液压课后习题答案.pdf

液压与气压传动 课后习题答案 1 1 某液压油在大气压下的体积是 33 50 10 m 当压力升高后 其体积减少到 33 49 9 10 m 取油压的体积模量为 700 0KMpa 求压力升高值 解 33343 0 49 9 1050 101 10VVVmm 由 0 P KV V 知 64 3 0 700 101 10 1 4 50 10 k V ppaMpa V 1 2 用恩式粘度计测的某液压油 3 850 kg m 200Ml 流过的时间为 1 t 153s 20 C 时 200Ml 的蒸馏水流过的时间为 2 t 51s 求该液压油的恩式粘度E 运动粘度 和动力粘度 各为多少 解 1 2 153 3 51 t E t 6252 6 31 7 31 10 1 98 10 Emsms E 2 1 68 10 Pa s 1 3 图示为一粘度计 若 D 100mm d 98mm l 200mm 外筒转速 n 8r s 时 测得转矩 T 40N cm 试求其油液的动力粘度 解 设外筒内壁液体速度为 0 u 0 8 3 14 0 1 2 512 2 f un Dm sm s F T Arrl 由 du dydu dy 两边积分得 0 220 422 22 3 14 0 20 0980 1 0 051 0 512 aa T l dD p sp s u 1 4 图示一液压缸 其缸筒内径 D 12 厘米 活塞直径 d 11 96 厘米 活塞长度 L 14 厘米 若油的粘度 0 065Pa s 活塞回 程要求的稳定速度为 v 0 5m s 试求不计油液压力时拉回活塞所需的力 F 等于多少 解 对活塞列平衡方程 2 f dudu FFArl drdr 1 2Fdrldu r 对上式两边积分得 0 2 d 2 1 F2 D v drldu r 2 2 3 14 0 065 14 10 8 58 12 lnln 11 96 l FNN D d 1 5 如图所示 一具有一定真空度的容器用一根管子倒置一液面与大气相通的水槽中 液体与大气相通的水槽中 液体在管中上升 的高度 h 1m 设液体的密度为 3 1000 kg m 试求容器内真空度 解 设 0 P为大气压 a P为绝对压力 则真空度 0a PPP 取水槽液面为基面 列出静力学基本方程 0a pp h gg 则真空度为 3 1000 9 8 19 8 10 a ppgh pa 1 6 如图所示 有一直径为 d 质量为 m 的活塞浸在液体中 并在力 F 的作用下处于静止状态 若液体 的密度为 活塞浸入深度为 h 试确定液体在测压管内的上升高度 x 解 由题意知 2 4 FG g xh A FG xh g d 1 7 液压缸直径 D 150mm 柱塞直径 d 100mm 液压缸中充满油液 如果柱塞上作用着 F 50000N 的 力 不计油液的重量 求图示的 两种情况下液压缸中压力分别等于多少 解 由图中分析知 在两种情况下 作用在柱塞上的面积均为 2 4 d 2 6 37 4 F pMPa d 1 8 图示容器 A 中的液体的密度 A 900Kg m 3 B 中液体的密度为 B 1200 Kg m 3 Z A 200mm ZB 180mm h 60mm U 形管中的测试介 质是汞 试求 A B 之间的压力差 解 此为静压力问题 可列出静压力平衡方程 PA A g ZA B g ZB 水银g h PB 得 PAB PA PB B g ZB 水银g h A g Z 1200 9 8 0 18 13 6 10 3 0 06 900 9 8 0 2Pa 8350 Pa 3 1 9 如图所示 已知水深 H 10m 截面 22 12 0 02 0 04AmAm 求孔口的出流流量以及点 处的表压力 取1 不计损失 解 对 0 0 和 2 2 截面列理想液体能量方程 22 0022 22 pVpV H gggg 1 对 2 2 和 1 1 截面列理想液体能量方程 22 2211 22 pVpV gggg 2 显然 12a ppp 020 0vvv 故 且有连续方程 1122 V AV Aq 3 由123联立解得 3 111 22 9 8 10 0 020 28 qv AgHAms 则 处的表压力即 2 22 2 12 221 2 22 a q gH vv A ppppp 2 0 28 2 9 8 10 0 04 10000 0735 2 paMpa 1 10 如图示一抽吸设备水平放置 其出口和大气相通 细管处截面积 42 1 3 2 10Am 出口处管道截面积 21 4AA h 1m 求开始抽吸时 水平管中所必需通过的流量 q 液体为理想液体 不计损失 解 对截面和建立液体的能量方程 22 1122 22 PVPV gggg 1 连续方程 1122 V AV A 2 又 12 PghP 3 方程 1 2 3 联立 可得流量 4 43 221 22 9 8 1 44 3 2 10 1 462 1515 gh qV AAmsL s 1 11 有一液压缸 流量为 25L min 吸油管直径 25mm 泵的吸油口比油箱液面高出 400mm 如只考虑吸油管中 500mm 的沿程压力损 失 油液的运动粘度为 30 6 10 2 ms 油液的密度为 900 3 kg m 问泵的吸油腔处的真空度为多少 解 如图 对 1 1 截面和 2 2 截面建立液体能量方程 22 1122 22 pvpv h gggg w h 其中 020 0vvv 故 1a pp 得到真空度 2 2 1 2 a ppghvg w h 2 1 2 ghvP P 表示沿程压力损失 3 22 3 2 25 10 0 849 1 60 25 10 4 vq Am sm s 6 0 849 0 025 Re707 52320 30 10 vd 所以流态为层流 沿程压力损失 2 2 2 2 2 751 75687 6 Re22 Vll PVPa dV dd 所以 真空度为 p 3 900 9 8 400 10 2 1 900 0 849 2 687 6 a p 4539 9 a p 1 12 泵从一个大的油池中抽吸油液 流量为 q 150L min 油液的运动粘度 34 10 6m2 s 油液密度 900 kg m3 吸油管直径 d 60 毫米 并设泵的吸油管弯头处局部阻力系数 0 2 吸油口粗滤网的压力损失 p 0 0178MPa 如希望泵入口处的真空度 Pb不 大于 0 04 MPa 求泵的吸油高度 h 液面到滤网之间的管道沿程损失可忽略不计 解 吸油管油液速度 3 2 150 10 0 885 600 06 4 q vm sm s A 6 0 885 0 06 15622320 34 10 e vd R 故油在管中为层流流动 以油池液面为基准 定为 1 1 截面 泵吸油处为 2 2 截面 列能量方程 22 11 122 2 22 pvpv H gggg L h h 5 其中 12 2 层流 因 121 0vvv 故 1a pp 所以 真空度 Pa P2 2 2 v gH L ghgh 2 2 vgHpp 22 3 2 75900 0 89 282 1 215620 062 vHH pHN m d 22 55 2 900 0 89 0 20 0178 100 1787 10 22 v pppapa 25 5 2 900 0 885900 9 8282 10 1787 100 4 10 a ppHH 2 354Hm 1 13 图示水平放置的固定导板 将直径 d 0 1m 而速度为 20m s 的射流转过 90 度角 求导板作用于液体的合力大小和方向 3 1000 kg m 解 射流流量 22 33 3 14 0 1 20 0 157 44 d qAvvmsms 对射流列 X 轴方向的动量方程 0 1000 0 157 20 3141 6 X FqvNN 表示力的方向与 X 轴正方向相反 对射流列 Y 轴方向的动量方程 0 1000 0 157 203141 6 Y Fq vNN 导板作用于液体的合力 2222 3141 63141 64442 2 XY FFFNN 合 方向与 X 轴正方向成135 1 14 如图所示的安全阀 阀座直径 d 25mm 当系统压力为 5 0Mpa 时 阀的开度 x 5mm 为 通过的流量 q 600L min 若阀的 开启压力为 4 3Mpa 油液的密度为 900kg m 3 弹簧的刚度 k 20N mm 求油液的出流角 解 对安全阀阀心列平衡方程 FFF 液弹簧液动 其中 62 54 3 10 4 FpAd 液 Fkx 弹簧 1 2 cos Fq vv 液动 而 1 q v A 2 22 dd pp vCC 联立以上得 cos 2 d q pAkxq A p qc 代入数据得 28 2o 6 1 15 有 一管径不等的串联管道 大管内径为 20mm 小管内径为 10mm 流过粘度为 30 3 10pa s 的液体 流量为 q 20L min 液 体的密度 900kg 3 m 问液流在两流通截面上的平均流速及雷诺数 3 32 1 3 11 3 2 32 2 3 22 3 1 10 20 60 1 06 1 20 10 4 1 0620 10 636 30 10 900 1 10 20 60 4 24 1 10 10 4 4 24 10 10 1 30 10 900 q m s A V d q m s A V d 1 e1 2 e2 大管径 平均流速 V 雷诺数 R 小管径 平均流速 V 雷诺数 R272 1 16 运动粘度 40 10 6m2 s 的油液通过水平管道 油液密度 900kg m3 管道内径 d 10mm l 5m 进口压力 P 1 4 0MPa 问流 速为 3 m s 时 出口压力 P2为多少 解 由于油在水平管道中流动 此管道为等径直管 所以产生沿程压力损失 22 6464 22 e LvLv p R dvd d 62 64 40 105900 3 0 192 3 0 010 012 paMpa P2 P1 P 4 0 192 MPa 3 81MPa 1 18 有一薄壁节流小孔 通过的流量为 q 25L min 压力损失为 0 3Mpa 试求节流孔的通流面积 设流量系数 Cd 0 61 油液的密 度 900kg m 3 解 由 2 d p qC A 得 2 d q A p C 3 252 6 25 10 2 65 10 2 0 3 10 60 0 61 900 mm 1 19 圆柱形滑阀如图所示 已知阀芯直径 d 2cm 进口液压 1 p 9 8Mpa 出口液 压 2 0 9pMpa 油液的密度 3 900 kg m 通过阀口时的流量系数0 65 d C 阀口开度x 0 2cm 求流过阀口的流量 解 当阀的开口较小时 可看作薄壁小孔 阀口的流量截面积 0 Adx 流过阀口的流量 7 12 0 6 223 3 2 2 2 9 80 9 10 0 652 100 2 10 900 0 0115 dd ppp qC ACdx ms ms 1 20 图示柱塞直径 d 19 9mm 缸套直径 D 20mm 长 l 70mm 柱塞在力 F 40N 作用下向下运动 并将油液从隙缝中挤出 若柱塞与缸 套同心 油液的动力粘度 0 784 10 3Pa s 问柱塞下落 0 1 m 所需的时间 解 此问题为缝隙流动问题 且为环形缝隙 3 00 122 dhdh qpu l 其中 2 Dd h 2 00 0 1 4 d qu A t 2 4F p d 代入数据得 20 8ts 1 21 在一直径 D 25mm 的液压缸中放置着一个具有 4 条矩形截面 a b 槽的活塞 液压缸左腔表压为0 2pMpa 右腔直接 回油箱 设油的粘度 3 30 10 pa s 进口处压力损失可以忽略不计 试确定由液压缸左腔沿四条槽泄露到右腔去的流量 已知槽 的尺寸是2 1 120amm bmm lmm 解 由题意得 四条槽可以看作四个细长孔 水力直径 22 2 1 1 33 2 1 H ab dmm ab 则所求的流量 43 46 363 3 44 1 33 10 0 2 10 17 23 10 128128 30 100 12 H d qpmsms l 1 22 如图所示 已知泵的供油压力为 3 2Mpa 薄壁小孔节流阀 的开口为 0 02m 2 薄壁小孔节流阀 的开口为 0 01m2 求活塞 向右运动的速度 v 为多少 缸中活塞面积 A 100cm 2 油的密度 900kg m3 负载 16000N 液流的流量系数 C d 0 6 解 对活塞列平衡方程 得 4 16000 1 6 100 10 A F ppaMpa A 流过节流阀 的流量 4 6 433 22 3 2 1 6 10 0 6 0 02 10 0 716 10 900 d p qC Amsms 流过节流阀 的流量 8 4 6 433 22 1 60 10 0 6 0 01 10 0 358 10 900 d p qC Amsms 进入缸的流量 4343 0 7160 358 10 0 358 10 qqqmsms 活塞的速度 4 0 358 10 0 21 min 0 01 q vm sm A 1 23 如图所示的液压系统从蓄能器 A 到电磁阀 B 的距离 l 4m 管径 d 20mm 壁厚1mm 管内压力2Mpa 钢的弹性模量 5 E 2 2 10 Mpa 液体密度 3 900 kg m 5 m s 体积模量 3 1 33 10kMpa 求 当阀瞬间关闭 0 02 和 0 05 关闭 时 在管路中达到的最大压力各为多少 解 压力冲击波的传播速度 9 39 311 1 33 10 900 1148 04 20 101 33 10 1 1 1 102 2 10 22 4 0 007 1148 04 d c k Cm sm s d k E l tss c 1 阀瞬间关闭 属于直接冲击 此时管道内瞬间压力升高值 0 007 900 1148 04 51 81 0 02 c t pcvpaMpa t 管中最大压力 max0 2 1 813 81pppMpaMpa 2 t 0 02 c t 属于间接冲击 此时管道内瞬间压力升高值 0 007 900 1148 04 50 72 0 05 c t pcvpaMpa t 管中最大压力 max0 20 722 72pppMpaMpa 3 t 0 05 c t 属于间接冲击 9 此时管道内瞬间压力升高值 0 007 900 1148 04 50 72 0 05 c t pcvpaMpa t 管中最大压力 max0 20 722 72pppMpaMpa 2 1 已知液压泵的额定压力和额定留量 不计管道内压力损失 说明图示各种工况下液压泵出口处的工作压力值 解 a 0p b 0p c pp d F p A e 2 m m T p V 2 2 如图所示 A 为通流截面可变的节流阀 B 为溢流阀 溢流阀的调整压力是 Py 如不计管道压力损失 试说明 在节流阀通流 截面不断增大时 液压泵的出口压力怎样变化 答 节流阀 A 通流截面最大时 液压泵出口压力 P 0 溢流阀 B 不打开 阀 A 通流截面逐渐关小时 液压泵出 口压力逐渐升高 当阀 A 的通流截面关小到某一值时 P 达到 Py 溢流阀 B 打开 以后继续关小阀 A 的通流截面 P 不升高 维持 Py值 2 3 试分析影响液压泵容积效率 v 的因素 答 容积效率表征容积容积损失的大小 由1 v tt qq qq 可知 泄露量q 越大 容积效率越小 而泄露量与泵的输出压力成正比 因而有 11 1 v tn kk p qv 由此看出 泵的输出压力越高 泄露系数越大 泵排量越小 转速越底 那么容积效率就越小 2 4 泵的额定流量为 100L min 额定压力为 2 5MPa 当转速为 1450r min 时 机械效率为 m 0 9 由实验测得 当泵出口压力为 零时 流量为 106 L min 压力为 2 5 MPa 时 流量为 100 7 L min 试求 泵的容积效率 如泵的转速下降到 500r min 在额定压力下工作时 计算泵的流量为多少 10 上述两种转速下泵的驱动功率 解 通常将零压力下泵的流量作为理想流量 则 qt 106 L min 由实验测得的压力为 2 5 MPa 时的流量 100 7 L min 为实际流量 则 v 100 7 106 0 95 95 qt 106 500 1450 L min 36 55 L min 因压力仍然是额定压力 故此时泵流量为 36 55 0 95 L min 34 72 L min 当 n 1450r min 时 P pq v m 2 5 10 6 100 7 10 3 60 0 95 0 9 w 4 91kw 当 n 500r min 时 P pq v m 2 5 10 6 34 7 10 3 60 0 95 0 9 w 1 69kw 2 5 设液压泵转速为 950r min 排量 168L r 在额定压力 29 5MPa 和同样转速下 测得的实际流量为 150L min 额定工况下的总功 率为 0 87 试求 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 所需电机驱动功率 5 驱动泵的转矩 解 qt Vpn 168 950 L min 159 6 L min v q qt 150 159 6 94 m v 0 87 0 9398 92 5 P p q 29 5 10 6 150 10 3 60 0 87 w 84 77kw 因为 p q T 所以 T p q p q 2 n 29 5 10 6 150 10 3 2 0 87 3 14 950 N m 852 1N m 2 6 分析双作用叶片泵配油盘的压油窗口端开三角须槽 为什么能降低压力脉动和噪声 答 在配油盘压油窗口开三角眉槽后 处于两片间的封油区容积逐渐与压油腔相通 压力变化率小 就可降低流量 降低压力脉动 和噪声 2 7 双作用叶片泵两叶片之间夹角为 配油盘上封油区夹角为 定子区表面曲线圆弧段的夹角为 它们之间应满足怎样的关系 为什么 答 为了保证配油盘的吸 压油窗口在工作中能隔开 必须 2 Z 为了防止产生困油 气穴现象 必须 2 8 试分析外反馈压力式变量叶片泵qp 特性曲线 并叙述改变 AB 段上下位置 BC 段的斜率和拐点 B 的位置的调节方法 答 曲线形状分析 1 曲线 AB 段 在此段 泵的反馈作用力小于泵的弹簧预紧力 泵的偏心距为初始最 大值不变 泵的流量也是最大值 并保持不变 曲线 AB 段近似水平 但由于压力增加 泄 漏也增加 故曲线 AB 段随压力的增加而略有下降 2 拐点 B 在 B 点 泵的反馈作用力刚好等于泵的弹簧预紧力 对应的工作压力 cs0 x p k x A 其值由弹簧预压缩量 0 x确定 3 曲线 BC 段 在此段 泵的反馈作用力大于泵的弹簧预紧力 定子左移 偏心距减小 泵的流量也减小 当泵的工作压力高到 接近于 C 实际上不能达到 点压力时 泵的流量已很小 这时因压力较高 故泄漏也增多 当泵的流量只能全部用于弥补泄漏时 泵的 实际对外输出流量为零 这时 偏心距已很小且不会再变小 泵的工作压力也不会再升高 这就是 C 点 影响曲线形状的因素 1 改变柱塞的初始位置 可以改变初始偏心距的大小 从而改变泵的最大输出流量 即使曲线 AB 段上 下平移 11 2 改变弹簧刚度 可以改变曲线 BC 段的斜率 弹簧刚度大 BC 段斜率小 刚度小 BC 段斜率大 3 改变弹簧预紧力的大小 可改变压力 c p的大小 从而使曲线拐点左 右平移 3 1 图示三种结构的液压缸 活塞和活塞杆直径分别为 D d 如进入液压缸的流量为q 压力为p 试分析各缸产生的推力 速 度大小以及运动方向 解 对于图 a 22 4 FpDd 22 22 4 4 qqg V ADd Dd 杆受拉 液压缸左移 对于图 b 2222 444 FPDDdPd 由式 222 44 D VqDdV 2 4q V d 杆受压 液压缸右移 对于图 c 2 4 Fpd 2 2 4 4 qqg V Ad d 杆受压 液压缸右移 3 2 图示两个结构和尺寸均相同相互串联的液压缸 无杆腔面积 A1 100cm 2 有杆腔面积 A 2 80cm 2 缸 1 输入压力 P 1 0 9MPa 输入 流量 q1 12 L min 不计损失和泄漏 试求 两缸承受相同负载时 F1 F2 负载和速度各为多少 缸 1 不受负载时 F1 0 缸 2 能承受多少负载 缸 2 不受负载时 F2 0 缸 1 能承受多少负载 解 对缸 1 和 2 的活塞分别列平衡方程 F1 P1 A1 P2 A2 F2 P2 A1 其中 F1 F2 联立以上方程得 P2 0 9 10 6 100 10 4 80 10 4 100 10 4 Pa 0 5 106Pa 负载 F1 F2 P2 A1 0 5 10 6 100 10 4 5000N 缸的速度 V1 q1 A1 12 10 3 100 10 4 m min 1 2m min 又由 V1 A2 V2 A1 得 V2 V1 A2 A1 0 96m min 由 F1 P1 A1 P2 A2 0 得 P2 P1 A1 A2 1 125 MPa F2 P2 A1 1 125 10 6 100 10 4 11250 N 由 F2 P2 A1 0 得 P2 0 F1 P1 A1 0 9 10 6 100 10 4N 9000 N 3 3 图示液压缸 输入压力为 1 p 活塞直径为 D 柱塞直径为 d 求输出压力 2 p 为多少 解 由受力可知 12 1122 22 12 2 21 11 44 p Ap A pDpd D pp d 即 3 4 差动连接液压缸 无杆腔面积 A1 100cm2 有杆腔面积 A2 40 cm2 输入油压力 p 2 MPa 输入流量 q 40 L min 所有损失忽 略不计 试求 液压缸能产生最大推力 差动快进时管内允许流速为 4m s 进油管径应选多大 解 液压缸的推力 F P1 A1 A2 m 故 Fmax P1 A1 A2 1 2 10 6 100 40 10 4 1N 1 2 10 4N 12kN 活塞运动速度 V q A1 A2 40 10 3 60 60 10 4 m s 1 9 m s 又 V A1 V管A管 故 A管 1 9 100 10 4 4 d2 4 d 18 8mm 应取 20mm 3 5 图示一个与工作台相连的柱塞缸 工作台质量 980Kg 缸筒柱塞间摩擦阻力 Ff 1960N D 100mm d 70mm d0 30mm 试求 工 作台在 0 2 时间内从静止加速到最大稳定速度 v 7m min 时 泵的供油压力和流量各为多少 解 根据动量定理 Ft mv2 mv1 所以 F总 m v2 v1 t 980 7 0 2 60 571 67N 工作台开始上升时 F G Ff F总 则 F F总 G Ff 571 67 980 9 8 1960 12135 67N 又根据柱塞缸推力公式 可得 2 1 4 mm Fpd 23 2 44 12135 67 3 15 3 14 70 10 F ppaMpa d 又根据柱塞缸速度公式 2 4 1 VV V qq v Ad 可得 23 23 3 3 14 70 10 7 10 min26 9 min 44 d v qmL 3 6 一单杆油压快进时采用差动连接 快退时油压输入缸的有杆腔 设缸的快进快退速度均为 0 1m s 工作时杆受压 推力为 25000N 已知输入流量 q 25L min 背压 2 0 2pMpa 试求 1 缸和活塞直径 D d 2 缸筒壁厚 缸桶材料为 45 号钢 解 1 由于快进时为差动连接 2 4 v q V d 快进 其中1 v 由式得 3 44 25 10 60 73 0 1 3 14 q dmmmm V 快进 取 d 75mm 13 因为快进快退得速度相同 所以 D 2103d mm 取 D 105mm 按上式的 D 和 d 取值 对V快进与V快退的实际值进行验算 3 22 44 25 10 V 3 14 0 07560 0 094 0 1 q m s d m sm s 快进 3 2222 44 25 10 60 3 140 1050 075 0 098 0 1 g Vm s Dd m sm s 快退 可见 D 和 d 的取值能够满足快进和快退的速度均为 0 1m s 的要求 2 缸壁的壁厚 可由式 2 r PD 求得 其中 对 45 号钢 100MPa 设缸的工作压力为 P1 对缸列平衡方程 222 12 44 D PDdPF 222 12 226 2 44 3 14 0 1050 0750 2 1025000 4 1 3 14 0 105 4 3 PDdPFD pa Mpa 此处视液压缸额定压力 1 3 n PPMPa 当16 n PMPa 时 取1 5 rn PP 得 6 6 1 5 3 100 105 22 100 10 2 4 r PD mm mm 取2 5mm 3 7 图为定量泵和定量马达系统 泵输出压力 Pp 10 Mpa 排量 Vp 10 mL r 转速 np 1450r min 机械效率 mp 0 9 容积效率 vp 0 9 马达排量 Vm 10 mL r 机械效率 mm 0 9 容积效率 vm 0 9 泵出口和马达进口间管道压力损失 0 2MPa 其它损失不计 试求 泵的驱动功率 泵的输出功率 马达输出转速 转矩和功率 解 泵所需的驱动功率为 14 66 10 1010 101450 0 9 0 9 0 9 60 2 69 PPPVP MPVP PV n Pw Kw 驱 P出出 pPvPnP vp 10 10 6 10 10 6 1450 0 9 60w 2 18Kw 泵的输出等于马达的输入量 Vm nm vm vPnP vp 得 nm vPnP vp vm Vm 10 10 6 1450 0 9 0 9 10 10 6 1174 5r min 输入马达的压力 6 100 2109 8 MP PPPPaMPa 马达的输出功率 66 1174 5 9 8 1010 10 60 0 9 0 9 0 9 1 73 MM MMVMMM VM V n Pp KW 马达的转矩 T p 2 n 1730 2 3 14 1174 5 60 14 03N m 3 8 图示系统 泵和马达的参数如下 泵的最大排量 max 115 p VmL r 转速1000 min p nr 机械效率0 9 mp 总 效率0 84 p 马达排量 max 148 p VmL r 机械效率0 9 mm 总效率0 84 p 回路最大允许压力 r p 8 3Mpa 若不 计管道损失 试求 1 马达最大转速及该转速下的的输出功率和输出转矩 2 驱动泵所需的转矩 解 1 泵的流出流量等于流入马达的流量 pm qq 即有 max max mM ppvp vm nV n V max max 0 840 84 1000 115 0 90 9 676 9 148 ppvpvm m m n V nr minr min V 输出转矩 66 11 8 3 10148 100 9176 22 rmmm TpVN m 输出功率 0max 676 9 2217612 5 60 m pnTkw 驱动泵所需的转矩 15 由 pp p pp p q T 即 66 0 84 8 3 10115 10 0 9 0 83 23 14 p p n Tn 得 168 8TN m 3 9 图 示为 变量 泵 和定 量马 达 系统 低 压 辅助 泵输出 压 力 y p 0 4Mpa 泵 的最 大排 量 max 100 p VmL r 转 速 1000 min p nr 容积效率0 9 vp 机械效率0 85 mp 马达相应参数为50 mm VmL r 0 9 5 vm 0 9 mm 不计管道损失 当马达的输出转矩为40 m TN m 转速为160 min m nr 时 求变量泵的排量 工作压力和输入功率 解 1 泵的输出流量等与流入马达的流量 pm qq 即 MM PPVP VM V n V n 50 160 9 36 0 95 1000 0 9 MM P VMPVP V n VmL rmL r n 2 由马达的输出转矩 1 2 mmm TpV 其中 miymi ppp p 为马达输入压力 6 2240 5 58 50 100 9 m mm T ppaMpa V 当不计管道损失时 变量泵的输出压力 p 即为马达的输入压力 即 5 98 y pppMpa 3 变量泵的输出流量 9 36 1000 0 9 min8424 min PPPVP qV nmLmL 变量泵的输入功率 66 5 890 4108424 10 1 02 60 0 9 0 85 PYP PP P PVPMP PP qP q PKW 4 1 如图所示液压缸 22 12 30 120 30000 AcmAcm FN 液控单向阀作用锁以防止液压缸下滑 阀的控制活塞面积 k A是 阀心承受面积 A 的 3 倍 若摩擦力 弹簧力均忽略不计 试计算需要多大的控制压力才能开启液控单向阀 开启前液压缸中最高压力为多少 16 解 对刚缸体作受力分析有 112k PAP AF 由于控制面积 k A为阀心承压面积的 3 倍 故开启阀需 1kk p Ap A 即 1 3 k pp 取临界条件 1 3 k pp 11 3 kK p Ap AF 12 3 85 3 k F pMpa AA 开启最高压力 1 311 55 k ppMpa 4 2 弹簧对中型三位四通电液换向阀的先导阀及主阀的中位机能能否任意选定 答 不能 4 3 二位四通阀用作二位三通或而为二通阀时应如何连接 答 作二位三通阀 将回油口 T 堵死 作二位二通阀 将回油口 T 和某一工作油接通 4 4 如图所示系统中溢流阀的调整压力分别为 pA 3MPa pB 1 4MPa pC 2MPa 试求当系统外负载为无穷大时 泵的出口压力为多少 如 将溢流阀 B 的遥控口堵住 泵的出口压力为多少 答 1 泵的出口压力 PP 2MPa 阀 A 和阀 B C 并联 泵的出口压力为两个支路压力较小者 在系统负载无穷大时 阀 B 的进口压力是 阀 C 的调整压力 即 2MPa 而阀 A 的调整压力是 3MPa 所以此时泵的出口压力 P 2MPa 2 泵的出口压力 PP 3MPa 若溢流阀 B 的遥控口堵住 当阀 C 道通后 其进口压力是 2MPa 而此压力又反馈作用于阀 B 使阀 B 的 调整压力成为 pB pC 3 4MPa 而阀 A 的调整压力是 3MPa 此时 两者调整压力的较小者为泵的出口压力 即 PP 3Mpa 4 5 如图所示 两系统中溢流阀的调整压力分别为 pA 4MPa pB 3MPa pC 2MPa 当系统外负载为无穷 大时 泵的出口压力各为多少 对图 a 的系统 请说明溢流量是如何分配的 解 a 泵的出口压力 PP 2MPa 阀 A B C 并联 其中阀 C 的调整压力最低 所以阀 C 导通 压力由 C 决定 所以泵的出口压力 PP PC 2MPa 溢流量分配应是 qC 全部 qA 0 qB 0 b 泵的出口压力 PP 6MPa 阀 A B C 串联 其中阀 B 的遥控口接油箱 故 B 的调整压力为 pB 0Mpa 当阀 C 道通后 其进口压力是 2MPa 而此压力又反馈作用于阀 B 使阀 B 的调整压力成 为 pB pC 2MPa 同理 使的阀 A 的调整压力成为 pA pB pC 6MPa 故泵的出口压力 pp 6Mpa 4 6 如图所示 溢流阀的调定压力为 4Mpa 若不计先导油流经主阀心阻尼小 时的压力损失 试判断下列情况下的压力表读数 1 YA 断电 且负载为无穷大 2 YA 断电 且负载为 2 Mpa 2 3 YA 断电 且负载压力为 2Mpa 解 1 压力表读数为 4Mpa 此时 阀的遥控口不通油箱 压力表测的的为阀的调整压力 即 4Mpa 2 压力表读数为 2Mpa 此时 由于系统实际工作压力小于溢流阀的调整压力 故溢流阀不溢流 压力表 测的的为实际工作压力 即 2Mpa 17 3 压力表读数为 0Mpa 此时 由于阀的遥控口接通油箱 则作用于压力表的遥控口油压为 0 Mpa 所以压力表读数为 0Mpa 4 7 试确定在图示回路中 在下列情况中液压泵的出口压力 1 全部电磁铁断电 2 电磁铁 2YA 通电 1YA 断电 铁 2YA 断电 1YA 通 解 1 泵的出口压力 PP 5 5 Mpa 此时 先导溢流阀和直动溢流阀串联 当调整压力为 0 5MPa 的溢流阀导通时 其入口压力为 0 5MPa 而此压力又反馈作用于先 导溢流阀 使得先导溢流阀的调整压力变为 5 0 5 5 5MPa 所以泵的出口压力为 5 5MPa 2 泵的出口压力 PP 3 5 Mpa 当泵的出口压力为 3MPa 时 调整压力为 3MPa 的溢流阀导通 此时 先导溢流阀的开启压力变为 0 并导通 同时其出口油压使 得调整压力为 0 5MPa 的溢流阀导通 而此压力又反馈作用于先导溢流阀 使得先导溢流阀的调整压力变为 3 0 5 3 5MPa 所以泵的出口 压力为 3 5MPa 3 泵的出口压力 PP 0 5 Mpa 此时 先导溢流阀的遥控口接通油箱 其开启压力变为 0 所以泵的出口压力为 0 5MPa 4 8 如图所示系统 溢流阀的调定压力为 5Mpa 减压阀的调定压力为 2 5Mpa 试分析下列各工况 并说明减压阀阀口处于什么状态 1 当泵口压力等于溢流阀调定压力时 夹紧缸使工件夹紧后 A C 点压力各为多少 2 当泵出口压力由于工作缸快进 压力降低到 1 5Mpa 时 工件原处于夹紧状态 A C 点压力各为多少 3 夹紧缸在夹紧工件前作空载运动时 A B C 点压力各为多少 答 1 PA PC 2 5MPa PB 5MPa 减压阀阀口处于关闭状态 工件夹紧后 由于泵的流量继续输出 使得 A 点和 C 点的压力同时升高 当升高到减压阀的 调定压力时 减压阀工作 阀口关闭 并稳定 A C 两点压力为其调定压力 2 5Mpa B 点的压力为溢流 阀的调定压力 5Mpa 2 PA PB 1 5Mpa PC 2 5Mpa 减压阀阀口处于打开状态 当泵的出口压力降到 1 5Mpa 时 溢流阀和减压阀都不工作 溢流阀阀口关闭 B 点压力 PB PP 1 5MPa 减压阀阀口打开 即相当于一个通道 所以 PA PB 1 5MPa 由于单向阀的作用 C 中的压力仍为刚才的 压力 即 2 5MPa 3 PA PB PC 0Mpa 减压阀阀口处于打开状态 当夹紧缸在夹紧工件前作空载运动时 负载压力 PL 0MPa 因为 PL小于减压阀的调整压力 所以减压阀阀口全开 PC PB PL 0MPa 由于 18 溢流阀阀口关闭 所以 PA PB 0MPa 4 9 图 4 121 所示回路 溢流阀的调定压力为 5MPa 减压阀的调定压力为 1 5MPa 活塞运动时负载压力为 1MPa 其它损失不计 试求 1 活塞在运动期间和碰到死档板后 A B 处压力 2 如果减压阀的外泄油口堵死 活塞碰到死档板后 A B 处压力 答 1 活塞在运动期间 PA PB 1MPa 活塞运动期间 由于负载压力小于减压阀调整压力 使得减压阀阀口处于开口状态 所以 PB PA 同时 B 点压力低于溢流阀调整压力 使得该阀关闭 所以 PA PB 1MPa 活塞碰到死档板后 PA 1 5MPa PB 5MPa 此时 由于泵的流量继续输出 使得 A 点压力升高 当 A 点压力升高到大于减压阀调整压力时 减 压阀工作 使得 PA稳定在 1 5MPa 因缸已停止运动 故没有经减压阀阀口通向缸的流量 随着泵流量 的输出 只有一小股经减压阀泄油口回油箱的流量 所以 B 点压力很快憋高 并最终把溢流阀阀开 使B 点压力稳定在该阀的调整压力 即 5MPa 2 PA PB 5MPa 把减压阀外泄油口堵住后 增大了阀心弹簧腔的压力 活塞碰到死档板后 随着泵流量的继续输出 使得减压阀阀口打开 A 点 B 点压力 很快憋高 最终打开溢流阀 使得 A 点和 B 点压力稳定在该阀的调整压力 即 5Mpa 4 10 如图所示的减压回路 一只液压缸无杆腔 有杆腔的面积分别为 100cm 2 50cm2 最大负载 F 1 14000N F2 4250N 背压 p 0 15MPa 节流阀 2 的压差 p 0 2MPa 求 1 A B C 各点压力 忽略管路阻力 2 泵和阀 1 2 3 应选多大的额定压力 3 若两缸的进给速度分别是 V1 3 5cm s V2 4cm s 泵和阀的额定流量应选多大 解 1 由上面的缸的活塞受力平衡 可有 Pc F A1 14000 100 10 4 Pa 1 4 MPa A 处压力与 C 处压力相差节流阀 2 的压差 可有 PA Pc 0 2 MPa 1 6 MPa 由下面的缸的活塞杆力的平衡 可有 PB A1 F2 P A2 所以 PB F2 P A2 A1 4250 50 10 4 0 15 106 100 10 4Pa 0 5MPa 2 为了回路能符合要求 并保证安全 泵和阀 1 2 3 的额定压力均应按系统地最大工作压力选取 选标准值 2 5MPa 3 流入上面液压缸的流量 4 23 111 3 5 10100 10 21 minqV Amsl 流入下面液压缸的流量 4 23 221 4 10100 10 24 minqV Amsl 流经背压阀的流量 4 23 22 4 10100 10 12 minqV Amsl 背 由于两个液压缸不同时工作 故选择qqqq 25l min 泵溢节减 16q l min 背 4 11 如图所示的回路 顺序阀的调整压力3 x pMpa 溢流阀的调整压力5 y pMpa 问在下列情况下 A B 压力为多少 1 液压缸运动时 负载压力 l p 4Mpa 时 19 2 如负载压力 l p变为 1Mpa 时 3 活塞运动到右端时 解 1 PA PB 4MPa 当 B 点压力达到 3MPa 时 顺序阀打开 而要使缸运动 泵的输出压力必须大于等于 4 MPa 此时 溢流阀关闭 PA PB 4MPa 2 PA 1MPa PB 3MPa 此时 只需顺序阀打开 且使 A 点压力等于负载压力 1 MPa 即可 所以 PA 1MPa PB 3MPa 3 PA PB 5MPa 液压缸运动时 顺序阀始终保持开启 当活塞运动到右端不动时 由于泵的流量继续输出 从而 使得 A B 点压力同时升高 当达到溢流阀的调整压力 5MPa 时 溢流阀溢流定压 此时 PA PB 5MPa 4 12 如图所示系统 缸 上的外负载力 F1 20000N F2 30000N 有效工作面积都是 A 50cm 2 要 求缸 先于缸 动作 问 1 顺序阀和溢流阀的调定压力分别为多少 2 不计管路阻力损失 缸 动作时 顺序阀进 出口压力分别为多少 解 1 P溢 P顺 6 MPa 缸 动作时需要的压力为 P F2 A 30000 50 10 4pa 6 Mpa 要保证回路正常工作 需 P溢 P顺 而要保证缸 先于缸 动作 需顺序阀的调定压力大于缸 动 作时需要的压力 即 P顺 6 MPa 综上述得 P溢 P顺 6 MPa 2 顺序阀的进口压力 4MPa 顺序阀的进口压力为该阀的调整压力 6MPa 缸 动作时需要的压力为 P F1 A 20000 50 10 4pa 4 Mpa 所以 顺序阀的出口压力应为 4Mpa 要保证顺序阀开启工作 顺序阀的进口压力为该阀的调整 压力 6MPa 4 13 如图所示的回路 顺序阀和溢流阀串联 调整压力分别为 pX和 pY 当系统外负载为无穷大时 问 1 泵的出口压力为多少 2 若把两阀的位置互换 泵的出口压力又为多少 解 1 Px Py时 PP Px PxPy时 因负载无穷大 在顺序阀入口油压憋到顺序阀调整压力时 顺序阀打开并打开溢流阀 此时 泵的出口压力 PP Px 当 Px Py时 在顺序阀开启瞬间 泵的压力为 Px 但因负载无穷大 当泵的出口油压憋高到溢流阀的 调整压力时 溢流阀溢流定压 此时泵的出口压力 PP Py 2 PP Px Py 调换位置后 当顺序阀导通时 其入口压力为 Px 而此压力又反馈作用于溢流阀 使得溢流阀调定压 力变为 Px Py 故 此时泵的出口压力 PP Px Py 4 14 如图所示 a b 回路参数相同 液压缸无杆腔面积 2 A 50cm 负载 L F10000N 各阀的 调定压力如图所示 试分别确定两回路在运动到终端停止时 A B 两处的压力 解 4 1000 2 50 10 L B F ppaMpa A a 活塞运动时 PB PA 2Mpa 此时 PB 2Mpa 小于减压阀的调整压力 所以减压阀阀口打开 PB PA 2Mpa 活塞运动到终点时 PB 3Mpa PA 5Mpa 活塞到终点时 由于泵的流量继续输出 使得 B 点压力升高 当 B 点压力升高到 大于减压阀调整压力时 减压阀工作 使得 PB稳定在 3MPa 因缸已停止运动 故没有经 20 减压阀阀口通向缸的流量 随着泵流量的输出 只有一小股经减压阀泄油口回油箱的流量 所以 A 点压力很快憋高 并最终把溢流阀阀开 使 A 点压力稳定在该阀的调整压力 即 5MPa b 活塞运动时 PB 2 Mpa PA 3Mpa 此时 要使活塞运动 只需打开顺序阀即可 所以 PA 3Mpa PB 2 Mpa 活塞运动到终点时 PB PA 5Mpa 液压缸运动时 顺序阀始终保持开启 当活塞运动到右端不动时 由于泵的流量继续输出 从而使得 A B 点压力同时升高 当达到溢流 阀的调整压力 5MPa 时 溢流阀溢流定压 此时 PA PB 5MPa 4 15 如图系统 液压缸的有效面积 A1 A2 100cm 2 缸 负载 F l 35000N 缸 运动时负载为零 不计摩擦阻力 惯性力和管路损失 溢流 阀 顺序阀和减压阀的调定压力分别为 4MPa 3MPa 和 2MPa 求下列三种工况下 A B 和 C 处的压力 1 液压泵启动后 两换向阀处于中位 2 1YA 通电 液压缸 运动时和到终端终止时 3 1YA 断电 2YA 通电 液压缸 运动时和碰到档快停止运动时 1 PA PB 4MPa PC 2MPa 当泵出口压力达到 2MPa 时 减压阀工作 使得 PC 2MPa 此后 随泵的流量继续输出 顺序阀打开 此后溢流阀打开 最后使得得 PA PB 4MPa 溢流阀调定压力 2 运动时 PC 2MPa PA PB 3 5MPa 缸运动时的压力 PI PII FL A 35000 100 10 4Pa 3 5MPa 缸运动时 顺序阀一直开启 溢流阀关闭 PA PB 3 5MPa 减压阀工作 PC 2MPa 终端时 PC 2MPa PA PB