2004考试试题A卷

课程名称：液压流体力学与液压传动 专业班级：机自2001级 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 题分 30 10 9 9 8 8 9 17 100 一、简明回答下列问题（30分，每小题3分） ⒈简述液压油粘性的概念及其物理意义。

⒉液体的流动状态有哪两种？不同流动状态的物理本质是什么？ ⒊右图中小齿轮为主动齿轮，顺时针旋转，试说明哪个配油窗口是吸油窗口、哪个是排油窗口？为什么？

⒋何谓背压？在液压系统中采用哪些阀能形成恒定的背压？ ⒌何谓中位滑阀机能？请绘出四通阀的H、Y型中位滑阀机能。 ⒍什么是溢流阀的启闭特性？启闭特性表征溢流阀的什么性能？ ⒎什么叫卸荷？试画出两种常用卸荷回路。

⒏何谓调速回路的速度—负载特性？速度刚度？速度刚度的物理意义是什么？

⒐下面有3个液压泵工作示意图，不考虑压力损失，请写出各图中压力表显示的压力，并简要地说明理由。（6分）

二、如图1，已知液压泵的流量q＝32L/min，吸内径d＝20mm，

泵的安装高度h＝500mm，油液密度ρ＝900Kg/m3，油液运动粘度ν＝20×10-6m/s，压力损失 Δp=0.18kPa, 试求：⒈管路中的流速？(2分)

⒉管中油液的流态? (3分)

⒊泵吸油口处的真空度？（5分）

三、如图2容积调速系统，泵的最大排量Vp=160mL/r， 转速np=1000r/min，机械效率ηmp=0.9，总效率ηp=0.85； 液压马达的理论排量Vm=140mL/r，机械效率ηmM=0.9， 总效率ηM=0.8。系统压力p=8.5MPa，不计压力损失。 求：⒈液压马达的输出转速n（r/min）；（3分）

⒉液压马达的输出转矩T（Nm）；（3分）

⒊液压马达的输出功率P（KW）；（3分）

四、图3所示是减压阀的工作原理图。 图3→ ⒈写出主阀芯的受力平衡方程；(2分)

⒉说明减压阀的减压原理和减压后稳压的原理；(5分) ⒊减压阀用在夹紧油路上时，夹紧缸夹紧工件后，

减压阀出油口无油液流出，此时，减压阀在工作吗，为什么？ （2分）

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五、已知某YBP限压式变量叶片泵的流量—压力特性曲线如图示。应该如何调整两个螺钉使该流量—压力特性曲线，满足p=2MPa、输出流量q=20L/min的快速运动和p=4.5MPa、输出流量q=5L/min的进给运动的要求？并用线画出。此时，如何确定油泵的驱动功率？(8分)

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六、在图5的出口节流调速回路中，已知A1=20cm，A2=10cm， 液压泵的流量为16L/min，溢流阀的压力调定值为5MPa，通过调速阀的流量为0.5L/min。液压缸的负载为F=5kN，试分析：

⑴电磁铁断电时，p1=？p2=？v=？溢流阀的溢流量Δq＝？（4分）

⑵电磁铁通电时，p1=？p2=？v=？溢流阀的 溢流量Δq＝？（4分）

图4

图5 出口节流调速回路

七、在图6中，阀A、C、E、F的压力调定值分

别为4MPa、2.5MPa、1.5MPa、2MPa、工作油缸H的有效工作面积为A=50cm2，运动方向向右，其负载为FL=5KN，试分析：

1.当油缸H运动时，夹紧油缸D的工作压力是多少？为什么？（3分）

2.当油缸H运动到顶上死挡铁时，油缸D的工作压力是多少？为什么？（3分） 3.当油缸H无负载地返回时，油缸D的工作压力是多少？为什么？（3分）

八、图7所示是某专用机床的液压系统原理图。该系系统有定位油缸、夹紧油缸和主工作油缸三个液压缸。它们的工作循环为：定位、夹紧→快进→一工进→二工进→快退→松开、拔销→原位停止、泵卸荷。回答下列问题：

⒈根据动作循环，作出电磁阀YA的动作循环表。用符号“＋”表示电磁阀通电，符号“－”表示断电。 （7分，每工况1分）

⒉说明标记为a、b、c的三个阀分别在系统中所起的作用。（3分） ⒊减压阀、溢流阀调压的依据是什么？（4分）

⒋阀A和阀B的通流面积哪个应该大一些？为什么？（3分）

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武汉理工大学教务处试题标准答案及评分标准用纸

课程名称：液压流体力学与液压传动 （A卷）

一 简明回答下列问题

⒈由于油液分子与固体壁面之间存在附着力、液体分子之间存在内聚力，油液在外力作用下流动时产生内摩擦力的性质称为粘性。（2分）粘性的物理意义是液体抵抗剪切变形的能力的度量。（1分） ⒉液体的流动状态有层流和紊流两种。（1分）在层流时，粘性力起主导作用；紊流时，惯性力起主导作用。（2分）

⒊b窗口通排油腔，a窗口通吸油腔。（1分）因为小齿轮带动内齿轮顺时针旋转，a窗口对应的密封容积增大是吸油过程，（1分）b窗口对应的密封容积减小是排油过程。（1分）

⒋液压系统回油路上的压力或压力作用面反方向上所作用的压力称为背压。（1分）能形成恒定背压的液压阀有：溢流阀、顺序阀、背压阀等（2分）。

⒌三位换向阀阀芯处于中间工作位置时，阀内部通道的连通形式。（1分）（画出M型、H型两种给2分）

⒍启闭特性是指溢流阀从刚开启到通过额定流量(全流量)、再由额定流量到闭合的整个过程中，通过阀的流量与其控制压力之间的关系。（2分）启闭特性表征了实际溢流阀的恒压精度，是衡量制造质量的主要指标。（1分）

⒎使液压泵在无负载（或极小负载）下运行的工况称为卸荷。（1分）（卸荷回路绘制正确，一种1分，最多给2分）。液压泵有两种卸荷方式：压力卸荷、流量卸荷。 ⒏在调速回路中，执行元件的运动速度与所受负载之间的变化关系，称为速度—负载特性。（1分）速度—负载特性的好坏用速度刚度来衡量，速度刚度定义为：负载变化量与速度变化量的比值。或者，速度—负载特性曲线上某点处切线斜率的倒数。（2分）其物理意义是：引起单位速度变化量的负载力变化量的大小，执行元件抵抗速度变化的能力。

⒐⑴p＝Δp，泵的流量全部通过节流阀，用节流阀实现加载。泵的压力就是节流阀上的压力损失；（2分）⑵p＝F/A，泵的压力由外负载F决定；（2分）⑶p＝pY，泵的流量全部通过溢流阀，节流阀后的压力为溢流阀调定压力。 二、能量方程应用

⒈油液在管内的流动速度为（2分） v4qp4321023d20.03601.698m/s1.7m/s

⒉油液在吸中的流态？（3分）

17002300，层流，取动能修正系数α＝2； 5210⒊取油箱液面为1—1截面：p1=pa、油箱液面远大于吸油口通流截面，v1=0、z1=0； Revd1.70.02取泵吸油口处为2—2截面：设p2=？v2=1.7 m/s、z2=H=500mm=0.5 m（2分） 采用绝对压力表示方法，列伯努利方程,有

pa00p2H2v22g2gghw (1)式 （1分）

真空度为 pap2gH2v222p （2分）

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900(9.80.521.722)180Pa7.1kPa （1分）

三、泵、马达效率计算（概念正确，但计算错误扣1分）

⒈由容积调速公式，液压马达转速为

nMVpVMnpVpVM16014010000.850.90.80.9960r/min （3分）

（泵的输出流量151 L/min，液压马达容积效率0.） ⒉ TpVM2mM1401068.5106229606030.9170.45(N.m) （3分）

⒊ PMTMM170.4517.13(KW) （3分）

或PMqMpM15110608.5100.817.12(KW)

6四、减压阀工作原理

⒈减压阀阀芯受力平衡方程为：

p1p2FsAv （1）式 （2分）

⒉油液流经减压口δ时，将产生压力损失，故减压阀出口压力p2低于进口压力p1，而且δ越小，压力损失越大，p2越低。这是减压阀的减压原理。（3分）当减压阀出口压力p2上升到先导阀的调定值时，先导阀开启，由于节流小孔的作用，减压阀主阀芯上腔压力低于下腔压力，主阀芯在压差作用下上移，δ减小，该处压力损失增大，p2随之下降，直到主阀芯所受到的液压作用力与弹簧力达到平衡为止。先导阀调定的压力是恒定的，而主阀弹簧刚度较小，因此减压阀出口压力p2基本为常数。这是减压阀的稳压原理。（3分）

⒊当减压阀的出油口处无输出油液时，它的出口压力基本上仍能保持恒定，此时有少量油液通过减压口经先导阀排出，保持该阀处于恒压工作状态。（2分）

五、变量泵流压特性

（图略）正确画出调整曲线（5分）；以调整曲线交点的P、Q为功率参数，正确写出驱动功率计算公

式。（3分）

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六、调速回路原理

⑴由于回油路直接与油箱相通，活塞 在快速运动中，溢流阀处于关闭状态，液 压缸无杆腔工作压力由负载决定。所以

p2＝0，（1分）溢流量Δqy=0。（1分）

p1FA151020103452510Pa2.5MPa

（1分）

vqpA11610203800cm/min8m/min

（1分）

⑵电磁铁通电时，构成出口节流回路，所以 p1= py＝5MPa，（1分）

p2vqTA2p1A1FA21035010201010105451034Pa5MPa（1分）

0.510cm/min50cm/min（1分）

3溢流量 qqpq1qpA1v1650201010七、基本回路与压力阀

⒈油缸H向右运动时，其工作压力为p5kN50cm215L/min（1分）

1MPa，小于液控顺序阀的调定压力1.5MPa，

液控顺序阀不工作，油泵出口压力由溢流阀调定，为4MPa，大于减压阀的调定压力2.5MPa，故减压阀工作，D缸工作压力是减压阀的调定压力2.5MPa。

⒉油缸H向右运动顶上死挡铁时，相当于负载无穷大，此时无油液流过节流阀，因而油缸H工作压力与泵出口压力相同；大于液控顺序阀的调定压力1.5MPa，液控顺序阀工作，于是先导式溢流阀的远程控制口起作用，其入口压力受阀F控制，为2MPa，因此油泵出口压力低于减压阀的调定压力2.5MPa，减压阀不工作，所以D缸工作压力是2MPa。

⒊油缸H无负载向左运行时，其工作压力为0，因而液控顺序阀不工作，油泵出口压力由溢流阀调定，为4MPa，大于减压阀的调定压力2.5MPa，故减压阀工作，D缸工作压力是减压阀的调定压力2.5MPa。

八、液压传动系统分析

⒈电磁铁（压力继电器）动作顺序表如下： （7分）

工 况 1YA 夹紧、保压 主缸快进 主缸一工进 主缸二工进 主缸快退 松开 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － 2YA － ＋ ＋ ＋ － － 3YA － － ＋ ＋ － － 4YA － － ＋ － － － 5YA ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 1YJ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 5

原位停止 油泵卸荷

－ － － － － － ⒉元件a：压力继电器，夹紧缸夹紧，发信号控制主缸动作；（1分） 元件b：单向阀，瞬时保压，即防止主缸快进时夹紧缸松动；（1分） 元件c：节流孔（阀），提供阻尼，系统升压、卸荷过程比较平稳，不产生冲击。（1分）

⒊减压阀按需要的夹紧力进行调压（2分）；

溢流阀按系统工进需要的最大工作压力进行调压（2分）。

⒋节流阀A、B是串联的一工进转二工进回路，因此B阀通流面积要调得比A阀大，如果B阀通流面积小于A阀，则无论电磁阀4YA如何动作，只能实现一种工进速度。 （3分）

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