液压传动与控制__贾铭新_课后习题答案解读

1、课 后 习 题 解 答2-13. 如图所示，用一倾斜管道输送油液，已知 h15m，p1 0.45mpa，p 2 0.25mpa，d10mm，l20m， 900kg/m3 ，运动粘度 4510 6 m2 /s ，求流量 q。解：取截面 1-1 、2-2取 a 点水平面为参考平面，列伯努利方程p11v2h1p22v2h2h损g2gg2gq1q2a1v1a2v2 v 1 =v2h=0h2 =hre=vd1v 275 1v 225 vlh损=2 gre d2 g2 gd2d代入，得p1p21525v lg2gd 2(0.450.25)10615754510 620v9009.829.80.012v0.

2、2229m / sq4d 2v( 0. 01)20. 22291. 7510 5 m3 / s42-14某圆柱形滑阀如图所示，已知阀芯直径d=20mm，进口油压p1 =9.8mpa，出口油压p 2 =9.5mpa，油液密度 =900kg/m3 ，阀口的流量系数cd =0.62 ，阀口开度 x=0.2cm，求通过阀口的流量。解：圆柱滑阀当阀口开度较小时，油液流经阀口的流动特性相当于薄壁小孔。过流面积adx压差pp1p29.8 9.5 0.3mpa代入流量公式q c d a2p0.620.020.0220.310 69000.00201m3 / s3.35110 8 l / min2-15某一液压

3、泵从一邮箱吸油，吸油管直径d=60mm,流量 q=150l/min, 油液的运动粘度3010 6 m 2 / s , 密度为900kg / m3, 弯头处的局部损失系数为10.2, 吸油口粗滤网上的压力损失 p 0.178 105 pa 。若希望泵吸油口处的真空度不大于0.410 5 pa 。求泵的安装（吸油）高度 h（吸油管浸入油液部分的沿程损失可忽略不计） 。取 1-1, 2-2为截面，列伯努利方程：p 11 v 2p22 v 2gh1gh 2 h损 2 g2 gq4q415010 30.88m / svd 23.14(6010 3 )a60dv6010 30.8817602320re30

4、106为层流在上式的伯努利方程式中p1pa；p2p；122；v10；h10, h2hp ap2v22hlh损hgg2 g真空度papv22ghghlgh损其中v 229000.88792 ( n / m 2 )pllv 275h9000.88 2d21760601032p损p0.17810 5 pa又真空度不大于0.4 10 5 p a真空度79290010h247 .5h0.178h2.3( m)泵的安装高度不高于2.3mv22ghplp损247 .5h10 50.410 52-17 如图所示，活塞上作用力f=3000n。油液从液压缸一端的薄壁孔流出。液压缸直径d=80mm，薄壁孔径 d=2

5、0mm,不计活塞和缸筒间的摩擦以及流动损失，求作用于液压缸底面上的作用力。设油液密度900kg / m3。pf300045.97133 105 paa3.14 0.082q2p0.623.140.0222 (5.97133 1050.1105 )3/ sc d a049000.00703207 m活塞速度 vq0.007032074a3.14 0.0821.3996959 m / s孔口液体流动速度 v 0q0.00703207 422.395127m / sa03.140.022取缸内液体作为研究对象列水平方向上的动量方程frq（ v0- v）rfq（ v0- v） 3000900 0.00

6、703207(22.3951271.3996959)2867.12279 nrr2867.12279 n第三章3-10 某泵输出油压为 10mpa,转速为 1450r/min, 排量为 200ml/r, 泵的容积效率为v p0.95 ,总效率为p0.9。求 1：泵的输出液压功率p0 ;2：驱动该泵的电机所需功率pi （不计泵的入口油压） 。(1)p 0pq vv1010 620010 6145010.9545.9 kw60(2)p 045.9p51 kw0.93-11 液压马达排量 qm250ml/r，入口压力为 9.8mpa，出口压力为 0.49mpa，其总效率0.9 ，容积效率 mv0.9

7、2 ，当输入流量为 22l/min 时，试求：（1）马达的输出转矩；（2）马达的输出转速。解：（1）求输出转矩理论转矩机械效率输出转矩pm q9.8 0.4910 6250 106m t2370.4n m2m0.9mm0.978mv0.92m m tmm 370.40.978362.3nm（2）求输出转速理论流量qtq mv220.9220.24l / min由 qt q nqt20.2480.96 r / minn250 10 3q第四章3)当 p21 p14.5 105 pa 时，2f l 1p1 a1p 2 a2.910 510010 44.5 10 580 10 45400 nf l

8、2p 2 a14.510 510010 44500 n4-9一单杆液压缸快进时采用差动连接，快退时油液输入缸的有杆腔，设缸快进、快退时的速度均为 0.1m/s ，工进时杆受压，推力为 25000n。已知输入流量 q=25l/min，背压 p 2 =2105 pa，求：（1）缸和活塞杆直径 d、d；（2）缸筒材料为 45 号钢时缸筒的壁厚；（3）如活塞杆铰接，缸筒固定，安装长度为 1.5m，校核活塞杆的纵向稳定性。解：（1）当油缸差动连接时，v4q则， d4q42510 30.07284 md 2v0.160由于缸的进退速度相等，所以a1=2a2，即 d 22( d 2d 2 )44d2d20.

9、072840.103 m取标准直径 d=100mm，d=70mm（2）工作进给时液压缸无杆腔的压力d 2d 2d 2p14fp24p14fp2d 2d 24 250002 1050.120.07 2d 2d 20.120.1232.85105 pa16mpa故取实验压力 py=1.5 p1=49.3 105pa。许用应力 =5 107n/m2 ，按薄壁圆筒计算液压缸筒壁厚：p y d49.31050.10.00493 m=4.93mm2 25 107故缸筒壁厚取 5mm(3) 活塞杆截面最小回转半径jd 4 / 6417.5mmrkd 2d / 4a/ 4活塞杆的细长比 l / r k=1.5

10、/0.0175=85.7根据已知条件和教材表4-8 和表 4-9 ，得 1=85，2=2，f =4.9 108nm，=1/500012852120l / rk故活塞杆保持稳定工作的临界值fkfa24.9 1087210 41.087 106 nl1214 185.72 rk50002安全系数fk1.087106nk24n2500043.5f由计算可知活塞的纵向稳定性足够。第五章在两二位二通电磁阀都导通时，阀y3、y2与阀 y1的导阀 呈并联形式（三阀几乎同时进油），即三者相当于共用一个主阀体y1 的主阀体。因此，哪个阀的调压低，哪个阀先导通（其余的不再导通），泵的出口压力便由哪个阀决定。图中当

11、两电磁阀都关闭时，泵的出口压力 p ppy1 ；当靠近泵的第一个电磁阀导通而远离泵的第二个电磁阀关闭时，阀，。由上述分析可见，此回路可调出三级压力，即py 1、 py 2、py 3 ，且py1py 2py3 。5-11 图示两个回路中各溢流阀的调定压力分别为 py1 3mpa, py 2 2mpa, py 3 4mpa.问在外载无穷大时，泵的出口压力 pp 各为多少？解：（a）图中，三个溢流阀并联。当负载趋于无穷大时，py1 必须工作，而 py1的溢流压力取决于远程调压阀py 2 ，所以 p p = py 2 =2mpa .(b) 图中，三个溢流阀串联。当负载趋于无穷大时，则三个溢流阀都必须工

12、作，则p p =py1 + py 2 + py 3 =3+2+4=9mpa.(a)(b)第七章7-11 在图示回路中，已知液压缸径d=100mm，活塞杆直径 d=70mm，负载 fl25000n 。为使节流阀前后压差pt 为3 105 pa，溢流阀的调定压力应 为多少 ? 若溢流阀的调定压力不 变，当负载降为 fl15000n时，节流阀前后压差pt?若节流阀开口面积为 0.05cm2，允许活塞的最大前冲 速度为 5cm / s, 活塞能承受的最大负载 切削力是多少？当节流阀的最小稳定流 量为50cm 3 / min 时，该回路的最低稳定 速度为多少？ 若将节流阀改装在进油路上，在液压缸有秆腔接

13、油箱时，活塞的最低稳定速度是多少? 与的最低稳定速度相比较说明什么问题？解：（1）如图所示，列出液压缸受力平衡方程式为：p1 a1p2 a2fl又由题意可知：p1py p pp2pta1d 20.785 10 2 m24a2(d 2d 2 ) 0.4 10 2 m24fl25000np1为液压缸无杆腔工作压力。p2为液压缸有杆腔（节流阀入口）压力。py为溢流阀调定压力。式中：pt 为节流阀压差。p p为泵出口压力。a1为液压缸无杆腔有效工作面积。a2为液压缸有杆腔有效工作面积。fl为负载。故所求溢流阀调定压力为：py p1p2 a2 fl3 1050.410 22500033.4 105 pa

14、a10.78510 2（2）由液压缸受力平衡方程得：p1 a1p2 a2 flppp1a1 flpy a1fl 33.4 105 0.785 10 2 150005228 10 pata20.4 10 2a2（3）活塞最大前冲速度v max5 cm / s所对应的节流阀最大过流量qt 为qtvmax a2510 20.4 10 22 10 4 m3 / s由小孔流量公式qt2 pt2 p2cd atcd at得出节流阀入口，即液 压缸有杆腔压力为：p2( qt) 22cd at式中流量系数 cd0.62节流阀开口面积 at0.05cm2液体密度900kg / m3由此求得压力 p2 为p 2(

15、210 4)2900105pa0.0510418.730.622此力作用于有杆腔有效 工作面积 a2 上，故所能承受最大负 切削力为fl p 2 a2 18.731050.41027492n（4）节流阀最小稳定流量 qtmin50cm3 / min 时，回路的最低稳定速度为：vminqt min50106m/ s2.083 104m / s 125 104m / mina20.410 260（5）将节流阀改装在进油路上，在液压缸有杆腔接油箱时，活塞的最低稳定速度为：qt min5010vmina10.7851061.062 10 4 m / s 63.7 10 4 m / min260与前最低

16、稳定速度vmin 相比，说明对于相同的节流阀开口量，进口节流调速能比出口节流调速得到更低的稳定速度，这是因为进口调速的液压缸有效工作面积较大。7-14由变量泵和定量马达组成的调速回路， 变量泵排量可在050cm 3/ r 的范围内改变。泵转速为1000r/min，马达排量qm50cm3/ r , 安全阀调定压力为 100105 pa。在理想情况下，容泵和马达 积效率都是 100%。求此调速回路中：（1）液压马达最低和最高转速；（2）液压马达的最大输出转矩；（3）液压马达的最高输出功率。解：（1）因泵和液压马达的效率都是100%，故有液压马达最低转速为：nq tm minq m minq p m

17、inn p q p minn p0m minq mq mq mq m0q m同理有液压马达最高转速为：nn p q p max100050m max1000 r / minq m50（2）液压马达的最大输出转矩为：p m maxq m100 %100 10 550 106t m max279 . 6 n m2（3）液压马达最高输出功率为：p0 m maxp m max( mpa ) q m max ( l / min)p y ( mpa ) q p max ( l / min)p y n p q p max606060101000501038 .3 kw607-15 在题 7-14 中，在压力

18、为 100 105 pa 时，泵和液压马达的机械效率都是0.85.泵和马达的泄漏量随工作压力的提高而线性增加，在压力为100105 pa时，泄流量均为1l/min 。当工作压力为 100105 pa时，重新完成7-14 中各项要求，并计算回路在最高和最低转速下的总效率。解：（1）液压马达最低转速为：qtm minqm min vmqp min vmnp q p min vp vmnp0vp vmn m minqmqmqm0qmqmnm maxn p qp max vpvmn p50vp vmqmnp vp vm50由题意： vp1q1qvmqtp, q为泄漏量 1l / min ，故有n p qp maxvpvm110.98100050103所以液压马达最高转速 为：nm max1000(0.98)2 r / min