液压传动-东南本科-习题解答7章

1、第一章思考题和习题解注：2-6结果与答案不同，6-1, 2结果与答案不同1.1液压千斤顶如图1-7所示。小活 塞直径15 mm,行程10 mm,大活 塞直径60 mm,重物产生的力F2 = 48 000 N,手压杠杆比L: l = 750: 25,试求：（1）此时密封容积中的液 体压力p是多少？ （ 2）杠杆端施加力F1为多少时，才能举起重物？（3）在不计泄漏的情况下，杠杆上下动作一次，重物的上升高度 S2是多少?解：（1）= 17MPa解：（1）= 17MPa3 2-(60 10 )(2) F = pA =17父106 ML(15父10力 F = pA =17 10 F = pA =17 1

2、06 (15 10。2 N4F1 = F L = F =100 N L 750Ai15 2( 2-(60 10 )2)S2 - Si 2-(60 10 )2A260答：密封容积中的液体压力 p= 17MPa,杠杆端施加力F1 =100 N,重物的上升高度 S2 =0.625 mm。如果小活塞摩擦力175N,大活塞摩擦力2000N,并且杠杆上下一次密封容积中液 体外泄0.2cm3,重复上述计算。解：解：(1) p=FA48000 2000=17.69 MPa_ l _25F1 =(F 175)- = F ，=110 NL 750SA -0.2 100 SA -0.2 100 =0.554 mmA

3、21-2如下图所示，两液压缸的结构和尺寸均相同，无杆腔和有杆腔的面积各为和A2 ,A=2A2 ,两缸承受负载F1和F2,且F1=2F2,液压泵流量为q,求并联和串联时，活塞移动速度和压力。并联时:两缸顺序动作，缸2两缸顺序动作，缸2先动。速度相同，v=qA压力由负载决定。串联时:速度由泵的流量决定：前缸v=qA1速度由泵的流量决定：前缸v=qA1AFi_ 2.5F1Fi_ 2.5F1八r压力由负载决定：后缸P2 =% ,前缸P = a1yA1-3液压传动系统有液压泵，液压阀、液压缸、油箱、管路等元件和辅件，还要有电动机，而电气驱动系统只要一台电动机就行了，为什么说液压传动系统的体积质量小 呐？

4、解答:在同等功率条件下，液压传动相对于机械传动，体积和质量小。特别在大功率情况下，液压传动的优点更突出1-4液压传动系统中，要经过两次能量的转换，一次是电动机的机械能转化为液 压泵输出的液体能，另一次是输入执行元件的液压能转换为执行元件输出的机械能， 能量的转化是有损失的，为什么要使用液压传动系统呐？解答：传动系统的作用是传递和控制能量与信号，任何形式的传动系统都会有能量损 失，问题如何将损失降低到最小，而不是因有损失而不使用。第二章思考题和习题解2-1有密闭于液压缸中的一段直径 d=150mmmm、长 mm l=400mm的液压油,体积膨胀系数P=6.5M10/K,密闭容积的一端的活塞可移动

5、。如果活塞的外负载力 不变，油温从-20C上到25PC,求活塞位移。答：V2 =V1（1 ： B._T）6.5 104 50 - 1502 400一 V4S = = 13mm-1502 1502442-2同2-1,如果活塞不能动，液压缸是刚性的，试问由于温度变化，液压缸内的压力升高多少?答：气体体积弹性模量：=. T V024 二 1502 400_93V = ：V0 ：T = 6.5 105010 =0.0002296125M34般取值0.7 103MPa0.7 1031502 400 50 6.5 1044二 22.75MPa-21502 40042-3某液压液在大气压下的体积是50M10

6、m32-3某液压液在大气压下的体积是50M10m3,当压力升高后，其体积减少到49.9M10，m3,取液压液的体积模最为K= 700.0MPa,.试求压力升高值。答：根据体积压缩系数公式K =K V 700 0.1 10VK V 700 0.1 10V。50 10“-1.4MPa2-4图2-4所示为标准压力表检验一般压力表的活塞式压力计。机内充满油液,其液体压缩率k =4.75M10*m2/N 0机内的压力由手轮丝杠和活塞产生。活塞直径d =10mm,丝杠螺距p=2mm。当压力为0.1MPa时，机内油液体积V = 200ml,试求为在压力计内形成20MPa的压力。手轮要摇多少转？解：V先求AV

7、 ,由减体压缩率 k =P V0（毫升是立方厘米）,V =k ：P V0 =19.9 106 200 10-6 4.75 10 J0 = 1.89ml1890=24mm21890=24mm21024:二 2102 4答案12转2-5如图2-5所示一液压缸，其缸筒内径 D=120mm,活塞直径d=119.6mm活塞长度L = 140mm,若油的动力粘度 N=0.065Pas。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答：内摩擦力F - A答：内摩擦力F - AdudyF =A du =0.065 140 二 119.60.510，=8.55Ndy0.4- 2时

8、4时4图图之修超35阳2-6 一滑动轴承由外径 d=98mm 的轴和内径D=100mm,长度l=120mm的轴套 所组成，如图2-6所示。在均匀的缝隙中充满了动力粘度 N = 0.051Pa s的润滑油（油 膜厚度为0.2mm）。试求使轴以转速n=480r/min旋转所需的转矩。解：内摩擦力F =.8四 dyA=120 二 98 10- = 0.0369264m2du D 二ndu D 二ndy 0.2=100 480 - 60 3.14- 0.2 =12560= 0.051 0.0369264 12560 =23.6N = 23.6 50 10 =1.18Nm答案0.4NM2-7图2-7所示

9、一直径为200mm的圆盘，与固定圆盘端面间的间隙为 0. 02mm, 其间充满润滑油，油的运动粘度v=3M10m2/s,密度为900 kg/m3,转盘以1500r/min 转速旋转时，试求驱动转盘所需的转矩。解： 5 =900 3 10 =0.027内摩擦力F。二A du dy在半径r处的力为dA=2rdr 二 TOC o 1-5 h z dF =Adu =2二rdr n2-r = 200、：二 2nr2dr dy0.02dT=dF r =200、：二2nr3dr4100r9二40、：二2nr3dr =200、：二2n = 200 0.027 3.142 1500/60 0.14/4 = 33

10、.3Nm04图u 题工办目i 图u 题工办目i 一阚宣景ifc转辕 a油膜图7 ffi! 3T图2-8动力钻度N=0.2Pa s的油液充满在厚度为h的缝隙中，如图2-8所示。若忽n旋转所需的功率。已dF- jAdu -n旋转所需的功率。已dF- jAdu -2 二 rdydr n2二rcos : 0.22 2 dr 90二 4 二 rcos : 60_2 2=6二 r dr略作用在截锥体上下表面的流体压力。试求将截锥体以恒速 知：中=45 a = 45mmb = 60mm h = 0.2mm n =90r/min。解：内摩擦力F二二A dudy在半径r处的力为，应45度的角度，等边直角三角形，

11、不同的r处，速度不同, TOC o 1-5 h z _221_26二 2r2dr =83.9r2drcos ,_3dT =dF r =83.9r dr4b3r _44 一83.9r dr =83.9 =21 (105 -45 ) =23.7NmP =T f =23.7 2二 90 - 60 = 22.3 W图 2哥 6 2-8 ffl第四章思考题和习题解4-1已知液压泵的额定压力和额定流量，.若不计管道内压力损失，试说明图4-27所示各种工况下液压泵出口处的工作压力值。解：Pc = P,PdPe2 二TPeV4-2液压泵的额定流量为100 L/min ,液压泵的额定压力为 2.5 MPa,当转

12、速为1450 r/min时，机械效率为m=0.9。由实验测得，当液压泵的出口压力为零时，流量为106 L/min；压力为 2.5 MPa 时,流量为 100.7 L/min,试求：(1)液压泵的容积效率11V是多少？(2)如果液压泵的转速下降到500 r/min,在额定压力下工作时，计算液压泵的流 量是多少？(3)计算在上述两种转速下液压泵的驱动功率是多少？解：(1)实际除以理论：* =8 = 1007 = 0.95qt106(2) q1 =Vn/v nnqt1 =00 父 106 M 0.95 = 34.7L/minn 1450(3)在第一种情况下：P0tpqtP0tpqt2.5 106 1

13、06 10 多0.9 60= 4.9 103W在第二种情况下:P1P0t1_ P1P0t1_ pqt1一 n m2.5 106 34.7 10，0.9 60 0.95= 1.69 103W答：液压泵的容积效率、为0.95,在液压泵转速为500r/min时，估算其流量为34.7L/min,液压泵在第一种情况下的驱动功率为4.9103W,在第二种情况下的驱动功率为 1.69 103WO4-3设液压泵转速为950r/min,排量V。=168mL / r ,在额定压力29. 5 MPa和同样 p转速下，测得的实际流量为150L/min,额定工况下的总效率为0.87,试求:1）泵的几何流量。2）泵的容积

14、效率。3）泵的机械效率。4）泵在额定工况下，所需电动机驱动功率。5）驱动泵的转矩。解：理论流量q =Vn =168 950/60 = 159.6L / min =2660ml/s150容积效率 V=0-=0.94159.6 0 87机械效率m = = =0.926V 0.94泵在额定工况下的所需驱动功率：150 10“ 29.5 150 10“ 29.5 1060.87 60= 84.8KW驱动泵的转矩：T = = 84.8 60=0.85KN2 二n 2 3.14 9504-4试分析双作用叶片液压泵配油盘的压油窗口端开三角形槽，为什么能降低压力 脉动和噪声？在配油盘压油窗口开三角形减振槽后，

15、使工作容积逐渐与压油腔连通，压力变化率变小，就可以降低流量、压力脉动和噪声。4-5双作用叶片液压泵两叶片之间夹角为2n/z ,配油盘上封油区夹角为 名，定子内表面曲线圆弧段的夹角为P （图4-28）,它们之间应满足怎样的关系？为什么？解一2. . .2 23 名之上 保证吸压油腔不连通，减少困油 z4.6某床液压系统采用一限压式变量泵。泵的流量一一压力特性曲线ABC如图4-29所示。泵的总效率为0.7，如机床在工作进给时泵的压力和流量分别为4.5MPa和2.5L/min在快速移动时.泵的压力和流量为2.0MPa和20L/min ,试问泵的特性曲线应调 成何种形状？泵所需的最大驱动功率为多少？4

16、-6n pqp=2.5 103 4.5 106n pqp=2.5 103 4.5 1060.7 60=0.27KW 工进20 10“ 2.0 1060.7 60=0.95KW 快进3.25 10，19.5 1060.7 60= 1.5KW最大功率最大：1.5KkW第10页习答图1题44解图坐标画图图 4-2R 题 4-5 图 4-2R 题 4-5 图4-29遮4名图4-7某组合机床动力滑台采用双联叶片泵作油源，如图 4-30所示，大、小泵的额定流量分别为40L/min和6L/min。快速进给时两泵同时供油，工作压力为1 MPa;工作进给时大流量泵卸荷（卸荷压力为0.3MPa）（注:大流量泵输出

17、的油通过左方的卸荷阀3回油箱），由小流量泵供油，压力为4.5 MPa若泵的总效率为0. 8，试求该双联泵所需的电 动机功率为多少？解:第11页快进时:pq (40 6) 101 106=0.96KWp =1=0.96KW0.8 60工进时n pqp=0.8 6040 100.3 106 6 10,4.5 n pqp=0.8 604-8某液压马达的进油压力为 10 MPa,排量200mL/r ,总效率为0.75,机械效率 为0.9,试计算：1）该马达的几何转矩。2）若马达的转速为500r/min,则输入马达的流量为多少？3）若外负载为200N m （n = 500r/min）时，该马达输人功率和

18、输出功率各为多 少？解：几何转矩:PV2 二PV2 二10 106 200 10 ,2 3.14= 318.5N马达输入流量Vn q 二 一 x Vn q 二 一 x nv200 500 10，0.75/0.9= 120L/min =2L/S输出功率：p =2二nT =200 2 3.14 500 60 =10.5KW输入功率p =幽=14KW0.754-9 一液压马达，要求输出转矩为 52.5N - m,转速为30r/min,马达排量为105mL/r,马达的机械效率和容积效率均为0.9,出口压力p2=0.2 MPa;,试求马达所需的流量和压力各为多少？解：输入流量Vn q Vn q 二v30

19、 105 10”0.9=3.5L/ min第12页输入压力T =PV m =52.5N2 二=3.49MPa52.5 6.28=3.49MPap6105 10-6 0.9所以卒&入3.69MPa。图4-30题4-7图1一高玉小流收浆2假|卜大流域泉3一卸荷阀4一单向阀5港流阀4-10单叶片摆动液压马达，叶片底端和顶端的半径分别为R1=50mm和 R2=120mm,叶片宽度为b=40 mm,回油压力P2 =0. 2MPa,摆动马达的机械效率0.9 , 若负载转矩为1000Nm,试求摆动马达的输入油液压力 pl是多少？解T 上(R； - R：)( Pi - P2) 2 0.042261000 =(

20、0.12 -0.05 )(p1 -0.2 10 ) 0.924.67+0.2=4.87MPa4-11双叶片摆动液压马达的输人压力P1=4MPa, q =25L/min ,回油压力 p2=0.2MPa,叶片的底端半径 R1=60mm,顶端半径 R2 = 110mm,摆动马达的容积效率 和机械效率均为0.9,若马达输出轴转速n=13.55r/min,试求摆动马达叶片宽度 b和输 出转矩To第13页解：双叶片： TOC o 1-5 h z q v ,22-b(R2 -Ri )6.28 13.5525 10，0.985.1 22,5 10,2260b(0.112 -0.062) 60600.51b85

21、,122,5 10，60 -0.51bb =31.1mmT =b(R； -R12)(P1 -P2)mT =31.1 10(0.112 -0.062)(4 -0.2) 106 0.9T =31,1 0,0085 10. 3.8 106 0.9 =904.1Nm第 14页第五章思考题和习题解5-1如图5-23所示三种结构形式的液压缸，活塞和活塞杆直径分别为D, d,如进人液压缸的流量为q,.压力为人液压缸的流量为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。(提示:注意运动件及其运动方向b)差动连接:c) v4_ 22二(D -d )=pA =pA = p2, 2、(Db)差动连接:

22、c) v4_ 22二(D -d )=pA =pA = p2, 2、(D -d)缸体向左F = pA = p缸体向右缸体向右力2二 du图$力题5-1图I iI5-2如图5-24所示一与工作台相连的柱塞液压缸，工作台质量为 980kg,缸筒与柱塞间摩擦阻力 F=1960N, D=100mm , d=70mm, do=30mm,试求:工作台在0.2s时间内从静止加速到最大稳定速度v=7m/min时，液压泵的供油压力和流量各为多少 ？解:加速度a =加速度a =- t7 =0.5840.2 60p =Ff 980 9.8 980 a4p 0.00385 =1960 980 9.8 980 0.584

23、 -12136.32P=3.15压力 3193684.21052632第15页不考虑加速度，在稳定时：二 d 2p =Ff 980 9.8 4为 3.05732484076433 MPa流量3 二d2q =vA = 7 10 =26.92L/min45 -3如图5-25所示两个单柱塞缸，缸内径为 D,柱塞直径为d0,其中一个柱塞 缸的缸固定，柱塞克服负载而移动；另一个柱塞固定，缸筒克服负载而运动。如果在这 两个柱塞缸中输入同样流量和压力的油液，试问它们产生的速度和推力是否相等？为什么？解:F = pA = F = pA = p二d2q q 小V = - =2-力A .42;缸体移动:F = p

24、A = p作用力与反作用力 相对运动图5-24 趣5-2图5-24 趣5-2图图脑力题5小阳5-4如图5-26所示两个结构和尺寸均相同相互串联的液压缸，无杆腔面积第16页A =1x10-m60 1 10 ,有杆腔面积 A2 =0.8xl0-m2 ,输入油压力 P1 =0.9MPa,输人流量 q1=12L/min。不计损失和泄漏，试求：60 1 101）两缸承受相同负载时（E=F2）,负载和速度各为多少？2）缸I不受负戟时（F1 =0）,缸2能承受多少负载？3）缸2不受负载时（F2 = 0）,缸1能承受多少负载？解：F1 = p1Al p2 A2 =F2 = P2Al一一 一 6 , _ _2

25、_2. 20.9 101 10- P2 0.8 10= P2 1 104F2 = p2 A = 0.5 1 10AAi12 10=0.02m/sV2= 0.016m/sq2V2= 0.016m/sA - 60 1 10立F1 = p1Al - p2A2 =0p2=1.125F2 = p2A =1.125 1 =11250NF2 =0F1 = PiAi - p2A2 = 0.9 1 = 9000Nq二d2答速度相同5 -5液压缸如图5-27所示，输入压力为P1，活塞直径为D,柱塞直径为d,试求输出压力P2为多大？ TOC o 1-5 h z 解： _2_2DdPi 丁二 p2 :44D2p2 =

26、 Pi r d第17页图5 26图5 26期5那图图5口7题5.5图5-6 一单杆活塞缸快进时采用差动连接，快退时油液输人缸的有杆腔，设缸快进、快退的速度均为0.1 m/s,工进时杆受压，推力为 25000N 0已知输入流量 q=25L/min ,背压 p2=0. 2MPa,试求:I）缸和活塞杆直径D,d2）缸简壁厚，缸筒材料为45钢3）如活塞杆较接，缸筒固定，安装长度为 1.5m,校核活塞杆的纵向稳定性。解:1,快进差动连接:v二Aq1,快进差动连接:v二Aq.2 .d= 0.1 =25 10 4_260 3.14 d得 d=73mm快退进入有杆腔:-：(D2 -d2)=0.1 快退进入有杆

27、腔:-：(D2 -d2)=0.1 =_34 25 1060 二(D2 752)D2 -7524 25 10， 10 =0.005360 二3.14 0.10524得 D=105 3.14 0.10524工进时:-：D2二 D2工进时:F = pA = p =25000N = P 44P1 = 2.89+0.2MPa2)缸筒的壁厚：假设 D/6 10,PyD 1.5 3 106 0.0105=6- = 1.9mm2二2 600/5 10验证，实际满足3)杆校核：第18页查表得也=85,中2 =2,l / rK =1.5 4/d =6/0.07 =82rK3.14D 第19rK 第19页64AFk

28、FknK 3FkfA490 0.0754FkfA490 0.07542.16365625ct+1 1.43328618576143E -5= 2.2 106N1- 2(-)2rk1.51- 2(-)2rk1.54(0.038F _= FKF _= FKFk22000007 733333NnnK5-7液压缸如图5-7液压缸如图5-28所示，缸径D二63mm,活塞杆径d=28mm,采用节流口可调式缓冲装置，环形缓冲腔小径 dc = 35 min,试求缓冲行程1c =25mm,运动部件质量m =2000 kg,运动速度v0=0, 3m/s,摩擦力Ff=950N ,工作腔压力Pp=7MPa时的最大缓冲

29、压力。如缸筒强度不够时该怎么办？解:EiE21mv2 - Fllc 2Ac,二：2=一(D42_32-dc ) =2.13 10 mAp二 2= Z(DPcE212ppAplc gmv - Ff lcPc二(D2 -d2c)Pc二(D2 -d2c)0.025_3 2-dc ) = 2.5 10 m2Pc437.5 90 -23.755.3851E -5= 9.35MPapmax2 mv +_ 22000 0.32Aclc= 4 3.74一二 22 0.0350.0254答案：Pmax =11.02MPa0.025Ei = PcAclc =0.083 0.3l 0.025时间：t = = = 0

30、.083sv 0.3适当开大节流口，增大行程图5-28题5.7图第 20页第六章思考题和习题解6-1如图6-68所示圆柱形阀心.D=20mm, d=10mm .阀口开度x =2mm。压力油在 阀口处的压力降为APi =0.3MPa ,在阀腔a点到b点的压力降 皿 =0.03MPa .,油的密 度P = 9000kg / m3 ,通过阀口时的角度 中=69 ,流量系数Cd = 0.65，试求油液对阀心的 作用力。解：稳态液动力：Fbs = ：qvcosFbs = 2CdCvw. C ；x； . ： PcosFbs =20.651二0.020.0020.03 0.933 =4.5NFbs =20.

31、651二0.020.002(0.03 0.3) 0.933 =50N答案3.58N。利用薄壁小孔流量公式：q = q = Cd A02 甲=CdDx. 2 ：P = 0.65 二 0.02 0.0022 0.33 109000流量 0.699L/min8.164E-56-2 图6-69所示液压缸直径 D=100mm,杆径d=60mm ,负载F=2000N,进 油压力pp =5M Pa,滑阀阀心直径dv =30mm ,阀口开度xv = 0.4mm ,射流角 6 =69 ,阀口速度系数Cv =0.98,流量系数Cd =0.62不考虑沿程损失，求阀心受力的 大小和方向，以及活塞运动的速度。解：利用薄

32、壁小孔流量公式：驱动负载需要的压力：第 21页FA2000228000FA20002280002-二(D -d )3.14 (0.1 -0.06 )4=0.39MPa=0.02359m3 / s=0.02359m3 / sq=CdA0 Cd-Dx 0.62, - 0.03 0.0004 TOC o 1-5 h z 一 ： ：900活塞速度：q778 4v =q =丁 =0.155m/s三(d2 _j)3.14(100 -60 )4,一答案0.31稳态液动力:Fbs =2CdCvW、C； xV PcosFbs =2 0.62 0.98 3.77 10J 4.61 0.933 =197 N通流截面

33、：A=BVxV=3.14 0.03 0.4 10，=3.77 10,使阀心关闭1J| 噩 1J| 噩 b l 图图 肱 6 3 忤:6-3 如图 6-70 所示液压缸，A11 =30M10“m2 , A2=12qc解释：AB通过控制口流出，先导口不起作用，由压力由 C决定压力，远程调 压，主阀芯打开。通过控制口流向下一阀。b; 6MPa解释：B卸荷，AC串联，流量相等。图6-72题6-6图6-72题6-6图6-8图6-74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）当液压泵出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）当液压泵出口压力山于工作缸快进，压力降到1.5MPa时（工件仍处于夹紧状态）,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？第 25页解：1）工件夹紧时，夹紧缸压力即为减压调整压力， PA=PC=2.5MPa减压阀开口 很小，这时仍有一部分油通过减压阀阀芯的小开口（或三角槽）