《液壓與氣壓傳動》習題.doc
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1、液壓與氣壓傳動習題集 緒論 液壓與氣壓傳動概述 0-1.何謂液壓傳動?液壓傳動系統(tǒng)有哪些基本組成部分?各部分的作用是什么? 圖 題 0-3 0-3.圖示液壓千斤頂中,小活塞直徑 d=10mm,大活塞直徑D=40mm,重 物G=5000kg,小活塞行程20 mm, 杠桿L=500 mm,l=25 mm,問: (1)杠桿端需加多少力才能頂起重物 W; (2)此時液體內所產生的壓力為多 少; (3)杠桿上下一次,重物升高多少? 0-4.用恩氏粘度計測得ρ=850kg/m3的某 液壓油200mL流過的時間為t1=153s,20C時200mL蒸餾水
2、流過的時間t2=51s。問該液壓油的E為多少?動力粘度為多少?運動粘度為多少? 第一章 液壓與氣壓傳動的基礎知識 圖 題1-9 1-2.為什么說壓力是能量的一種表現(xiàn)形式? 1-3.液壓傳動中傳遞力是依據什么原理? 1-4.為什么能依據雷諾數來判別流態(tài)?它的物理意 義是什么? 1-5.伯努利方程的物理含義是什么? 1-6.試述穩(wěn)態(tài)液動力產生的原因? 圖 題1-12 圖 題1-11 圖 題1-10 1-7.為什么減緩閥門的關閉速度可以降低液壓沖擊? 1-8.為什么在液壓傳動中對管道內油液的最大流速要加以限制? 1-9.如圖所示,充滿液體的倒置U形管
3、,一端位于一液面與大氣相通的容器中, 另一端位于一密封容器中。容器與管中液體相同,密度ρ=1000kg/m3。在靜 止狀態(tài)下,h1=0.5m,h2=2m。試求在A、B兩處的真空度。 1-10.有一水平放置的圓柱形油箱,油箱上端裝有圖示的油管,油管直徑為20 m m。油管一端與大氣相通。已知圓柱直徑D=300m m,油管中的液柱高度如圖示為h=600m m。油液密度ρ=900kg/m3。試求作用在圓柱油箱端部圓形側面的總液壓力。 1-11.圖示安全閥,按設計當壓力為p=3Mpa時閥應開啟,彈簧剛度k=8N/mm。 活塞直徑分別為D=22 mm,D0=20 mm。試確定該閥的彈簧預壓
4、縮量為多少? 圖 題1-14 圖 題1-13 1-12.有半徑R=100 mm鋼球堵塞著垂直壁面上直徑d=1.5R的圓孔,當鋼球恰 好處于平衡狀態(tài)時,鋼球中心與容器液面的距離H是多少?已知鋼密度為8000kg/m3,液體密度為820kg/m3。 1-13.如圖所示一直徑D=30m的儲油罐,其近底部的出油管直徑d=20 mm,出油管中心與儲油罐液面相距H=20m。設油液密度ρ=900kg/m3。假設在出油過程中油罐液面高度不變,出油管處壓力表讀數為0.045Mpa,忽略一切壓力損失且動能修正系數均為1的條件下,試求裝滿體積為10000升的油車需要多少
5、時間。 1-14.如圖所示的水平放置的抽吸裝置,其出口和大氣相通,細管處的截面積A1=3.2cm2,出口處管道截面積A2=4A1,如果裝置中心軸線與液箱液面相距h=1m,且液體為理想液體,試求開始抽吸時,水平管道中通過的流量q。 圖 題1-15 圖 題1-17 圖 題1-16 1-15.圖示的放液閥關閉時壓力表讀數為0.25Mpa,而打開時則改變?yōu)?.06Mpa。已知液體為理想液體,其密度為ρ=1000kg/m3。試求通過閥的流量q。 1-16.水平放置的光滑圓管由兩段組成,如圖所示。其直徑d1=10 mm,d0=6 mm,每段長度均為l=3m。假設液體密度
6、為ρ=900kg/m3。運動粘度ν=0.210-4m2/s,管中流量q=18L/min,管道突然收縮處局部阻力系數ζ=0.35。管道出口處(Ⅱ)與大氣相通,試求在管道進口處(I)的壓力。 1-17.如圖所示一傾斜管道其長度為L=20 m,d=10 mm,兩端的高度差為h=15m。當液體密度為ρ=900kg/m3,運動粘度ν=4510-6m2/s,p1=4.5105pa,p2=2.5105pa時在管道中流動液體的流動方向和流量。 1-18.噴管流量計直徑D=50 mm,噴管出口直徑d =30 mm。局部阻力系數ζ=0.8,油液密度ρ=800kg/m3,噴管前后壓力差由水銀差壓計讀數h=175
7、m m。試求通過管道的流量q。 圖 題1-20 圖 題1-18 圖 題1-19 1-19.圖示液壓泵從油箱吸油。液壓泵排量V=72cm3/r,轉速n=1500r/min,油液粘度ν=4010-4m2/s,密度ρ=900kg/m3。吸油管長度l=6m,吸油管直徑d =30 mm,在不計局部損失時試求為保證泵吸油口真空度不超過0.4105pa液壓泵吸油口高于油箱液面的最大值H,并回答此H是否與液壓泵的轉速有關。 1-20.液壓缸直徑D=80 mm,缸底有一直徑d =20 mm小孔,當活塞上的作用力F=3000N,不計油液流動過程中的能量損失,并假設動量與動能修正系
8、數均為1時,求液壓缸缸底壁所受作用力。 圖 題1-22 1-21.圖示為齒輪液壓泵,已知轉速為n=1500r/min,工作壓力為7Mpa,齒頂圓半徑R=28 mm,齒頂寬t=2mm,齒厚b=2.9cm。設每個齒輪與液壓泵殼體相接觸的齒數為Z0=11,齒頂間隙h=0.08mm,油液粘度μ=310-2Pas,試求通過齒頂間隙的泄漏量q。 圖 題1-21 1-22.d=20mm的柱塞在力F=40N作用下向下運動,導向孔與柱塞的間隙如圖所示為h=0.1mm,導向孔長度L=70mm,試求當油液粘度μ=0.78410-1Pas,柱塞與導向孔同心,柱塞下移0.1m所需的時間t。
9、 1-23.若通過一薄壁小孔的流量q=10L/min時,孔前后壓差為0.2Mpa,孔的流量系數Cd=0.62,油液密度ρ=900kg/m3。試求該小孔的通流面積。 1-24.當氣源及室溫均為15C時,將壓力為0.7Mpa(絕對)的壓縮空氣通過有效截面積A=30mm2的閥口,充入容積為85L的氣罐中,壓力從0.02Mpa上升到0.6Mpa時,試求充氣時間及氣罐的溫度。 第二章 液壓泵 2-1 簡述液壓泵與液壓馬達的作用和類型。 2-2 液壓泵的工作壓力取決于什么?泵的工作壓力與額定壓力有何區(qū)別? 2-3 什么是液壓泵的排量、理論流量和實際流量?它們的關系如何? 2-
10、4 液壓泵在工作過程中會產生哪兩方面的能量損失?產生損失的原因何在? 2-5 齒輪泵壓力的提高主要受哪些因素的影響?可以采取哪些措施來提高齒輪泵的壓力? 2-6 試說明限壓式變量葉片泵流量壓力特性曲線的物理意義。泵的限定壓力和最大流量如何調節(jié)?調節(jié)時泵的流量壓力特性曲線將如何變化? 2-7 雙作用葉片泵和限壓式變量葉片泵在結構上有何區(qū)別? 2-8 為什么軸向柱塞泵適用于高壓? 2-9 外嚙合齒輪泵、葉片泵和軸向柱塞泵使用時應注意哪些事項? 2-10 試比較各類液壓泵性能上的異同點。 2-11 某液壓泵在轉速n=950r/min時,理論流量qt=160L/min。在
11、同樣的轉速和壓力p=29.5Mpa時,測得泵的實際流量為q=150L/min,總效率 η=0.87,求: (1)泵的容積效率; (2)泵在上述工況下所需的電動功率; (3)泵在上述工況下的機械效率; (4)驅動泵的轉矩多大? 2-12 某變量葉片泵的轉子外徑 d=83mm,定子內徑D=89mm,葉片寬度B=30mm。求: (l)當泵的排量 V=16mL/r時,定子與轉子間的偏心量有多大? (2)泵的最大排量是多少? 2-13 某軸向柱塞泵的柱塞直徑 d=20mm,柱塞分布圓直徑 D=70mm,柱塞數 z=7。當斜盤傾角γ=2230′,轉速n=960r/min,輸出壓力p=1
12、6Mpa,容積效率ηv=0.95,機械效率η=0.9時,試求泵的理論流量、實際流量和所需電動機功率。 第三章 液壓馬達與液壓缸 3-1 活塞式液壓缸的有幾種形式?有什么特點?它們分別用在什么場合? 3-2 簡述O形和Y形密封圈的特點和使用注意事項。 3-3 以單桿活塞式液壓缸為例,說明液壓缸的一般結構形式。 3-4 活塞式液壓缸的常見故障有哪些?如何排除? 3-5 已知單桿液壓缸的內徑 D=50mm,活塞桿直徑 d=35mm,泵的供油壓力p=2.5MPa,供油流量 q=10L/min。試求: (1) 液壓缸差動連接時的運動速度和推力。 (2) 若考慮
13、管路損失,則實測p1≈p,而p2=2.6MPa,求此時液壓缸的推力。 3-6 兩個結構相同相互串聯(lián)的液壓缸,無桿腔的面積A1=10010-4㎡,有桿腔的面積A2=8010-4 ㎡,缸l的輸入壓力 p1=0.9MPa,輸人流量 q=12L/min,不計摩擦損失和泄漏,求: (1)兩缸承受相同負載(F1=F2)時,該負載的數值及兩缸的運動速度。 (2)缸2的輸入壓力是缸1的一半(p1=2p2)時,兩缸各能承受多少負載? (3) 缸1不承受負載(F1=0)時,缸2能承受多少負載? 3-7液壓缸缸筒固定,柱塞運動,柱塞直徑為12cm。若輸入液壓油的壓力為p=5MPa,輸入
14、流量為q=10L/min,試求缸中柱塞伸出的速度及所驅動的負載大?。ú挥嬆Σ翐p失和泄漏)。 3-8設計一單桿活塞式液壓缸,己知外載F=2104N,活塞和活塞處密封圈摩擦阻力為Ff=12102N,液壓缸的工作壓力為5MPa,試計算液壓缸內徑D。若活塞最大移動速度為0.04m/s,液壓缸的容積效率為0.9,應選用多大流量的液壓泵?若泵的總效率為0.85,電動機的驅動功率應多少? 3-9 液壓馬達的排量 V=100mL/r,入口壓力p1=10MPa,出口壓力p2=0.5MPa,容積效率ηv=0.95,機械效率ηm=0.85,若輸人流量q=50L/min,求馬達的轉速n、轉矩T、輸入功率Pi和輸
15、出功率P。各為多少? 3-10 某液壓泵當負載壓力為8MPa時,輸出流量為96L/min,而負載壓力為10MPa時,輸出流量為94L/min。用此泵帶動一排量為80cm3/r的液壓馬達,當負載轉矩為120Nm時 液壓馬達的機械效率為0.94,其轉速為1100r/min,試求此時液壓馬達的容積效率為多少? 4 第四章 控制閥 4-1 電液動換向閥的先導閥,為何選用Y型中位機能?改用其它型中位機能是否可以?為什么? 4-2 二位四通電磁閥能否做二位三通或二位二通閥使用?具體接法如何? 4-3 什么是換向閥的常態(tài)位? 4-4如圖所示液壓缸,A1=30cm2,A2
16、=12cm2,F=30103N,液控單向閥用作閉鎖以防止液壓缸下滑,閥內控制活塞面積Ak實閥芯承壓面積A的三倍,若摩擦力,彈簧力均忽略不計,試計算需要多大的控制壓力才能開啟液控單向閥?開啟前液壓缸中最高壓力為多少? 圖 題4-4 4-5 若先導式溢流閥主閥芯上阻尼孔被污物堵塞,溢流閥回出現(xiàn)什么樣的故障?如果溢流閥先導閥錐閥座上的進油小孔堵塞,又會出現(xiàn)什么故障? 4-6 若把先導式溢流閥的遠程控制口當成泄漏口接油箱,這時液壓系統(tǒng)會產生什么問題? 4-7 兩個不同調整壓力的減壓閥串聯(lián)后的出口壓力決定于哪一個減壓閥的調整 壓力?為什么?如兩個不同調整壓力的減壓閥并聯(lián)時,出口壓力又決定于
17、哪一個減壓閥?為什么? 4-8 順序閥和溢流閥是否可以互換使用? 4-9 試比較溢流閥、減壓閥、順序閥(內控外泄式)三者之間的異同點。 4-10 如圖所示溢流閥的調定壓力為4MPa,若閥芯阻尼小孔造成的損失不計,試 判斷下列情況下壓力表讀數各為多少? 1) Y斷電,負載為無限大時; 2) Y斷電,負載壓力為2MPa時; 3) Y通電,負載壓力為2MPa時。 4-11 如圖所示回路中,溢流閥的調整壓力為5.0MPa,減壓閥的調整壓力為 2.5MPa,試分析下列情況,并說明減壓閥閥口處于什么狀態(tài)? 1)當泵壓力等于溢流閥調定壓力時,夾緊缸使工件夾緊后,A、C點的壓力各為多少?
18、 2)當泵壓力由于工作缸快進壓力降到1.5MPa時(工件原先處于夾緊狀態(tài))A、C點的壓力多少? 3)夾緊缸在夾緊工件前作空載運動時,A、B、C三點的壓力各為多少? 圖 題4-10 圖 題4-10 4-12 如圖所示的液壓系統(tǒng),兩液壓缸的有效面積A1=A2=100cm2,缸Ⅰ負載F=35000N,缸Ⅱ運動時負載為零。不計摩擦阻力、慣性力和管路損失,溢流閥、順序閥和減壓閥的調定壓力分別為4MPa、3MPa和2MPa。求在下列三種情況下,A、B和C處的壓力。 1)液壓泵起動后,兩換向閥處于
19、中位; 2)1Y通電,液壓缸1活塞移動時及活塞運動到終點時; 3)1Y斷電,2Y通電,液壓缸2活塞運動時及活塞碰到固定擋塊時。 圖 題4-12 第五章 液壓基本回路 5-1 兩腔面積相差很大的單桿活塞缸用二位四通換向閥換向。有桿腔進油時,無 桿腔回油流量很大,為避免使用大通徑二位四通換向閥,可用一個液控單向閥分流,請畫出回路圖。 5-2 試說明圖示回路中液壓缸往復運動的工作原理。為什么無論是進還是退,只 要負載G一過中線,液壓缸就會發(fā)生斷續(xù)停頓的現(xiàn)象?為什么換向閥一到中位,液壓缸便左右推不動? 圖 題 5-2 F p p D d 5-3 在圖
20、示回路中,液壓泵的流量qp =10L/min,液壓缸無桿腔面積A1=50cm2,液壓缸有桿腔面積A2=25cm2,溢流閥的調定壓力 py=2.4MPa,負載F=10KN。節(jié)流閥口為薄壁孔,流量系數Cd =0.62,油液密度ρ=900kg/m3,試求:節(jié)流閥口通流面積AT=0.05cm2時的液壓缸速度v、液壓泵壓力pp、溢流功率損失Δpy和回路效率η。 A 1 A 1 A T F A 2 圖5-3 圖5-5 5-4 在回油節(jié)流調速回路
21、中,在液壓缸的回油路上,用減壓閥在前、節(jié)流閥在后 相互串聯(lián)的方法,能否起到調速閥穩(wěn)定速度的作用?如果將它們裝在缸的進 油路或旁油路上,液壓缸運動速度能否穩(wěn)定? 5-5圖示為采用中、低壓系列調速閥的回油調速回路,溢流閥的調定壓力py =4MPa,缸徑D=100mm,活塞桿直徑d=50mm,負載力F=31000N,工作時發(fā)現(xiàn)活塞運動速度不穩(wěn)定,試分析原因,并提出改進措施。 5-6在圖示液壓回路中,若液壓泵輸出流量qp =10L/min,溢流閥的調定壓力py=2MPa,兩個薄壁式節(jié)流閥的流量系數都是Cd=0.62,開口面積AT1=0.02cm2,AT2=0.01cm2,油液密度ρ=900kg
22、/m3,在不考慮溢流閥的調壓偏差時,求:(1)液壓缸大腔的最高工作壓力;(2)溢流閥的最大溢流量。 1 2 p y 圖 題 5-6 5-7 由變量泵和定量馬達組成的調速回路,變量泵的排量可在0~50cm3/r范圍內 改變,泵轉速為1000r/min,馬達排量為50cm3/r,安全閥調定壓力為10MPa,泵和馬達的機械效率都是0.85,在壓力為10MPa時,泵和馬達泄漏量均是1L/min,求: (1)液壓馬達的最高和最低轉速; (2)液壓馬達的最大輸出轉矩; (3)液壓馬達最高輸出功率; (4)計算系統(tǒng)在最高轉速下的總效率。 5-8 在變量
23、泵和變量馬達組成的調速回路中,把馬達的轉速由低向高調節(jié),畫出 低速段改變馬達的排量,高速段改變泵的排量調速時的輸出特性。 5-9 如圖所示的液壓回路,限壓式變量葉片泵調定后的流量壓力特性曲線如圖 示,調速閥調定流量為2.5L/min,液壓缸兩腔的有效面積A1=2A2=50cm2,不計管路損失,試求: (1)缸大腔的壓力p1; (2)當負載F=0和F=9000N時小缸壓力p2; (3)設泵的總效率為0.75,求液壓系統(tǒng)的總效率。 5-10 試說明題6-10圖所示容積調速回路中單向閥A和液控單向閥B的功用。在液壓缸正反向運動時,為了向系統(tǒng)提供過載保護,安全閥應如何接?試作圖表示。
24、5-11在圖示雙向差動回路中,、、分別代表液壓缸左、右腔及柱塞缸的有效工作面積,為液壓泵輸出流量。如,,試求活塞向左和向右移動時的速度表達式。 2.4 2 F p 1 p 2 q(l/min) p (Mpa) 題 圖5-9 題 圖5-10 圖 題 6-11 5-12 在圖5-11液壓缸差動連接回路中,泵的輸出流量,缸的大小面積為,,快進時負載,三位四通換向閥壓力損失,二位三通換向閥壓力損失,合成后管路壓力損失,單向調速閥壓
25、力損失。試求: (1)快進時缸速及泵輸出壓力。 (2)若溢流閥調定壓力為,此時回路承載能力有多大? 5-13 在圖示回路中,已知液壓缸大、小腔面積為和,快進和工進時負載力為和(),相應的活塞移動速度為和,若液流通過節(jié)流閥5和卸荷閥2時的壓力損失為和,其他的阻力可忽略不計,試求: (1)溢流閥和卸荷閥的壓力調整值和; (2)大、小流量泵的輸出流量和; 題 圖5-13 (3)快進和工進時的回路效率和。 5-14有一液壓傳動系統(tǒng),快進時泵的最大流量為,工進時液壓缸的工作壓力為,流量為。若采用YB-25和YB4/25兩種泵對系統(tǒng)供油,設泵的總效率為0.8,溢流閥調定壓力,雙聯(lián)泵中低
26、壓泵卸荷壓力,不計其它損失,計算分別采用這兩種泵供油時系統(tǒng)的效率(液壓缸效率為1.0)。 第六章 液壓系統(tǒng)回路 6-1在圖示回路中,已知兩節(jié)流閥通流截面分別為,,流量系數,油液密度,負載壓力,溢流閥調整壓力,活塞面積,液壓泵流量,如不計管道損失,試問: 1)電磁鐵接通和斷開時,活塞的運動速度各為多少? 2)將兩個節(jié)流閥對換一下,結果如何? 圖 題6-1 6-2 圖示為實現(xiàn)“快進-工進(1)-工進(2)-快退-停止”動作的回路,工進(1)速度比工進(2)快,試列出電磁鐵動作的順序表。 題 圖6-2 第七章 氣源裝置與氣動輔件 7-1 油
27、水分離器的作用是什么?為什么它能將油和水分開? 7-2 試簡述不加熱再生式干燥器的工作原理? 7-3 過濾器有哪些類型?作用分別是什么。 7-4 油霧器的作用是什么?試簡述其工作原理。 7-5簡述常見氣缸的類型,功能和用途。 7-6試述氣——液阻尼缸的工作原理和特點。 7-7簡述沖擊氣缸是如何工作的。 7-8選擇氣缸應注意那些要素? 7-9某機構需要3.5kN的工作推力,擬采用氣缸驅動,氣缸效率暫定為0.7,試初步確定該氣缸的內徑。 7-10.氣動方向控制閥有哪些類型?各自具有什么功能? 7-11.減壓閥是如何實現(xiàn)減壓調壓的? 7-12.簡述常見氣動壓力控制回路及其用途。 7-13.試說明排氣節(jié)流閥的工作原理、主要特點及用途。 7-14.畫出采用氣液阻尼缸的速度控制回路原理圖,并說明該回路的特點。 7-15.設計一個氣動回路,使兩個雙作用氣缸順序動作。
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