液壓和氣壓傳動第二版課后習題答案.doc

完美格式整理版 第一章1-1 某液壓油在大氣壓下的體積是，當壓力升高后，其體積減少到，取油壓的體積模量為，求壓力升高值。解： 1- 3圖示為一粘度計，若D=100mm，d=98mm,l=200mm,外筒轉速n=8r/s時，測得轉矩T=40Ncm,試求其油液的動力粘度。 解：外筒內壁液體粘度： 1-4圖示一液壓缸，其缸筒內徑D12厘米，活塞直徑d11.96厘米，活塞長度L14厘米，若油的粘度0.065Pa.s，活塞回程要求的穩(wěn)定速度為v=0.5m/s，試求不計油液壓力時拉回活塞所需的力F等于多少？解： F力受到液體粘性的影響，根據液體的粘性有F=FfA(du /dy) 其中， A為活塞表面積，A d L又du /dy=v/h=v/(D-d)/2所以FA(du /dy)= dL v/(D-d)/2=0.0653.1411.960.01140.012 0.5/(12-11.96)0.01)=8.54N1-5 如圖所示，一具有一定真空不度的容器用一根管子倒置一液面與大氣相通的水槽中，液體與大氣相通的水槽中，液體在管中上升的高度h=1m,設液體的密度為，試求容器內真空度。解：取水槽液面為基面。列出靜力學基本方程： 則真空度為： pa1-7液壓缸直徑D=150mm，柱塞直徑d=100mm，液壓缸中充滿油液。如果柱塞上作用著F=50000N的 力，不計油液的重量，求圖示的兩種情況下液壓缸中壓力分別等于多少？解 : 1-8圖示容器A中的液體的密度A900Kg/m3,B中液體的密度為B1200 Kg/m3， ZA=200mm, ZB =180mm,h=60mm,U形管中的測試介質是汞，試求A,B之間的壓力差。解：此為靜壓力問題，可列出靜壓力平衡方程解決： PA+A g ZAB g ZB + 水銀g h + PB所以PABPA -PBB g ZB + 水銀g h -A g ZA 因為76厘米高水銀柱為P0則60毫米高水銀柱形成的壓力P(60/760) P0所以（取g=10 P0105Pa）PAB12001018010360/7601059001020010321607.8910318008250 Pa1-9 如圖所示，已知水深H=10m,截面，求孔子的出流流量以及點處的表壓力（取，不計損失）解：取面為基面，據圖示兩截面列出的能量方程：由于截面與大氣接觸，則且有連續(xù)方程：則處的表壓力即1-11有一液壓缸，流量為25L/min，吸油管直徑25mm，泵的吸油口比油箱液面高出400mm。如只考慮吸油管中的沿程壓力損失，油液的運動粘度為 30，油液的密度為900，問泵的吸油腔處的真空度為多少？解：如圖，對1-1截面和2-2截面建立實際能量方程：1-12泵從一個大的油池中抽吸油液，流量為q150L/min,油液的運動粘度=34106m2/s,油液密度=900 kg/m3。吸油管直徑d60厘米，并設泵的吸油管彎頭處局部阻力系數0.2，吸油口粗濾網的壓力損失p0.0178MPa。如希望泵入口處的真空度Pb不大于0.04 MPa，求泵的吸油高度h（液面到濾網之間的管道沿程損失可忽略不計）解：以油池液面為基準，定為11截面，泵吸油處為22截面泵吸油口液體流速：V2 =4 q/d2=4150103/(602106)=53.1m/min=0.89m/sRe= V2d/=0.8960103/(34106)=1570.6屬于間接沖擊（3） t=0.05,屬于間接沖擊第二章2-1 已知液壓泵的額定壓力和額定留量，不計管道內壓力損失，說明圖示各種工況下液壓泵出口處的工作壓力值。解：a) b) c)d) e)2-2如圖所示，A為通流截面可變的節(jié)流閥，B為溢流閥。溢流閥的調整壓力是 Py，如不計管道壓力損失，試說明，在節(jié)流閥通流截面不斷增大時，液壓泵的出口壓力怎樣變化？答：當閥A流通截面小于某一值時，P維持Py，B 打開。 閥A流通截面繼續(xù)增大，增大到最大值時，P=0,B不打開。2-3試分析影響液壓泵容積效率的因素。答：容積效率表征容積容積損失的大小。由 可知：泄露量越大，容積效率越小而泄露量與泵的輸出壓力成正比，因而有 由此看出，泵的輸出壓力越高，泄露系數越大，泵 排量越小，轉速越底，那么容積效率就越小。2-4泵的額定流量為100L/min,額定壓力為2.5MPa，當轉速為1450r/min時，機械效率為m0.9。由實驗測得，當泵出口壓力為零時，流量為106 L/min，壓力為2.5 MPa時，流量為100.7 L/min，試求：泵的容積效率；如泵的轉速下降到500r/min，在額定壓力下工作時，計算泵的流量為多少？上述兩種轉速下泵的驅動功率。解： 通常將零壓力下泵的流量作為理想流量，則qt106 L/min 由實驗測得的壓力為2.5 MPa時的流量100.7 L/min為實際流量，則v100.7 /106=0.95=95%泄漏流量q只于壓力有關,由于壓力沒變 所以則有 qt=qn/n=100.7500/1450=34.7 L/min當n=1450r/min時, P=pq/(v m)=25105100.710-3/（600.950.9）=4.91kw當n=500r/min時, P=pq/(v m )=2510534.710-3/（600.950.9）=1.69kw2-4設液壓泵轉速為950r/min，排量168L/r，在額定壓力29.5MPa和同樣轉速下，測得的實際流量為150L/min，額定工況下的總功率為0.87，試求：(1)泵的理論流量；(2)泵的容積效率；(3)泵的機械效率；(4)泵在額定工況下，所需電機驅動功率；(5)驅動泵的轉速。解： qtVpn=168950=159.6 L/min v =q/qt=150/159.6=93.98% m =/v =0.87/0.9398=92.57% P=p q/ =29.510615010-3/（600.87）=84.77kw 因為=p q/T 所以T=p q/= p q/（2n）=29.510615010-3/（20.873.14950）=852.1N.m2-6 分析雙作用葉片泵配油盤的壓油窗口端開三角須槽，為什么能降低壓力脈動和噪聲？答：液壓泵在工作過程中，由于西油容積突然和壓油腔接通，或壓油容積突然和吸油腔接通時，會產生流量和壓力突變而產生噪聲。泵的流量脈動引起壓力脈動。在壓油窗口端開三角須槽，油液留經壓油窗口的三角須槽到壓油口，從而消除泵內液壓急劇變化，降低壓力脈動和噪聲。2-7雙作用葉片泵兩葉片之間夾角為,配油盤上封油區(qū)夾角為，定子區(qū)表面曲線圓弧段的夾角為，它們之間應滿足怎樣的關系？為什么？答：為了保證配油盤的吸、壓油窗口在工作中能隔開，必須2/Z ； 為了防止產生困油、氣穴現象，必須。2-8 試分析外反饋壓力式變量葉片泵特性曲線，并敘述改變AB段上下位置，BC段的斜率和拐點B的位置的調節(jié)方法。答：AB段是泵的不變量段，這由于，是常數，壓力增加時，泄漏量增加，實際輸出量略有減少，BC段，泵的實際輸出流量隨著工作壓力增加而減少。調節(jié)流量調節(jié)螺釘b，可改變泵的最大流量。AB段曲線上下平移；變更剛 度不同的彈簧，則可以改變BC段的斜率，彈簧越軟，BC段越陡，調節(jié)彈簧預壓量X，便可改變和的值，工作壓力，BC段左右平移。第三章3-1 圖示三種結構的液壓缸，活塞和活塞桿直徑分別為D，d，如進入液壓缸的流量為，壓力為，試分析各缸產生的推力，速度大小以及運動方向。解：對于圖a 受拉，液壓缸左移對于圖b 受壓，液壓缸右移 對于圖c 受壓，液壓缸右移3-2圖示兩個結構和尺寸均相同相互串聯的液壓缸，無桿腔面積A1100cm2，有桿腔面積A280cm2，缸1輸入壓力P10.9MPa，輸入流量q112 L/min。不計損失和泄漏，試求：兩缸承受相同負載時（F1= F2），負載和速度各為多少？缸1不受負載時（F10），缸2能承受多少負載？缸2不受負載時（F20），缸1能承受多少負載？解： F1P1 A1P2 A2 F2P2 A1 因為F1F2 所以P1 A1P2 A2P2 A1 0.910610010-4P28010-4= P210010-4 P2=0.5106Pa 則有F1F2= P2 A1=0.510610010-4=5000N V1q1/ A1=12103/（10010-4）=1.2m/min 因為 V1 A2= V2 A1 所以 V2V1 A2/ A1=0.96m/min F1P1 A1P2 A2=0 所以 P2P1 A1/ A2=1.125 MPaF2= P2 A1=1.12510610010-4=11250 N F2= P2 A1=0 所以 P20 所以 F1P1 A10.910610010-49000 N3-3圖示液壓缸，輸入壓力為，活塞直徑為D，柱塞直徑為d，求輸出壓力，為多少？解：由受力可知：3-4差動連接液壓缸，無桿腔面積A1100cm2，有桿腔面積A240 cm2，輸入油壓力p2 MPa，輸入流量q40 L/min，所有損失忽略不計，試求：液壓缸能產生最大推力；差動快進時管內允許流速為4m/s，進油管徑應選多大？ 解： 因為 F= P1（A1A2）m 所以 FmaxP1（A1A2）1 2106（10040）10-411.210-4N=12kN V =q/（A1A2）=4010-3/(606010-4）1/9 m/s V A1= V管A管所以A管(1/9)10010-4/4d2/4有 d=18.8mm應取20mm3-5圖示一個與工作臺相連的柱塞缸，工作臺質量980Kg，缸筒柱塞間摩擦阻力Ff1960N，D=100mm,d70mm，d030mm，試求：工作臺在0.2時間內從靜止加速到最大穩(wěn)定速度v7m/min時，泵的供油壓力和流量各為多少？解： 根據動量定理，Ft=mv2-mv1所以F總=m(v2-v1)/t=9807/(0.260)=571.67N工作臺開始上升時F-G-Ff=F總則F=F總+G+ Ff=571.67+98010+1960=12331.67N又根據柱塞缸推力公式 可得F=pd02m/4, m=1注意 此處應取d030mmp=4F/d02=412331.67/3.14(3010-3)2=17.45Mpa又根據柱塞缸速度公式v=4qv/d02 ,v=1 可得q=d02v/4=3.14(3010-3)27103/4=4.95L/min3-6一單桿油壓快進時采用差動連接，快退時油壓輸入缸的有桿腔，設缸的快進快退速度均為0.1m/s,工作時桿受壓，推力為25000N。已知輸入流量q=25L/min,背壓，試求：（1）缸和活塞直徑D，d; (2)缸筒壁厚，缸桶材料為45號鋼解：（1）由其中取d=75mm因為快進快退得速度相同，所以D=mm,取D=105mm（2）45號鋼設此時為薄壁 取其中的值，查表8-7可取為3Mpa3-7圖為定量泵和定量馬達系統。泵輸出壓力Pp10 Mpa，排量Vp10 mL/r，轉速np1450r/min，機械效率mp0.9，容積效率vp0.9，馬達排量Vm10 mL/r，機械效率mm0.9，容積效率vm0.9，泵出口和馬達進口間管道壓力損失0.2MPa，其它損失不計，試 求：泵的驅動功率；泵的輸出功率；馬達輸出轉速、轉矩和功率。解： P驅=ppvpnP/mp=101061010-61450/(600.9)=2.69KwP出=pvnvp=101061010-614500.9/60=2.18Kw泵的輸出等于馬達的輸入量Vm nm/vm=vPnPvp所以nm= vPnPvpvm/ Vm=1010-614500.90.9/(1010-6)=1174.5r/min馬達的輸出功率P=pvnvm=（100.2）1061010-6(1174.5/60)0.9=1.73KW馬達的轉矩T=p/2n=1730/(23.14(1174.5/60)=14.03N.m3-8 圖示系統，泵和馬達的參數如下：泵的最大排量，轉速，機械效率，總效率；馬達排量，機械效率，總效率，回路最大允許壓力=8.3Mpa，若不計管道損失，試求：1）馬達最大轉速及該轉速下的的輸出功率和輸出轉矩。2）驅動泵所需的轉矩。解：泵的流出流量等于流入馬達的流量 即有 輸出轉矩 輸出功率 驅動泵所需的轉矩3-9 圖示為變量泵和定量馬達系統，低壓輔助泵輸出壓力=0.4Mpa，泵的最大排量，轉速，容積效率，機械效率。馬達相應參數為，。不計管道損失，當馬達的輸出轉矩為，轉速為時，求變量泵的排量，工作壓力和輸入功率。解：泵的流出流量等與流入馬達的流量 由馬達的輸出轉矩 由得 功率 第四章4-1 圖4 -115 所示液壓缸，液控單向閥作用鎖以防止液壓缸下滑，閥的控制活塞面積是閥心承受面積A的3倍。若摩擦力，彈簧力均忽略不計，試計算需要多大的控制壓力才能開啟液控單向閥？開啟前液壓缸中最高壓力為多少？解：對剛缸體作受力分析有 由于控制面積為閥心承壓面積的3倍故開啟閥需 即 取臨界條件 開啟最高壓力 4-2彈簧對中型三位四通電液換向閥的先導閥及主閥的中位機能能否任意選定？答：不能。4-3 二位四通閥用作二位三通或而為二通閥時應如何連接？答：作二位三通，將T通路與B通路接成共路 作二位二通，將B通路與A通路接通，且將A通路與T通路接通4-4圖4-116所示系統中溢流閥的調整壓力分別為pA=3MPa,pB=1.4MPa,pC=2MPa。試求當系統外負載為無窮大時，泵的出口壓力為多少？如將溢流閥B的遙控口堵住，泵的出口壓力為多少？答：系統負載無窮大即系統超載，此時溢流閥對系統起保護作用。A支路的調整壓力為3MPa，當C控制B的遙控口時，BC支路的最大穩(wěn)定壓力為C的調整壓力，即2MPa。系統的穩(wěn)定壓力為較小值，即2MPa，所以此時泵的出口壓力P=2 MPa。若溢流閥B的遙控口堵住，此時BC支路的調整壓力為兩者調整壓力之和即3.4 MPa。A支路的調整壓力為3MPa。同樣保持較小值，此時，由A起安全閥作用，使系統的出口壓力維持在3 Mpa，即泵的出口壓力P=3 Mpa。4-5圖4-117所示兩系統中溢流閥的調整壓力分別為pA=4MPa, pB =3MPa, pC=2MPa。當系統外負載為無窮大時，泵的出口壓力各為多少？對圖a的系統，請說明溢流量是如何分配的？解：對（a）系統：A中K口接到B閥上，B中K口接到C閥上，則B的溢流壓力由C來決定，A的溢流壓力由B決定，所以系統出口壓力保持在C的溢流壓力即調整壓力為2 Mpa對（b）系統：B中K口接油箱，此時B的調整壓力為0 Mpa。系統出口壓力應等于三個溢流閥的調整壓力之和 ，即4026 Mpa。對圖a的系統，溢流量分配應是qA=全部；qB=0;qC=0.4-6 圖4-118所示溢流閥的調定壓力為4Mpa，若不計先導油流經主閥心阻尼小孔時的壓力損失，試判斷下列情況下的壓力表讀數：1）YA斷電，且負載為無窮大2）YA斷電，且負載為2 Mpa3)YA斷電，且負載壓力為2Mpa解：1）YA斷電，電磁閥處于關閉狀態(tài)，因為負載為無窮大，溢流閥溢流，其兩端的壓力為4Mpa,即壓力表讀數為4Mpa.2)YA斷電，電磁閥關閉，負載只有2Mpa,沒有達到調定壓力，故溢流閥不溢流，壓力表讀數為2Mpa 3)YA通電，電磁閥打開，產生的吸力和閥的輸出壓力及彈簧力平衡，故壓力表讀數為0Mpa.4-8圖4-120所示系統溢流閥的調定壓力為5Mpa，減壓閥的調定壓力為2.5Mpa。試分析下列各工況，并說明減壓閥閥口處于什么狀態(tài)？ 1）當泵口壓力等于溢流閥調定壓力時，夾緊缸使工件夾緊后，A，C點壓力各為多少？ 2）當泵出口壓力由于工作缸快進，壓力降低到1.5Mpa時（工件原處于夾緊狀態(tài)），A.C點壓力各為多少？ 3）夾緊缸在夾緊工件前作空載運動時，A.B.C點壓力各為多少？答：1）泵的出口壓力等于溢流閥調定壓力時，夾缸使工件夾緊，由于減壓閥基本可維持出口壓力恒定，等于減壓閥調定壓力，同樣單向閥后的=2.5Mpa，閥口處于關小狀態(tài)。 2）當降到1.5Mpa時，即，閥口處于開大狀態(tài)，由于原工件的夾緊狀態(tài)未變，則3）如夾緊缸在夾緊工件前作空載運動時C處壓力為0，閥口不工作。4-9 圖4- 121所示回路，溢流閥的調定壓力為5Mpa，減壓閥的調定壓力為1.5Mpa，活塞運動時負載壓力為1Mpa，其它損失不計，試求：1）活塞在運動期間和碰到死檔板后A.B處壓力；2）如果減壓閥的外泄油口堵死，活塞碰到死檔板后A.B處壓力。答：1）活塞在運動中有，減壓閥不工作，碰到擋鐵后，減壓閥相當于外負荷無窮大，B處壓力為5Mpa 2）減壓閥外泄油口堵住后，閥口無法移動 ，不起減壓作用，溢流閥相當于接近無窮大負載。4-10 圖4-122所示的減壓回路，一只液壓缸無桿腔，有桿腔的面積分別為100cm2,50cm2,最大負載F1=14000N,F2=4250N,背壓p=0.15MPa, 節(jié)流閥2的壓差p=0.2MPa,求：1）A,B,C各點壓力（忽略管路阻力）；2）泵和閥1，2，3應選多大的額定壓力？解：1）由上面的缸的活塞桿力的平衡，可有 Pc=F/A1=14000/(10010-4)=1.4 MPa A處壓力與C處壓力相差節(jié)流閥2的壓差，可有 PA= Pc+0.2 MPa =1.6 MPa由下面的缸的活塞桿力的平衡，可有 PB A1 =F2 + P A2 所以 PB = （F2 + P A2）/ A1 =4250+501040.15106/100104 0.5MPa 2）為了回路能符合要求，并保證安全，泵和閥1，2，3應選為2.5 MPa額定壓力。4-11圖4-123所示回路，順序閥的調整壓力，溢流閥的調整壓力，問在下列情況下A.B壓力為多少？1） 液壓缸運動時，負載壓力=4Mpa時；2） 如負載壓力變?yōu)?Mpa時3） 活塞運動到右端時解：（1）由于A點與液壓缸連通，則，此時順序閥應為開啟狀態(tài)，（2） 順序閥關閉，由于馬達處于工作狀態(tài)， (3)活塞運動到右端時，液壓缸中壓力已達到最大值，且順序閥開啟，油道中壓力最高。因溢流閥的調整壓力為5Mpa,即油道中最高壓力為5Mpa,4-12圖4-124所示系統，缸,上的外負載力F1=20000N,F2=30000N，有效工作面積都是A=50cm2,要求缸先于缸動作，問：1）順序閥和溢流閥的調定壓力分別為多少？2）不計管路阻力損失，缸動作時，順序閥進，出口壓力分別為多少？解：1）缸承受力F2，動作時P= F2/A=30000/5010-4=6 Mpa。所以P溢P順6 Mpa由于要保證缸先于缸動作，而缸承受F1P順6 Mpa2） 缸承受力F1，動作時P= F1/A=20000/5010-4=4Mpa 所以，順序閥的出口壓力應為4Mpa， 缸動作時，缸也在運動，所以順序閥進口壓力又要保證缸的運動，所以順序閥的進口壓力應大于或等于順序閥的調定壓力 4-13圖4-125所示回路，順序閥和溢流閥串聯，調整壓力分別為pX和pY,當系統外負載為無窮大時，問： 1）泵的出口壓力為多少？ 2）若把兩閥的位置互換，泵的出口壓力又為多少？解：1）由于兩閥是串聯接法，且其為先順序閥，后溢流閥，則泵的出口壓力為兩者中壓力較大的一者（順序閥的出口壓力由負荷決定）所以若PxPy，則P出=Px，若PxPy，則P出=Py。2）調換位置，則成為先通過溢流閥后通過順序閥，則壓力應等于其兩者壓力求和，P出=Px+ Py。4-14圖4-126a,b回路參數相同，液壓缸無桿腔面積,負載各閥的調定壓力如圖所示，試分別確定兩回路在運動到終端停止時A ，B兩處的壓力解： (a)活塞運動時，B處的壓力為2Mpa，A處的壓力也為2Mpa，活塞運動到終端停止時，A處的壓強為5Mpa，B處為3Mpa(b)活塞運動時，AB處的壓強為2Mpa,停止時，4-17 圖4-129所示回路中，溢流閥的調定壓力，試回答下列問題： 1）回油腔背壓的大小由什么因素來決定？ 2）當負載時，比高多少？泵的工作壓力是多少？ 3）當泵的流量略有變化時，上述結論是否需要修改？解：（1）回油腔的背壓由負載來決定； （2）當時，由于溢流閥的調定壓力，故，即有，此時泵的工作壓力，(3)當泵的流量略有變化時，由于溢流閥的作用，進口壓力基本保持恒定，無需修改。4-18液壓缸活塞面積A=100cm2,負載在50040000N的范圍內變化，為使負載變化是活塞運動速度恒定，在液壓缸進口處使用一個調速閥。如將泵的工作壓力調到其額定壓力6.3MPa，試問這是否合適？ 解：不合適。太大了，將引起速度不恒定所以P=F/A=40000/10-2=4 Mpa不計管道壓力損失，P=4.44.5 Mpa4-19圖4-130所示為插裝 式 錐閥組成換向閥的兩個例子。如果閥關閉時A，B有壓差，試判斷電磁閥通電和斷電時，圖a和b的壓力油能否開啟錐閥而流動，并分析各自是作何種換向閥使用的。 答：插裝式錐閥組成換向閥作二位二通閥使用，且閥關閉時A B有壓力差。當電磁鐵通電時，對于a圖，控制口C接控制壓力，閥心開啟，此時C接油箱，油液從，換向閥相當于一開關；對于b圖，閥心開啟，油液，電磁鐵斷電時，二位三通電磁閥不工作，閥心關閉，對于a,b圖，A B均不流通。第六章6-1 在圖示回路中，若溢流閥的調整壓力分別為。泵出口處的負載阻力為無限大，試問在不計管道損失和調壓偏差時：1) 換向閥下位接入回路時，泵的工作壓力為多少？B點和C點的壓力各為多少？2）換向閥上位接入回路時，泵的工作壓力為多少？B點和C點的壓力各為多少？解：1）換向閥下位接入回路時，即關閉的外泄油口。不起作用，則2）換向閥上位接入回路時，開始工作，又