轴于 H 点。GD,EH 相交于 F 点。 A(0， 27.5) B（ 45， 25） D（ 20， 20）所以 G（ 0， 21.1） B（ 45， 25） C（ 63， 0） E（ 45， 2.5）所以 H（ 48.5， 0） 所以 GF 为 y=-0.06x+21.1 HF 为 y=-1.39x+67.42 所以 F 点（ 34.8， 19） 所以 Pi =poP =ppq = 607.0 1019108.34 35 =1574.3w 3-6 一个液压马达的排量
12、为 40ml/r，而且马达在压力 p=6.3MPa 和转速 n=1450r/min 时，马达吸入的实际流量为 63L/min，马达实际输出转矩是 37.5N.M。求：马达的容积效率、机械效率和总效率。 解：理论流量 m in/58m in/401 4 5 0 LmLVnq Mt %06.926358 MMtV qq理论输出转矩 m in/403.62 12 1 mLMPVpTaMMt p/(x105 Pa) QL/min A B C O 10000 20 30 40 50 60 70 5 10 15 20 25 30 D E F G H =40.13 N.m 可得 %45.93MtMM TT
13、%03.86 MV 3-7 某液压马达的进油压力 p=10Mpa，理论排量 q 0 =200mL/r，总效率 =0.75，机械效率m =0.9。试计算： （ 1）该马达所能输出的理论转矩 M0 。 （ 2）若马达的转速 n=500r/min，则进入马达的实际流量应是多少？ （ 3）当外负载为 200N.m（ n=500r/min）时，该马达的输入功率和输出功率各为多少？ 解 ： （ 1）理论转矩 M0 = 21 pM q0 = 14.32 1 10 106 200 10-3 10-3=318.5 N.m （ 2）实际流量 qM =n q0 / v = n q0 /m =9.075.010200
14、500 3 =120L/min （ 3）输入功率 PMi = pM qM =10 106 120 10 3 /60=20kw 输出功率 P Mo =2 nT M = 20060 50014.32 =10.5kw 第四章 第四章 4-4 如图所示的液压缸的速比为 2，缸内允许工作压力不能超过 16Mpa。如果缸的回油口封闭且外载阻力为零，是否允许缸进口压力 p 提升到 10Mpa？ 解：速比指的是液压缸往复运动的速度之比，图示为单杆双作用液压缸，其往复速度分别为： 1 21 4 VV qqv AD ； 2 222 4()VV qqv A D d 故 : 2212212 2()vA Dv A D
15、d 即： 222Dd 当缸的回油口封闭且外载阻力为零，若将进口压力提升至 10Mpa，则根据活塞的受力分析可得： 222m a x4410 2 20 16DdppDp p M P a p M P ad 进 回回 进所以，不能把进口压力提升至 10Mpa 4-5 如题 4-5 所示，某一单杆活塞式液压缸的内径 D=100mm，活塞杆直径 d=70mm，q0=25L/min， p0=2Mpa。求：在图示三种情况下，缸可承受的负载 F 及缸体移动速度各为多少（不计损失）。要求在图中标出三种情况下缸的运动方向。 解：（ 1）为差动连接 2 2 6612 3 . 1 4 7 0 1 0( ) 2 1 0
16、 7 6 9 344dF p A A p N 32 2 64 4 2 5 1 0 0 . 1 1 /6 0 3 . 1 4 7 0 1 0qv m sd 缸向左运动； （ 2）无杆腔进油 2 2 21 1 1 2 2 1 22 6 620()443 .1 4 1 0 0 1 0 2 1 0 1 5 7 0 044F p A p A p D p D dD p N 31 2 2 61 4 4 2 5 1 0 0 .0 5 /6 0 3 .1 4 1 0 0 1 0qqv m sAD 缸向左运动； （ 3）缸有杆腔进油 2 2 62 2 62 2 1 1 0 3 . 1 4 ( 1 0 0 7 0
17、) 1 0( ) 2 1 0 = 8 0 0 7 N44F p A p A D d p 32 2 2 2 2 62 4 4 2 5 1 0 0 .1 /( ) 6 0 3 .1 4 ( 1 0 0 7 0 ) 1 0qqv m sA D d 缸向右运动 。 4-8 一单杆液压缸，快速伸出时采用差动连接，快速退回时高压油输入缸的有杆腔。假设此缸往复快动时的速度都是 0.1m/s，慢速移动时，活塞杆受压，其推力为 25000N；已知输入流量 q=25 103 cm3 /min，背压 p2 =0.2MPa。 （ 1）试决定活塞和活塞杆的直径； （ 2）如缸筒材料采用 45 钢，试计算缸筒的壁厚； （
18、 3）如缸的活塞杆铰接，缸筒固定，其安装长度 l=1.5m，试校核活塞杆的纵向稳定性。 解： 3v m/s1.02 v则： （ 1）活塞杆的直径 由 23 4Aq dqv 有 mmv 8.721.014.3 601010254q4d 633 查缸径及活塞杆标准系列 取 d=80mm 活塞直径 D= 224 dvq =108.2mm 查缸径及活塞杆标准系列 取 D=150mm (2) 缸筒材料为 45 钢时， = b /n=600/4=150MPa F1 = 4 D2 P- 4 (D2 -d2 ) P0 m m =0.95 ， P0 =0.2MPa Pn =P=202214)4FDPdDm （
19、=1.49MPa 16MPa Py =1.5Pn =1.49 3.12=4.65MPa 1001601502 65.42 .p y 按薄壁圆筒计算壁厚 mmD 33.21 5 02 1 5 065.42p y （取 2.5mm） （ 3）纵向稳定性校核 查表得 5 0 0 0110941006222851 28211 ; amN. ; fmN. ; E ; 计算得 444 1096.20064 8014.364 dJ 所以满足稳定性要求则取安全系数临界负载N 7 9 0 0 0 021058.12 5 0 0 0 2 1058.17525 0 0 0/1108.04109.4)(11 2 02
20、85758014.31096.2 0 04105.146622822212432kkRkkkkknFFnNrlafAFrldJlAJlrl第五章 第五章 5-3 说明 O 形、 M 形、 P 形、和 H 形三位四通换向阀在中间位置时的特点。 答： O 形：中位时，各油口互不相通，系统保持压力，油缸两腔的油液被封闭，处于锁紧状态，停位精度高。油缸进 /回油腔充满压力油，故启动时较平稳。 M 形：中位时， P、 T 口连通， A、 B 口封闭；泵卸荷，不可并联其他 执行机构；油缸两腔的油液被封闭，处于锁紧状态，停位精度高。缸启动较平稳，与 O 型相似。 P 形：中位时， P、 A、 B 连通， T
21、 口封闭；可形成差动回路；泵不卸荷，可并联其他执行机构；缸启动平稳；换向最平稳，常用。 H 形：中位时各油口互通，泵卸荷，油缸活塞处于浮动状态，其他执行元件不能并联使用（即不能用于并联多支路系统）；执行元件停止位置精度低；由于油缸油液回油箱，缸启动有冲击。 5-5 现有三个外观形状相似的溢流阀、减压阀和顺序阀，铭牌已脱落，如何根据其特点做出正确的判断？ 答：溢流阀的先导阀泄油方式是内泄，常 态下阀口常闭。工作时，进、出口相通，进油口压力为调整压力，一般并联于系统。出油口一般直接接回油箱，用于定压溢流或安全保护。 减压阀的先导阀泄油方式是外泄，常态下阀口常开。工作时，出油口压力稳定在调定值上，一
22、般串联于系统。 顺序阀的先导阀泄油方式多数情况是外泄，压力很低时是内泄，阀口处于常闭状态。工作时，进、出油口相通，进油口压力允许随负载的增加而进一步增加。实现顺序动作时串联于系统，出油口与负载油路相连，不控制系统的压力，只利用系统的压力变化控制油路的通断。作卸荷阀用时并联于系统。 可将三个阀分别接于油路中 ，通过测试进出口压力及与负载的关系来判断阀的类型。具体内容可参照上述部分。 5-6 先导式溢流阀的阻尼小孔起什么作用？如果它被堵塞或加工成大的通孔，将会出现什么问题？ 答：先导式溢流阀中的阻尼孔的作用是使油液流过时，使主阀芯上下端形成压力差。当作用于先导阀上压力达到调定压力后主阀上腔油液产生
23、流动，阻尼孔使下腔油液来不及补充上去，主阀芯上下端形成压力差，作用在主阀芯上产生的液压力超过主阀弹簧力、摩擦力和主阀芯自重时，主阀打开，油液经主阀阀口流回油箱，实现溢流作用。 如果先导式溢流阀主阀芯上的阻尼孔堵塞，进口油液无法进入主阀上腔，亦无法作用于先导阀上，溢流阀变成一个以主阀软弹簧为阻力的直动式溢流阀，很小的压力即使主阀芯打开而成为一个低压卸荷阀，不能控制系统压力。 如果把阻尼孔加工成通孔，主阀芯上下腔压力相等，主阀始终关闭不能溢流，会导致系统压力失控而引发危险或破坏。 5-7 为什么高压、大流量时溢流阀要采用先导型结构？ 答：由于在高压大流量下，直动式溢流阀的弹簧力变形量较大，人工操作旋转调整螺母很费力 ,压力稳定性差。故直动式溢流阀适用于低压、小流量系统。而先导式溢流阀则 因其调压偏差小，主阀芯上的平衡弹簧刚度小，开启比大，定压精度高，调节省力。因为调压弹簧刚度虽然很大，但导阀锥阀的有效承压面积很小，故弹簧力自然减小，调节省力、灵活而适用于高压大流量系统。 5-8 单向阀与普通节流阀能否都可以作背压阀使用？ 答：都可以作背压阀。 若将单向阀软弹簧更换成合适的硬弹簧，安装在液压系统的回油路上，可做背压阀使用，其压力通常为： 0.30.5MPa 普通节流阀通过改变阀的节流口的面积来控制阀的流量，液体通过节流阀会产生压差，因此，亦有背压作 用。
