液体力学与液压传动（专）
一、名词解释（本题共5道小题，每小题3分，共15分） 1、理想流体：可压缩、不计粘性（粘度为零）的流体。瑞士L. 欧拉在忽略粘性的假定下，建立了描述理想流体运动的基本方程。现实中并不存在理想流体，但理想流体模型可应用于一些粘性影响较小的情况中，使问题得以简化。
2、容积调速回路：容积调速回路的工作原理是通过改变回路中变量泵或变量马达的排量来调节执行元件的运动速度的。在这种回路中，液压泵输出的油液直接进入执行元件，没有溢流损失和节流损失，而且工作压力随负载变化而变化，因此效率高、发热少
3、伯努力方程：丹尼尔·伯努利在1726年提出了“伯努利原理”。这是在流体力学的连续介质理论方程建立之前，水力学所采用的基本原理，其实质是流体的机械能守恒。即：动能+重力势能+压力势能=常数。其最为著名的推论为：等高流动时，流速大，压力就小。由于伯努利方程是由机械能守恒推导出的，所以它仅适用于粘度可以忽略、不可被压缩的理想流体。
4、调速阀：调速阀是进行了压力补偿的节流阀。它由定差减压阀和节流阀串联而成。
5、变量泵：液压变量泵及变量马达在变量控制装置的作用下能够根据其工作的需要在一定范围内调整自己的输出特性，这一特点已被广泛地应用在众多的液压设备中。采用变量泵及变量马达系统，具有显著的节能效果，近年来使用得越来越广泛
二、填空题（本题共5道小题，每小题3分，共15分）
1、小孔通流面积、压力差、温度。
2. 动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件、动力元件、执行元件。 3、实际流量
4、 出口、开、单独引回油箱
5、层流、紊流、雷诺数
三、简答题（本题共4道小题，每小题5分，共20分）
1、什么叫卸荷？试画出一种常用卸荷回路。
答：是液压泵在功率损耗接近零的情况下运转，以减少功率损耗，降低系统发热延长液压泵和电动机的寿命。因为液压泵的输出功率为其流量和压力的乘积，因而，两者任一近似为零，功率损耗即近似为零，因此液压泵的卸荷有流量卸荷和压力卸荷两种，前者主要是使用变量泵，使泵仅为补偿泄漏而以最小流量运转，此方法比较简单，但泵仍处在高压状态下运行，磨损比较严重，压力卸荷的方法是使泵在接近零压下运转。常见的压力卸荷方式有：换向阀卸荷回路、用先导型
溢流阀卸荷的卸荷回路、二通插装阀卸荷回路。
2、液压系统中为什么要设置快速运动回路？实现执行元件快速运动的方法有哪些？
答：在工作部件的工作循环中，往往只要部分时间要求较高的速度，如机床的快进→工进→快退的自动工作循环。在快进和快退时负载小，要求压力低，流量大；工作进给时负载大，速度低，要求压力高，流量小。这种情况下，若用一个定量泵向系统供油，则慢速运动时，势必使液压泵输出的大部分流量从溢流阀溢回油箱，造成很大的功率损失，并使油温升高。为了克服低速运动时出现的问题，又满足快速运动的要求，可在系统中设置快速运动回路。
实现执行元件快速运动的方法主要有三种：
1 增加输入执行元件的流量，如双泵供油快速运动回路、自重充液快速运动回路； 2减小执行元件在快速运动时的有效工作面积，如液压缸差动连接快速运动回路、增速缸的增速回路、采用辅助缸的快速运动回路；3将以上两种方法联合使用
3、什么是差动连接回路? 差动连接回路怎样使执行元件实现快速运动？
答：液压缸的差动连接是指：在回油中, 单出杆活塞缸左右两腔相通, 实现回路腔油液又进入进油腔, 从而实现执行元件快速运动。
快速运动回路工作原理在液压传动中，为了节省时间，提高工作效率并充分利用原动机的功率，执行元件在没有载荷的某一运动过程中要求快速运动，这就需要快速运动回路。
液压缸差动连接快速运动回路
如图所示的回路是利用二位三通电磁换向阀实现的差动连接快速运动回路，是机床中常用的实现“快进一工进一快退”的回路。当换向阀3在左位、阀5在上位时回路构成差动连接，实现快速进给运动，一方面油泵全流量供油，另一方面由于液压缸的作用面积小，故运动速度较高。当阀5通电时差动连接即被解除，液压缸的回油经过调速阀到油箱，形成调速阀回油节流调速，油泵一部分流量进人液压缸，另一部分流量经溢流阀回油箱，实现工作进给运动，一方面油泵部分流量供油，另一方面由于液压缸的作用面积大，故运动速度较低。
快速运动回路工作原理：当换向阀3在右位，阀5通电在右位，液压缸实现快退功能。
4、试比较先导型溢流阀和先导型减压阀的异同点。
答：相同点：溢流阀与减压阀同属压力控制阀，都是通过液压力与弹簧力进行比较来控制阀
动作；两阀都可以在先导阀的遥控口接远程调压阀实现远控或多级调压。 不同点：
1）溢流阀阀口常闭，进出油口不通；减压阀阀口常开，进出油口相通。
2）溢流阀为进口压力控制，阀口开启后保证进口压力稳定；减压阀为出口压力 控制，阀口关小后保证出口压力稳定。
3）溢流阀出口接油箱，先导阀弹簧腔的泄漏油经阀体内流道内泄至出口；减压阀出口压力油去工作，压力不为零，先导阀弹簧腔的泄漏油有单独的油口引回油箱。
四、计算题（本题共3道小题，每小题10分，共30分）
1、如下图，已知液压泵的流量q ＝32L/min，吸油管内径d ＝20mm ，泵的安装高度h ＝500mm ，油液密度ρ＝0.9g/cm3，管中油液的流态为层流，不计压力损失, 试求：
（1）管路中的流速？
（2）管中油液的流态？
（3）泵吸油口处的真空度？
答
：
2、如图所示为先导式溢流阀的工作原理图。
（1）写出主阀芯的受力平衡方程；
（2）说明先导式溢流阀的恒压原理；
（3）说明溢流阀的限压原理；
（4）当外控口K 接通油箱时，为什么说溢流阀所控制的液压泵处于卸荷工作状态？溢流阀的卸荷压力主要由什么负载形成的？
（1）写出主阀芯的受力平衡方程；
（2）说明先导式溢流阀的恒压原理；
答：（一）当进油P
（二）当进油P>导阀弹簧的调定值时，先导阀打开，油液经节流孔→控制油路→先导阀→泄油路和T 回油箱。因油液流经节流孔产生压降，主阀上端油压力低于下腔油口的人口压力。
（三）当进油P 不断升高，主阀上下腔压差超过主阀弹簧的作用力，主阀自重G 和摩擦力F f 时，推动主阀芯向上移动。油口P 和T 接通，溢流恒压。此时进油
口压力P 为与导阀弹簧预紧力相对应的某一确定值，阀门处于平衡状态。
（3）说明溢流阀的限压原理；
溢流阀的作用和要求溢流阀是通过阀口的溢流，使被控制系统或回路的压力维 持恒定，实现稳压，调压或限压作用。 对溢流阀的主要要求是：调压范围大，调压偏差小，压力 摆动小，动作灵敏，过流能力大，噪声小。
（4）当外控口K 接通油箱时，为什么说溢流阀所控制的液压泵处于卸荷工作状态？溢流阀的卸荷压力主要由什么负载形成的？
先导式溢流阀的工作原理，是利用主滑阀上下两端的压力差和弹簧力的平衡原理来进行压力控制的，进油腔的压力油经阻尼孔进入上腔，并作用于先导阀的锥阀上。当系统压力升高，即进油压力升高，先导阀锥阀打开，这时由于阻尼孔的作用，产生压力降，主阀芯被抬起，进、出油口被接通，实现溢流作用。倘若阻尼孔被堵塞，先导阀锥阀关闭，不能产生压力降，进、出油口不能接通，则溢流阀不能溢流，无论系统压力增加多少，溢流阀也不能溢流。
3、如下图所示是调速阀的工作原理图。
（1）调速阀如何实现节流阀上的压差恒定不变？
（2）调速阀中的定差减压阀如何实现压力补偿？
（3）可否用定值减压阀与普通节流阀串联起来代替调速阀使用？为什么？
五、综合题（本题共1道小题，每小题20分，共20分）
1、在图示液压回路中，工作液压缸的工作面积A ＝50cm 2，向右运动时的负载F L ＝5kN ，各压力阀的调定压力已经标注在图中。请问在下列工况下，夹紧液压缸G 的压力是多少？并说明理由。
（1）工作液压缸向右运动时；
（2）工作液压缸顶上死挡铁，不能再运动时；
（3）电磁铁YA 得电，工作液压缸向右运动时；
（4）电磁铁YA 得电，工作液压缸顶上死挡铁，不能再运动时。
液体力学与液压传动（专）
一、名词解释（本题共5道小题，每小题3分，共15分） 1、理想流体：可压缩、不计粘性（粘度为零）的流体。瑞士L. 欧拉在忽略粘性的假定下，建立了描述理想流体运动的基本方程。现实中并不存在理想流体，但理想流体模型可应用于一些粘性影响较小的情况中，使问题得以简化。
2、容积调速回路：容积调速回路的工作原理是通过改变回路中变量泵或变量马达的排量来调节执行元件的运动速度的。在这种回路中，液压泵输出的油液直接进入执行元件，没有溢流损失和节流损失，而且工作压力随负载变化而变化，因此效率高、发热少
3、伯努力方程：丹尼尔·伯努利在1726年提出了“伯努利原理”。这是在流体力学的连续介质理论方程建立之前，水力学所采用的基本原理，其实质是流体的机械能守恒。即：动能+重力势能+压力势能=常数。其最为著名的推论为：等高流动时，流速大，压力就小。由于伯努利方程是由机械能守恒推导出的，所以它仅适用于粘度可以忽略、不可被压缩的理想流体。
4、调速阀：调速阀是进行了压力补偿的节流阀。它由定差减压阀和节流阀串联而成。
5、变量泵：液压变量泵及变量马达在变量控制装置的作用下能够根据其工作的需要在一定范围内调整自己的输出特性，这一特点已被广泛地应用在众多的液压设备中。采用变量泵及变量马达系统，具有显著的节能效果，近年来使用得越来越广泛
二、填空题（本题共5道小题，每小题3分，共15分）
1、小孔通流面积、压力差、温度。
2. 动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件、动力元件、执行元件。 3、实际流量
4、 出口、开、单独引回油箱
5、层流、紊流、雷诺数
三、简答题（本题共4道小题，每小题5分，共20分）
1、什么叫卸荷？试画出一种常用卸荷回路。
答：是液压泵在功率损耗接近零的情况下运转，以减少功率损耗，降低系统发热延长液压泵和电动机的寿命。因为液压泵的输出功率为其流量和压力的乘积，因而，两者任一近似为零，功率损耗即近似为零，因此液压泵的卸荷有流量卸荷和压力卸荷两种，前者主要是使用变量泵，使泵仅为补偿泄漏而以最小流量运转，此方法比较简单，但泵仍处在高压状态下运行，磨损比较严重，压力卸荷的方法是使泵在接近零压下运转。常见的压力卸荷方式有：换向阀卸荷回路、用先导型
溢流阀卸荷的卸荷回路、二通插装阀卸荷回路。
2、液压系统中为什么要设置快速运动回路？实现执行元件快速运动的方法有哪些？
答：在工作部件的工作循环中，往往只要部分时间要求较高的速度，如机床的快进→工进→快退的自动工作循环。在快进和快退时负载小，要求压力低，流量大；工作进给时负载大，速度低，要求压力高，流量小。这种情况下，若用一个定量泵向系统供油，则慢速运动时，势必使液压泵输出的大部分流量从溢流阀溢回油箱，造成很大的功率损失，并使油温升高。为了克服低速运动时出现的问题，又满足快速运动的要求，可在系统中设置快速运动回路。
实现执行元件快速运动的方法主要有三种：
1 增加输入执行元件的流量，如双泵供油快速运动回路、自重充液快速运动回路； 2减小执行元件在快速运动时的有效工作面积，如液压缸差动连接快速运动回路、增速缸的增速回路、采用辅助缸的快速运动回路；3将以上两种方法联合使用
3、什么是差动连接回路? 差动连接回路怎样使执行元件实现快速运动？
答：液压缸的差动连接是指：在回油中, 单出杆活塞缸左右两腔相通, 实现回路腔油液又进入进油腔, 从而实现执行元件快速运动。
快速运动回路工作原理在液压传动中，为了节省时间，提高工作效率并充分利用原动机的功率，执行元件在没有载荷的某一运动过程中要求快速运动，这就需要快速运动回路。
液压缸差动连接快速运动回路
如图所示的回路是利用二位三通电磁换向阀实现的差动连接快速运动回路，是机床中常用的实现“快进一工进一快退”的回路。当换向阀3在左位、阀5在上位时回路构成差动连接，实现快速进给运动，一方面油泵全流量供油，另一方面由于液压缸的作用面积小，故运动速度较高。当阀5通电时差动连接即被解除，液压缸的回油经过调速阀到油箱，形成调速阀回油节流调速，油泵一部分流量进人液压缸，另一部分流量经溢流阀回油箱，实现工作进给运动，一方面油泵部分流量供油，另一方面由于液压缸的作用面积大，故运动速度较低。
快速运动回路工作原理：当换向阀3在右位，阀5通电在右位，液压缸实现快退功能。
4、试比较先导型溢流阀和先导型减压阀的异同点。
答：相同点：溢流阀与减压阀同属压力控制阀，都是通过液压力与弹簧力进行比较来控制阀
动作；两阀都可以在先导阀的遥控口接远程调压阀实现远控或多级调压。 不同点：
1）溢流阀阀口常闭，进出油口不通；减压阀阀口常开，进出油口相通。
2）溢流阀为进口压力控制，阀口开启后保证进口压力稳定；减压阀为出口压力 控制，阀口关小后保证出口压力稳定。
3）溢流阀出口接油箱，先导阀弹簧腔的泄漏油经阀体内流道内泄至出口；减压阀出口压力油去工作，压力不为零，先导阀弹簧腔的泄漏油有单独的油口引回油箱。
四、计算题（本题共3道小题，每小题10分，共30分）
1、如下图，已知液压泵的流量q ＝32L/min，吸油管内径d ＝20mm ，泵的安装高度h ＝500mm ，油液密度ρ＝0.9g/cm3，管中油液的流态为层流，不计压力损失, 试求：
（1）管路中的流速？
（2）管中油液的流态？
（3）泵吸油口处的真空度？
答
：
2、如图所示为先导式溢流阀的工作原理图。
（1）写出主阀芯的受力平衡方程；
（2）说明先导式溢流阀的恒压原理；
（3）说明溢流阀的限压原理；
（4）当外控口K 接通油箱时，为什么说溢流阀所控制的液压泵处于卸荷工作状态？溢流阀的卸荷压力主要由什么负载形成的？
（1）写出主阀芯的受力平衡方程；
（2）说明先导式溢流阀的恒压原理；
答：（一）当进油P
（二）当进油P>导阀弹簧的调定值时，先导阀打开，油液经节流孔→控制油路→先导阀→泄油路和T 回油箱。因油液流经节流孔产生压降，主阀上端油压力低于下腔油口的人口压力。
（三）当进油P 不断升高，主阀上下腔压差超过主阀弹簧的作用力，主阀自重G 和摩擦力F f 时，推动主阀芯向上移动。油口P 和T 接通，溢流恒压。此时进油
口压力P 为与导阀弹簧预紧力相对应的某一确定值，阀门处于平衡状态。
（3）说明溢流阀的限压原理；
溢流阀的作用和要求溢流阀是通过阀口的溢流，使被控制系统或回路的压力维 持恒定，实现稳压，调压或限压作用。 对溢流阀的主要要求是：调压范围大，调压偏差小，压力 摆动小，动作灵敏，过流能力大，噪声小。
（4）当外控口K 接通油箱时，为什么说溢流阀所控制的液压泵处于卸荷工作状态？溢流阀的卸荷压力主要由什么负载形成的？
先导式溢流阀的工作原理，是利用主滑阀上下两端的压力差和弹簧力的平衡原理来进行压力控制的，进油腔的压力油经阻尼孔进入上腔，并作用于先导阀的锥阀上。当系统压力升高，即进油压力升高，先导阀锥阀打开，这时由于阻尼孔的作用，产生压力降，主阀芯被抬起，进、出油口被接通，实现溢流作用。倘若阻尼孔被堵塞，先导阀锥阀关闭，不能产生压力降，进、出油口不能接通，则溢流阀不能溢流，无论系统压力增加多少，溢流阀也不能溢流。
3、如下图所示是调速阀的工作原理图。
（1）调速阀如何实现节流阀上的压差恒定不变？
（2）调速阀中的定差减压阀如何实现压力补偿？
（3）可否用定值减压阀与普通节流阀串联起来代替调速阀使用？为什么？
五、综合题（本题共1道小题，每小题20分，共20分）
1、在图示液压回路中，工作液压缸的工作面积A ＝50cm 2，向右运动时的负载F L ＝5kN ，各压力阀的调定压力已经标注在图中。请问在下列工况下，夹紧液压缸G 的压力是多少？并说明理由。
（1）工作液压缸向右运动时；
（2）工作液压缸顶上死挡铁，不能再运动时；
（3）电磁铁YA 得电，工作液压缸向右运动时；
（4）电磁铁YA 得电，工作液压缸顶上死挡铁，不能再运动时。