中南大學(xué)液壓傳動(dòng)考試練習(xí)題

2020/12/1812020/12/1822020/12/183已知一粘度計(jì).D=100mm,d=98mm,l=200mmn=8r/s,T=0.4N·m.求油液的動(dòng)力粘度μ.V=ωR=2.512m/sT=FfRFf=8N

Ff=μAdu/dyn2020/12/184已知D=120mm,d=119.6mm,L=140mm,μ=0.065PA.s,v=0.5m/s不計(jì)油壓，求Ｆ2020/12/185φ已知ν＝3*10-5m2/s,ρ=900kg/m3求Ｔ＝？2020/12/1862020/12/187例1

如圖所示液壓泵的吸油裝置，通過油液的流量q=32L/min,吸油管直徑d=20mm,，液壓泵吸油口距離液面高度h=500mm，油液密度ρ=900kg/m3

，粘度=20×10-6m2/s，不計(jì)壓力損失，試求液壓泵吸油口的真空度。解：吸油管的流速為：油液在吸油管中的流動(dòng)狀態(tài)Re=1700<Recr=2000,層流α=2ⅡⅠⅠⅡq2020/12/188Ⅰ-Ⅰ截面h1=0，v1=0，p1=0Ⅱ-Ⅱ截面h2=0.5m，v2=1.7m/s，p2=?，hw=0得：即液壓泵吸油口的真空度為7×10-3MPa列伯努力方程ⅡⅠⅠⅡq2020/12/189例2：圖為文氏流量計(jì)，當(dāng)水銀柱壓力計(jì)讀數(shù)h=45mmHg時(shí)，不計(jì)動(dòng)能修正系數(shù)和能量損失，求通過流量計(jì)的水流量。001122hD2D1文氏流量計(jì)圖解：取斷面1-1，D1=200mm；斷面2-2，D2=100mm；以中心線為基準(zhǔn)0-0，于是，h1=h2=0，又按題意知1=2=1。于是，伯努力方程為根據(jù)連續(xù)性方程：即2020/12/1810將連續(xù)性方程代入伯努力方程整理得001122hD2D1文氏流量計(jì)圖由靜壓方程有：2020/12/1811所求的流量為=2.705×10－3（m3/s）=1620（L/min）001122hD2D1文氏流量計(jì)圖2020/12/18122020/12/1813例1

如右圖所示，液體在管內(nèi)做連續(xù)流動(dòng)，在截面I—I和Ⅱ—Ⅱ處的通流面積分別為A1和A2，測(cè)壓管讀數(shù)差為△h，液體的密度為ρ,若不考慮管路內(nèi)的能量損失，求截面I—I和Ⅱ—Ⅱ處哪一處壓力高？為什么?通過管路的流量q為多少?解(1)比較截面Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ的壓力，由圖可見，Ⅰ-Ⅰ截面的測(cè)壓管讀數(shù)比和Ⅱ-Ⅱ截面的測(cè)壓管讀數(shù)高，這表明Ⅰ-Ⅰ截面比Ⅱ-Ⅱ截面的壓力高。理由是：在密閉管內(nèi)做穩(wěn)定流動(dòng)的理想液體的壓力能、動(dòng)能和位能的總和是一定的，并可互相轉(zhuǎn)換。管道水平放置，位置頭（位能）相等，所以各截面的動(dòng)能與壓力能互相轉(zhuǎn)換，Ⅰ-Ⅰ截面A1大于Ⅱ-Ⅱ截面A2，即Ⅱ-Ⅱ截面管道細(xì)，流速高，動(dòng)能大，壓力能小，而Ⅰ-Ⅰ截面管道粗，流速低，動(dòng)能小，壓力能大，所以Ⅰ-Ⅰ截面的壓力比Ⅱ-Ⅱ截面的壓力高。2020/12/18142020/12/18152020/12/1816例2

如圖所示液壓泵的吸油裝置，通過油液的流量q=32L/min,吸油管直徑d=20mm,，液壓泵吸油口距離液面高度h=500mm，油液密度ρ=900kg/m3

，粘度=20×10-6m2/s，不計(jì)壓力損失，試求液壓泵吸油口的真空度。解：吸油管的流速為：油液在吸油管中的流動(dòng)狀態(tài)Re=1700<Recr=2000,層流α=2Ⅰ-Ⅰ截面h1=0，v1=0，p1=0Ⅱ-Ⅱ截面h2=0.5m，v2=1.7m/s，p2=?，hw=02020/12/1817得：即液壓泵吸油口的真空度為7×10-3MPa列伯努力方程2020/12/1818例3：圖為文氏流量計(jì)，當(dāng)水銀柱壓力計(jì)讀數(shù)h=45mmHg時(shí)，不計(jì)動(dòng)能修正系數(shù)和能量損失，求通過流量計(jì)的水流量。001122hD2D1文氏流量計(jì)圖解：取斷面1-1，D1=200mm；斷面2-2，D2=100mm；以中心線為基準(zhǔn)0-0，于是，h1=h2=0，又按題意知1=2=1。于是，伯努力方程為根據(jù)連續(xù)性方程：即2020/12/1819將連續(xù)性方程代入伯努力方程整理得001122hD2D1圖文氏流量計(jì)由靜壓方程有：2020/12/1820所求的流量為=2.705×10－3（m3/s）=1620（L/min）2020/12/18212020/12/1822例1

某液壓馬達(dá)排量qM

＝250mL/r，入口壓力為9.8MPa，出口壓力為0.49MPa，其總效率ηM＝0.9，容積輕率ηVM＝0.92，當(dāng)輸人流量QM為22L／min時(shí)，求液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速各為多少?解：液壓馬達(dá)的理論流量

QtM=QMηVM=22×0.92L/min=20.24L/min液壓馬達(dá)的實(shí)際轉(zhuǎn)速液壓馬達(dá)的進(jìn)—出口壓力差pM=9.8-0.49=9.31MPa液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩2020/12/1823

例2

已知液壓泵輸出油壓pp＝l0MPa，泵的機(jī)械效率ηm

＝0.95，容積效率ηVP

＝0.9，排量qp＝10mL/r，轉(zhuǎn)速nP＝1500r／min；液壓馬達(dá)的排量qM

＝10mL/r，機(jī)械效率ηmM

＝0.95，容積效率ηVM

＝0.9，求液壓泵的輸出功率、拖動(dòng)液壓泵的電動(dòng)機(jī)功率、液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)速、液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩和功率各為多少?解：(1)液壓泵的輸出功率1)液壓泵的輸出流量

QP=qPnηVP=10×10-3×1500×0.9L/min=13.5L/min2)輸出功率(2)電動(dòng)機(jī)功率2020/12/1824(3)液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)速不計(jì)管路中的流量損失，液壓馬達(dá)的輸入流量等于液壓泵的輸出流量，所以液壓馬達(dá)的理論流量：QtM=QPηVM=13.5×0.9L/min=12.15L/min

液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速(4)液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩(5)液壓馬達(dá)的輸出功率PM=PiMηM=PηmMηVM=2.25×0.95×0.9kW=1.92kW2020/12/1825例3

如圖所示，已知變量泵最大排量qpmax＝160mL/r，轉(zhuǎn)速nP＝1000r／min，機(jī)械效率ηmp＝0.9，總效率ηp＝0.855，液壓馬達(dá)的排量qM＝140mL/r，機(jī)械效率ηmM＝0.9，總效率ηM＝0.8，系統(tǒng)的最大允許壓力p＝8.5MPa，不計(jì)管路損失。求液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速nM是多少?在該轉(zhuǎn)速下，液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩是多少?驅(qū)動(dòng)泵所需的轉(zhuǎn)矩和功率是多少?解：(1)液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩液壓泵的輸出流量液壓馬達(dá)的容積效率液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速2020/12/1826液壓馬達(dá)輸出的轉(zhuǎn)矩(2)驅(qū)動(dòng)液壓泵所需的功率和轉(zhuǎn)矩1)驅(qū)動(dòng)液壓泵所需的功率2)驅(qū)動(dòng)液壓泵的轉(zhuǎn)矩2020/12/1827

例4

某液壓泵的額定流量QH＝32L／min，額定壓力pH＝2.5MPa，額定轉(zhuǎn)速nH＝1450r／min，泵的機(jī)械效率ηH＝0.85。由實(shí)驗(yàn)測(cè)得，當(dāng)泵的出口壓力近似為零時(shí)，其流量Qt＝35.6L／min。求該泵的容積效率和總效率是多少?

如果在額定壓力下泵的轉(zhuǎn)速為500r／min時(shí)，估算泵的流量為多少?該轉(zhuǎn)速下泵的容積效率為多少?兩種轉(zhuǎn)速下，泵的驅(qū)動(dòng)功率又是多少?

解:(1)泵的容積效率和總效率液壓泵出口壓力為零時(shí)的流量為理論流量，即Qt＝35.6L／min。液壓泵的容積效率液壓泵的總效率2020/12/1828(2)液壓泵的流量和容積效率液壓泵的排量于是液壓泵的額定轉(zhuǎn)速nH?＝500r／min時(shí)，其理論流量qt′=VnH′=0.025×500L/min=12.5L/min

因?yàn)轭~定壓力不變，所以液壓泵的容積效率不變，故液壓泵的輸出流量QH′=Qt′ηV=12.5×0.9L/min=11.25L/min(3)液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率①nH＝1450r／min時(shí)，液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率

nH?＝500r／min時(shí)，液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率2020/12/18292020/12/1830

例1

下圖為兩缸并聯(lián)液壓系統(tǒng)，已知活塞A重8kN，活塞B重4kN，兩缸無桿腔活塞面積均為100cm，，溢流閥調(diào)整壓力為1.5MPa，泵輸出流量為5L／min。試分析兩缸是否同時(shí)運(yùn)動(dòng)?計(jì)算兩缸活塞的運(yùn)動(dòng)速度和液壓泵的工作壓力?說明溢流閥的調(diào)整壓力是否合理?若溢流閥的調(diào)整壓力為0.6MPa，系統(tǒng)將是怎樣的工作狀態(tài)?

解：(1)兩缸活塞運(yùn)動(dòng)情況由于液壓系統(tǒng)的壓力取決于外負(fù)載，因此可求出A、B兩缸活塞上升所需工作壓力為：

活塞B由于A、B兩缸所需工作壓力不同，B缸壓力小于A缸壓力大故B缸活塞先動(dòng)，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)，系統(tǒng)壓力升高到pA值(即0.8MPa)時(shí)，A缸活塞才動(dòng)。由此可見，兩缸活塞的運(yùn)動(dòng)狀況是：B缸活塞先動(dòng)，A缸活塞后動(dòng)，兩活塞不可能同時(shí)運(yùn)動(dòng)。pA=GA/A=8000/(10010-4)Pa=0.8MPa

pB=GA/A=4000/(10010-4)Pa=0.4MPa

活塞A2020/12/1831(2)兩活塞的運(yùn)動(dòng)速度和液壓泵的工作壓力活塞B運(yùn)動(dòng)時(shí)．活塞A不運(yùn)動(dòng)，此時(shí)液壓泵輸出流量(不汁損失)全部進(jìn)入液壓缸B，因此活塞B的運(yùn)動(dòng)速度vB=Q/A=510-3/(10010-4)m/min=0.5m/min活塞A的運(yùn)動(dòng)速度vA=0此時(shí)液壓泵的工作壓力：pP=pB=0.4MPa

活塞B運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)，系統(tǒng)壓力繼續(xù)升高，當(dāng)升高至pA＝0.8MPa時(shí)，活塞A運(yùn)動(dòng)，這時(shí)液壓泵輸出流量全部進(jìn)入液壓缸A，活塞A的運(yùn)動(dòng)速度和液壓泵的輸出壓力：vA=Q/A=510-3/(10010-4)m/min=0.5m/min活塞B的運(yùn)動(dòng)速度vB=0此時(shí)液壓泵的工作壓力：pA=pB=0.8MPa2020/12/1832

(3)系統(tǒng)的工作狀態(tài)由于溢流閥的調(diào)整壓力pP

＝1.5MPa，高于A、B兩缸的工作壓力，因此保證了液壓泵輸出流量能夠分別進(jìn)入A和B兩缸，使A和B兩缸活塞能夠運(yùn)動(dòng)，當(dāng)液壓缸A的活塞運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)壓力繼續(xù)升高，直至打開溢流閥，液壓泵輸出流量通過溢流閥流回油箱，液壓泵的壓力穩(wěn)定在溢流閥的調(diào)整壓力，即pP

＝1．5MPa

若溢流閥的調(diào)整壓力pP

＝0.6MPa，由于B缸壓力pB

＝0.4MPa，低于pP＝0.6MPa，所以B缸能正常工作。然而，由于A缸壓力pA

＝0.8MPa，高于pP調(diào)定值，因此當(dāng)B缸活塞運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)，系統(tǒng)壓力繼續(xù)升高至pP

＝0.6MPa時(shí)，溢流閥打開，液壓泵輸出流量通過溢流閥流回油箱，此時(shí)液壓泵的壓力穩(wěn)定在pP

＝0.6MPa的調(diào)定壓力，不會(huì)再升高，所以A缸中活塞因壓力不足不能運(yùn)動(dòng)。2020/12/1833作業(yè):1.圖示兩個(gè)結(jié)構(gòu)和尺寸均相同相互串聯(lián)的液壓缸,無桿腔面積A1=100cm2,有桿腔面積A2=80cm2,缸1輸入壓力p1=0.9MPa,輸入Q1