液压与气动期末考试试卷及答案

第三章

3.18 液压泵的额定流量为100 L/min，液压泵的额定压力为2.5 MPa，当转速为1 450 r/min时，机械效率为由实验测得，当液压泵的出口压力为零时，流量为106 L/min；压力为2.5 MPa时，流量为100.7 L/min，?m=0.9。

试求：（1）液压泵的容积效率?V是多少？（2）如果液压泵的转速下降到500 r/min，在额定压力下工作时，估算液压泵的流量是多少？（3）计算在上述两种转速下液压泵的驱动功率是多少？

解：（1）?v?q100.7??0.95 qt106（2）q1?Vn1?v?n1500qt?v??106?0.95? 34.7L/min n1450（3）在第一种情况下：

Pi?在第二种情况下：

P0t?m?pqt?m2.5?106?106?10?3??4.9?103W

0.9?60Pi1?P0t1?m?pqt1?m2.5?106?34.7?10?3??1.69?103W

0.9?60?0.95答：液压泵的容积效率?V为0.95，在液压泵转速为500r/min时，估算其流量为34.7L/min，液压泵在第一种情况下的驱动功率为4.9?103W，在第二种情况下的驱动功率为1.69?103W。

3.20 某组合机床用双联叶片泵YB 4/16×63，快速进、退时双泵供油，系统压力p = 1 MPa。工作进给时，大泵卸荷（设其压力为0），只有小泵供油，这时系统压力p = 3 MPa，液压泵效率? = 0.8。试求：（1）所需电动机功率是多少？（2）如果采用一个q = 20 L/min的定量泵，所需的电动机功率又是多少？

解：（1）快速时液压泵的输出功率为：

1?106?(16?63)?10?3?1316.7 W P01?p1q1?60工进时液压泵的输出功率为：

3?106?16?10?3P02?p2q2??800 W

60电动机的功率为：

P电?P01??1316.7?1646 W 0.83?106?20?10?3??1250 W （2）电动机的功率为：P电??0.8?60pq答：所需电动机功率是1646 W，如果采用一个q = 20 L/min的定量泵，所需的电动机功率是1250 W

第四章

4.6 已知单杆液压缸缸筒直径D = 100 mm，活塞杆直径d = 50 mm，工作压力p1=2 MPa，流量为q = 10 L/min，回油背压力为P2= 0.5 MPa，试求活塞往复运动时的推力和运动速度。

解：（1）无杆腔进油时：F1?p1A1?p2A2? F1????p41?p2?D2?p2d2

???4 N ?1.08?10???2?106?0.5?106??0.12?0.5?106?0.052??4q10?10?3?1???0.021 m/s

?A1?0.12?604（2）有杆腔进油时：F2?p1A2?p2A1????p41?p2?D2?p1d2

?F2???4 N ?0.785?10???2?106?0.5?106??0.12?2?106?0.052??4q10?10?3?2???0.028 m/s

A2??(0.12?0.052)?604 答：当无杆腔进油时的活塞推力是1.08?104 N，运动速度是0.021 m/s；当有杆腔进油时活塞的推力是0.875?104 N，运动速度是0.028 m/s。

4.7 已知单杆液压缸缸筒直径D = 50 mm，活塞杆直径d = 35 mm，泵供油流量为q = 10 L/min，试求：（1）液压缸差动连接时的运动速度；（2）若缸在差动阶段所能克服的外负载F = 1 000 N，缸内油液压力有多大（不计管内压力损失）？

解：（1）??q?4?10?10?3d2?4?0.17 m/s

?0.0352?60 （2）p?F?4?1000d2?4?1.04 MPa

?0.0352 答：液压缸差动连接时的运动速度是0.17 m/s；若缸在差动阶段所能克服的外负载F=1 000 N时，缸内油液压力是1.04 MPa。

4.8一柱塞缸柱塞固定，缸筒运动，压力油从空心柱塞中通入，压力为p，流量为q，缸筒直径为D，柱塞外径为d，内孔直径为d0，试求柱塞缸所产生的推力F和运动速度?。

解：F?pA??4d2p，??qq4q ??A?d2?d24答：柱塞缸所产生的推力等于F??4d2p，运动速度等于??4q。 2?d4.9 如题5.4图所示的叶片泵，铭牌参数为q = 18 L/min，p = 6.3 MPa，设活塞直径D = 90 mm，活塞杆直径d = 60 mm，在不计压力损失且F = 28 000 N时，试求在各图示情况下压力表的指示压力是多少？（p2=2 MPa）

解：（a）p?F28000??4.4 MPa ?A?0.0924F?p2A2（b）p??A（c）p?p0

28000?2?106??4?0.092?0.0622???4?5.5 MPa

?0.094.10如题5.5图所示的串联油缸，A1和A2为有效工作面积，F1和F2是两活塞杆的外负载，在不计损失的情况下，试求p1，p2，?1和?2各是多少？

F2?p?2?A2qpqp?p1A1?F1?p2A1?解：由?，得?；?1?，?2?

A2A1?p2A2?F2?p?F1?F21?A1A2?4.11 如题5.6图所示的并联油缸中，A1?A2，F1?F2，当油缸2的活塞运动时，试求?1、?2和液压泵的出口压力p各是多少？

解：已知：F1?F2，A1?A2，当油缸2动作时，而油缸1不运动，此时?2?第五章

5.8 题6.2图中溢流阀的调定压力为5 MPa，减压阀的调定压力为2.5 MPa，设液压缸的无杆腔面积

qpA2，?1?0，p?F2 A2A?50cm2，液流通过单向阀和非工作状态下的减压阀时，其压力损失分别为0.2 MPa和0.3 MPa。求：

当负载分别为0 kN、7.5 kN和30 kN时，（1）液压缸能否移动？（2）A、B和C三点压力数值各为多少？

解：F?0，液压缸快速空载运动，pc?0，考虑到单向阀的压力损失，则pB?0.2MPa，考虑到非工作状态下的减压阀压力损失，pA?0.5MPa。

F7.5?103?1.5MPa F?7.5kN，pC??A50?10?4考虑到单向阀的压力损失，则pB?1.7MPa，小于减压阀的调定压力，考虑非工作状态下的减压阀的压力损失，则

F30?103?6MPa pA?2.0 MPa 液压缸能运动；F?30kN，pC??A50?10?4液压缸不能运动，单向阀不能打开，液压阀处于工作状态，pB?2.5 MPa ，pA?5 MPa。

5.9 如题6.5图所示的液压系统中，各溢流阀的调定压力分别为pA?4MPa、pB?3MPa和pC?2MPa。试求在系统的负载趋于无限大时，液压泵的工作压力是多少？

答：（a）图中，三个溢流阀串联。当负载趋于无穷大时，则三个溢流阀都必须工作，则

p泵?pA?pB?pC?9MPa；

（b）图中，三个溢流阀并联。当负载趋于无穷大时，A必须工作，而A的溢流压力取决于远程调压阀B，B取决于C，所以p泵?pC?2MPa。

5.10 在题图6.8所示的系统中，溢流阀的调定压力为4MPa，如果阀芯阻尼小孔造成的损失不计，试判断下列情况下压力表的读数是多少？（1）YA断电，负载为无穷大；（2）YA断电，负载压力为2 MPa；（3）YA通电；负载压力为2 MPa。

答：（1）YA断电，负载为无穷大时，压力表的读数pA = 4 MPa； （2）YA断电，负载压力为2MPa时，pA=2 MPa；

（3）YA通电；负载压力为2MPa时，pA=0。

5.11 如题6.9图所示，顺序阀的调整压力为pA=3MPa，溢流阀的调整压力为py?5MPa，试求在下列情况下A、B点的压力是多少？（1）液压缸运动时，负载压力pL?4MPa；（2）负载压力pL?1MPa；（3）活塞运动到右端时。

答：（1）液压缸运动pL = 4 MPa时，则pA = pB = 4 MPa；（2）pL = 1 MPa时，则pA = 1 MPa，pB = 3 MPa；（3）活塞运动到右端时，则pA = pB = 5 MPa。

5.12 在题6.6图所示两阀组中，设两减压阀调定压力一大一小（pA > pB），并且所在支路有足够的负载。说明支路的出口压力取决于哪个减压阀？为什么？

答：（a）图中，两个减压阀串联，且pA>pB，当负载趋于无穷大时，支路出口压力取决于B阀。因为调定压力低的B阀先工作，然后是调定压力高的A阀工作，故支路压力取决于调定压力低的B阀。

（b）图中，两个减压阀并联，支路出口压力取决于A阀，当负载趋于无穷大时，出口压力达到pB时，B阀工作，而此时A阀阀口全开，由于A阀出口压力高于B阀出口压力，则B阀立刻关闭，当压力升高达到pA时，A阀工作，故支路压力取决于调定压力高的A阀。

第七章

7.28 如题图8.3所示，图示为采用调速阀的进口节流加背压阀的调速回路。负载F=9 000 N。液压缸两腔面积

A1?50 cm，A2?20 cm。背压阀的调定压力pb?0.5 MPa。液压泵的供油流量q?30 L/min。不计管

22道和换向阀的压力损失。试问：（1）欲使液压缸速度恒定，不计调压偏差，溢流阀最小调定压力py多大？（2）卸荷时的能量损失有多大？（3）若背压阀增加了?pb，溢流阀调定压力的增量?py应有多大？

解：（1）因为p2?pb， 所以p1?FA29000206?pb???0.5?10?2MPa ?4A1A150?1050由于不计调压偏差，所以py?p1?2MPa。 （2）Ploss30?10?3?p2q?0.5?10??250W

606 （3）因为p1?py，p2?pb，所以py?FA2?pb。 A1A1FA2?(pb??pb)， A1A1当p2?p?pb时，溢流阀调定压力p?y?p?y?AAFA2?pb?2?pb?py?2?pb， A1A1A1A1A22?pb??pb。 A15溢流阀调定压力的增加量?py?7.30 如题图8.5所示的调速回路，液压泵的排量Vp?105 mL/r，转速np?1000 r/min，容积效率?Vp?0.95，

溢流阀调定压力py?7MPa，液压马达排量VM?160mL/r，容积效率?VM?0.95，机械效率?mM?0.8，负载转矩T?16Nm。节流阀最大开度ATmax?0.2cm2（可视为薄刃孔口），其流量系数Cd?0.62，油液密度（1）通过节流阀的流量和液压马达的最大转速nMmax、输出功率P和??900kg/m。不计其它损失。试求：

回路效率?，并请解释为何效率很低？（2）如果将py提高到8.5MPa时，nMmax将为多大？

解：（1）q?VPnP?VP3105?10?6?1000??0.95?1.6625?10?3m3/s，

602?nMT?pMVMnM?mM?VM

pM?2?TVM?mM?VM?2??16?0.8267MPa。

160?10?6?0.8?0.95?4q??CdAT2?p2??7?0.8267??106?0.62?0.2?10??1.45?10?3 m3/s ?900q?=87.1L/min， nMmax?q??VM87.1?0.95??517 r/min ?3VM160?10P出?2?nMT?2??517?16/60?866.5 W

??P出P入?2?nMT866.5??0.0745 pPq7?106?1.6625?10?3这是因为存在溢流损失和节流损失.

2??8.5?0.8267??106（2）q?0.62?0.2?10??97.15 L/min

900?4nMmax?97.15?0.95?576.8 r/min ?3160?10P出?2??576.8?16/60?966.5 W

??966.5?0.083

7?106?1.6625?10?37.31试说明题图8.6所示容积调速回路中单向阀A和B的功用。在液压缸正反向移动时，为了向系统提供过载保护，安全阀应如何接？试作图表示。

答：单向阀A：液压缸右行时，小腔回油满足不了液压泵的吸油要求，需要从油箱吸油。

单向阀B：液压缸左行时，大腔回油多于液压泵的吸油流量，多余的液压油从液控单向阀排回油箱。 为了给液压缸进行过载保护，将如所示油路接入回路，M和N两点分别接到液压缸的进出口处。 7.32 如题图8.7所示的液压回路，限压式变量叶片泵调定后的流量压力特性曲线如图所示，调速阀的调定流量为2.5 L/min，液压缸两腔的有效面积A1?2A2?50 cm，不计管路损失，试求：（1）液压缸的大腔压力p1；（2）当负载F=0 和F=9 000 N时的小腔压力p2；（3）设液压泵的总效率为0.75，求液压系统的总效率。

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