王積偉液壓傳動(dòng)課后習(xí)題答案

第1章思考題和習(xí)題解

1-1液壓千斤頂如圖1-7所

示。小活塞直徑15mm,行程10

mm,大活塞直徑60mm,重物產(chǎn)生

的力乙=48000N,手壓杠桿比L：I

=750：25,試求：（1>此時(shí)密封容

積中的液體壓力p是多少？（2）杠

桿端施加力后為多少時(shí)，才能舉起

重物？（3）在不計(jì)泄漏的情況下，

杠桿上下動(dòng)作一次，重物的上升高度

?是多少？（4）如果小活塞摩擦力I75N,大活塞摩擦力2000N,并且杠桿上下一次

密封容積中液體外泄0.2cm\重復(fù)上述計(jì)算。

解：（1）密封容積中的壓力為己除以大活塞的直徑:

p=-瓦=----4-8-0-0-0---「I1c7MmPa

A（（60x10-3）2

（2）杠桿施加的力要大于油壓的阻力，即:

F,xL>Fpxl

6-32

Fp=^17X10X-X(15X10)=3002N

I25

E=F-=Fx—=100N

'〃L750

￡3)由體積相等

s?=E4=1(X—)2=0.625mm

Aj60

答：密封容積中的液體壓力片17MPa,杠桿端施加力尸i=100N,重物的上升高

度S2=0.625mm0

<4）考慮摩擦和泄漏時(shí)：

解：（I）密封容積中的壓力為匕加摩擦力除以大活塞的直徑：

F48000+2000…

"=—=-----------=17.69MPa

A-(60x103)2

4

第i頁(yè)

(2)杠桿施加的力要大于油壓的阻力，考慮摩擦，即：

(與+175)x/

油壓阻力:

6-12

Fp=p\=17.69x10xx.(15x10)=3125N

杠桿施加的力:

125

f；=(F+175)-=(3125+175)x^=110N

考慮密封容腔中外泄：

。5,4-0.2x100C—

S,=-------------=0,554mm

答：密封容積中的液體壓力p=17.69MPa,杠桿端施加力吊=110N,重物的上升

高度S-,=0.554mm。

1-2如下圖所示，兩液壓缸的結(jié)構(gòu)和尺寸均相同，無(wú)桿腔和有桿腔的面積各為A

和4，A=M，兩缸承受負(fù)載耳和尸2,且耳=26，液壓泵流量為4,求并聯(lián)和串聯(lián)

時(shí)，活塞移動(dòng)速度和壓力。

洶第顯罟帝稼施鼠篇

.制門(mén)】舉骷.月a中

?《*r>★o*A'(P.

并聯(lián)時(shí)：如圖a.

因受力耳=2鳥(niǎo)，兩缸順序動(dòng)作，右缸(負(fù)載鳥(niǎo))先動(dòng)到端點(diǎn)，系統(tǒng)壓力升高，左

缸開(kāi)始動(dòng)，兩缸速度相同，丫="。壓力由負(fù)載決定，左缸壓力p|=&="，右缸壓

AAA

力"巧

第2頁(yè)

串聯(lián)時(shí)：如圖b,

速度由泵的流量決定V左缸“=2，右缸%=4、2=彗

AAA

X-4-7*J

壓力由負(fù)載決定：左缸PI=4-------------="二=竺"，右缸內(nèi)=與

AAAA

1-3液壓傳動(dòng)系統(tǒng)有液壓泵，液壓閥、液壓缸、油箱、管路等元件和輔件，還要

有電動(dòng)機(jī)，而電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)只要一臺(tái)電動(dòng)機(jī)就行了，為什么說(shuō)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的體積質(zhì)

量小吶？

答：這里指的主要是液壓動(dòng)力元件（液壓泵）與發(fā)電機(jī)，液壓執(zhí)行元件（液壓馬

達(dá)）與電動(dòng)機(jī)的比較，對(duì)系統(tǒng)而言應(yīng)具體問(wèn)題具體分析。

與電動(dòng)機(jī)相比，在同等體積下，液壓執(zhí)行元件能產(chǎn)生出更大的動(dòng)力，也就是說(shuō)，

在同等功率下，液壓裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，即：它具有大的功率密度或

力密度，力密度在這里指工作壓力。隨著液壓技術(shù)的提高，液壓系統(tǒng)可以使用高壓，

則功率密度越大，出力大，體積小。在同等功率下，液壓馬達(dá)的體積是電動(dòng)機(jī)的12%

左右.

1-4液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，要經(jīng)過(guò)兩次能量的轉(zhuǎn)換，一次是電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液

壓泵輸出的液體能，另一次是輸入執(zhí)行元件的液壓能轉(zhuǎn)換為執(zhí)行元件輸出的機(jī)械能，

能量的轉(zhuǎn)化是有損失的，為什么要使用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)吶？

答：液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn):

（1）與電動(dòng)機(jī)相比，在同等體積下，液壓裝置能產(chǎn)生出更大的動(dòng)力，也就是說(shuō)，

在同等功率下，液壓裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，即：它具有大的功率密度或

力密度，力密度在這里指工作壓力。

（2）液壓傳動(dòng)容易做到對(duì)速度的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，而且調(diào)速范圍大，并且對(duì)速度的調(diào)節(jié)

還可以在工作過(guò)程中進(jìn)行.

（3）液壓傳動(dòng)工作平穩(wěn)，換向沖擊小，便于實(shí)現(xiàn)頻繁換向。

（4）液壓傳功易I戈現(xiàn)過(guò)我保護(hù)，能實(shí)現(xiàn)自潤(rùn)滑，使用壽命長(zhǎng).

（5）液壓傳動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可以很方便地對(duì)液體的流動(dòng)方向、壓力和流量進(jìn)

行調(diào)節(jié)和控制，并能很容易地和電氣、電于控制或氣壓傳動(dòng)控制結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜

的運(yùn)費(fèi)和操作。

（6）液壓元件易于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和推廣使用。

對(duì)于具體設(shè)備或裝置是否選用液壓傳動(dòng)要具體分析，要與其它傳動(dòng)相比較，要充

分發(fā)揮液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)避開(kāi)其缺點(diǎn)。

第3頁(yè)

第2章思考題和習(xí)題解

2-1有密閉于液壓缸中的一段直徑d=150mm、長(zhǎng)/=400mm的液壓油，體積膨

脹系數(shù)〃=6.5X107KT,密閉容積的一端的活塞可移動(dòng)。如果活塞的外負(fù)載力不變，

油溫從-20c上到25C,求活塞位移。

解：體積膨脹系數(shù)夕=贏

6.5XI0^X45X^X1502X40()

4mm

—xl502-X1502

44

答：活塞位移11.7mm。

2-2同2-1,如果活塞不能動(dòng)，液壓缸是剛性的，試問(wèn)由于溫度變化，液壓缸內(nèi)

的壓力升高多少？

解：當(dāng)壓力不變時(shí)液體體積膨脹量：

AV=32=6.5x1()7x45x印,丫，。。\。4=2.0665125x10<m3

x

壓力增大將膨脹后體積壓縮為原體積，

液體體積彈性模量K=-^-^P一般取K=0.7x103MPa

kAt/0.7X103X-XI502X400X45X6.5X10-4

AP-=----------------------------------------------------------=20.475MPa

%-X1502X400

4

答：醫(yī)力升高20.47MPa。

2-3某液壓液在大氣壓下的體積是50x10』nA當(dāng)壓力升高后，其體積減少到

49.9*10-3m3,取液壓液的體積模最為K三700.0MPa,試求壓力升高值,

解：根據(jù)體積模量公式K=：=-區(qū)AP

kAV

KxAV700x(50-49.9)x10^.//

N----------------=---------------------：----------=1.4MPa

3

Vv50xl(T

答：壓力升高值L4MPa.

2-4圖24所示為標(biāo)準(zhǔn)壓力表檢驗(yàn)一般壓力表的活塞式壓力計(jì)。機(jī)內(nèi)充滿油液，

其液體壓縮率A=4.75*K)T0m2/N。機(jī)內(nèi)的壓力由手輪絲杠和活塞產(chǎn)生。活塞直徑

第4頁(yè)

J=10mm，絲杠螺距p=2mm°當(dāng)壓力為0.1MPa時(shí)，機(jī)內(nèi)油液體積V=200ml,試

求為在壓力計(jì)內(nèi)形成20MPa的壓力。手輪要搖多少轉(zhuǎn)？

解：先求AV,由液體壓縮率左=-

APxV()

AV=—左xAPx%=4.75xlO-,o(2O-O.I)xlO6x2OOxlO^=l8905x101om3=1.89ml

轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生的體積為：

V=—x2=0.157ml

需要轉(zhuǎn)數(shù)為:

答：手輪要搖12轉(zhuǎn)

2-5如圖2-5所示液壓缸，其缸筒內(nèi)徑。=120mm,活塞直徑d=119.6mm,,活

塞長(zhǎng)度L=140mm,若油的動(dòng)力粘度4=0.065Pa飛?；钊爻桃蟮姆€(wěn)定速度為

v=0.5m/s,試求不計(jì)油液壓力時(shí)拉回活塞所需的力產(chǎn)。

-r方，

W25?25屈

解：內(nèi)摩擦力產(chǎn)=必？

第5頁(yè)

A=jvdL

z\<

尸="u0.065x140xIO"*%x119.6x10-3x--------...........=8.55N

dy(140-119.6)+2

答，需要的力為8.55No

2-6滑動(dòng)軸承由外徑d=99.6mm的軸和內(nèi)徑D=100mm,長(zhǎng)度/=120mm的軸套

所組成，如圖2-6所示。在均勻的縫隙中充滿了動(dòng)力粘度4=0.051Pa-S的潤(rùn)滑油（油

膜厚度為0.2mm）,試求使軸以轉(zhuǎn)速n=480r/min旋轉(zhuǎn)所需的轉(zhuǎn)矩。

陽(yáng)2-62-6IH

IITW3我1海戚

解：內(nèi)摩擦力尸=M包

力

L、dueg,c.100^x480

F=uA—=0.051x0.1^-x0.12x-------------=24.14N

dy60x0.2

T=Fx-=24.14x—=1.2Nm

22

答：所需的轉(zhuǎn)矩1.2N?m

2-7圖2-7所示，直徑為200mm的圓盤(pán)，與固定圓盤(pán)端面間的間隙為0.02mm,

其間充滿潤(rùn)滑油,油的運(yùn)動(dòng)粘度v=3x10-5n?/s,密度為900kg/m3,轉(zhuǎn)盤(pán)以1500r/min

轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，試求驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)所需的轉(zhuǎn)矩。

第6頁(yè)

脩由內(nèi)摩擦力公式：?囁,

在半徑r處微小環(huán)帶dA=2妙力上的摩擦力為:

Inrn

dF=pidA—=filnrdr=200vp^2nr2dr

力0.02

其微小摩擦力矩為：

dT-dFxr=lOOvp^nr\lr

總摩擦力矩為：

T=^dT=￡lOOvp^nPdr

=200X3X10-5X900X3.142X(1500/60)X0.14/4=O.O333Nm

答：驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)需要扭矩0.0333Nm。

2-8動(dòng)力鉆度〃=0.2Pa.s的油液充滿在厚度為人的縫隙中，如圖2-8所示。若忽

略作用在截錐體上下表面的流體壓力。試求將截錐體以恒速〃旋轉(zhuǎn)所需的功率。已

知：(p=45°?a=45mm,/?=60mm,h=0.2mm,n=90r/min3

解：內(nèi)摩擦力尸=必當(dāng)

dy

在單徑r處微小環(huán)面積上的摩擦力為：

—人.“?dr〃2笈「2曲90/口2,1

dF=〃A—=0.2x2^rr-------x——=4A/rr二——x-*=6^rdr----石

dysin"0.2sine60sin4x

=6x/---r2dr=83.76r2Jr

0707

dT=dFxr=83.76戶dr

7=J：83.76/〃=83.765僚=21x(0.1054-0.0454)=2.466x10-3Nm

注：式申“a=45mm

弓=a+b=45+60=105mm

第7頁(yè)

P=T(o=2.466x10-3*2*x90+60=O.O23W

答：需要驅(qū)動(dòng)功率O.O23W.

??V,#?'?通!

“”圖2年題2$圖一

第8頁(yè)

第4章思考題和習(xí)題解

4-1已知液壓泵的額定壓力和額定流量，若不計(jì)管道內(nèi)壓力損失，試說(shuō)明圖4-27

所示各種工況下液壓泵出口處的工作壓力值。（不計(jì)管路壓力損失及液壓缸和馬達(dá)機(jī)械

損失）。

圖4-27

解:a)pp=0；b)Pp=0；c)P"=Ap；d)pp=^；e)pp

4-2液壓泵的額定流量為100Umin,液壓泵的額定壓力為2.5MPa,當(dāng)轉(zhuǎn)速為1

450r/min時(shí)，機(jī)械效率為%=0.9。由實(shí)驗(yàn)測(cè)得，當(dāng)液壓泵的出口壓力為零時(shí)，流量為

106L/min；壓力為2.5MPa時(shí)，流量為100.7L/min,試求：

（1）液壓泵的容積效率如是多少？

（2）如果液壓泵的轉(zhuǎn)速下降到500r/min,在額定壓力下工作時(shí)，計(jì)算液壓泵的流

量是多少？

（3）計(jì)算在上述兩種轉(zhuǎn)速下液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率是多少？

解：（1）液壓泵的容積效率九:

q100.7

%==1^=095

q（106

（2）泵泄漏量=106-100.7=5.3l/min

泵輸出流量：

500

q2^Vn2-Qq=-qt-Dq=x106-5.3=31.251/min

n1450

C3）在第一種情況下：

4T啜=%*=爪的

在第二種情況下:

PQn=2.5x106x(500/1450)x106x10-3=〕$9*儂W

彳2產(chǎn)

0.9x60

答：液壓泵的容積效率為為0.95,在液壓泵轉(zhuǎn)速為500r/min時(shí)，估算其流量為

3l.25l/min,液壓泵在第一種情況下的驅(qū)動(dòng)功率為4.9xl（）3w,在第二種情況下的驅(qū)動(dòng)功

第9頁(yè)

率為1.69x10^0

4-3設(shè)液壓泵轉(zhuǎn)速為950r/min,排量匕=168mUr,在額定壓力29.5MPa和同

樣轉(zhuǎn)速下,測(cè)得的實(shí)際流量為150Umin,額定工況下的總效率為0.87,試求：

1）泵的幾何流量：2）泵的容積效率；3）泵的機(jī)械效率：4）泵在額定工況下，

所需電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)功率：5）驅(qū)動(dòng)泵的轉(zhuǎn)矩a

解「理論流量

q=Vh=168x950/60=159.6=2660ml/s

容積效率小=黑=0.94

機(jī)械效率/=；■=黑=0.926

泵在額定工況下的所需驅(qū)動(dòng)功率：

pq150xl0-3x29.5xi06……

p=-=-----------------=84.8KW

’70.87x60

驅(qū)動(dòng)泵的轉(zhuǎn)矩：T=—=848X60.O.85KN

27m2x3.14x950=

答；理論流量2660ml/s；容積效率0.94；機(jī)械效率0.926；

泵在額定工況下的所需驅(qū)動(dòng)功率：84.8KW；

驅(qū)動(dòng)泵的轉(zhuǎn)矩：0.85KN

4-4試分析雙作用葉片液壓泵配油盤(pán)的壓油窗口端開(kāi)三角形槽，為什么能降低壓

力脈動(dòng)和噪聲？

答：在配油盤(pán)壓油窗口開(kāi)三角形減振槽后，使工作容積逐漸與壓油腔連通，壓力變

化率變小,就可以降低流量、壓力脈動(dòng)和噪聲。

4-5雙作用葉片液壓泵兩葉片之間夾角為2開(kāi)/二，配油盤(pán)上封油區(qū)夾用為定

子內(nèi)表面曲線圓弧段的夾角為廣（圖4-28）,它們之間應(yīng)滿足怎樣的關(guān)系?為什么？

第10頁(yè)

答：BN￡避免困油

￡^—保證吸壓油腔不連通

Z

4-6某床液壓系統(tǒng)采用限壓式變量泵。泵的流量一壓力特性曲線ABC如圖4-29

所示。泵的總效率為0.7,如機(jī)床在工作進(jìn)給時(shí)泵的壓力和流量分別為4.5MPa和2.5

L/min在快速移動(dòng)時(shí)，泵的壓力和流量為2.0MPa和20L/min,試問(wèn)泵的特性曲線應(yīng)調(diào)

成何種形狀?泵所需的最大驅(qū)動(dòng)功率為多少？

解：工進(jìn)功率右券="端攀登=°.27KW

4,it'diT/Ipq20x103x2.0xlO6vw

快進(jìn)功率p=-------：---------=0n.95KW

t]0,7x60

昌壬小如網(wǎng)3.25x10”義19.5x106i

最大功率0=立=------------------=1.5KW

tf0.7x60

第u頁(yè)

最大功率：|.5kW

4-7某組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)采用雙聯(lián)葉片泵作油源，如圖4-30所示，大、小泵的額

定流量分別為40L/min和6Umin。快速進(jìn)給時(shí)兩泵同時(shí)供油，工作壓力為1MPa。工

作進(jìn)給時(shí)大流量泵卸荷（卸荷壓力為0.3MPa）（注：大流量泵輸出的油通過(guò)左方的卸

荷閥3回油箱）,由小流量泵供油，壓力為4.5MPa若泵的總效率為0.8,試求該雙聯(lián)

泵所需的電動(dòng)機(jī)功率為多少？

?■'：；I4單向陶一沿漁網(wǎng)

解：快進(jìn)時(shí):

”里=（出師呼±1RF=096KW

〃0.8x60

工進(jìn)時(shí)

40X10-3X0.3XI06+6X10-3X4.5X106

—=U.OIlxW

。嚎0.8x60

第12頁(yè)

4-8某液壓馬達(dá)的進(jìn)油壓力為10MPa,排量200ml/r,總效率為0.75,機(jī)械效率

為0.9,試計(jì)算：

1)該馬達(dá)的幾何轉(zhuǎn)矩。2)若馬達(dá)的轉(zhuǎn)速為500r/min,則輸入馬達(dá)的流量為多

少?3)若外負(fù)載為200N-m(/i=500r/min)時(shí)，該馬達(dá)輸人功率和輸出功率各為多少？

解：幾何轉(zhuǎn)矩：

丁PV10x10^x200x10'*_

T=----=-------------------=318ia.5Nm

2n2x3.14

馬達(dá)輸入流量

Vn200x500x10.

=2US

0.75/0.9

輸出功率：p=2^i7,=200x2x3.14x500-^-60=10.5KW

輸入功率p=生=竺9=14KW

70.75

答：馬達(dá)的幾何轉(zhuǎn)矩318.5Nm,馬達(dá)的轉(zhuǎn)速為500r/min,則輸入馬達(dá)的流量為

2L/s；外負(fù)載為200Nm(〃=500r/min)時(shí)，該馬達(dá)輸入功率IO.5kW輸出功率為

14kWo

4-9液壓馬達(dá)，要求輸出轉(zhuǎn)矩為52.5Nm,轉(zhuǎn)速為30r/min,馬達(dá)排量為

105mL/r,馬達(dá)的機(jī)械效率和容積效率均為0.9,出口壓力paHUMPa,試求馬達(dá)所需

的流量和壓力各為多少？

解:輸入流量

Vn30x105x107

q=-=-----------------=3.5L/min

509

輸入壓力

T=------rj-52.5Nm

2%m

.52.5x6.28

Ap=-------z----=3.49MPa

105x10%0.9

考慮出口背壓0.2MPa,所以輸入3.69MPa。

答：馬達(dá)需要流量3.5L/min壓力3.69MPa0

4-10單葉片擺動(dòng)液壓馬達(dá)，葉片底端和頂端的半徑分別為&=50mm和

為=120mm,葉片寬度為b=40mm,回油壓力尸2=0.2MPa,擺動(dòng)馬達(dá)的機(jī)械效率0.9,

若負(fù)載轉(zhuǎn)矩為lOOONm,試求擺動(dòng)馬達(dá)的輸入油液壓力pl是多少？

解：?jiǎn)稳~片擺動(dòng)液壓馬達(dá)扭矩公式：

第13頁(yè)

2

r=1(^-/?.XA-P2)7

帶入數(shù)據(jù)：

004

1000=^-(0.122-0.052)(p,-0.2X106)X0.9

2

解得：p|=4.87MPa

答：擺動(dòng)馬達(dá)的輸入油液壓力P|=4,87MPa。

4-11雙葉片擺動(dòng)液壓馬達(dá)的輸人壓力尸1=4MPa,<7=25L/min,回油壓力

P2=O.2MPa,葉片的底端半徑R/=60mm,頂端半徑以=110mm,擺動(dòng)馬達(dá)的容積效率和

機(jī)械效率均為0.9,若馬達(dá)輸出軸轉(zhuǎn)速n=l3.55r/min,試求擺動(dòng)馬達(dá)葉片寬度b和輸出

轉(zhuǎn)矩％

解：對(duì)雙葉片擺動(dòng)馬達(dá)，角速度為：

CD=-----；-------

名用一麻)

6.28x13.5525x10-3x0.9

-66-b(0.112-0.062)x60

解得：0=31.1mm

對(duì)雙葉片擺動(dòng)馬達(dá)，輸出轉(zhuǎn)矩為：

T=btRl-R^-Pz)^

T=3l.lxlO-3(O.ll2-0.062)(4-0.2)x1。6x0.9=904Nm

解得：T=904Nm

答：馬達(dá)葉片寬b=3LImm,輸出轉(zhuǎn)矩T=904Nm.

第14頁(yè)

第5章思考題和習(xí)題解

5-1如圖5-23所示三種結(jié)構(gòu)形式的液壓缸，活塞和活塞桿直徑分別為d,

如進(jìn)人液壓缸的流量為q，壓力為P,試分析各缸產(chǎn)生的推力、速度大小以及運(yùn)動(dòng)方

向。（提示：注意運(yùn)動(dòng)件及其運(yùn)動(dòng)方向）

解：a）缸體速度："生=一J-，缸體向左運(yùn)動(dòng)。

A兀（。2_1）

4

缸體推力F=pA=p^—..

4

b）缸體速度：丫=幺=—缸體向右運(yùn)動(dòng)

A.2

缸體推力F-pA=p^—

4

0缸體速度：V碧=鼻

Am

缸體推力F=pA=p—缸體向右運(yùn)動(dòng)

4

5-2如圖5-24所示，與工作臺(tái)相連的柱塞液壓缸，工作臺(tái)質(zhì)量為980kg,缸筒與

柱塞間摩擦阻力e=1960N,D=100mm,J=70mm.d0=30mm,試求：工作臺(tái)在

0.2s時(shí)間內(nèi)從靜止加速到最大穩(wěn)定速度v=7m/min時(shí)，液壓泵的供油壓力和流量各為多

少？

第15頁(yè)

解：加速度a=-=---=0.584/n/?

t0.2x60

對(duì)缸體受力分析：

㈤2

px—^~=Ff+980x9.8+980x4

px0.00385=1960+980x9.8+980x0.584=12136.32

求得：P=3.15MPa

.2

最大流量：o=vA=7x103x----=26.92L/min

4

答：液壓泵供油壓力尸=3.15MPa；流量26.92Umin。

5-3如圖5-25所示兩個(gè)單柱塞缸，缸內(nèi)徑為D,柱塞直徑為4，其中一個(gè)柱塞

缸的缸固定，柱塞克服負(fù)載而移動(dòng)；另一個(gè)柱塞固定，缸筒克服負(fù)載而運(yùn)動(dòng)。如果在

這兩個(gè)柱塞缸中輸入同樣流量和壓力的油液，試問(wèn)它們產(chǎn)生的速度和推力是否相等?為

什么？

圖$於MS3圖

解：I：柱塞移動(dòng):

第16頁(yè)

柱塞速度：V=—=-^-輸出力F=pA=p^—

Am4

~4~

.缸體移動(dòng)：

缸體速度：v=—=—輸出力F=pA=p^—

Am4

~4~

答：可以看出兩中情況下，速度相等，出力相等.運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的。

5-4如圖5-26所示兩個(gè)結(jié)構(gòu)和尺寸均相同相互串聯(lián)的液壓缸，無(wú)桿腔面積

A=lxlO-2m2\有桿腔面積&=O.8xlO-2m2，輸入油壓力0=0.9MPa,輸入流量

1=12Umin。不計(jì)損失和泄漏，試求：

I）兩缸承受相同負(fù)載時(shí)（6=心），負(fù)載和速度各為多少？

2）缸1不受負(fù)戟時(shí)（彳=0）,缸2能承受多少負(fù)載？

3）缸2不受負(fù)載時(shí)（工=0），缸1能承受多少負(fù)載？

圖S-26吻5-4圖

解：1）由石=?，

￡=PIA-P24

&=P2A

聯(lián)立求得：p,=0.5MPa

用=P2A=0.5XI0，N

v%=12x1*

?=彳=60*1x10-2=0.02m/s

^12x10^x0.8

=0.016m/s

%—60x1x102

答：負(fù)載5000N,速度0.02m/s,v2=0.016m/s

力由4=0,

對(duì)1缸的活塞受力平衡：〃4=〃24得p2=L125MPa

第17頁(yè)

缸2輸出力瑪=生4=1.125x1=11250N

答：缸2最大承受負(fù)載11250N

3)由乙=0,得內(nèi)=0，

輸出力片=PlA=Q9X1。6X1X10-2=90GoN

答：缸1承受最大負(fù)載9000N。

5-5液壓缸如圖5-27所示，輸入壓力為Pi，活塞直徑為D,柱塞直徑為d,試求

輸出壓力P2為多為

圖5-27的圖

解：由活塞桿受力平衡:

5-6一單桿活塞缸快進(jìn)時(shí)采用差動(dòng)連接，快退時(shí)油液輸入缸的有桿腔，設(shè)缸快

進(jìn)、快退的速度均為0.1m/s,工進(jìn)時(shí)桿受壓，推力為25000Ne已知愉入流量

q=25L/min,背壓〃2=0.2MPa,試求：

仆缸和活塞桿直徑兒

2)缸簡(jiǎn)壁厚.缸筒材料為45鋼a

3)如活塞桿較接，缸筒固定，安裝長(zhǎng)度為1.5m,校核活塞桿的縱向穩(wěn)定性。

解：L快進(jìn)差動(dòng)連接：

qqA.^xlO"3x4

v--=-0.1=----------r

And160x3.14k4/*

■

4

得d=73mm

快退時(shí)油進(jìn)入有桿腔：

qq_,4x25x10”

A匯⑻一/)60x^(D2-752)

4

第18頁(yè)

4X25X10xlOO.QO5

D2-752=3

60x^

得D=105mm

工進(jìn)時(shí)：F=pA=p^~-=25000N=AP—=314x0l05-

444

Pl=2.89+0.2MPa

2)求缸筒的4

假設(shè)D/6N10,

1.5x3x1()6x0.0105

=1.9/mn

2[a]2x600+5xl06

驗(yàn)證，實(shí)際滿足

3）活塞桿穩(wěn)定性校核:

產(chǎn)6土=絲

nr3

查表得g=85,匕=2,%而7=120

D

r=Jj74=

K~4

///^=1.5x4/1/=6/0.07=82

所以

490x-x0.0752

2.16365625

4=2.2xJ06

a1-I+1.43328618576143E-5

1?5000

1(』

40.0387

石

尸4=6=%=2200000=733333N

33

答，穩(wěn)定.

5-7液壓缸如圖5-28所示，缸徑D=63mm,活塞桿徑4=28mm,采用節(jié)流口可調(diào)

式緩沖裝置，環(huán)形緩沖腔小徑4=35min,試求緩沖行程/,=25mm,運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量6=

2000kg,運(yùn)動(dòng)速度％=0.3m/s,摩擦力F/=950N,工作腔壓力%=7MPa時(shí)的最大緩沖壓

力,如缸筒強(qiáng)度不夠時(shí)該怎么辦？

第19頁(yè)

解：由節(jié)流口可調(diào)式?jīng)_擊壓力公式：

my2

p」』

1..藝

PpApL+5mv-Fflcmvz

Pa=------------------------1------------

■42AL.

22-32

式中：Ar=^(D-<)=2.13xl0/n

232

Ap=^(D-J/)=2.5X10-/M

7x1CTx2.5*1(J-*25x10-3+05*2000x0.32-950x0.0252000x0.32

Px2.13x10-3x0.025+2.13x10^x0.025x2

&.產(chǎn)9.461,

答：pmtt=11.3MPa

如果缸筒強(qiáng)度不夠，可適當(dāng)開(kāi)大節(jié)流口，增大行程。

第20頁(yè)

第6章思考題和習(xí)題解

6-1如圖6-68所示：圓柱形閥心，O=20mm,J=10mm,閥口開(kāi)度x=2mm。壓

力油在閥口處的壓力降為3=0.3MP;,在閥腔d點(diǎn)到b點(diǎn)的壓力降

"2=0.03MPa,油的密度〃=9000kg/M,通過(guò)閥口時(shí)的角度口=69。，流量系數(shù)

Cd=0.65,試求油液對(duì)閥心的作用力。

解：穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力：

Fbs=2QG，WC；+x；APcos°

幾=2x0.65x1x”x0.02x0.002x0.03x0.933=4.5N

Fbs=2x0.65x1x“x0.02x0.002x(0.03+0.3)x0.933=50N

答;油液對(duì)閥心的作用力3.58NO

6-2圖&69所示液壓缸直徑D=100mm,桿徑d=60mm,負(fù)載F=2000N,進(jìn)油

壓力Pp=5MPa,滑閥閥心直徑4=30，〃/〃，閥口開(kāi)度天,=0.4""〃，射流角e=69",

閥口速度系數(shù)0=0.98,流量系數(shù)Q=0.62。不考慮沿程損失，求閥心受力的大小和

方向,以及活塞運(yùn)動(dòng)的速度。

第21頁(yè)

解：驅(qū)動(dòng)負(fù)載需要的壓力:

F=20008000

2=0.39MPa

~A~7r(D-tP)3.14X(0.12-0.062)

4

利用薄壁小孔流量公式:

3

=CnDx^^=0.62x兀x0.03x().0004xj'(5-繆121121=0.02359m/s

。=。人再d

778x4

活塞速度:.z-=0.155m/s

3.14(1002-602)

穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力:Fba=2CdCvw^+x；APcos。

5

Fhi=2x0.62x0.98x3.77x10x4.61x0.933=197/V

34

通流截面：A=ndvxv=3.14x0.03x0.4x10-=3.77x1O-

力使閥口關(guān)閉.

42

6-3如圖6-70所示液壓缸卡A】=30xl(F*n??A2=12X10-m

斤=30000N,液控單向閥用作閉鎖以防止液壓缸下滑，閥的控制活塞面積4是閥心

承壓面積A的三倍.若摩擦力、彈簧力均忽略不計(jì)，試計(jì)算箭要多大的控制壓力才能

開(kāi)啟液控單向閥?開(kāi)啟前液壓缸中最高壓力為多少？

第22頁(yè)

解：開(kāi)啟前對(duì)油缸簡(jiǎn)受力分析，向下的力等于向上的力:

尸+-笛際=P］吟。?

得控制活塞面積人是閥心承壓面積A的三倍，即：

PK=3弘

4

聯(lián)立：30000+12x1O-=30x10",x3xpK

求得：PA:=3.85MPa

P/=ll.55MPa

答：需要3.85MPa打開(kāi)閥，此時(shí)缸中最高壓11.55MPa。

6-4如圖&71所示回路，內(nèi)泄式液控單向閥的控制壓力由電磁閥控制。試車時(shí)發(fā)

現(xiàn)電磁鐵斷電時(shí)，液控單向閥無(wú)法迅速切斷油路；此外，開(kāi)啟液控單向捌所需的控制

壓力必也較高。試分析原因并提出改進(jìn)的方法。

答：原因：電磁鐵斷電時(shí)，控制腔壓力不能迅速卸掉；原因是內(nèi)泄式，故開(kāi)啟時(shí)

腳控制壓力較高，改進(jìn)方法：用二位三通電磁閥，斷電時(shí)接通油箱，用外泄式液控

單向閥。

第23頁(yè)

MV

同~期群

答

0PMYH

7

q

6-6圖6-72所示系統(tǒng)中溢流閥的調(diào)整壓力分別為以=3MPa。pB=1.4MPa,

pr=2MPa,試求當(dāng)系統(tǒng)外負(fù)載為無(wú)窮大時(shí)，液壓泵的出口壓力為多少？如將溢流閥

B的遙控口堵住，液壓泵的出口壓力乂為多少?

答：1,泵出口壓力2MPa,解釋：此時(shí)B的遙控口接C.B不起作用，直接通

過(guò)。

第24頁(yè)

2,3MPa解釋：此時(shí)BC實(shí)現(xiàn)串聯(lián)，開(kāi)啟壓力為l.4+23MPa,所以打不開(kāi)，由A

決定壓力.

6-7圖6-73所示兩系統(tǒng)中溢流閥的調(diào)整壓力分別為Pa=4MPa,ps=3MPa,

Pc=2MPa.當(dāng)系統(tǒng)外負(fù)載為無(wú)窮大時(shí)。液壓泵的出口壓力各為多少？對(duì)圖6-73a的系

統(tǒng)。請(qǐng)說(shuō)明溢流量是如何分配的？

答：a：2MPa,流量qB>qc。

解釋：AB通過(guò)控制口流出，先導(dǎo)口不起作用，由壓力由C決定壓力，遠(yuǎn)程調(diào)

壓，主閥芯打開(kāi)，通過(guò)控制口流向下一閥。

b：6MPa

解釋：B卸荷，AC串聯(lián)，流量相等。

6-8圖&74所示系統(tǒng)溢流閥的調(diào)定壓力為5MPa,減壓閥的調(diào)定壓力為2.5MPa。

試分析下列各工況，并說(shuō)明減壓閥閥口處于什么狀態(tài)？

1）當(dāng)液壓泵出口壓力等于溢流閥調(diào)定壓力時(shí).，夾緊缸使工件夾緊后，A,C點(diǎn)壓

力各為多少？

2）當(dāng)液壓泵出口壓力由于工作缸快進(jìn)，壓力降到l.5MPa時(shí)（工件仍處于夾緊狀

態(tài)），A,C點(diǎn)壓力各為多少？

3）夾緊缸在夾緊工件前作空載運(yùn)動(dòng)時(shí)，A、B、C點(diǎn)壓力各為多少？

第25頁(yè)

■Vft-74醵旅閘

答：1）工件夾緊時(shí),夾緊缸壓力即為減壓調(diào)整壓力，pA=Pc=2.5MPa減壓閥開(kāi)口

很小，這時(shí)仍有一部分油通過(guò)減壓閥閥芯的小開(kāi)口（或三角槽），將先導(dǎo)閥打開(kāi)而流

出，減壓閥閥口始終處于工作狀態(tài)。

2）泵的壓力突然降到1.5MPa時(shí)，減壓閥的進(jìn)口壓力小于調(diào)整壓力，減壓閥閥口

全開(kāi)而先導(dǎo)閥處于關(guān)閉狀態(tài)，閥口不起減壓作用，pA=PB=1.5MPao單向閥后的C點(diǎn)

壓力，由于原來(lái)夾緊缸處于2.5MPa,單向閥在短時(shí)間內(nèi)有保壓作用，故=2.5MPa以免

夾緊的工件松動(dòng)。

3）夾緊缸作空載快速運(yùn)動(dòng)時(shí)，pc=O,A點(diǎn)的壓力如不考慮油液流過(guò)單向閥造成的

壓力損失，PA=O,因減壓閥閥口全開(kāi)，若壓力損失不計(jì)，則PB=O由此可見(jiàn)，夾緊缸空

載快速運(yùn)動(dòng)時(shí)將影響到泵的工作壓力。

6-9如圖6-75所示的減壓回路，已知液壓缸無(wú)桿腔、有桿腔的面積分別為

2

100X10Tm2,SOxlO^m,最大負(fù)載F,=14000N,F2=4250N,背壓p=0.15MPa,節(jié)流

閥的壓差p=0.2MPa,試求：

1）A,B,C各點(diǎn)壓力（忽略管路阻力）。

2）液壓泵和液壓閥1、2、3應(yīng)選多大的額定壓力？

2

3）若兩缸的進(jìn)給速度分別為匕=3.5xlO'n/s,v2=4xl0m/sn液壓泵和各液壓

閥的額定流量應(yīng)選多大？

第26頁(yè)

解：1）負(fù)載產(chǎn)生的壓力：pi=￡=14000]4MPa

AlOOxlCr4

—F4250cxcce

p2=—=—----r=0.425MPa

rAlOOxW4

背壓在無(wú)桿腔產(chǎn)生壓力0.075MPa

B點(diǎn)壓力由負(fù)載決定：0.425+0.075=0.5MPa。

PA=l-6MPa；

PB=0.5MPa；

pc=1.4MPa；負(fù)載決定.

2）選額定壓力2.5MPa,

3）缸1回油流量4=回丫=50*10^^3.5、10-2*103*60=10.5171^11

缸2回油流量4=4丫=50*1（）7*4*10-2*103*60=]217屈11

總流量為夕=AV=IOOxKT4*（3.5+4）x10-2x103x60=45L/min

額定流量所有的%,=25Umin

背壓何%=16L/min

6-10如圖6-76所示回路，順序閥和溢流閥串聯(lián)，調(diào)整壓力分別為心和外,當(dāng)

系統(tǒng)外負(fù)載為無(wú)窮大時(shí)，試問(wèn)

1）液壓泵的出口壓力為多少？

2）若把兩閥的位置互換，液壓泵的出口壓力又為多少？

答：1.順序閥在前：P』>P>.時(shí)Pp=P*；P*<P,時(shí)4=P,.

2,溢流閥在前：PpUP'+Py

解釋：順序閥常閉。壓力達(dá)到才開(kāi)啟，類似溢流閥。

6-11如圖6-77所示回路，順序閥的調(diào)整壓力〃.=3MPa,溢流閥的調(diào)整壓力

%=5MPa,試問(wèn)在下列情況下A、B點(diǎn)的壓力各為多少？

1）液壓缸運(yùn)動(dòng)，負(fù)載壓力h=4MPa時(shí)。

2）如負(fù)載壓力pc變?yōu)镮MPa時(shí)。

3）活塞運(yùn)動(dòng)到右端時(shí)。

答：I,pA=p&=4MPa順序閥打開(kāi)，直接聯(lián)通，壓力損失不計(jì)了

2,“A=1MPa,負(fù)載決定，1=3MPa順序閥沒(méi)全打開(kāi)。

第27頁(yè)

3,〃=外=5MPa順序閥順序動(dòng)作，溢流閥溢流。

6-12如圖&78所示系統(tǒng)，液壓缸的有效而積A=4=100xl()7m2,液壓缸I負(fù)

載”=35000N,液壓缸II運(yùn)動(dòng)時(shí)負(fù)載為零，不計(jì)摩擦阻力、慣性力和管路損失，溢流

閥、順序閥和減壓閥的調(diào)定壓力分別為4MPa、3MPa、2MPa,試求下列三種工況下

A、B和C處的壓力。

1)液壓泵起動(dòng)后，兩換向閥處于中位時(shí)。

2)IYA通電，液壓缸I運(yùn)動(dòng)時(shí)和到終端停止時(shí)。

卑?震/端局域鬟＞78題642樂(lè)——

解：缸負(fù)載產(chǎn)生壓力p1350003.5MPa

100x104

第28頁(yè)

1，Px=P"=4MPapc-2MPa

2,缸1運(yùn)動(dòng)時(shí)pA=PB=3.5MPa順序閥打開(kāi)，pc=2MPa

運(yùn)動(dòng)終止PA=PB=4MPapc=2MPa

3,1YA斷電，2YA得電，缸2動(dòng)時(shí)

PA^PB=p°=OMPa

1YA斷電，2YA得電，缸2到位時(shí)

PA—PB=4MPa

pc-2MPa

6-13如圖6-79所示八種回路，已知：液壓泵流量，液壓缸無(wú)桿腔面積

A,=50x10^*m2,有桿腔面積a=25x10-4nA溢流閥調(diào)定壓力&=2.4MPa,負(fù)

載凡及節(jié)流閥通流而積Ar均已標(biāo)在圖上，