液压与气压传动习题(含解答)1

解：

本系统采用定量泵，输出流量qP不变。由于无溢流阀，根据连续性方程可知，泵的流量全部进入液压缸，即使阀的开口开小一些，通过节流阀的流量并不发生改变，qA= qp ，因此该系统不能调节活塞运动速度v，如果要实现调速就须在节流阀的进口并联一溢流阀，实现泵的流量分流。

连续性方程只适合于同一管道，而活塞将液压缸分成两腔，因此求回油流量qB时，不能直接使用连续性方程。先根据连续性方程求活塞运动速度v = qA/A1，再根据液压缸活塞运动速度求qB = vA2=（A2 / A1）qP 

1.如图所示的回路为带补油装置的液压马达制动回路，说明图中三个溢流阀和单向阀的作用。

系统工作时，溢流阀5做安全阀，当系统超载时，开启卸荷。

溢流阀1，2起制动缓冲作用，制动时换向阀切换到中位，由于换向阀中位机能为M型，锁死回路，但液压马达由于惯性还要继续旋转，因而会引起液压冲击，溢流阀1，2则可以起到液压马达反转和正转时产生的最大冲击压力。

单向阀3和4做补油装置，以补偿由于液压马达制动过程泄漏，zaocheng马达在换向制动过程中产生吸油腔吸空现象。 

3.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＝4MPa。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D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＝4MPa， B点和D点压力哪个压力大？若泵的工作压力pB＝2MPa，B点和D点哪个压力大？3）在电磁铁DT通电时，泵的流量是如何流到油箱中去的？

1） 在溢流阀开启或关闭时，控制油路D与泵出口处B点的油路始终得保持连通；

2） 当泵的工作压力pB＝4MPa时，等于溢流阀的调定压力，故先导阀开启，油液通过主阀芯上的阻尼孔产生流动，由于阻尼孔的阻尼作用，使溢流阀主阀芯的两端产生压力差，在其作用下，主阀芯开启溢流，先导阀入口处的压力等于主阀芯上腔的压力，即远程控制口E点的压力，故pB> pD；而当泵的工作压力pB＝2MPa 时，小于溢流阀的调定压力，先导阀关闭，阻尼小孔内无油液流动，溢流阀主阀芯的两端无压力差，故pB＝ pD。 

3）在电磁铁DT通电时， 二位二通阀的开启，使溢流阀在零压下开启卸荷，油泵流量主要是通过C流回油箱。通过阻尼孔经D和E流回油箱的流量，仅仅满足使溢流阀主阀芯的两端产生压力差，故这部分的流量很小， 

4.图（a），（b），（c）所示的三个调压回路是否都能进行三级调压（压力分别为6MPa、4MPa、1MPa）？若能进行三级调压，溢流阀压力调定值分别应取多少？ 

解：

图a）不能进行三级压力控制。三个调压阀选取的调压值无论如何交换，泵的最大压力均由最小的调定压力所决定，p＝10×105Pa。

图b）的压力阀调定值必须满足p1＝60×105Pa，p2＝40×105Pa，p3＝10×105Pa。如果将上述调定值进行交换，就无法得到三级压力控制。图a）所用的元件中，1、2必须使用先导型溢流阀，以便远程控制。3可用远程调压阀（直动型）。

图c）的压力阀调定值必须满足p1＝60×105Pa  ，而p2、p3是并联的阀，互相不影响，故允许任选。设p2＝40×105Pa ，p3＝10×105Pa，阀1必须用先导式溢流阀，而2、3可用远程调压阀。

5. 如图所示压力分级调压回路（各阀的调定压力注在阀的一侧），试问：

1）回路能实现多少级压力的调定？    2）每级压力各为多少？

解：

1) 可实现8级压力调定

2)

解：活塞运动时： 

PA= 2MPa   PB=2MPa 活塞运动到终点停止时：

PA= 5MPa     PB=3MPa

6. 如图所示的系统中，主工作缸Ⅰ负载阻力FⅠ=2000N，夹紧缸II在运动时负载阻力很小可忽略不计。两缸大小相同，无杆腔面积 A1=20cm2，有杆腔有效面积A2=10cm2，溢流阀调整值py =3MPa，减压阀调整值pj=1.5MPa。试分析： 1） 当夹紧缸II运动时：pa和pb分别为多少？ 2） 当夹紧缸II夹紧工件时：pa和pb分别为多少？ 3）夹紧缸II最高承受的压力pmax为多少？ 

1）2）两问中，由于节流阀安装在夹紧缸的回油路上，所以夹紧缸无论在运动或夹紧工件时，减压阀均处于工作状态，故pA=pj=1.5MPa。此时溢流阀始终处于溢流工况，故pB= py=3MPa。

3）当夹紧缸负载阻力FII=0时，节流调速回路仍处于工作状态，因此夹紧缸的回油腔压力处

于最高值：    

8．在如图所示系统中，两液压缸的活塞面积相同，A=20cm2，缸I的阻力负载FⅠ=8000N，缸II的阻力负载FⅡ=4000N，溢流阀的调整压力为py =45×105Pa。问：在减压阀不同调定压力时（pj1 =10×105Pa 、pj2 =20×105Pa、pj3 =40×105Pa）两缸的动作顺序是怎样的？ 

1）启动缸II所需的压力： 

当减压阀调定压力为：pj1 =10×105Pa 时，pj1小于 p2 ，减压阀处于工作状态，其出口压力为pA= pj1 =10×105Pa不能推动阻力F2,故缸II不动，此时，pB =py =45×105Pa，压力油使缸Ⅰ右移。

当减压阀调定压力为：pj2 =20×105Pa时，  pj2 = p2 ，减压阀处于工作状态，流量根据减压阀口、节流阀口及溢流阀口的液阻分配，两缸同时动作。

当减压阀调定压力为：pj3 =40×105Pa时，  pj2 > p2 ，减压阀口全开、不起减压作用，若不计压力损失，此时pA =pB = p2 =20×105Pa，故缸II单独右移，直到缸II运动到端点后，压力上升至pA =pj =40×105Pa， pB =py =45×105Pa，压力油才使缸I向右运动。

9．试分析图示回路在下列情况下，泵的最高出口压力（各阀的调定压力注在阀的一侧）：

1）全部电磁铁断电；1）全部电磁铁断电，PP=5.5MPa；

2）电磁铁2DT通电，1DT断电；2）电磁铁2DT通电，1DT断电，PP=3MPa；

3）电磁铁2DT断电，1DT通电。3）电磁铁2DT断电，1DT通电，PP=0.5MPa。

10．如图所示调压回路（各阀的调定压力注在阀的一侧），试问：

1）1Y通电，2Y断电时，A点和B点的压力各为多少？

2）2Y通电，1Y断电时， A点和B点的压力各为多少？              

3） 1Y和2Y都通电时，A点和B点的压力各为多少？ 

4） 1Y和2Y都断电时，A点和B点的压力各为多少？ 

答：

1）右侧溢流阀起调压作用，PA=PB=1MPa；

2）左侧溢流阀起调压作用，PA=2.5MPa ，PB=0；

3）两个溢流阀都不起调压作用，PA= PB=0；

4）两个溢流阀串联，PA=3.5MPa ，PB=1 MPa；

11．已知液压泵的额定压力和额定流量，若忽略管道及元件的损失，试说明图示各种工况下液压泵出口出的工作压力。

答：

a)p=0   b)p=0    c)p=Δp   d)p=F/A     e)p= 2πTm/Vm

12．如图所示双泵供油回路，1－小流量高压泵，2－大流量低压泵，3－顺序阀，4－单向阀，5－溢流阀

1）此基本回路适用于什么场合？

2）叙述工作原理并说明各元件的作用。

答：

1）适用于空载快进和工进速度相差大的回路，功率损耗小，系统效率高。                

2）工作原理：

泵1为高压小流量泵，泵2为低压大流量泵，阀5为溢流阀，调定压力为系统工进工作压力；阀3为液控顺序阀，调定压力为系统快进时所须压力；当系统快进需要低压大流量时，泵1、泵2同时向系统供油。当系统工进时，压力升高，液控顺序阀3打开，低压大流量泵2卸荷，高压小流量泵1向系统提供高压小流量油液。   

13.如图4.1为一卸荷回路，试问：１、2、3、4、5 号元件的名称及作用是什么？ 

  .阀1是安全阀，限压；

阀2是卸荷阀，当系统压力达到阀2的控制压力时，使泵卸荷；

阀4是单向阀，作用是当阀2动作后，起防止液压油倒流；

阀3是手动卸荷阀，当系统不需要工作时，使系统卸荷。

元件5是蓄能器，储能，供系统在阀卸荷时作为供油源，维持系统压力。

14.结合图4.2，回答下列问题：                       

1)单向阀1，整流阀2的作用是什么？单向阀1是单向低压补油，整流阀2的

作用是保证马达的低压侧油经过阀4

   2)溢流阀3、4、5哪个起调压作用？哪个起限压作用？

   2)溢流阀3、4、5中4起调压作用3、5限压作用

六、综合题（共13分）

图6所示为实现“快进－Ⅰ工进－Ⅱ工进－快退－停止”动作的回路，Ⅰ工进速度比Ⅱ工进速度快，试列出电磁铁动作的顺序表。注：“+”表示得电，“-”表示失电

四、计算题（共2题，共22分）

1．泵和马达组成系统，已知泵输出油压＝10MPa，排量Vp=1×10－5m3/r，机械效率=0.95，容积效率=0.9；马达排量Vm=1×10－5m3/r，机械效率=0.95，容积效率=0.9，各种损失忽略不计。（共12分）

试求：1）泵转速为1500r/min时，液压泵的理论流量，液压泵的实际流量；（L/min）（2分）

2）泵输出的液压功率，所需的驱动功率（W）（4分）

3）马达输出转速；（r/min）（2分）4）马达输出转矩Tm；（Ｎ.ｍ）（2分）

5）马达输出功率Pmo。（W）（2分）

2．一单杆液压缸快速向前运动时采用差动连接,快退时,压力油输入有杆腔。假如泵的输出流量q=25L/min，活塞往复快速运动的速度都是0.1m/s,求活塞和活塞杆的直径：D=？；d=？（10分）

1. （共12分）

1）液压泵的理论流量为：qpt＝Vpnp＝2.5×10－4m3/s             

液压泵的实际流量为：qp＝qptηpv＝2.25×10－4m3/s  （2分）        

2) 液压泵的输出功率为：Ppo＝pp qp＝2250w                    

所需的驱动功率为：  Ppr＝Ppo/ηpmηpv=2632w              

∵pm＝pp＝10MPa，qm= qp＝2.25×10－4m3/s  （4分）                 

3）∴马达输出转速nm= qmηmv/Vm=1215r/min     （2分）              

4)  马达输出转矩为： Tm＝pmVmηmm/2π=15.13Ｎ.ｍ （2分）           

5)  马达输出功率为： Pm＝2πTmnm＝1924w  （2分）

2.

完成下列综合工程项目（共23分）

如图3所示回路可实行“快进——工进――快退――原位停止和液压泵卸荷”的工作循环，已知：QP=6×10-4m3/s, A1=4×10-3m2，A2=2×10-3m2, 节流阀的开口A0=2×10-6m2；流量系数C=0.6，油液密度=900kg/m3，溢流阀的调整压力Py=5MPa，

（1） 完成电磁线圈励磁表（通电“＋”，断电“－”）（8分）

（2）试求：

a．外负载F＝100N时，活塞快进时的速度及泵的输出油压？（7分）    

b．外负载F＝4000N时，活塞工进时的速度﹑回路效率及泵的输出油压？（8分）

图3 液压系统回路

1)（8分）

2)（7分） 当F＝100N、快进时， 

   当F＝4000N、工进时，（8分） 

1.图3.1为一卸荷回路，试问：

1)阀1、阀2、阀3、阀4及蓄能器5的作用是什么？ 

图3.1

2.一夹紧油路如图3.2所示，若溢流阀的调整压力p1＝6MPa，减压阀的调整压力p2＝3MPa，试分析夹紧缸活塞空载时A，B两点的压力各为多少？减压阀的阀芯处于什么状态？夹紧时活塞停止运动后，A,B两点压力又各为多少？减压阀阀芯又处于什么状态？（忽略活塞运动时的摩擦力，惯性力，管路和流过溢流阀损失）

3.图3.3所示为二级减压回路，说明阀1、2、3调定压力的大小顺序，在图示位置时，支路压力由哪个阀调定？ 

五、画图题 ：绘制 液压缸 液控单向阀、过滤器、三位四通电磁换向阀、定量泵的职能符号（共12分） 

1.答：1)溢流阀1起限压作用，保护油泵，阀2是卸荷阀，给泵卸载。两阀的调定压力不一样，阀1的调定压力略高于阀2,阀3为手动卸荷阀，给油泵卸载，单向阀4的作用是当泵卸荷时，防止系统油液倒流卸荷，蓄能器5的作用是泵卸荷时，给系统保压。

2、答：当回路中的二位二通电磁阀处于图示状态时，在活塞为空载的运动期间， B点压力为0，这时减压阀中的先导阀关闭，主阀芯处于开口最大位置， A点压力也为0。(5分)；夹紧时，活塞停止运动，B点压力升高到减压阀的调整压力3MPa，并保持此压力不变。这时减压阀中的先导阀打开，主阀芯开口很小。A点压力为溢流阀的调整压力6MPa。（5分）。

3、答：顺序为P3 >P1 >P2，在图示位置时，支路压力由阀1调定。

四 画图题

（1）   （2） （3）   （4）  （5）

1．泵和马达组成系统，已知泵输出油压pp＝10MPa，排量Vp=1×10－5m3/r，机械效率ηpm=0.95，容积效率ηpv=0.9；马达排量Vm=1×10－5m3/r，机械效率ηmm=0.95，容积效率ηmv=0.9，各种损失忽略不计，

试求：1）泵转速np为1500r/min时，液压泵的理论流量qpt，液压泵的实际流量qp；（L/min）

2）泵输出的液压功率Ppo，所需的驱动功率Ppr，（W）

3）马达输出转速nm；（r/min）4）马达输出转矩Tm；（Ｎ.ｍ）

5）马达输出功率Pmo。（W）

答：

1）液压泵的理论流量为：qpt＝Vpnp＝2.5×10－4m3/s             

2）液压泵的实际流量为：qp＝qptηpv＝2.25×10－4m3/s          

2) 液压泵的输出功率为：Ppo＝pp qp＝2250w                    

所需的驱动功率为：  Ppr＝Ppo/ηpmηpv=2632w              

∵pm＝pp＝10MPa，qm= qp＝2.25×10－4m3/s                   

∴马达输出转速nm= qmηmv/Vm=1215r/min                   

4)  马达输出转矩为： Tm＝pmVmηmm/2π=15.13Ｎ.ｍ            

   5)  马达输出功率为： Pm＝2πTmnm＝1924w                    

2．某轴向柱塞泵直径d=22mm，分度圆直径D = 68mm，柱塞数z =7，当斜盘倾角为α= 22°30′，转速n=960r/min，输出压力p=10MPa，容积效率ηv=0.95，机械效率ηM=0.9时，试求： 1） 泵的理论流量；（m3/s） 2） 泵的实际流量；（m3/s） 3） 所需电机功率。（Kw） 

3．某液压泵在输出压力为6.3MPa时,输出流量为8.83×10－4m3/s,这时实测油泵轴消耗功率7Kw，当泵空载卸荷运转时,输出流量为9.33×10－4m3/s,求该泵的容积效率ηV=?和总效率η=?

以空载流量为理论流量，即qt＝9.33×10－4m3/s，实际流量为q＝8.83×10－4m3/s

所以ηV=q/qt=0.946                            

据已知，PO=pq＝5247.9w，Pr=7000w

所以η= PO/ Pr=0.75                          

4．有一径向柱塞液压马达，其平均输出扭矩T=24.5Nm，工作压力p=5MPa，最小转速nmin=2 r/min，最大转速nmax=300 r/min，容积效率ηv=0.9，求所需的最小流量和最大流量为多少？  

5．马达排量Vm=10×10－6 m3，供油压力pM=10MPa，流量qM =4×10－4 m3/s，容积效率ηmv=0.95，总效率η=0.75，求马达输出转矩TM 、转速nM和实际输出功率PMo ？

马达输出扭矩TM=pM×Vm×η/（2πηmv）=12.57N.m  

马达转速nM=qM×ηmv/ Vm =38r/s=2280rpm   

马达输出功率PMo=pM×qM×η=3Kw   

6．液压泵输出油压P =20MPa,转速n=1450rpm,排量V=100ml/r,若容积效率=0.95,总效率η=0.9,求该泵输出的液压功率P=?和驱动该泵的电机功率P电机=?

7．马达输出转矩TM=170N.m,转速n=2700rpm,排量V=84ml/r,机械效率ηMm=0.85, 容积效率ηMV=0.9,求马达所需供油压力p=?和流量qM=?

8．一单杆液压缸快速向前运动时采用差动连接,快退时,压力油输入有杆腔。假如泵的输出流量q=25L/mln，活塞往复快速运动的速度都是0.1m/s,求活塞和活塞杆的直径：D=？；d=？

9．有一齿轮泵，铭牌上注明额定压力为10Mpa，额定流量为16L/min ，额定转速为1000rpm，拆开实测齿数z=12，齿宽B=26mm，齿顶圆直径da＝45mm，

求：1）泵在额定工况下的容积效率ηv； 

2）在上述情况下，当电机的输出功率为3.1KW时，求泵的机械效率ηm和总效率η。

解：

10.用一定量泵驱动单活塞杆液压缸，已知活塞直径D=100mm，活塞杆直径d=70mm，被驱动的负载FL=1.2×105N。有杆腔回油背压为0.5Mpa，设缸的容积效率ηv=0.99，机械效率ηm=0.98，液压泵的总效率η=0.9。

求：1）当活塞运动速度为100mm/s时液压泵的流量q（L/min）；

2）电机的输出功率P（KW）。(47.6；13.96)

解：

11．如图所示的夹紧回路中，如溢流阀的调整压力py＝5MPa，减压阀调整压力pj＝3MPa。试分析下列各种情况，并说明减压阀阀芯处于什么状态。 1） 当泵压力为5MPa时，夹紧液压缸使工件夹紧后，A点、B、C点压力为多少？ 2）当泵压力由于其它工作

12．缸的快进，压力降至2MPa时（工件原先处于夹紧状态）：这时，A点、B、C点压力为多少？ 3）夹紧缸在未夹紧工件前做空载运动时，A、B、C三点压力为多少？ 

1)此时，减压阀起减压作用，阀口减小，出口压力等于其调定压力，即：pB=pC=pj＝3MPa；而pA=5MPa；

2)主油路压力降至2MPa时，减压阀不起减压作用，阀口全开，pA= pB=2MPa，减压回路上，由于单向阀的作用，分隔了高低压油路，使pC= 3MPa，保障了卡紧安全。

3)此时，减压阀不起减压作用，阀口全开，pA= pB= pC=0

12．图示进油节流调速回路，若油缸面积A1=2×10－3m2，溢流阀调定压力pP=3Mpa，泵流量qp=1×10－4 m3/s，负载F=4000N，节流阀通流面积AT=1×10－6m2，流量系数Cd=0.62,油液密度ρ=900Kg / m3，略管道损失,

求活塞运动速度v=?和通过溢流阀的流量qY=?。

解：

P1=F/A1=2 Mpa； 

节流阀压差ΔP=PP- P1=1 Mpa； 

通过节流阀流量qj=CdAT(2ΔP/ρ)1/2 =2.92×10－5 m3/S

活塞运动速度v= qj/A1=1.42×10-2m/s ； 

溢流量qY=qP- qj=7.17×10-5 m3/S。     

13．图示回油节流调速回路，若液压缸无杆腔面积A1=60cm2，有杆腔面积A2=30cm2，溢流阀调定压力pp=2.4MPa，泵流量qp=10L/min，负载F=10000N，节流阀通流面积AT=0.01cm2，流量系数Cq=0.62,油液密度ρ=870Kg / m3，略管道损失,求:

1）活塞运动速度V=?    2）通过溢流阀的流量qY=?

3）溢流功率损失ΔPr和节流功率损失ΔPT     4）回路的效率η

解;1）假设节流阀起节流作用，故p1=pp=2.4MPa

又 p1A1= p2 A2+F    ∴ p2=1.47MPa

故通过节流阀流量

qj=q2 =CqAT(2p2/ρ)1/2=3.6×10－5 m3/S s=2.16L/min

又q1= q2 A1/ A2=4.32 L/min∴上述假设是正确的，故

1) 活塞运动速度V= q2/ A2=72 cm/min=1.2×10-2m/s

2) 通过溢流阀的流量qY=qp- q1=5.68 L/min

3) 溢流功率损失ΔPr= ppqY=227.2W    节流功率损失ΔPT= p2q2=52.92W

4) 回路的效率η=FV/ppqp=30%           

14．如图平衡回路，油缸D=100mm，d=70mm，活塞与负载总重量FG=15000N，提升时要求在t=0.15s内均匀达到升速v=6m / min，停止时，负载不能自行下落。不计任何损失，求溢流阀和平衡阀的调定压力各为多少？ 

顺序阀的调整压力Ps:                           

溢流阀的调整压力Py:

提升时的加速度：a=v/t=0.667m/s2   惯性力为：   

溢流阀的调整压力Py: 15．图示回油节流调速回路，若油缸面积A1=50cm2，A2=25cm2，溢流阀调定压力P=3Mpa，略管道损失，求：1）当负载F=0时，P2与P的比值？2）回路最大承载能力？

解：