配套习题集

“液压与气压传动”

习题集

机电工程学院 上海第二工业大学

2006.1

1

目录

第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章 第十一章 第十二章

液压与气压传动概述 ...................................... 3 液压传动的基础知识 ...................................... 3 液压泵与液压马达 ........................................ 12 液压缸 ............................................................ 15 液压基本回路与控制阀 ................................ 20 液压辅助元件 ................................................ 44 液压系统实例 ................................................ 44 液压系统的设计计算 .................................... 47 液压伺服系统 ................................................ 47 气源装置与气动辅件 .................................... 49 气缸 ................................................................ 49 气动控制元件与基本回路 ............................ 50

2

第一章 液压与气压传动概述

1.1 谓液压传动和气压传动？液压传动和气压传动系统有哪些基本组成部分？各部分的作用是什么？ 1.2 气压传动与液压传动有什么不同?

第二章 液压传动的基础知识

2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8

为什么压力会有多种不同测量与表示单位？ 为什么说压力是能量的一种表现形式？ 液压与气压传动中传递力是依据什么原理？

为什么能依据雷诺数来判别流态？它的物理意义是什么？ 伯努利方程的物理含义是什么？ 试述稳态液动力产生的原因？

为什么减缓阀门的关闭速度可以降低液压冲击？

为什么在液压传动中对管道内油液的最大流速要加以限制？

2.9 有半径R?100mm的钢球堵塞着垂直壁面上直径d?1.5R的圆孔，当钢球恰好处于平衡状态时，钢球中心与容器液面的距离H是多少？已知钢密度为8000kg/m，液体密度为820kg/m。

33

题2.9 图 题2.10 图

2.10

喷管流量计直径D?50mm，喷管出口直径d?30mm。局部阻力系

3数??0.8，油液密度??800kg/m，喷管前后压力差由水银差压计读数

h?175mm。试求通过管道的量q。

2.11

图2. 11为齿轮液压泵，已知转速为n?1500r/min，工作压力为

3

7MPa，齿顶圆半径R?28mm，齿顶宽t?2mm，齿厚b?2.9cm。设每

个齿轮与液压泵壳体相接触的齿数为Z0?11，齿顶间隙h?0.08mm，油液粘度??3?10Pa?s，试求通过齿顶间隙的泄漏量q。

?2

题2.11 图 题 2.12 图

2.12 d?20mm的柱塞在力F?40N作用下向下运动，导向孔与柱塞的间隙如图2. 12所示，h?0.1mm，导向孔长度L?70mm，试求当油液粘度 ??0.784?10?1Pa?s，柱塞与导向孔同心，柱塞下移0.1m所需的时间t0。2.13

若通过一薄壁小控的流量q?10L/min时，孔前后压差为0.2MPa，

3孔的流量系数Cd?0.62，油液密度??900试求该小孔的通流面积。 kg/m。2.14

当气源及室温均为15?C时，将压力为0.7MPa（绝对）的压缩空气

2通过有效截面积A?30mm的阀口，充入容积为85L的气罐中，压力从

0.02MPa上升到0.6MPa时，试求充气时间及气罐的温度。

2.15 2.16

液压油18L，质量为16.1kg此液压油的密度。

某液压油在大气压下的体积是50L，当压力升高后，其体积减少到

49.9L，设液压油的体积弹性模数K?700MPa求压力升高值。

2.17

一液压泵供油给液压缸压紧工件，其压力腔的容积为2L，如果溢流阀

失效堵塞，而液压泵继续供油，求0.1s后，液压缸压力升高值。设液压泵流量

10L/min，压缩性系数K?6?10?10m2/n。

4

3??850kg/m2.18 用恩氏粘度计测得的某液压油200ML流过的时间为

t1?153s。20℃时200ML蒸馏水流过的时间t2?51s。问该液压油的??为多

少？动力粘度?(Pa?s)为多少?运动粘度??m/s为多少?

2

题2.19 图 题2.20 图

2.19

一滑动轴承如图示,轴的直径d?15cm，轴承宽度b?25cm，间隙

??0.01cm，其中充满润滑油，当以转速n?500r/min旋转时，试求由于润滑

油摩擦阻力所消耗的功率。设润滑油运动粘度??3?10m/s，密度

?52??900kg/m3。

33??0.99?10kg/m2.20 如图示，容器A内充满着的液体，水银U形测压

计的h?1m，ZA?0.5m，求容器A中心的压力（分别用绝对压力和相对压力来表示）。

5

2.21 如图示，一具有一定真空度的容器用一根管子倒置与一液面与大气相通

3??1000kg/mh?1m的水槽中，液体在管中上升的高度，设液体的密度，试

求容器内的真空度。

2.22 如图示，一充满液体的U形管，一端倒置与液面与大气相通的容器中，另一端倒置于一密闭容器的液体中，管中液体和容器中的液体相同且保持静止状

3??1000kg/m态。设液体的密度，h1?0.5m，h2?2m，试求A处和B处

的真空度。 2.23

一圆柱形油箱水平放置在油箱上端装有直径为20mm的油管，管端与大

3气相通，其高度h?600mm，油液密度??800kg/m，试求：

（1）油管中无油，油箱充满着油时，油箱圆形侧面所受的总 液压力，设油箱直径D?300mm；

（2）油管充满油时，油箱圆形侧面所受的总液压力。

直径为d重量为G的柱塞浸入充满液体的密闭容器中，并在力F作用

2.24

下处于平衡状态。若浸入深度为h，液体密度为高度x。

?，试求液体在测压管内上升的

题2.25 图 题2.26 图

2.25

图示液压千斤顶中，小活塞直径d?10mm，大活塞直径D?40mm，

重物G?50000N，小活塞行程20mm，杠杆L?500mm,l?25mm，

问（1）杠杆端需加多少力才能顶起重物G；（2）此时液体内所产生的

压力为多少；（3）杠杆每上下一次，重物升高多少？

6

2.26

图示安全阀，当压力p?5MPa时，阀开启，试求弹簧的预压缩量。设

弹簧刚度

Ks?10N/mm，D?22mm，d?20mm。

题2.27 图 题2.28 图

2.27

试应用连续性原理和理想液体伯努利方程，分析变截面水平管道内各处

的压力情况。已知2.28

A1?A2?A3，Z1?Z2?Z3。

一直径为D?30m的油库，底部输油管直径d?20mm，放油管中心至

3??918kg/mH?20m油面的高度。设油的密度，放油过程中H保持不变，

放油过程中压力表的读数为0.045MPa，试按理想液体计算：

（1）放油时，放油管中的平均流速；

（2）盛满容积V?10000L的油车所需的时间。

题2.29 图 题2.30 图

2.29

如图示一抽吸设备水平放置，其出口和大气相通，细管处断面积

7

A1?3.2cm2，出口处管道面积A2?4A1，h?1m，求开始能够抽吸时，水平

管中所必需通过的流量Q。按理想液体计算。 2.30

如图示，阀门关闭时压力表的读数为0.25MPa，当阀门打开时压力表

3??1000kg/m0.06MPad?12mm的读数为，已知，液体密度，不考虑能量

损失，动能修正系数??1，试求流量Q。 2.31

某液压系统用20号液压油，管道直径d?20mm，通过流量

Q?100L/min，试求：

（1）雷诺数，并判断流态； （2）求液流为层流时的最小管径。

内径d?1mm的阻尼管，有Q?0.3L/min的流量流过，液压油的密度

2.32

??900kg/m3，运动粘度??20?10?6m2/s，欲使阻尼管两端保持1MPa的

压差，试计算阻尼管的理论长度。

题2.33 图 题2.34 图

2.33

水平放置的光滑圆管由两段组成，如图示，直径分别为d1?10mm，

d0?6mm，每段长度l?3m，液体密度??900kg/m3，运动粘度

??0.2?10?4m2/s，通过流量Q?18L/min，管道突然缩小处的局部阻力系

数??0.35，试求总的压力损失及两端压差。

8

2.34

5p?4.5?10Pa，h?15m1如图示，倾斜管道输送液压油。已知：，

p2?2.5?105Pa，d?10mm，

L?20m3??900kg/m，，

??4.5?10?6m2/s，试求：

（1）管中油液的流动方向； （2）流量。

题2.35 图 题2.36 图

2.35

一粘度计如图示，已知：D?50mm，细管直径d?2mm，管长

l?40mm，设在20min内，油位从h1?50mm下降h2?25mm到，求油液的

运动粘度?。 2.36 速

如图示，一液压泵从油箱吸油，液压泵排量

qp?72cm3/r，液压泵转

3np?1500r/min?62??40?10m/s，密度??900kg/m，吸，油液粘度

油管长l?6m，吸油管直径d?30mm，计算时要考虑管中的沿程损失，不计局部损失。试求：

50.4?10Pa，泵离油箱液面的最大允许 （1）为保证泵的吸油腔真空度不超过

安装高度；

(2）当泵的转速增加或减少时，此最大允许安装高度将怎样变化?

9

2.37

流量Q?25L/min的液压泵从油箱吸油，油液粘度

3??20?10?6m2/s，密度??900kg/m，吸油管直径d?25mm，泵口离油

箱液面的安装高度H?400mm，管长l?500mm，吸油管入口处的局部阻力系数??0.2。试求泵吸油腔处的真空度。

题2.38 图 题2.39 图

2.38

如图示，一流量Q?16L/min的液压泵，安装在油面以下，油液粘度

33??20?10?6m2/s，??0.9?10kg/m，其它尺寸如图示，仅考虑吸油管的

沿程损失，试求液压泵入口处的表压力。 2.39

3Q?63L/min??900kg/m流量的液压泵，将密度，粘度

??20?10?6m2/s的液压油通过内径d?20mm的油管输入有效面积

A?50cm2的液压缸，克服负载F?20000N使活塞作均匀速运动，液压泵出

口至液压缸中心线高度H?10m（设管长l?H），局部压力损失

?p?0.5?105Pa，试求液压泵的出口压力。

10

题2.40 图 题2.41 图

2.40

液压缸直径D?80mm，顶端有一直径d?20mm的小孔，当活塞上施

加F?3000N 的作用力时，有油液从小孔中流出，忽略流动损失，并设动量修正系数??1，动能修正系数??1，试求作用在液压缸缸底壁上的作用力。 2.41

如图示弯管，试利用动量方程求流动液体对弯管的作用力。设管道入口

处的压力为p1，管道出口处的压力为p2，管道通流面积为A，通过流量为Q，

?流速为v，动量修正系数??1，油液密度为。

题2.42 图 题2.43 图

2.42

如图示，液压缸二腔的油液分别通过滑阀相应的开口输入和排出。已知

5?p?4?10Pa，通过流量d?20mm滑阀直径，阀口两端压差

Q?100L/min。设通过阀口的流量系数Cq?0.65，流速系数Cv?0.98，油

3??900kg/m液密度，液体通过阀口的射流角??69?。试计算：

（1）滑阀的开口量X；

11

（2）阀总所受的稳态液动力和方向。

一立式液压缸如图所示，已知活塞直径D?50mm，活塞宽度

2.43

B?52mm，活塞与缸壁的间隙??0.02mm，活塞提升的重物W和活塞自重G

?32??50?10N?S/m5000N共，油液的动力粘度，试求：

（1）活塞向上运动所需的压力（摩擦力忽略不计）； （2）进油量Q?10L/min时，活塞的上升速度v；

（3）当活塞移动到与缸底距离H?80mm时关闭进油口，在重物和自重的作用下活塞将缓慢地自行下落，求在活塞与缸孔同心的情况下，活塞下降到缸底

的时间。

2.44

如图所示的液压系统的一部份，从充气式蓄能器到电磁阀之间的管道长

度l?4m，管子内径d?12mm，壁厚??1mm，钢管材料弹性模数

E?2.2?1011N/m2，油液的体积弹性模量K?1.33?109N/m2，密度

v?5m/s流向电磁阀，??900kg/m3，管路中液体以0当电磁阀以t?0.02s的

时间快速关闭时，试求在管路中的最大压力升高值。

第三章 液压泵与液压马达

3.1

3.2

简述液压泵与液压马达的作用和类型。

液压泵的工作压力取决于什么？泵的工作压力与额定压力有何区别？

12

3.3 什么是液压泵的排量、理论流量和实际流量？它们的关系如何？ 3.4 液压泵在工作工程中会产生哪两方面的能量损失？产生损失的原因何在？ 3.5 齿轮泵压力的提高主要受哪些因素的影响？可以采取措施来提高齿轮泵的压力？ 3.6 试说明限压式变量叶片泵流量压力特性曲线的物理意义。泵的限定压力和最大流量如何调节？调节时泵的流量压力特性曲线将如何变化？ 3.7 双作用叶片泵和限压式变量叶片泵在结构上有何区别? 3.8 为什么轴向柱塞泵适用于高压 3.9 外啮合齿轮泵、叶片泵和轴向柱塞泵使用时应注意哪些事项 3.10 试比较各类液压泵性能上的异同点。 3.11

某液压泵在转速n?950r/min时，理论流量qt?160L/min。在

同样的转速和压 p?29.5MPa时，测得泵的实际流量为q?150L/min，总效率??0.87，求：

(1)泵的容易效率；

(2)泵在上述工况下所需的电动功率； (3)泵在上述工况下的机械效率； (4)驱动泵的转矩多大？

3.12

液压马达的排量V?100mL/r，入口压力p1?10MPa，出口压力

p2?0.5MPa，容积效率?v?0.95，机械效率?m?0.85，若输入流量q?50L/min，求马达的转速n、转矩T、输入功率Pi和输出功率P。各为

多少？ 3.13

某液压泵当负载压力为8MPa时，输出流量为96L/min，而负力为

10MPa时，输出流量为94L/min。用此泵带动一排量为80cm3/r的液压马

达，当负载转矩为120N?m时液压马达的机械效率为0.94，其转速为1100r/min，试求此时液压马达的容积效率为多少？

3.14 某变量叶片泵的转子径d?83mm，定子内径D?89mm，叶片宽度B?30mm。求：

（1） 当泵的排量V?16mL/r时，定子也转子间的偏心量有多大？ （2） 泵的最大排量是多少？ 3.15

某轴向柱塞泵的柱塞直径d?20mm，柱塞分布圆直径D?70mm，

13

'柱塞数z?7。当斜盘倾角??22?30，转速n?960r/min，输出压力

p?16MPa，容积效率?V?0.95，机械效率??0.9时，试求泵的理论流量、

实际流量和所需电动机功率。？

3.16 一泵的总泄漏量，式中C——泄漏系数，p——工作压力，当将此泵作液压马达使用时，在相同转速和相同压力的条件下，其容积效率与泵是否相同？试证明。

3.17 一液压泵可兼作液压马达使用，设二者的机械损失扭矩相同，在相同的工作压力时，其机械效率是否相同？试证明。

3.18 一液压泵额定压力，机械效率，由实际测得：

（1）当泵的转速，泵的出口压力为零时，其流量。当泵出口压力为时，

其流量。当泵出口压力为时，其流量，试求泵在额定压力时的容积效率。 （2）当泵的转速为，压力为额定压力时，泵的流量为多少？容积效率又

为多少？

（3）在以上两种情况时，泵的驱动功率分别为多少？

3.19 一齿轮泵齿轮的模数，齿数，齿宽，转速，在额定压力下输出流量，试求该泵在额定压力时的容积效率。

题3.20 图 题3.21 图

3.20 试求限压式变量叶片泵特性曲线变量段（BC段）的流量压力表达式（泄漏和定于移动时的摩擦力忽略不计），哪些因素影响BC段曲线的斜率？其它条件不变时，改变弹簧预紧力时斜率会不会改变？

3.21 一限压式变量叶片泵特性曲线如图示。设，试求该泵输出的最大功率和此时的压力。

3.22 一斜盘式定量轴向柱塞泵，柱塞直径，柱塞数，柱塞分布园直径，斜盘倾角，已知：在压力时，容积效率；在压力时，容积效率，试求：

14

（1）压力，转速时，泵的实际流量； （2）压力，转速时，泵的实际流量。

3.23 一液压马达每转排量，供油压力，输入流量，液压马达的容积效率，机械效率，液压马达回油腔有的背压，试求 （1）液压马达的输出扭矩； （2）液压马达的转速。

3.24 一定量泵向一定量液压马达供油与马达具有相同的参数：，，，若泵的转速，液压马达的负载扭矩，不计管路损失，试计算： （1）液压马达的工作压力； （2）液压马达的转速； （3）液压马达的有效输出功率； （4）液压泵的驱动功率。

3.25 一限压式变量叶片泵向定量液压马达供油。已知：定量液压马达排量，容积效率，机械效率，负载扭矩，变量叶片泵特性曲线如图示，设在压力管路中有的压力损失，试求：

(1) 液压泵的供油压力； （2）液压马达的转速； （3）液压马达的输出功率；

（4）液压泵的驱动功率（设液压泵的总效率）

第四章 液压缸

4.1

4.2 4.3 4.4 4.5

活塞式液压缸有几种形式？有什么特点？它们分别用在什么场合？ 简述O型和Y型密封圈的特点和使用注意事项。

以单杆活塞式液压缸为例，说明液压缸的一般结构形式. 活塞式液压缸的常见故障有哪些？如何排除？

如图4. 5所示，已知单杆液压缸的内径D?50mm，活塞杆直径

d?35mm，泵的供油压力p?2.5MPa，供油流量q?10L/min。试求：

15

（1） 液压缸差动连接时的运动速度和推力；

若考虑管路损失，则实测p1?p，而p2?2.6MPa，求此时液压缸的

(2)

推力。

4.6

图4. 24为两个结构相同相互串联的液压缸，无杆腔的面积

A1?100?10?4m2有杆腔的面积A2?80?10?4m2，缸1的输入压力p1?0.9MPa，输入流量q?12L/min，不计摩擦损失和泄漏，求：

（1） 两缸承受相同负载（F1?F2）时，该负载的数值及两缸的运动

速度；

（2） 缸2的输入压力是缸1的一半（p1?p2）时，两缸各能承受多

少负载？

（3） 缸1不承受负载（F1?0）时，缸2能承受多少负载？

16

4.7

如图4. 5所示，缸筒固定，柱塞运动，柱塞直径为12cm。若输入液压

油的压力为p?5MPa，输入流量为q?10L/min，试求缸中柱塞伸出的速度及所驱动的负载大小（不计摩擦损失和泄漏）。 4.8

设计一单杆活塞式液压缸，已知外载F?2?10N，活塞和活塞处密

24封圈摩擦阻力为F1?12?10N，液压缸的工作压力为5MPa，试计算液压缸内径D。若活塞最大移动速度为0.44m/s，液压缸的容积效率为0.9，应选用多大流量的液压泵？若泵的总效率为0.85，电动机的驱动功率应为多少？

题4.9 图

4.9

如下图所示，缸筒内径D=90 mm ，活塞杆直径d=60 mm ，进入液压缸

17

的流量Q=25L/min ，进油压力，背压力，试计算图示各种情况下运动件运动速度的大小、方向以及最大推力

题4.10 图

4.10 如图示的柱塞式液压缸，图a为缸体固定，柱塞运动；图b为柱塞固定，缸体运动。柱塞直径，缸筒内径，若输入流量，供油压力，试求： （1）运动件的运动速度； （2）运动件所产生的推力。

题4.11 图 题4.12 图

4.11 一柱塞固定的液压缸与工作台联结在一起，共重，结构尺寸，如图示。启动时，克服负载向上升。设工作台在内，均匀地从静止达到最大稳定速度，不计漏损。试决定启动时的供油压力和流量

4.12 一双叶片摆动液压缸，如图示。缸径，轴径，叶片宽度。当输入流量，时，不计损失，回油口接油箱。试求输出转矩和角速度。

18

4.13 三个液压缸串联连接，缸筒内径均为，活塞杆直径均为，供油压力，供油流量，如果三液压缸所承受的负载F相同，试求： 1）负载F；

2）三活塞的运动速度；

3）如果方向阀切换至右位，活塞反向运动时，各活塞的运动速度。 4.14 一单杆液压缸快速向前运动时采用差动联接，快速退回时，压力油输入液压缸有杆腔。假如缸筒直径为，活塞杆直径为，慢速运动时活塞杆受压，其负载为，已知输入流量，背压力。 1）试求往复快速运动速度；

2）如缸筒材料的许用应力，计算缸筒壁厚；

3）如液压缸活塞杆铰接，缸筒固定，其安装长度，试校核活塞杆的纵向压杆稳定性。

19

4.15 图示液压缸内径，活塞杆直径，外负载，液压泵流量Q为，额定工作压力为，驱动电动机功率，启动液压泵后，调节溢流阀，使溢流阀的调定压力，此时发现活塞不运动，为什么？而后将溢流阀调定压力调至，此时活塞运动，为什么？运动速度为多少？当活塞运动到底如不及时退回，发现电机发热并跳闸，这又是为什么？

4.16 一限压式变量泵向单杆活塞缸供油，油路连接和变量泵特性曲线如图示。已知液压缸负载，油管AB段、BC段、BD段压力损失均为，试求： 1）液压缸无杆腔压力；2）液压缸有杆腔压力；3）压力泵的出口压力；4）液压缸的运动速度；5）液压泵的输出功率；6）回路效率。

4.17 液压缸内径，缓冲柱塞直径，缓冲行程，液压缸水平安装，外负载，负载的滑动摩擦系数，液压泵供油压力为，流量为。试求，缓冲腔内最大冲击压力，并校核缸筒强度是否足够。

第五章 液压基本回路与控制阀

5.1 电液动换向阀的先导阀，为何选用Y型中位机能？改用其他型中位机能

是否可以？为什么？ 5.2 二位四通电磁阀能否作二位二通阀使用？具体接法如何？ 5.3 什么是换向阀的常态位？ 5.4

223A?12cmA?30cmF?30?10N，21图5.4所示液压缸，，，

液控单向阀用作闭锁以防止液压缸下滑，阀内控制活塞面积

Ak是阀芯承压面积A

的三倍，若摩擦力、弹簧力均忽略不计，试计算需要多大的控制压力才能开启液

控单向阀？开启前液压缸中最高压力为多少？ 5.5 两腔面积相差很大的单杆活塞缸用二位四通换向阀换向。有杆腔进油时，无杆回油流量很大，为避免使用大通经二位四通换向阀，可用一个液控单向阀分流，请画出回路图。

20

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/fskt.html