液压复习要求及练习题2 及答案

第1单元 液压传动概述、液压流体力学基础、液压泵、液压马达

要求重点掌握的内容

一、 液压系统的组成与特点

组成：动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件、工作介质

特点：1. 优点：1.体积小，输出力大 2.不会有过负载的危险 3.输出力、速度调整容易 4.易于自动化

2．缺点：1.泄露和液体的可压缩性影响执行元件运动的准确性2.对油温的变化比较敏感 3.传动效率较低 4.液压元件的制造成本较高 5.故障诊断与排除比较困难

二、液压油的相关知识 1、动力黏度（绝对黏度）：它是表征流动液体内摩擦力大小的黏性系数，用μ表示。

运动黏度：液体动力黏度μ与其密度ρ的比值称为该液体的动力黏度，用υ表示。 相对黏度（条件黏度）：它是采用特定的黏度计在规定的条件下测出来的液体黏度。

2、黏温特性：黏度对温度的变化十分敏感，当温度升高时，液体分子间的内聚力减小，其黏度降低。 （液体的黏温特性常用黏度指数VI来度量。黏度指数高，说明黏度随温度的变化小，其黏温特性好。）

3、 液压油的选用规则（p14） （1）要有适宜的黏度和良好的黏温特性，一般液压系统所选用的液压油的运动黏度为（13~68）×10-6 m2/s（40 ℃）。

（2）具有良好的润滑性，以减少液压元件中相对运动表面的磨损。 （3）具有良好的热稳定性和氧化稳定性。

（4）具有较好的相容性，即对密封件、软管、涂料等无溶解的有害影响。 （5）质量要纯净，不含或含有极少量的杂质、水分和水溶性酸碱等。 （6）具有良好的抗泡沫性，抗乳化性要好，腐蚀性要小，防锈性要好。

（7）液压油用于高温场合时，为了防火安全，闪点要高；在低温环境下工作时，凝点要低。

三、流体静力学

1、液体静力学基本方程：p=p0+ρgh（G=mg=ρVg=ρghΔA，pΔA=p0ΔA+ρghΔA，p=F/A）

（1）静止液体内任一点处的压力由两部分组成：一部分是液面上的压力，另一部分是与该点离液面深度的乘积。当液面上只受大气压力作用时，则液体内任一点处的静止压力为 p =po+ρgh 。 （2）静止液体内的压力随液体深度的增加而线性增加。

（3）液体内深度相同处各点的压力都相等。压力相等所有点组成的面称为等压面。在重力作用下静止液体中的等压面是一个水平面。

液压传动系统中的工作介质由自重造成的压差可按Δp =ρgh 计算，但在液压系统中，通常由液体自重所产生的压力可以忽略不计。

2、帕斯卡原理：由外力作用所产生的压力可以等值地传递到液体内部所有各点，故在液体内部各点的压

πD2力处处相等。 F?pA?p43、液体对固体壁面的作用力计算方法：

固体壁面上的液压力在某一方向上的分力就等于液压力与壁面上的液压力与壁面在该方向上的垂直面内的投影面积的乘积。

F=pA=p×πDΛ2/4(F液压力作用在活塞上的力，p液压力，A液压力方向上的投影面积，D活塞直径)

4、绝对压力、相对压力（表压力）、真空度的关系 绝对压力和相对压力的关系如下：

绝对压力＝大气压力＋相对压力 相对压力＝绝对压力－大气压力

当绝对压力小于大气压力时，比大气压力小的那部分压力数值称为真空度， 即：真 空 度＝大气压力－绝对压力

pm12pm12mv1?mgh1?1?mv2?mgh2?22?2?

四、流体动力学

1、连续性方程及其应用（p24）

理想液体在管道中恒定流动时，由于它不可压缩（密度ρ不变），在压力作用下，液体中间也不可能有空隙，则在单位时间内流过截面1和截面2处的液体质量应相等，故有ρA1v1=ρA2v2，即 A1v1= A2v2 （2-19） 或写成 q=vA=常数

应用：式（2-19）即为液流连续性方程，它说明液体在管道中流动时，流经管道每一个截面的流量是相等的，并且同一管道中各个截面的平均流速与过流断面面积成反比，管径细的地方流速大，管径粗的地方流速小。

式（2-19）表明：

液体在管道中流动时，流经管道每一个截面的流量是相等的（这就是液流连续性原理）并且同一管道中各个截面的平均流速与过流断面面积成反比，管子细的地方流速大，管子粗的地方流速小。

2、 伯利努方程及其应用（p24） 方程：

应用：在密闭的管道中作恒定流动的理想液体具有三种形式的能量（动能、位能、压力能），在沿管道流动的过程中，三种能量之间可以互相转化，但是在管道任一断面处三种能量的总和是一常量。

五、管道中液体的压力损失

1、层流和紊流的概念及判断、雷诺数（p23）

概念：层流：液体质点互干扰，液体的流动呈线性或层状，且平行于管道轴线；

紊流:液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线的运动外，还存在着剧烈的横向运动。

判断：实验证明，液体在圆管中的流动状态不仅与管内的平均流速v有关，还和管径d、液体的运动黏度υ有关。但是真正决定液流状态的，却是这三个参数所组成的一个称为雷诺数Re的无量纲纯数

液流由层流转变为紊流时的雷诺数和由紊流转变为层流时的雷诺数是不同的，后者数值小，所以一般都用后者作为判别液流状态的依据，称为临界雷诺数，记作ReL。当液流的雷诺数Re小于临界雷诺数ReL时，液流为层流；反之，液流大多为紊流。

雷诺数：雷诺数是液流的惯性力对黏性力的无因次比。当雷诺数较大时，说明惯性力起主导作用，这时液体处于紊流状态;当雷诺数较小时，说明黏性力起主导作用，这时液体处于层流状态。液体在管道中流动时，若为层流，则其能量损失较小;若为紊流，则其能量损失较大。所以，在液压传动系统设计时，应考虑尽可能使液体在管道中为层流状态。

2、压力损失（沿程损失、局部损失、总损失）的计算方法 沿程压力损失Δpf可用以下公式计算:

式中 λ —沿程阻力系数。对圆管层流，其理论值λ=64/Re。实际计算时,对金属管应取λ=75/Re， 对橡胶管应取λ=80/Re。

l —油管长度,m； d —油管内径,m； ρ —液体的密度,kg/m3；v —液流的平均流速,m/s。

2局部压力损失Δpγ的计算公式为： ????v?p2式中 ξ —局部阻力系数，各种局部结构的ξ 值可查有关手册； v —液流在该局部结构处的平均流速。

整个管路系统的总压力损失∑Δp等于油路中各串联直管的沿程压力损失∑Δpf及局部压力损失∑Δpγ

22之和，即： ??p???p???p???l?v????vf?d22六、气穴、气蚀的概念

气穴现象：在液体流动中，因某点处的压力低于空气分离压而产生大量气泡的现象。

气蚀现象：附着在金属表面上的气泡破灭，它所产生的局部高温和高压会使金属剥落，表面粗糙，或出现海绵状小洞穴。

练习题 一、选择题

1.液压的（ ）具有明确的物理意义，它表示了液体在以单位速度梯度流动时，单位面积上的内摩擦力。 A. 动力粘度 B.运动粘度 C. 恩氏粘度 D.赛氏粘度

2.当系统的工作压力、环境温度较高，工作部件运动速度较低时，为减少泄漏，宜采用粘度较（ ）的液压油；当系统工作压力、环境温度较低，工作部件运动速度较高时，为了 减少功率损失，宜采用粘度较（ ）的液压油。

A.高 低 B.高 高 C.低 高 D.低 低

3. 我国生产的机械油和液压油采用40OC时其（ ）的标号。 A.动力粘度，Pas B.恩氏粘度OE C.运动粘度mm2/s D.赛氏粘度 SSU

4. 在密闭容器中，施加于静止液体内任一点的压力能等值地传递到液体中的所有地方，这称为（ ） A. 能量守恒原理 B. 动量守恒定律 C. 质量守恒原理 D.帕斯卡原理 5.泵常用的压力中，（ ）是随外负载变化而变化的

A. 泵的输出压力 B. 泵的最高压力 C. 泵的额定压力 6.泵的额定转速和额定压力下的流量称为（ ） A. 实际流量 B. 理论流量 C. 额定流量

二、判断题

1.不考虑泄漏的情况下，根据液压泵的几何尺寸计算而得到的流量称为理论流量 （ √ ）

2. 液压泵自吸能力的实质是由于泵的吸油腔形成局部真空，油箱中的油在大气压作用下流入油腔 （ √ ）

3. 限压式变量泵主要依靠泵出口压力变化来改变泵的流量（ × ）

4.由于油液在管道中流动时有压力损失和泄漏，所以液压泵输入功率要小于输送到执行机构的功率。（ × ）

5.由于容积损失，对于液压泵而言，当输出压力增大时，实际输出流量会减少。（ √ ） 6.为了减小径向不平衡力，齿轮泵的吸油口制造比压油口大。（ √ ）

7.齿轮泵、叶片泵和柱塞泵相比较，柱塞泵最高压力最大，齿轮泵容积效率最低，双作用叶片泵噪音最小。（ √ ）

8.单作用叶片泵改变定子和转子的偏心量，便可改变泵的排量，从而实现变量输出。（ √ ）

9. 曲面承受液体压力时，作用在曲面上的液压力在某一方向上的分力等于静压力与曲面面积的乘积。（ √ ）

三、问答计算题

1. 简述液压传动的优点和缺点。

优点：（1）液压传动装置的体积小、重量轻、结构紧凑，液压传动采用高压时，能输出大的推力或大的转矩，可实现低速大吨位传动。

（2）液压传动能在大范围内方便地实现无级调速（调速比范围可达2000）。

（3）液压元件之间可采用管道连接或集成式连接，其布局、安装有很大的灵活性。

（4）液压传动能使执行元件的运动即使在负载变化时仍均匀稳定，可使运动部件换向时无冲击。而且由于其反应速度快，可实现快速启动、制动和频繁换向。

（5）液压传动系统操作简单，调节控制方便，特别是与机、电、气联合使用时，能方便地实现复杂的自动工作循环。

（6）液压传动系统便于实现过载保护，使用安全、可靠。能实现自润滑，故使用寿命长。 （7）液压元件已实现标准化、系列化和通用化，故液压传动系统的设计、制造、维修过程都大大简化，周期短。 缺点：（1）液压传动中的泄漏和液体的可压缩性会影响执行元件运动的准确性，因此液压传动系统不宜在对传动比要求严格的场合使用（如螺纹和齿轮加工机床的内传动链系统）。

（2）液压传动对油温的变化比较敏感，其工作稳定性很容易受到温度的影响，因而不宜在高温或低温的条件下工作。

（3）液压传动系统工作过程中的能量损失（泄漏损失、溢流损失、节流损失、摩擦损失等）较大，传动效率较低，因而不适宜作远距离传动。

（4）为减少泄漏，液压元件的制造和装配精度要求较高，因此液压元件的制造成本较高。而且液压传动系统中相对运动的零部件间的配合间隙很小，对液压油的污染比较敏感，要求有较好的工作环境。

（5）液压传动系统的故障诊断与排除比较困难，因此对使用和维修人员提出了更高的要求。

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

1）泵的理论流量；2）泵的容积效率；3）泵的机械效率；

4）泵在额定工况下，泵的输出功率；5）在额定工况下，所需电机的驱动功率。

3．某段钢管，其公称直径40mm，长1m，通过的油液运动粘度ν=0.4cm2/s，油液密度ρ=0.9g/cm3, 流量400L/min，求油液流过此段钢管的压力损失。

第2单元 液压缸、液压控制阀、辅助装置

要求重点掌握的内容

一、 液压缸的类型与特点

二、液压缸力、速度的计算

? 单活塞杆液压缸差动连接计算。 三、液压控制阀

1、单向阀：液控单向阀工作原理

2、换向阀：

阀主体结构型式（几位几通）；二位二通、二位三通、二位四通、三位四通、三位五通 操纵方式；手动、机动、电动、液动、电液动 中位机能；

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