综合练习题答案

综合练习题答案

一、填空

1.40℃,运动，cSt

2.降低，增大

3.表示液体在单位速度梯度下流动时单位面积上的内摩擦力：|4=T•包

du

4.液体动力黏度与液体密度之比；V=R/P

5.条件黏度，4,10

6.液体所受的压力每增加一个单位压力时，其体积相对变化量，B=-—•丝,液体体

△pV

积弹性模量

2

7.‘+二+力=常量，在密闭管道内作稳定流动的理想流体具有压力能、动能、位能三

/2g

种能量形式，这三种能量之间可以相互转换，但总和保持不变

8.流态判别数，Re=也，临界雷诺数Re临，Re<Re临，Re>Re临

V

r22

9.沿程，局部；△p=ZY•—­—,Ap=4•丫•­

d2g2g

d1

10.

44

II.大

12.液体介质中的声速

13.密封容积的变化

14.额定

15.克服相对运动件表面的摩擦

16.机械，压力

17.径向间隙，端面间隙，啮合处；端面间隙

18.VnX10-3

q实

19.压力，机械

20.容积

21.柱塞式

22.无关

23.零

24.空穴

25.M；O

26.内控

27.差压式减压

28.并

29.增大

30.1,0.5

31.额定，开启

32.滑阀副几何形状误差和阀孔中心线不重合，在阀芯上开均压槽

33.阀芯移动速度，阀口开度本身

34.摩擦力的“降落”，“黏着一滑脱”现象或称爬行现象

35.改变流液的方向，节流调速

36.线性误差，滞环误差，灵敏度，分辨率，重复误差

37.负载流量为零，无穷大

38.目测法、比色法、淤积指数法、称重法和颗粒计数法；75

39,功率

40.溢流损失和节流损失

41.行程控制制动

42.Py，pY

43.Y

44.电磁铁动作顺序

工序1YA2YA3YA4YA

快进+---

I工件+-++

n工件+--+

快退-+-—

停止、卸荷----

二、选择题

I.C,B

2.C

3.B

4.C

5.B

6.C

7.C

8.A

9.B

10.A

11.B

12.C

13.A

14.B

15.B

16.B

17.D

18.(1)D；(2)C

19.A

20.B

21.(1)C；(2)A；(3)D

22.(1)D；(2)B；(3)BD

23.(l)CBB；(2)BBC

24.(1)C；(2)C；(3)B

25.CD

26.(1)BAC；(2)CBBC；(3)CB：BA

27.BC

28.B

29.C

30.(1)B,(2)A,(3)C

三、简答题

1.答：选择液压油黏度时，系统的压力越高，环境温度越高，工作部件运动速度越慢时.，

选用液压油的黏度应越大。

2.答：需考虑液压油本身的可压缩性、混合在油液中的空气的可压缩性以及盛放液压油的

封闭容器的容积变化，才能真正说明实现情况。

3.答：所谓理想流体，是一种假想的既无黏性又不可压缩的流体。

4.答：层流状态时，沿程压力损失与流速的一次方成正比；紊流时，沿程压力损失与流速

的1.75-2次方成正比。

4•v•7?

5.答:非圆管道的雷诺数Re=

v

式中丫一平均流速

A

R一水力半径，R=—(A为管道通流截面面积，X为湿周)

X

v一液体的运动黏度

6.答：轴向柱塞泵的柱塞数取奇数，是为了减小流量脉动。

7.答：可以作背压阀的元件有溢流阀、单向阀、顺序阀以及节流阀。

8.答(1)薄壁小孔的流量特性好(薄壁小孔节流指数m=0.5,而细长小孔m=l)

(2)薄壁小孔的流量公式中不含黏度参数，流量受温度的影响小

(3)薄壁小孔不容易堵塞，可以获得最小开度，故可以获得比细长小孔更小的稳

定流量。

9.答：滤油器在液压系统中各种可能的安装位置有

(1)液压泵吸油管路上

(2)系统压力管道上

(3)系统旁通油管上

(4)系统回油管路上

(5)单独设立滤油管路上

10.答：所谓调速性能系指速度——流量特性和功率特性。用节流阀的调速回路，流量随负

载而变化，特性软，溢流和节流损失大；用调速阀时，流量不随负载变化，有效功率随

负载增加线性上升，而节流损失则随之线性下降。

11.答：节流阀的刚度定义为速度——负载特性曲线斜率的倒数。节流阀的刚度影响其流量

的稳定性，刚度愈大，流量受负载的影响越小。

12.答：电磁换向阀用交流电磁铁操作力较大，起动性能好，换向时间短，但换向冲击和噪

声较大，当阀芯被卡阻时，线圈容易因电流增大而烧坏，换向可靠性差，允许的换向频

率低。直流电磁换向频率高，冲击小，寿命长，工作可靠，但操作力小，换向时间长。

13.答：液压系统中流溢阀的进口、出口接错后，溢流阀始终不能开启，因而将产生超压现

象，损坏液压元件。

14.答：当负载所需工作压力为泵输出压力的三分之二时，液压缸输出的功率最大。

15.答：双作用叶片泵的叶片数影响输出之流量脉动。故其叶片数应有利于减小流量脉动，

即应使同时位于过渡曲线内的叶片数是4的整倍数，常采用叶片数为12和16o

16.答：液压泵的泄漏量随压力的升高而增加。柱塞泵的工作腔是规则的圆柱面配合，密封

性好，泄漏少，即使在高压下工作也可获得较高的效率。

17.答：启闭特性系指阀开启和关闭时，由于摩擦力的方向不同而造成的开启与闭合压力特

性曲线不重合的特性。

18.答：超调压力是溢流阀动态特性的一项重要指标，即阀开启的瞬间，系统油液压力超出

调整压力的值。超调压力是由惯性和阻尼作用产生的。

19.答：液压泵正常工作时变化着的密封容积应该与配油装置的相应吸排油腔相通。由泵结

构的原因形成的“闭死容积”(不与吸油腔、排油腔相通)叫困油现象。

“困油”将导致液体受挤压使压力升高，或产生局部真空造成气浊。其后果是功率

损失增加、油温升高、引起噪声和振动，影响泵工作的平稳和寿命。

20.答：作用在电磁换向阀圆柱阀柱芯上的力有：

(1)电磁力，由电磁铁通电产生

(2)摩擦力，由油液黏性产生

(3)侧向力(液压卡紧力)，由圆柱阀芯的锥度和安装偏心产生

(4)稳态液动力，液流通过滑阀通道时因动量变化而产生

(5)瞬态液动力，在滑阀移动过程中因阀腔内液流加速或减速而产生

(6)弹簧力，由弹簧被压缩而产生

21.答：滑阀式随动阀开口形式有三种，即正开口、负开口、零开口。三个特性系数是：

(1)流量放大系数3=也

dx

vVPL

(2)压力放大系数Kp=也

(3)流量一压力系数Kc=也

初…，

22.答：液压伺服系统动态特性“过渡过程”品质主要用最大超调量、过渡过程时间和振动

次数来表示。

23.答：电液伺服阀的“零偏”是指由于组成阀的元件结构尺寸、电磁性能、水力特性和装

配等因素影响，在输入电流为零时输出流量并不为零的特性.

“零漂”系指当工作条件和环境发生变化时所引起的零位变化，又称“零位漂移”。

“不对称度”表示两个极性的名义流量增益的不一致性。

“非线性度”表示流量曲线的非直线性，是名义流量曲线与名义增益线的最大偏差。

24.答：速度校正可以提高系统的刚度，减小增益变化和零漂，减小回路死区、滞环和间隙

等非线性影响，但降低回路增益使频宽减小。采用加速度校正可以提高系统阻尼，改善

稳定性，并可提高响应速度减小误差。

25.答：用电液比例压力阀进行三级压力控制，只要输入三个相应的电流值即可。

四、分析说明

1.（1）旁路节流回路（2）可用调速阀代替（3）P3最大，P2最小。阀3是安全阀，调整压

力较高

2.本回路用3个二位二通电磁阀串联，每一个阀都并联个溢流阀，各溢流阀是按几何级

数来调整压力的，即每一个溢流阀的调定压力为前一级溢流阀的2倍。图为系统卸荷状

态。若电磁阀A切换，系统压力为2MPa,其余类推。共可得从0至3.5MPa,级差为

0.5MPa的8级压力组合，见附表（“0”代表断电，“1”代表通电）

附表

换向阀动作系统压力（Mpa）

ABC

0000

0010.5

0101.0

0111.5

1002.0

1012.5

1103.0

1113.5

3.（1）配油盘吸油窗口、排油窗口如图43所示

排油窗口

X

图43

(2)使叶片侧面的液压力相互平衡，以免叶片对配油盘有侧向力而加速磨损。

(3)使每两相邻叶片构成的容积从吸油窗口吸满油液后，向排油区过渡时逐渐升压,

以减小液压冲击及油液倒流。

(4)两配油盘上的三角沟槽必须彼此两两相对。改正方法如图43所示

图44

4.(1)A-A视图及通油窗如图44所示

(2)当柱塞底部输入压力油时、柱塞外伸，压在斜盘端面上。斜盘给柱塞一反作用力F,方

向垂直于斜盘平面。力F可以分解为一个轴向分力工，与压力油作用在柱塞上的力相平

衡；另一个分力为耳，垂直于柱塞轴线，此力使缸体产生转矩。的的大小为

6=F•tg6

力耳使缸体产生转矩的大小，视柱塞在压油区所处的位置而定。连续输入压力油，缸体便

连续转动。

(3)马达排量匕,

Vw=—,d~-2R-tgb•Z=—d~•Z•R•tg8

(4)马达输出平均转矩M

根据马达的输出功率=马达输入的液压功率义…小，

即M-w=p'q-r)m-r)v

1.V1.—p-q-n,„-7v—_p-Q-n„,-Hv

co27r-n

又生

v="所以M="

n2%

5.该图是电液动换向阀的工作原理图。其电磁先导阀中位机能应为丫型。

工作原理：当电磁铁1YA通电时，电磁先导阀推向右端，控制油经管路1-电磁先导阀

一单向阀a-进入液控阀左端，将液控主阀芯推向右端，而主阀芯布端油腔的油经节流阀d

f电磁先导阀f管路5回油箱。主阀阀芯右移速度受节流阀d控制。主阀主油路3和管道2

连通，管路6通过主阀和回油口4连通。

2丫人带电时,控制油路的压力油将主阀芯推向左端，使主油路换向。

油路接法：1接控制油源；2、6接执行机构两腔；3接压力油源；4、5接油箱。

阀的特点：用于大流量系统，可用较小的电磁阀控制较大液动换向阀；先导阀丫型中位机能

使主阀处于中位时，两端卸荷，实现弹簧对中复位；换向时间可调，实现换向缓冲。

6.答：

(1)阀a为直控式顺序阀，用来平衡G1和G2等的重量，防止因自重下滑。

阀b为直控式顺序阀，用来为主油路产生背压，使系统运转时在任何状况下都保证有

足够的压力控制三位四通电液换向阀动作。

阀c为卸荷阀，当系统升为高压工作时，使泵1卸荷。

阀d为溢流阀，是控制系统最高工作压力的安全阀。

(G1+G,)3000+5000,一，八5n

(2)———〃一=——---------------=4.52x105Pa

--(D2-J2)?x(0.252—0.22)

所以p“调整值应为(4.6〜6)xl()5

Ph=(10〜15)xl()5pa

Pc=70xIO,Mp”

Pd=(320〜360)xIO,MPa

7.答：图示液压系统中有下列错误：

(1)直动式P型溢流阀无远程控制口，液压泵不能实现远控卸荷。应更换为先导式丫型

溢流阀。

(2)单向阀装反了，系统无法实现节流调速。

(3)行程阀应为常开型。图示情况不能实现“快进转工进”机动控制。

(4)压力继电器应装在节流阀出口，才能反映液压缸无杆大腔压力变化。实现活塞碰死

挡后迅速快退。

(5)背压阀应装在换向阀右边。2回油路上，图示装法工进时无背压，快退时反而有背

压。

8.答：

(1)溢流节流阀，其职能符号如图45(a)所示。

(2)该阀只用于进油路节流调速回路。回路应用如45(a)所示

(3)阀1为差压式溢流阀，该阀上下两腔分别与节流阀前后压力相通，靠调节溢流口开

度x使节流阀两端压差基本保持不变。

阀3是安全阀，只有当系统压力超过该阀调整值时，该阀才打开防止系统过载。

9.答：节流调速系统分为普通节流阀节流调速系统和调速阀节流调速系统。根据节流阀或

调速阀的安装位置不同又分为进油、回油和旁路调速回路。

图45

普通节流阀调速系统，进油及回油调速回路用于负载恒定(或负载变化很小)且调速范

围不大的场合，回路效率较高；用在负载变化很大的场合时，回路效率很低。其主要原因

是它的溢流损失太大。旁路节流调速回路，由于液压泵的供油压力与负载压力共升降，因而

其回路效率较前两者高。

调速阀调速系统，在变负载工况下，回路效率比普通节流阀调速系统高些。(其定量分

析及比较，参看教材有关部分。)

为提高节流调速系统回路效率,液压泵的流量应尽可能接近于液压缸工作时所需要的流

量，以减少溢流损失。

10.答:液压传动系统中，当液压缸或液压马达低速运行时，可能产生时断时续运动，这种现象

称为爬行.产生爬行的原因首先是和摩擦力特性有关，若静摩擦力与动摩擦力相等，摩擦力没

有降落特性，就不易爬行，因此检查导轨安装精度、润滑状况及液压缸内密封件安装正确与否,

对消除爬行是必要的。

爬行的产生与传动系统的刚度有关，当油中混入空气时，则油的有效体积弹性系数大大降

低,系统刚度减小，就容易产生爬行.因此必须防止空气进入液压系统，设法排出系统中的空气.

另外，供油流量不稳定，油液变质或污染也会引起爬行现象。

11.答:如果液压泵的吸油管直径较小，吸油面过低，或吸油管路中的其他阻力较大，以致泵的入

口处压力过低，或者液压泵的转速太高，在液压泵入口处油液不能充满全部空间，就会产生空

穴。当其压力低于当时温度下油液的蒸汽压时，油液开始沸腾，形成气泡。同时，原来溶于油

液中的空气也会游离出来，形成气泡。当附着在金属表面的气泡破灭时,它所产生的局部高温

和高压会使金属剥落，同时从液体中游离出来的空气中含有氧气，这种氧气有较强的酸化作用,

使零件表面粗糙化,或出现海绵状小洞穴，这种因空穴现象而产生的零件腐蚀称为气蚀。

液压泵入口处产生气蚀的物理过程，除使液压泵产生噪声、振动外，还破坏了油液连续性，

影响泵的流量，造成流量和压力的波动.同时液压泵零件不断承受冲击载荷，降低液压泵工作

寿命。

12.答:图16所示两缸并联回路，缸A需要实现节流调速,故液压泵输出压力已由溢流阀的调

节压力所决定，当顺序阀的调整压力等于或低于溢流阀调定压力，缸A、B将同时动作，当

顺序阀调整压力高于溢流阀调定压力时，缸B不能动作。

改进方法：：图46所示，回路接法，即可实现缸A先运动到终点后，缸B才能动作的运动顺

序。

13.答:双作用叶片泵定子曲线是由两段小半径圆弧，两段大半径圆弧，和四段过渡曲线组

成，（见47图），使定子工作表面呈腰圆形，在两圆弧部分，两叶片间的密封容积处于最大和最小,

而在过渡曲线部分，叶片在沿过渡曲线表面滑动时，密封容积的大小起变化，进行吸油和压油。

叶片在沿过度曲线表面滑动时.，叶片在斜槽中相对于转子的径向速度和径向加速度的大小，

取决于过渡曲线的形状，而叶片径向速度和径向加速度大小又决定了定子曲线表面是否容易

磨损以及液压泵流量是否均匀，因此，对定子曲线的要求是：（1）过渡曲线应该选择使叶片

径向速度为常量或接近常量的曲线，以保证流量均匀。（2）过渡曲线应使叶片径向加速度（即

叶片相对于转子的相对加速度）不太大，以免叶片从小半径圆弧向大半径圆弧方向滑动时发

生脱空现象，（3）过渡曲线与圆弧曲线要有共同的连接点，使叶片经过过渡曲线与圆弧曲线

的连接部分不发生跳跃，以避免冲击，减小噪声。（4）过渡曲线与圆弧曲线在连接点处有公

共的切线，力求叶片经过连接点时，径向速度和径向加速度不发生突变或变化尽量小些，以

免引起噪声和严重磨损。

14.双作用叶片式液压马达工作原理见图48。当压力油经配油窗口进入叶片1、2以及3、

4之间时，由于叶片1、2及3、4伸出的长度不同，油压作用面积不等，因此产生使转子

逆时针方向转动的力矩，在叶片1、2之间和3、4之间的力矩之和为液压马达输出的转矩，

在供油量为一定值时，双作用叶片马达将以确定的转速旋转。改变输油方向时马达反转。

双作用叶片马达与叶片泵相比，结构上有如下区别：①在结构上，叶片根部设置了扭力弹

簧，使叶片始终贴紧定子，保证马达顺利启动；②叶片在转子中径向放置，叶片倾角为零,

以满足马达正反转要求；③为保证叶片根部受压力油作用，马达内叶片根部油路装有单向

阀。

15.阀芯与阀套配合，由于滑阀副几何形状误差和同心度变化而引起阀心上产生径向不平衡

液压力，结果产生滑阀的液压卡紧现象，为了减小阀芯上的径向不平衡力，常在阀芯的外圆

柱面上开若干环形槽。其作用分析如下：

（1）未开环形槽前，如果阀芯和阀孔无几何形状误差，轴心线平行但不重合，这时阀芯周

围的间隙内压力分布是线性的，图49中6和a2线所表示，阀芯上会出现径向不平衡力，

但实际上，由于加工误差和安装误差，使阀心和阀孔的配合间隙内的压力分布不是线性的，

如图49中仇和％线所示。由于阀芯偏斜，使阀心左端上部缝隙小，压力下降快，下部缝

隙大压力下降越慢。因此，阀芯周围间隙压力分布曲线表示为伍,名曲线形状。阀芯上径向

不平衡力为伍,久间所围成的面积。

（2）开环形槽后，环形槽把从P1到“2的压力分为几段，由于同一个环形槽内压力处处相

等，阀芯上部和下部压力分布曲线变为c”，2。从图中可见，这时的径向不平衡力（阴影

线表示的面积）的数值大大减小，从而可以看出，开环形槽对于减小径向不平衡力的明显作

用。

图49

16.答：（1）定子偏心量达到稳定态时定子力平衡方程式：

Pp-（/>+于P$+S

（2）能保证输入系统的流量q恒定

当外负载变化时.，即p或，如p力高,泵供油压力Pp也随之升高。泵的泄漏量

加大，泵的供油量便减少，于是节流阀前后的压差也减小。在控制缸的作用下，定子向左移

动，加大偏心距e,直至通过节流阀的流量q恢复到接近原来的调定值时为止。这时定子

处于新的平衡位置，在此位置上，节流阀前后的压差=-p也恢复到其原来的值。

当负载减小时，p和都减小，泄漏量Aq也减小，益便比调定的q值大，使△在加大，定

子便向右移，减小偏心距e,直至压差如和流量q都恢复到各自的原来值为止。可见，这

种回路能补偿因负载变化而产生的泄漏油变化，回路中的流量基本上不受负载变化的影响。

(3)当外负载不变时，调节节流阀面积,如4.减小，8,便立即升高，引起定子

右移，偏心量e减小，泵供油量与减小，直到与通过节流阀的流量相适应为止。可见，改

变节流阀流通面积Ar,可以实现调速。

二位二通阀接通时，p=Pp,定子在弹簧力s作用下左移，泵输油量生,最大，可实现

快速工况。

换向阀关闭时.，压力p立即升高，安全阀打开，也升高。因为节流阀中仍有很小流

量通过，然后经安全阀回油箱，所以克服弹簧力s,使偏心量距e减小，泵输出

流量与减至最小。

17.答：直动式溢流阀中的阻尼孔的作用是对阀芯运动形成阻尼，避免阀芯产生振动使阀工

作平稳。

先导式溢流阀中的阻尼孔的阻尼的作用是使油液流过时产生压降，使阀芯顶端油液的压

力小于其底端油液的压力，通过这个压差作用使阀芯开启，使主阀弹簧刚度降低。溢流阀在

溢流量变化时，溢流阀控制压力变化较小。

若直动式溢流阀阻尼孔堵赛，该阀就失去调压作用。主阀芯始终关闭不会溢流，将产

生超压事故。若先导式溢流阀阻尼孔堵塞，先导阀就失去对主阀的压力调压作用。当进油压

力很低时，就能将主阀打开溢流，由于主阀弹簧力很小，因此系统建立不起压力。

18.答：当溢流节流阀装在回油路时，节流阀出口压力为零，差压式溢流阀有弹簧的一腔油

液压力也为零。当液压缸回油进入溢流节流阀的无弹簧腔时只要克服弹簧的作用力，就能使

溢流口开度最大。这样，油液基本上不经节流阀而由溢流口直接回油箱，溢流节流阀两端压

差很小，在液压缸回油腔建立不起背压，故无法对液压缸实现调速。

19.答：调压弹簧的强弱主要影响溢流阀的静态调压偏差。弹簧刚度越大，其调压偏差越大;

反之，调压偏差越小。弹簧刚度小，溢流阀调压范围变小。

阻尼孔的大小主要影响溢流阀工作平稳性，如先导式溢流阀，阻尼孔小，对提高主阀芯

运动的平稳性和减震，效果更为显著。阻尼孔太小，将使溢流阀开启时的压力超调量增大，

过渡时间加长。

20.答：液压泵的噪声来源大致有以下几方面。

(1)液压泵压力和流量周期变化

由于泵内齿轮、叶片和柱塞在泵运转时进行吸油、排汕，而使相应的工作腔产生周期性

的流量和压力变化，引起流量和压力脉动，造成泵的构件振动。构件的振动又引起和其相接

触的空气产生疏密变化的振动，进而产生噪声的声压被传播出去。

(2)液压泵的空穴现象

液压泵工作时，如果吸油管道阻力过大，使泵吸油腔真空度过大，以致达到油的空气分

离压，气体大量析出，形成气泡。随着泵的运转，带有气泡的油液进入高压区，气泡受高压

作用而缩小、破裂和消失，形成很高的局部高频压力冲击，使泵产生很大的压力振动和噪声。

(3)液压泵的困油现象

齿轮泵要能正常工作，其重叠系数£>1两轮齿啮合处便产生困油现象川•片泵两叶片

夹角,配油盘上封油区夹角及定子的表面圆弧部分夹角，三者之间必须保持确定的关系.否则

不可避免的形成困油或产生空穴现象.轴向柱塞泵在配油盘上的吸油，压油窗口之间有一封油

区，这个封油夹角必须适当，若稍大,将引起柱塞缸中的困油现象

油液的可压缩性很小，困油区的容积变化引起压力急剧变化.被困油液受挤压，压力急剧

上升，使泵轴承受到很大的径向力.当泵继续回转，这个封闭空间的容积又逐渐增大，产生部分

真空度，进而油液中空气分离，蒸发气化,从而产生噪声

(4)液压泵内零件的机械振动

齿轮泵中齿形的误差及轴线不平行都会造成齿轮啮合时接触不良而产生振动，柱塞泵，叶

片泵的转子不平衡及滚动轴承中滚动体也会引起振动，变量柱塞泵的斜盘因刚性差而引起振

动等,这些都是因泵内零件的机械振动而产生噪声的噪声源。

五.设计计算

1.解:

(1)活塞平衡方程式为

v-H--d2=y-(H-h)-D2

’44

,2

故h=

D'

(2)设测压管内经为4,将体积为V的同种液体全加入左测压管后，左、右测压管均上

升〃'，活塞重新平衡。此时平衡方程式为

L---D2+h'--d^=V

441

解得L=----------------

-4D2+d2)

2.解：提起重物时;液压缸有杆腔压应力为

IV_50000

-5MPa

T-looxio-4

而溢流阀的调整压力py保持在2.5MPa,油液全部从溢流阀排出。故液压泵输出压力为

2.5MPa,重物上升速度为零。

3.油流流经薄壁孔的流量公式为

q=K•f,2。5

TTvy

式中f=--dA\\p——节流口前后压差，\p=—

4A

重物下降速度

代工［2.(上严

ii/0.5

v=±=^_________4_

AA”・为

4.解：

（1）由液体的体积弹性模量K定义知K=-匕包

AV

式中V-一油液的初始体积，v=v,+v2；

AV——油液受压后体积的变化量，△/=?1•&；

△p---油液压力变化量，A/?=—

代入上式，得

K==（匕+匕）/

A-AXA2-AX

A2-K

F=----------AX=K'AX

（匕+匕）

即

AX(V.+V2)

（2）由液压弹簧刚度表达式可知，当活塞处于不同位置时，式中匕

是变值，所以刚度K'值是不同的。

5.解：活塞向右运动为差动连接，故其运动速度V,=一4一

A-4

活塞向左运动速度

又匕=5匕

所以一g—=».幺

4-A，22A^2

即3(4-4)=24

6.解：同心环状缝隙的流量计算式为

7id-/?3•A/77T-d-h-v

q=-------------±------------

12•比2

式中“土”号确定：短圆柱(即活塞)以速度v逆压差方向运动。故应取“+”号。代

入有关数值，可得

mJ•h3•hp7nd-h-v

q=-------------+----------

12//L2

3.14x39.6x10-3x(02x10-3)3x150x1()5

12x1x160x10-3

3.14x39.6x10-3x0.2x10-3x1.5

+-----------------------------------------

2

=0.394x10,3/s=23%/min

即从间隙泄露油液的流量为2.39L/min

7.解：系统的有效负载功率

P=幺・%

消耗在调速阀上的功率

P调=向-p3)q

消耗在节流阀上的功率

P节=(P2—P3)，q2

消耗在减压阀上的功率

P减=(p「P2)q

消耗在溢流阀上的功率

P淹=<q-q2)1Pi

液压泵的输出功率

pg=Piq

系统回路的效率

p=Prqi

P泉Prq

8.解：

(1)采用小流量的液压泵，用蓄能器储存能量，满足短期内需要大流量的液压系统如图

50(a)所示

(2)用储能器保持系统压力并使液压泵卸荷的液压系统如图50(b)所示

图50

9.解：吸油管中液流速

4x50x10-3

v=~^~=1.18m/s

3.14x(30x10-3)x60

-d2

4

吸油管中液流的流态

vd_1.18x30xlQ-3

凡=177<2000(层流)

v200xIO-6

取自由液面和液压泵吸油口，列伯努利方程:

2

772g

式中Po——自由液面大气压，Po=0.98xl()5pq

Lv27541.182,

hw——吸油管路沿程损失，hw=A一,—=---X-----------------------=4团

d2g1773OxlO-32x9.81

代入上式得

.V.

Po+h-y--y-hw-Y

2g

11Q2

=0.98xlO3+900x9.81(0.8-———4)

2x9.81

=0.69X105PG

即液压泵吸油口处的绝对压力为0.96x1()54。

10.解:开启压力对阀芯的作用与弹簧预压力平衡，故不计入。当开启压力升高至6MPa时,

阀开度x=3mm.此时，阀心在x方向上受液压力Fpx、弹簧力F*及液动力FRx,阀芯重新平

衡，其方程式为

+Fs,x+/心=°

式中

F”=Ap-S=(60—55)xl()5x言X(25X10-3)2=245N

4,=—K-X=—40x3=-120N

=一夕•(叱

FRXq•cos0-v}cos0).

代人上式得cose=(245-120)+

pq-v2

又

300x10-3

125+900xxl0.2

60

cos6==0.3355

…300xlO-3…4

900x--------x113.2

60

故0=70.4°

即由液流出流角。=70.4°。

11.解：该阻尼器为一细长孔。计其起始段影响时,其流量一压力特性公式为

1必4

q——----------An

C128//L

其中

〃=〃o.Pup=0.04x/j00025x,()0=0.05尸”s

Ap=10-4=6MPa

代入上式得q=--3J4x0-002—x60xl05=6.54x1O-5W3/*55=3.92L/min

2128x0.05x0.06

12.解：系统有效输出功率

P=Fv=6000x0.6xl0-3=

液压泵的理论流量

-633

qT=-n=125x1000xIO/60=2.08xlO-mIs

液压泵的输出压力p为溢流阀调整值，p=6MPa

故液压泵的输入功率

「入=4r"v-P=2.08x10"60xl()5=〔$6乂I()3卬=156kW

"v"ON

系统工作效率

P3.6

〃二一=23%

P入

13.解:Y快进=/I；q

V快退=

A2

因为0.5m/min

qWxlO3...

所以A,=---------=20cm

慢

V快进aAa

又即2=3

V快退2A,-A22

33

A-A,=-x20=12cm2

2515

q10x10,।/.

v快进----------=-----------=1250cm/min=1.25m/min

A,-A2(20-12)

—L=1°=833cm/min=0.833m/min

v快退=12

A2

14.解：由公式M=R?a”Dm，可求马达进口压力

2"

2x3.14x60

=2.944MP。

V。九,“一160x10-6x08

泵输出流量

-3

qA=5.〃%,=120x1000x0.95xlO=114L/min

通过节流阀C的流量

qc=804-g-p=80x0.2x,70-29.44=101.9L/min

马达D的转速

3

qc101.9xl0nQ,.

nn-—•n.w--------x0.95=605r/min

15.解:

(1)液压缸快速前进时，FR,设液压泵流量全部进入液压缸无杆腔，故活塞快速运动

速度

验算：活塞快进时，回油量

-4-33

%,1=v快-A2=30X25X10=75X10m/min

该流量q回通过阀C和阀B时，其总压力降由式q=40而可得

Ap=(—75),2+(——75)2,=7.03x10-5<4

4040

该背压力不会使溢流阀打开，故活塞快速前进速度v快=30m/min

活塞快速返回速度

(2)有负载时，活塞慢进，此时回油流量即为调节泵流量%

q2=40x1000x10-3=40L/min

故活塞慢进速度

40x103

167?//min

-4

A2(50-25)XIO

又进油量

%=v慢-A、-16x50x104x103=80L/min

根据有负载时，活塞力平衡方程:

A

(Pp-APi)-A=F+P2-2

此时阀c进油通道压降

8()

bp、=(―)2=OAMPa

'40

故活塞有杆腔的压力

544

(Pp一如|)4|一/_(50-4)x10x50x10--2xl0=20xIO、&

P2=4

A2(50-25)x1O-

溢流阀的损耗功率

△P=PP•⑷一/)

=54x1O'x(150x1000x10-3_80)xIO-3/60

=6300W=6.3kW

16.解：液压缸受力平衡方程

Pl♦A二b+P2•从2

得

J+P24=2600+4x105x25x10-4=9x105Pa

1A,40x10-4

节流阀前后压差

5

△p=pY—p}=(18—9)xIO=9x10、Pa

通过节流阀的流量

-2-25

qr=IOXTAP=10X79X10=9.48L/min

液压缸运动速度

qT9.48x10-3

v———------------=2.37/TI/min

A40x1O-4

该系统有效输出功率

P=Fv=2600x2.37/60=102.7W

液压泵输出功率

40x10-3

5

PB=Py・%=18xlOx——=1200W

故该调速系统的效率

P102.7

=8.6%

印一1200

消耗在节流阀上的功率

cK9.48x10-3

△p节=△〃•q7=9xIO5x------........=142.2W

消耗在流溢阀上的功率

X(40-9.48)x10-3

AP=p.(夕〃一qQ=18x10、=915.6W

YY60

消耗在背压阀上的功率

AD_in52.37x25x10"

AP背—Pz.g回—4xl0x—39.5W

17.解：

（I）电磁铁动作顺序表

1YA2YA3YA4YA5YA

快进+-+-+

I工进+---+

II工进+--++

快退-++-+

原位停、泵卸荷-----

“+”代表电磁铁通电；代表电磁铁断电

（2）液压缸活塞受力平衡方程为

・

Pi4=f+p2-A2

-=o时

代入数值，得节流阀进口压力

p,=20xl05x—=40xl05Pa=4A/Pa

240

（3）工进时，负载F变化，活塞速度有变化。因为当F变化时，由活塞受力平衡方程式

知，P2也随之变化，即节流阀前后压差AP（=必）变化，由节流阀流量方程。

%.=K知，通过节流阀的流量分随之变化；活塞运动速度v="，速度v

A2

也变化。

18.解：取截面I-I,H-II,列伯努利方程

V.2〜％2r

P+—+Z.=—+—+z,

Y2gr2g

取Z1=0卫=y

根据连续性方程v/A|=V2-A2

An2

得v,='.0=号X%

A2D；

将h,Z”Z2值代入伯努力方程整理得

2g.(曾3

根据水静压力计算公式及等压面公式得

。|+（力_y+%）./水=口2+力.7水+%./汞

即为二£l_y=X0-l）

/水/水

则管道中水的流量

2g

q=A・M7=1/9.7水

三*2。葭2X9.81X254X(13.6-1)

Vio4

64244cm3/s~64.2(L/s)

19.解：根据牛顿内摩擦定律T=〃•上■,当间隙很小时，该式可改写成如下形式

dy

在圆筒内表面上，黏性摩擦力产生的扭矩

7]=F——=

式中U=27rm=2万—x8=2.5mls

2

,D—d0.1—0.098i

h=-------=--------------=1x10-m

d2

A=ML=3.14x0.1x0.2a6.28x10-2〃/

代入上式得

T,=7.85〃

在圆筒底面匕沿半径r方向上取宽为dr的微圆环，在此微圆环上黏性摩擦力产生

的微扭矩

dT2=/j—dAr

式中

U=2m~n

h-2xICT'"7

dA=2/n-dr

代入上式，对r积分则有

eP0527irn-14x3.142x8x//(o.os,八八门

T,=u------Im--2dr=---------；----rdr=0.99zz

2A2x10-3J,尸

故

T=Ti+乙=(7.85+0.99)〃=8.84〃

T0.4

〃---=4.5x10-2尸5

8.848^84

又v=K

P

即该油的运动速度黏度

45x10-2,

v=-.......=0.5x1047n2/s=50cSt

900

20.解：

(1)图51(a)为出口节流调速系统，活塞受力平衡方程

Pp=F+Ap-A2

故

通过节流阀的流量

q,=Kf-Ap05=K•广(p屋4—尸产/4产

活塞运动速度

.一生1•广⑺厂•一户产

,A2A25

上式即为出口节流调速系统的速度一负载关系。

速度刚度

卜=且=___________________

"一加一0SK产

(2)图51(b)为旁路节流调速系统，活塞受力平衡方程为

F

Pp=Pl=人="A

A

通过节流阀的流量

A1

进入液压缸的流量

%=%，一%

即活塞的运动速度

v-ik-_________21___

AA1

上式即为旁路节流调速系统的速度一负载关系。

其速度刚度

k_dF_\-F

V~~dv~0.5x（%,―陷）

对上述两种调速回路的速度刚度公式进行比较，可知:

（1）对于出口节流调速系统，当节流阀通流截面积f不变时，负载F愈小，速度

刚度人愈大；在负载片为某一定值的情况下，节流阀通流截面积f愈小，（速

度V徽）,则速度刚度愈大。故这种调速回路在低速下的速度刚度较大；

在负载变化的情况下，小负载的速度刚度比大负载的速度刚度高。

（2）对于旁路节流调速系统，回路在高速度、大负载时，速度刚度较好，正好与

出口节流调速相反。

21.解：