液压与气动系统及维护习题答案

2-14液压系统工作时，在什么情况下会引起液压冲击?应如何避免或减小液压冲击? 答：所谓液压冲击，就是机器在突然启动、停机、变速或换向时，由于流动液体和运动部件惯性的作用，使系统内瞬时出现很高的压力。液压冲击不仅影响液压系统的性能稳定性和工作可靠性，还会引起振动和噪声以及连接件松动等现象，甚至使管路破裂、液压元件和测量仪表损坏，在高压、大流量的系统中其后果更严重。因此，预防液压冲击很重要。

在以下情况下会引起液压冲击

1、管内流速突变；2、运动部件制动或换向；3、其他原因 采取以下措施可避免或减小液压冲击

1、对换向阀迅速关闭，或开启进、回油口时所产生的液压冲击的防止方法。

（1）在确保换向阀工作周期的前提下，应尽可能地减慢换向阀的关闭或开启进、回油口的速度。办法是：在换向阀两端采用阻尼器，可用单向节流阀调节换向阀的移动速度；采用电磁换向阀的换向回路，如因换向速度快而产生液压冲击，可换用带阻尼器装置的电磁换向阀；适当降低换向阀的控制压力；严防换向阀两端油腔渗漏。

（2）在换向阀未完全关闭关减慢液体的流速。办法是：改进换向阀进、回油口控制边的结构。换各阀进、回油口控制边的结构有直角形、锥形和轴向三角槽形等多种形式。当采用直角形控制边时，液压冲击较大；采用锥形控制边时，制动锥角小，制动锥的长度长，则液压冲击小。采用三角槽开控制边，则制动过程较平稳；采用先导阀预制动的的效果较好。 正确地选择三位换向阀的换向机能，合理确定换向阀在中间位置的开口量。

（3）有快跳动作要求的换向阀（如平面磨床及外圆磨床上），其快跳动作不能越位，即在结构与尺寸的匹配上应保证换向阀快跳后处于中间位置。

（4）适当加大管路的管径，缩短换向阀至液压缸的管路，减少管道的弯曲。

2、对液压活塞在行程的中间位置突然被制动、减速或停止时所产生的液压冲击的防止方法。 在液压缸的入口及出口处设置反应快、灵敏度高的小型安全阀；采用动态特性好（如动态调量小）的压力控制阀；减小驱动能，即在达到所需驱动力的情况下，尽可能地减小系统的工作压力；在带有背压阀的系统中，适当地提高背压阀的工作压力；在立式动力头或立式液压机拖板快速下降的液压控制回路中，应设置平衡阀或背压阀；采用双速转换；在发生液压冲击的附近处安装皮囊式波纹形的蓄能器；采用橡胶软管，以吸收液压冲击的能量；防止和排除液压系统中的空气。

3、对液压缸活塞在行程终端停止或反向时所引起的液压冲击的防止办法。

此种情况下一般的防治方法是，在液压缸中设置缓冲装置，使活塞尚未到达终点时增大回油

阻力，以减慢活塞的移动速度。

2-15在什么情况下会出现空穴现象?液压系统中的哪些部位会出现金属锈蚀、剥落， 甚至出现麻点(气蚀)?

答：空穴多发生在阀口和液压泵的进口处。

2-16现有一桶机械用油，但不知油的牌号。若从桶中取出200ml。，并在40℃时令其从恩氏粘度计的小孔中流出，测出其所用的时间为230s。试计算该油动力粘度和运动粘度的数值，并判断油的牌号。

解： （ 0E40=230/51=4.5，因为0E＞3.2，μ=7.60E-4/0E=33，所以该种油牌号为L-HH。）

2-17图示小活塞的面积A1=10cm，大活塞的面积A2=100cm，管道的截面积A3=2cm，试计算：1)若使W=10×10N的重物抬起，应在小活塞上施加的力F=? 2)当小活塞以v1=1m／min的速度向下移动时，求大活塞上升的速度v2=?管道中液体的流速v3=? 解： 当F=200N时，在小活塞上产生的力F′=750F／25=6000N，

所以在柱塞缸处所产生的起重力G=D2F／d2=342×6000／132=41041N。

2-18图示液压千斤顶，柱塞的直径D=34mm，活塞的直径d=13mm，杠杆的长度如图所示。试求操作者在杠杆端所加的力F=200N时，在柱塞缸处所产生的起重力有多少? 解： 当F=200N时，在小活塞上产生的力F′=750F／25=6000N，

所以在柱塞缸处所产生的起重力G=D2F／d2=342×6000／132=41041N。）

题2-17 图 题 2-18图

2-19图示为文丘里流量计工作原理图。若在截面1-1、2-2处的过流断面面积分别为Al、A2，测压管高度的读数差为Δh，求通过该流量计所在管路液体的流量qy=? 解： 因为p1-p2=ρgΔh，v1=q／A1，v2=q／A2，

4

2

2

2

理想液体的能量方程：p1／ρ1+v12／2=p2／ρ2+ v22／2， 所以 Δhg=v22-v12)／2，2△hg=(1／A22-1／A12)q2； 经整理可得到 q=A1A2[2△hg／(A12-A22)]1/2。 ）

题2-19图 题2-20图

20．如图示，一液压泵从油箱吸油，液压泵排量Vp =72cm/r，液压泵转速np=1500r/min，油液粘度μ=40×10m/s，密度ρ=900kg/ m，吸油管长H=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：

（1）为保证泵的吸油腔真空度不超过0.4×10Pa，泵离油箱液面的最大允许安装高度； (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?

解：（1）对截面ⅠⅡ列伯努利方程，以油箱液面为基准面

-5

-62

3

3

p1?1v1p?v??z1?2?21?z2?hw?g2g?g2g p1?0,v1?0,z1?0,p2??0.4?10pa,z2?H

522v2?Qnq4?1500?72???255cm/sA?23.14?32?60d42lv 沿程损失 hw???2

d2gvd255?3??1913?2320层流?2v40?10?2?2Re???

7575??0.0392Re191362.552hw?0.0392?2.6m0.032*9.82P2?2v2?H????hW?g2g

?0.4*1052*2.552????2.6?1.28cm900*9.82*9.8（2）当泵的转速增加时，管内流速v2增加，速度水头与压力损失与v2成正比也增加，因此吸油高度H将减小。

反之，当泵的转速减少时，H将增大。

2-21某液压系统由液压泵到液压马达的管路如图所示。已知油管内径d=16mm．管路总长l=384cm，油的运动粘度为20×10mm／s，流速u=5m／s，管道为金属光滑管，在45处局部阻力系数ζ1=2，在135处ζ2=0.3，在90处ζ3=2.12。试求由液压泵至液压马达之间管路中的压力损失Δp=?

题2-21图

解：雷诺数Re=vd／γ=5×16×10-3／(20×10-6)=4000，

所以为紊流；沿程阻力系数λ=0.3164×4000-0.25=0.0395； 沿程压力损失：

△py=λ(1／d)(ρv2／2)=0.0395×3.84×900×25／(2×16×10-3)Pa=1.07×105Pa; 局部阻力损失：

△pj=(Σζ)ρv2／2 =(2.12×2+2+0.3)×900×52／2Pa=0.74×105Pa 管路中的总压力损失：Δpz=1.81×105Pa）

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