液压传动与气动技术习题库及参考答案 西安交通大学出版社 液压传动与气动技术习题库及参考答案 复习思考题一 1-1．液压与气压传动系统由哪几部分组成? 各部分的作用是什么? 答：由以下五部分组成： （1）动力装置（能源装置）动力装置是将电动机输出的机械能转换成流体的压力能的装置一般最常见的是液压泵或空气压缩机 （2）执行装置执行装置是把流体的压力能转换成机械能的装置，一般指作直线运动的液（气）压缸、作回转运动的液（气）压马达等 （3）控制调节装置控制调节装置是对液（气）压系统中流体的压力、流量和流动方向进行控制和调节的装置例如溢流阀、节流阀、换向阀等这些元件的不同组合组成了能完成不同功能的液（气）压系统控制或调节的装置 （4）辅助装置辅助装置指除上述三部分以外的其他装置，例如油箱、过滤器、油管、贮气罐等它们对保证液（气）压系统正常工作起着重要的作用 （5）传动介质传动解释是传递能量的流体，即液压油或压缩空气 1-2．简述液压与气压传动有什么不同 答：液压传动特点 液压传动传递动力大，运动平稳，但液体黏性较大，流动过程中阻力损失大，因而不宜作远距离的传动和控制。
液压传动有油液污染，液体流动能量损失大，不能远程输送，对温度变化较敏感等问题 强，在液压传动中称为压力 液体的静压力具有两个重要特性： （1）液体静压力的方向总是作用面的内法线方向 （2）静止液体内任一点的液体静压力在各个方向上都相等 在密闭容器中由外力作用在液面上的压力可以等值地传递到液体内部的所有各点，这就 是帕斯卡原理，或称为静压力传递原理 2-3．试解释层流与紊流的物理区别 答：在不同的初始和边界条件下，实际流体质点的运动会出现两种不同的运动状态， 一种是所有流体质点作有规则的、互不掺混的运动，另一种是作无规则掺混的混杂运动前 者称为层流状态，后者称为紊流状态 2-4．流量连续性方程的本质是什么？其物理意义是什么？ 答：连续性方程q A v ρA v ρ==222111 液体在管道中作稳定流动时，流过各截面的体积流量是相等的（即液流是连续的），或 者说，在管道中流动的液体，其平均流速v 和通流截面面积A 成反比 2-5．伯努利方程的物理意义是什么? 该方程的理论式与实际式有什么区别? 答：伯努利方程物理意义是：在密闭管道内作稳定流动的理想液体具有三种形式的能 量（压力能、位能、动能），在沿管道流动过程中三种能量之间可以互相转化，但在任一截 面处，三种能量的总和为一常数。
它反映了运动液体的位置高度、压力与流速之间的相互关 系 该方程的理论式与实际式有区别是理想液体不考虑能量损失，实际液体流动有能量损 失存在 2-6．管路中的压力损失有哪几种? 分别受哪些因素影响? 答：压力损失可以分为两类：一类是液体在直径不变的直管道中流过一定距离后，因摩 擦力而产生的沿程压力损失；另一类是由于管道局部截面形状突然变化、液流方向改变及其 他形式的液流阻力所引起的局部压力损失 液压传动中压力损失，绝大部分转变为热能造成油温升高，泄漏增多，使液压传动效率 降低，甚至影响系统工作性能所以应尽量减少压力损失设计时，布置管路尽量缩短管道 长度，减少管路弯曲和截面的突然变化，管内壁力求光滑，选用合理管径，采用较低流速， 以提高系统效率 2-7．研究孔口及间隙的流量—压力特性有何意义？ 答：各种孔口的流量特性，可归纳为如下通用公式 m Δp KA q )(= 式中，K 为孔口的形状系数，当薄壁孔时K =ρC q 2；当细长孔时K =μl /d 322；A 为 孔口截面面积；Δp 为孔口前后的压力差；m 为孔口形状决定的指数，0.5≤m ≤1。
当孔口 薄壁小孔时，m =0.5，当孔口细长孔，m =1 小孔流量通用公式常作为分析液压阀孔口的流量-压力特性之用 2-8．什么是液压冲击? 液压冲击是如何产生的? 如何减小液压冲击的危害? 答：在液压系统中，由于某种原因引起油液的压力在瞬间急剧上升，这种现象称为液 压冲击 引起系统中油液压力的骤然升高而产生液压冲击液压冲击会引走振动和噪声，导致密 封装置、管路及液压元件的损失，有时还会使某些元件，如压力继电器、顺序阀产生误动作， 影响系统的正常工作因此，必须采取有效措施来减轻或防止液压冲击 避免产生液压冲击的基本措施是尽量避免液流速度发生急剧变化，延缓速度变化的时间， 其具体办法是： （1）缓慢开关阀门 （2）限制管路中液流的速度 （3）系统中设置蓄能器和安全阀 （4）在液压元件中设置缓冲装置（如节流孔） 2-9．什么是空穴现象? 空穴现象是如何严生的? 如何减小空穴现象的危害? 答：在液压系统中，由于流速突然变大，供油不足等因素，压力迅速下降至低于空气分 离压时，溶解于油液中的空气游离出来形成气泡，这些气泡夹杂在油液中形成气穴，这种现 象称为空穴现象。
引起局部液压冲击，使系统产生强烈的噪声和振动产生的局部气蚀 （1）减少液流在阀口处的压力降，一般希望阀口前后的压力比为21p /p ﹤3.5 （2）降低吸油高度（一般H ﹤0.5 m ，适当加大吸油管内径，限制吸油管的流速（一 般v ﹤1 m/s 及时清洗吸油过滤器对高压泵可采用辅助泵供油 （3）吸油管路要有良好密封，防止空气进入 2-10．如图2-18所示的液压千斤顶，已知活塞l 、 2的直径分别为d =10 mm ，D =35 mm ，杠杆比 1=AC AB ，作用在活塞2上的重物G =19.6 kN ， 试求在杠杆作用点C 需施加的力F （2）力F 需要作用的时间； （3）活塞2输出的功率 解：作用在活塞2上的重物G =19.6 kN MPa 4.2022354 14.3106.1946 23 2=??===-D G A F p π 作用在活塞1上的1F KN 16104 4.2042211====π πd p pA F 在杠杆作用点C 需施加的力F AC AB b a F F ==1 KN 2.35 1161===AC AB F F 2-11．如图2-19所示，一流量计在截面1-1、2-2处的过流截面积分别为1A 、2A ，测压 管读数差为Δh ，（1）比较截面1-1、2-2的压力哪个高，为什么（2）求通过管路的流量。
答：（1）比较截面1-1、2-2的压力，测压管读数差为Δh ，表明1-1比2-2的压力高 其理由是：由伯努利方程的物理意义知道，在密闭管道中做稳定流动的理想液体的位能、 动能与压力能之和是个常数，并可互相转换，管道水平放置，位置头（位能）相等，所以各 截面的动能与压力能互相转换1-1截面A 1大于2-2截面A 2也就是2-2截面管道细，流速高， 动能大，压力能小，而截面1=1管道粗，流速低，动能小，压力能大所以说1-1截面的压 力高于2-2截面的压力 （2）通过管路的流量q 将1-1和2-2截面的中心设为基准，即1-1和2-2截面位置头高度h 1=h 2=0 列伯努利方程 g v g p g v g p 22222211+=+ρρ （1） () 21222121v v g g p p -=-ρ （2） 因为h g p p ?=-ρ21 所以 () 212221v v g h -=? （3） 根据液流的连续性方程 2211A v A v = 则 1 221A A v v = （4） 将式（4）代入式（3）中有 ??? ????????? ??-=???????????? ??-=?212222122221221A A g v A A v v g h 则 212122??? ? ??-?=A A h g v 于是，通过管路的流量q 22 2121212222212A A h g A A A A h g A A v q -?=???? ??-?== 2-12．如图2-20所示，油管水平放置，截面1-1、2-2处的直径分别为1d 、2d ，液体在 管路内作连续流动，若不考虑管路内能量损失，则： （1）截面1-1、2-2处哪一点压力高? 为什么? （2）若管路内通过的流量为q ，试求截面1-1和2-2两处的压力差Δp 。
答：（1）比较截面1-1、2-2的压力，2-2比1-1的压力高 其理由是：由伯努利方程的物理意义知道，在密闭管道中做稳定流动的理想液体的位能、 动能与压力能之和是个常数，并可互相转换，管道水平放置，位置头（位能）相等，所以各 截面的动能与压力能互相转换2-2截面A 2大于1-1截面A 1也就是1-1截面管道细，流速高， 动能大，压力能小，而截面2-2管道粗，流速低，动能小，压力能大所以说2-2截面的压 力高于1-1截面的压力 （2）若管路内通过的流量为q ，截面1-1和2-2两处的压力差Δp 将1-1和2-2截面的中心设为基准，即1-1和2-2截面位置头高度h 1=h 2=0 列伯努利方程 g v g p g v g p 22222211+=+ρρ () 21222121v v g g p p -=-ρ （1） 又由 q A v A v ==2211 11A q v = 22A q v = （2） （2）式代入（1）中 ??? ??-=????? ???????-=???????????? ??-???? ??=-=?222222 22222111241141122d D q d D q A q A q p p p ρρρ 2-13．有一液压泵如图2-21，流量为25L/min ，吸油管直径25mm ，泵的吸油 口比油箱液面高出400mm 。
如只考虑吸油管中500mm 的沿程压力损失，油液的运 动粘度为 30?610-2/m s ，油液的密度为9003/kg m ，问泵的吸油腔处的真空度 为多少？ 解：如图，对1-1截面和2-2截面建立液体能量方程： 22112222p v p v h g g g g ρρ+=++w +h 其中，020,0v。