液压与气动技术习题集

１、画出液控单向阀的图形符号；并根据图形符号简要说明其工作原理。

答：（1）    

（2）a当压力油从油口P1进入，克服弹簧力，推开单向阀阀芯，压力油从油口P2流出；

b当压力油需从油口P2进入，从油口P1流出时，控制油口K须通入压力油，将单向阀阀芯打开。

8、先导式溢流阀原理如图所示，回答下列问题：

（1）先导式溢流阀原理由哪两部分组成？

（2）何处为调压部分？

（3）阻尼孔的作用是什么？

（4）主阀弹簧为什么可较软？

解：（1）先导阀、主阀。

（2）先导阀。

（3）制造压力差。

（4）只需克服主阀上下压力差作用在主阀上的力，不需太硬。

9、容积式液压泵的共同工作原理是什么？

答：容积式液压泵的共同工作原理是：⑴形成密闭工作容腔；⑵ 密封容积交替变化；⑶ 吸、压油腔隔开。

16、使用顺序阀应注意哪些问题？

答：（1）由于执行元件的启动压力在调定压力以下，系统中压力控制阀又具有压力超调特性，因此控制顺序动作的顺序阀的调定压力不能太低，否则会出现误动作。

（2）顺序阀作为卸荷阀使用时，应注意它对执行元件工作压力的影响。由于卸荷阀也可以调整压力，旋紧调整螺钉，压紧弹簧，使卸荷的调定压力升高；旋松调整螺钉，放松弹簧，使卸荷的调定压力降低，这就使系统工作压力产生了差别，应充分注意。

（3） 顺序阀作为平衡阀使用时，要求它必须具有高度的密封性能，不能产生内部泄漏，使它能长时间保持液压缸所在位置，不因自重而下滑。 

17、什么叫做差动液压缸？差动液压缸在实际应用中有什么优点？

答：差动液压缸是由单活塞杆液压缸将压力油同时供给单活塞杆液压缸左右两腔，使活塞运动速度提高。

差动液压缸在实际应用中可以实现差动快速运动，提高速度和效率。

19、什么是三位滑阀的中位机能？研究它有何用处？

答：（1）对于三位阀，阀芯在中间位置时各油口的连通情况称为三位滑阀的中位机能。

（2）研究它可以考虑：系统的保压、卸荷，液压缸的浮动，启动平稳性，换向精度与平稳性。

20、画出直动式溢流阀的图形符号；并说明溢流阀有哪几种用法？

答：（1）

（2）调压溢流，安全保护，使泵卸荷，远程调压，背压阀。

21、液压缸为什么要密封？哪些部位需要密封？常见的密封圈有哪几种？

答：（1）不密封会引起内泄漏和外泄漏，容积效率低，泄漏严重时，系统压力上不去，无法工作，并且外泄漏会污染环境。

（2）密封部位：活塞与缸筒，缸筒与端盖，活塞与活塞杆，活塞杆与端盖（或导向套）等。

（3）常见的密封圈有O型，Y型，V型和滑环组合式等。

22、液压泵完成吸油和压油必须具备什么条件？

答：（1）具有密闭容积；

（2）密闭容积交替变化；

（3）吸油腔和压油腔在任何时候都不能相通。

23、什么是容积式液压泵？它的实际工作压力大小取决于什么？

答：（1）液压系统中所使用的各种液压泵，其工作原理都是依靠液压泵密封工作容积的大小交替变化来实现吸油和压油的，所以称为容积式液压泵。

（2）液压泵的实际工作压力其大小取决于负载。

24、O型密封圈在使用过程中，为什么会出现翻转、扭曲现象？可采取哪些措施加以解决？

答：（1）当被封闭的介质工作压力较高时，O型密封圈会因产生弹性变形而被挤进密封耦合面间的缝隙，引起O型密封圈翻转、扭曲而被损坏。

（2）为避免这种情况的产生，当动密封压力P≥7Mpa时或静密封压力P≥32Mpa时，应在O型密封圈低压侧安装挡圈，如为双向交替工作压力，则应在O型密封圈的两侧各安装一挡圈。

26、试举例绘图说明溢流阀在系统中的不同用处：

（1）溢流恒压；（2）安全限压；（3）远程调压；（4）造成背压；（5）使系统卸荷。

答： （1）溢流恒压          （2）安全限压            （3）远程调压

（4）造成背压                        （5）使系统卸荷

27、什么是液体的粘性？常用的粘度方法表示有哪几种？如何定义？

答：（1）液体在外力作用下流动时，分子内聚力的存在使其流动受到牵制，从而沿其界

面产生内摩擦力，这一特性称为液体的粘性。

（2）度量粘性大小的物理量称为粘度，常用的粘度有三种，即动力粘度、运动粘度、

相对粘度。

（3）动力粘度：液体在以单位速度梯度流动时，单位面积上的内摩擦力，即：。

（4）运动粘度：液体动力粘度与其密度之比成为运动粘度，即：。

（5）相对粘度：依据特定测试条件而制定的粘度，故称为条件粘度。

28、先导式溢流阀的远程控制油口分别接入油箱或另一远程调压阀时，会出现什么现象？

答：（1）先导式溢流阀阀体上有一远程控制口k，当将此口通过二位二通阀接通油箱时，阀芯上腔的压力接近于零，此时主阀芯在很小的压力作用下即可向上移动，且阀口开得最大，泵输出的液压油在很低的压力下通过阀口流回油箱，起卸荷作用。

（2）如果将阀口接到另一个远程控制调压阀上，使打开远程控制调压阀的压力小于打开溢流阀先导阀的压力，则主阀芯上腔压力就由远程控制阀来决定，就可实现对系统的远程调压控制。

30、何谓换向阀的“位”和“通”？并举例说明。

答：（1）换向阀是利用阀芯在阀体中的相对运动，使阀体上的油路口的液流通路接通、关

断、变换液体的流动方向，从而使执行元件启动、停止或停留、变换运动方向，这种控制阀芯在阀体内所处的工作位置称为“位”，将阀体上的油路口成为“通”。

（2）如换向阀中，阀芯相对阀体的运动有三个工作位置，换向阀上有四个油路口和四条通路，则该换向阀称为三位四通换向阀。

31、齿轮泵的困油现象是怎么引起的，对其正常工作有何影响？如何解决？

答：（1）齿轮泵连续运转平稳供油的必要条件是齿轮啮合重叠系数ε应大于1。

（2）因此，在齿轮的啮合过程中，前一对啮合齿尚未脱开，后一对啮合齿已进入啮合，两对啮合齿同时啮合工作，使一部分油被困在两对啮合齿所形成的封闭腔内，此时，腔封闭又没有与吸油腔和压油腔连通，这是产生困油现象的主要原因。

（3）在齿轮旋转时，封闭油腔容积变化使油液压缩和膨胀的现象称为困油现象。

（4）容积变小被困油液受压产生很高的压力将油液从缝隙中挤出，以及油液发热等使泵内零件承受额外载荷而损坏。

（5）容积变大，在封闭油腔容积中形成局部真空产生气穴现象，使齿轮泵产生振动和噪音。

（6）消除困油现象的危害主要可采取的措施是：在泵端盖上开设卸荷槽，当封闭油腔容积变小时，可通过卸荷槽与压油腔相通，避免产生过大的局部压力；而当封闭油腔容积增大时，通过另一卸荷槽与吸油腔相通，避免形成局部真空，从而消除困油现象带来的危害。

32、电液换向阀适用于什么液压系统中？它的先导阀的中位机能为什么一般选用“Y”型？

答：（1）在电液换向阀中，电磁阀操作控制主回路上的液压油推动主阀芯移动，推力越大，操作越方便；另外主阀芯移动的速度可由节流阀进行调节，使系统中的执行元件可平稳无冲击的进行换向或工作状态变化。这种用电磁先导阀控制的液动换向阀换向具有良好的换向特性，适用于高压、大流量的液压控制系统中。

（2）在电液换向阀中，当两个电磁阀都不通电时，阀芯处于中间位置。滑阀中位机能采用“Y”型工作方式，具有主回路的两端油腔均与油箱相通，两端的压力接近于零，利于主阀回复到中间位置。

33、液压缸为什么要设置缓冲装置？试说明缓冲装置的工作原理。

答：（1）为了避免活塞运动到行程终点时撞击缸盖、产生噪音、影响活塞运动精度甚至损坏机件，常在液压缸两端设置缓冲装置。

（2）液压缸缓冲装置的工作原理是利用活塞或者缸筒在其行程接近终点时，在活塞与缸盖之间封闭一部分油液，强迫油液通过一小孔或细缝并挤出，产生很大的阻力，从而使运动部件受到制动逐渐减低速度，达到避免活塞与缸盖相互碰撞冲击的目的。

34、影响节流阀流量稳定性的因素是什么？为何通常将节流口做成薄壁小孔？

答：（1）可变节流阀流量稳定性的主要理论依据是节流口的流量计算公式：。

（2）影响节流阀流量稳定性的主要因素：a、压差对流量稳定性的影响。在使用中，节流口前后两端的压差变化时，使流量不稳定。b、液压油温度对流量稳定性的影响。当液压油温度变化时，将造成液压油粘度的变化，即k的变化，从而造成流量不稳定。c、节流口堵塞将对节流流量产生影响。

（3）节流口为薄壁小孔节流指数m=0.5；为细长小孔节流指数m=1。由流量计算公式可知，节流指数m值越小，在节流口两端的压差变化时对流量的影响也越小，同时，液压油温度变化对薄壁小孔流量的影响将小于对细长小孔流量的影响。因此，节流口应尽量使用薄壁小孔以提高流阀流量的稳定性。

37、如果与液压泵吸油口相通的油箱是完全封闭的，不与大气相通，液压泵能否正常工作？                答：液压泵是依靠密闭工作容积的变化，将机械能转化成压力能的泵，常称为容积式泵。液压泵在机构的作用下，密闭工作容积增大时，形成局部真空，具备了吸油条件；又由于油箱与大气相通，在大气压力作用下油箱里的油液被压入其内，这样才能完成液压泵的吸油过程。如果将油箱完全封闭，不与大气相通，于是就失去利用大气压力将油箱的油液强行压入泵内的条件，从而无法完成吸油过程，液压泵便不能工作了。 

38、试分析单杆活塞缸差动连接时无杆腔受力及活塞伸出速度。

解：两腔用连通，并向两腔同时输入高压油，因此，两腔的压力是相等的，但 

由于两腔的有效工作面积不等，因此，产生的作用力也不等，无杆腔的推力大于有杆腔的推 

力，故活塞能向右运动，并使有杆腔的油液流入无杆腔去，使无杆腔的流量增加，加快了向 

右运动的速度。

液压传动系统中，执行元件的工作压力取决于（负载），而其运动速度取决于（流量）。

五、计算题

1、某泵输出油压为10MPa，转速为1450r/min，排量为200mL/r，泵的容积效率为Vp=0.95，总效率为p=0.9。求泵的输出液压功率及驱动该泵的电机所需功率（不计泵的入口油压）。

解：泵的输出功率为：

电机所需功率为：

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

（1）液压泵的理论流量qt；

（2）液压泵的容积效率ηv；

（3）液压泵的机械效率ηm；

（4）在额定工况下，驱动液压泵的电动机功率Pi；

（5）驱动泵的转矩T。

解：（1）qt=Vn=950×168÷1000=159.6L/min

（2）ηv=q/qt =150/159.6=0.94；

（3）ηm=0.87/0.94=0.925

（4） Pi=pq/(60×0.87)=84.77kW；

（5） Ti=9550P/n=9550×84.77/950=852Nm

3、已知某液压泵的输出压力为5MPa，排量为10mL/r，机械效率为0.95，容积效率为0.9，转速为1200r/min，求：

（1）液压泵的总效率；

（2）液压泵输出功率；

（3）电动机驱动功率。

解：（1）η=ηVηm=0.95×0.9=0.855

（2）P=pqηv/60=5×10×1200×0.9/(60×1000)= 0.9kW

（3）Pi=P/η=0.9/(0.95×0.9)=1.05kW

4、如图，已知液压泵的输出压力pp=10MPa，泵的排量VP＝10mL／r，泵的转速nP＝1450r／min，容积效率ηPV=0.9，机械效率ηPm=0.9；液压马达的排量VM＝10mL／r，容积效率ηMV=0.92，机械效率ηMm＝0.9，泵出口和马达进路间的压力损失为0.5MPa，其它损失不计，试求：

（1）泵的输出功率；

（2）驱动泵的电机功率；

（3）马达的输出转矩；

（4）马达的输出转速；

解：（1）Ppo=ppqp=ppVpnpηPV=10×10×10−3×1450×0.9/60=2.175KW

（2）PPi=PPo/ηp= PPo/(ηPVηMm)=2.69KW 

PM=PP−ΔP=10−0.5=9.5MPa

（3）TM=pMVMηVM/2π=9.5×10×0.9/2π=13.6Nm 

（4）nM=-npVpηPVηMV/VM=1450×10×0.9×0.92/10=1200.6r/min

5、如图所示，由一直径为d，重量为G的活塞浸在液体中，并在力F的作用下处于静止状态。若液体的密度为ρ，活塞浸入深度为h，试确定液体在测压管内的上升高度x。

解：设柱塞侵入深度h处为等压面，即有

(F+G)/(πd2/4)=ρg(h+x)

导出：x=4(F+G)/(ρgπd2)−h

6、已知液压马达的排量VM=250mL/r；入口压力为9.8Mpa；出口压力为0.49Mpa；此时的总效率ηM=0.9；容积效率ηVM=0.92；当输入流量为22L/min时，试求：

（1）液压马达的输出转矩(Nm)；

（2）液压马达的输出功率(kW)；

（3）液压马达的转速(r/min)。

解：（1）液压马达的输出转矩

TM=1/2π·ΔpM·VM·ηMm=1/2π×(9.8－0.49)×250×0.9/0.92=362.4N·m

（2）液压马达的输出功率

PMO=ΔpM·qM·ηM/612=(9.8－0.49)×22×0.9/60=3.07kw

（3）液压马达的转速

nM=qM·ηMV/VM=22×103×0.92/250=80.96r/min

7、下图为两结构尺寸相同的液压缸，A1=100cm2，A2=80cm2，p1=0.9Mpa，q1=15L/min。若不计摩擦损失和泄漏，试求： 

（1）当两缸负载相同(F1=F2)时，两缸能承受的负载是多少？

（2）此时，两缸运动的速度各为多少？ 

解：列方程： 

联合求解得p2=0.5MPa，F1=F2=5000N

v1=q1/A1=0.025m/s；v2A1=v1A2，v2=0.020m/s

v1=q1/A1=0.025m/s；v2A1=v1A2，v2=0.020m/s