液压传动习题以及详细解答(天津大学).doc

习 题1. 根据牛顿内摩擦定律，求动力粘度m的量纲？写出运动粘度u与动力粘度m的关系式，并推导运动粘度u 的量纲？1. 解 2. 20时水的动力粘度m1.008103Pas，密度r1000kg/m3，求在该温度下水的运动粘度u，20时机械油的运动粘度u20cst，密度r900kg/m3，求在该温度下机械油的运动粘度m。（1.008106m2/s，18103Pas）2. 解：1.008106m2/s = 1.008cstm = rn = 20106900 = 18103Pas = 1.008106m2/s = 1.008cst 3. 图示液压缸直径D12cm，活塞直径d11.96cm，活塞长L = 14cm，间隙中充以m = 0.065P as的油液，若施于活塞上的力F = 8.44N，是求活塞的移动速度V = ?（0.494m/s） 题3题43. 解：4. 图示压力表校正器内充满油液，其体积压缩系数b = 51010m2/N，由拧入油缸内密封良好的活塞来造成所需的压力。已知活塞直径d = 10mm，丝杠螺距t = 2mm，当压力为110-5Pa时校正器内油液体积为200cm3，问要使校正器的校正压力达到200105Pa时，手轮需转多少圈？（12.7）4. 解：n = 12.7 （圈）5. 有一上端封闭、下端开口且插入油中的玻璃管，如图所示。若抽去管中部分空气，使管中油面上升到高于管外油面h = 1m处。设油的密度r = 900kg/m3，管外大气压力pa= 101325Pa，试求管中油面上B点的压力。（92496Pa）5. 解：6. 如图所示，已知容器A中的液体的密度rA = 900kg/m3，容器B中液体的密度rB = 1200kg/m3，ZA = 200mm，ZB = 180mm，h = 60mm，U形计中测压介质为水银，试求A、B之间的压差。（8350Pa）6. 解： 题5 题6题7 7. 图示各盛水圆筒，作用于活塞上的力F均为3000N。若：d = 1m，h = 1m，r = 1000 kg/m3，试求圆筒底部所受的压力及总压力。（13632Pa，10701N；25097Pa, 19701N；13632Pa，10701N）7. 解：pa = p1+rh = 13631.6Papb = p2 +rh = 25096.6Papc = p1+rh = 13631.6PaFa = A1pa = 10701NFb = pb A1 = 19701NFc = pc A1 = 10701N 8. 图示测压装置，已知容器A中水面上的表压力PA = 0.25105Pa，h = 500mm。求容器B中的压力PB。 8. 解：p1 = r水(h1+h)+pA p2 = r汞h2+pB p1 = p酒r汞h1 p2 = p酒r酒h1有： p酒r汞h1r水（h1h）+pA有： p酒r酒h1r汞h2pB代入有： pBr水（h1h）r酒h1 r汞（h1h2）+pA 10009.8(0.20.5)8009.80.2136009.8(0.2+0.25)+0.25105 26548PapB绝对74777Pa题89. 图示管道中液体流速高达一定值后，能否将槽中液体吸入管道？若细管处的断面面积A1=3.2cm2，出口处管道断面面积A2 = 12.8cm2，h = 1m，不计液体流动时的能量损失，试求开始能够抽吸液体时的管中流量？（87.78 l/min）9. 解： 题9 题1010. 图示变截面管道，已知细管中的流态为层流，试证明粗管中的流态也一定是层流。10. 解： 粗管中一定是层流11. 如图示，当阀门关闭时压力表的读数为2.5105Pa，阀门打开时压力表的读数为0.6105Pa。若管道内径d = 12mm，不及液体流动时的能量损失，求阀门打开时管中的流量Q。（1321/min）11. 解：阀门关闭静止时的能量为液柱高阀门打开后液体的能量为题根据能量守恒有： 题1112. 液压油在内径为20mm的圆管中流动，设临界雷诺数为2000，油的运动粘度为3105m2/s，试求当流量大于每分钟多少升时，油的流动成为紊流？（56.5 l/min） 12. 解： = 0.000942m3/s = 9.4210-4 m3/s = 56.5 l/min13. 粘度为40105m2/s的油液通过水平管道，油液密度r = 900kg/m3，若管道内径为10mm，管长为5m，进口压力为40105Pa，问当流速为3m/s时出口压力为多少？（38105Pa）13. 解：管中液体的流态判别 层流对于层流有：14. 如图所示，液压泵从油箱吸油，吸油管直径d = 6cm，流量Q = 150 l/min，液压泵入口处的真空度为0.2105Pa，油液的运动粘度g = 30105m2/s，r = 900kg/m3，弯头处的局部阻力系数x弯 = 0.2，管道入口处的局部阻力系数x入= 0.5，沿程损失忽略不计，试求吸油高度。（2.16m）题1414. 解：对1-1和2-2断面列出能量方程，1-1为基准面因v10 r1pa z10 z2h hw(z弯z入)判别泵入口处的流态流态为层流 a2215. 某液压泵输出油压p = 200105Pa，液压泵转速n = 1450r/min，排量q = 100cm3/r，已知该泵容积效率hV = 0.95，总效率h = 0.9，试求：1）该泵输出的液压功率（54.9kW）2）驱动该泵的电机功率（51kW）15. 解： （kW） 电机功率为： （kW）16. 某液压泵的额定压力为200105Pa，额定流量Q = 201/min，泵的容积效率hV = 0.95，试计算该泵的理论流量和泄漏量的大小。（21.05 l/min，1.05 l/min）16. 解： 泵的理论流量 Q理21.05 l/min 泄漏流量 DQQ理Q实21.05201.05 l/min17. 已知齿轮泵的齿轮模数m = 3，齿数Z =15，齿宽b = 25mm，转速n = 1450r/min，在额定压力下输出流量Q = 25 l/min，求该泵的容积效率hV。（0.77）17. 低压齿轮泵：2pk6.66 （l/min）若不考虑修正系数K，取K1 hv0.814高压齿轮泵：2pK718. 已知双作用定量叶片泵的结构参数为：定子长半径R = 32.5mm,短半径r = 28.5mm，叶片厚度s = 2.25mm，叶片宽度b30mm，叶片数Z = 12，叶片倾角q = 13，考虑叶片厚度的影响，求转速n = 960r/min时的理论流量。（30.2 l/min ）18. 解： = 30.2 l/min19. 一变量叶片泵的转子半径r = 41.5mm，定子半径R = 44.5mm，叶片宽度b = 30mm，叶片厚度s = 1.8mm，转子与定子之间的最小间隙d = 0.5mm，试求：1）排量q = 16cm3/r时，其偏心量是多少？（0.95mm）2）此泵最大可能的排量是多少？（41.94cm3/r）19. 解： q4pReBq4pReB20. 如图示，某组合机床动力滑台采用双联叶片泵YB-40/6，快速进给时两泵同时供油，工作压力为10105Pa；工作进给时，大流量泵卸荷，其卸荷压力为3105Pa；此时系统由小流量泵供油，其供油压力为45105Pa，若泵的总效率为h = 0.8，求该双联泵所需电机功率为多少？（0.96kW）20. 解：两泵同时工作时（kW） （kW） 题20 题2121. 如图所示差动联接液压缸。已知进油流量Q = 30 l/min，进油压力p = 40105Pa，要求活塞往复运动速度相等，且速度均为v = 6m/min，试计算此液压缸筒内径D和活塞杆直径d，并求输出推力F。（113mm, 80mm, 20103N）21. 解：又80mm22. 有一单杆液压缸，已知缸筒内径D = 125mm，活塞杆直径d = 90mm，进油流量Q = 40l/min，进油压力p1 = 25105Pa，回油压力p2 = 0，试求：1）当压力油从无杆腔进入且有杆腔的油直接回油箱时，活塞的运动速度v1，输出推力F1；2）当压力油从有杆腔进入且无杆腔的油直接回油箱时，活塞的运动速度v2，输出推力F2；3）当差动连接时，活塞的运动速度v3和输出推力F3 。（3.26m/min，30664N；6.78m/min，14768N；6.29m/min，15896N）22. 解： = 0.05435m/s = 3.26m/min 0.1129m/s =6.77m/min= 6.29m/min15896N23. 如图示，两液压缸尺寸相同，已知缸筒直径D = 100mm，活塞杆直径d = 70mm，现两缸串联联接，设进油流量Q = 25 l/min，进油压力p = 50105Pa，两缸上负载F相同，试求两活塞运动速度v1、v2及负载F。（3.19m/min，1.62m/min，25990N）题2323. 解：0.053m/s = 3.19m/min 1.626m/min =0.0271m/s24. 图示增压缸，已知活塞直径D = 60mm，活塞杆直径d = 20mm，输入压力p1 = 50105Pa，求输出压力p1。（450105Pa）24. 解：25. 如图示。图a）中小液压缸（面积A1）回油腔的油液进入大液压缸（面积（A3）。而图b）中，两活塞用机械刚性联接，油路联接和图a）相似。当供油量Q、供油压力p均相同时，试分别计算图a）和图b）中大活塞杆上的推力和运动速度。（）25. 解：a）b） 题2526. 图示系统，各溢流阀单独使用时的调整压力分别为：py1=40105Pa，py2=30105Pa，py3=20105Pa，问当系统的外负载趋于无穷大时，油泵的出口压力为多少？（90105Pa）题2626. 解：p汞90105Pa27. 图示系统，已知各溢流阀使用时的调整压力分别为：py1= 70105Pa，py2=50105Pa，py3=30105Pa，py4=10105Pa，问当系统的外负载趋于无穷大时，在电磁铁1DT通电或断电的情况下，油泵的出口压力各为多少？（50105Pa，120105Pa）27解：电磁铁通电，溢流阀遥控口起作用p汞py450105Pa 电磁铁断电，溢流阀py3和py4不起作用 p汞py1py2(70+50)105120105Pa 题2728. 如图示，液压缸A和B并联，若液压缸A先动作，且速度可调。当A缸活塞运动到终点后，B缸活塞才动作。试问图示回路能否实现要求的顺序动作，为什么？ .题28 题2928解：不能实现所要求的顺序动作，因为A先动作时为进口节流调速回路，旁路并联的溢流阀为调压溢流阀，阀此时已经打开，所以即使油缸A运动到终点，系统压力也不会再升高，所以B缸前的顺序阀打不开，实现不了顺序动作。 29图示油压机回路中，滑块和活塞的总重G = 2.5104N，活塞直径D=200mm，活塞杆直径d = 50mm，顺序阀的调整压力p0 = 30105Pa，试问在图示位置时，滑块会不会因自重而下滑？滑块空程向下运动时，压力表的读数为多少（不计摩擦损失）？（20.2105Pa ）29. 解：0.0294375m28.4925105Pa pp0 = 30105Pa滑块不会因自重而下滑 滑块空行程下移时30. 如图示，两个减压阀串联，已知减压阀的调整值分别为：PJ1= 35105Pa，PJ2=20105Pa，溢流阀的调整值Py=45105Pa，活塞运动时，负载力F =1200N，活塞面积A = 15cm2，减压阀全开时的局部损失及管路损失不计。试确定：1）活塞在运动时和达到终端位置时，A、B、C各点的压力为多少？ （运动时：PA = PB = PC = = 8105Pa，终点：PC = 20105Pa，PB = 45105Pa，PA = 35105Pa）2）若负载力增加到F = 4200N，所有阀的调整值仍为原来数值，这时A、B、C各点的压力为多少？（PJ2 = 28105Pa 推不动活塞，PC = 20105Pa，PB = 45105Pa PA = 35105Pa ）.30. 解：1）活塞运动时8105Pa8105Pa活塞到达终点位置时pC20105Pa pA35105Pa pB45105Pa2）F4200N时运动时28105PapC20105Pa pA35105Pa pB45105Pa此时推不动负载。31. 图示液压系统，液压缸的有效面积A1 = A2 = 100cm2，缸负载F = 35000N，缸运动时负载为零。不计摩擦阻力、惯性力和管路损失。溢流阀、顺序阀和减压阀的调整压力分别为40105Pa 、30105Pa 和20105Pa 。求在下列三种工况下A、B、C三点的压力。1）液压泵启动后，两换向阀处于中位；（40105Pa，40105Pa，20105Pa）2）1DT通电，液压缸活塞运动时及活塞运动到终端后； 题31（缸运动时：PA = PB = 3.5MPa，PC =2MPa；终点时：PA = PB = 4MPa，PC =2MPa）3）1DT通电，2DT通电，液压缸活塞运动时及活塞碰到固定挡块时。（运动时：PA = PB =PC = 0 碰挡块时：PA = PB = 4MPa, PC = 2MPa）31. . 解：1）pA40105PapB40105PapC20105Pa2） 1DT通电 油缸活塞运动时35105PapBp135105PapApB35105PapC20105Pa 活塞运动到终点时pA40105PapBpA40105PapC20105Pa3） 2DT通电 油缸活塞运动时F0 p0pC0pB0pA0 活塞运动到终点时F pC20105PapApB40105Pa32. 如图示，两个减压阀并联，已知减压阀的调整压力分别为： 题32PJ1= 20105Pa，PJ2=35105Pa，溢流阀的调整压力Py=45105Pa，活塞运动时，负载力F =1200N，活塞面积A = 15cm2，减压阀全开时的局部损失及管路损失不计。试确定： 1）活塞在运动时和达到终点端位置时，A、B、C各点的压力为多少？（运动时：PA = PB = PC = PL = 8105Pa；终点时：PA = PC =35105Pa, PB = 45105Pa ）2）若负载力增加到F = 4200N，所有阀的调整值仍为原来数值，这时A、B、C各点的压力为多少？（运动时：PA = PB = PC = 28105Pa；终点时：PA = PC =35105Pa , PB = 45105Pa）32.解：1）活塞运动时8105PapApC8105PapBpC8105Pa 活塞到达终点位置时F pApC35105Pa （减压阀A、C均关闭）pB45105Pa 2）F4200N 运动时：28105PapApC28105PapB28105Pa 终点时：pApC35105Pa pB45105Pa33. 图示回路中，已知液压缸内径D = 100mm，活塞杆直径d= 70mm，负载F = 25000N。试求：1）为使节流阀前、后压差为3105Pa ，溢流阀的调整压力应为多少？2）溢流阀调定后，若负载降为15000N时，节流阀前、后压差为多少？3）当节流阀的最小稳定流量为50cm3/min时，该回路的最低 稳定速度为多少？4）当负载F突然降为0时，液压缸有杆腔压力为多少？5）若把节流阀装在进油路上，液压缸为有杆腔接油箱，当节流阀的最小稳定流量仍为50cm3/min 题33时，回路的最低稳定速度为多少？（33.3105Pa，27.8105Pa，1.25cm/min，65.3105Pa，0.64 cm/min）33. 解：1）2）3）4）当F0时5）节流阀装进油路上34. 图示旁路节流调速回路，已知液压缸无杆腔面积A1 = 100cm2，有杆腔面积A2 = 50cm2，溢流阀调整压力py =30105Pa，泵输出流量Qp = 10 l/min，通过节流阀流量，其中C = 0.67，a = 0.01cm2，r = 900kg/m3，不计管路损失，试求：1）负载F = 2500N时，液压缸活塞运动速度、泵的工作压力及回路效率各为多少？2）负载F = 9000N时，液压缸活塞运动速度、泵的工作压力及回路效率各为多少？（90.5cm/min，2.5105Pa，0.9；82.1cm/min，910Pa，0.82） 题34 题3534. 解：1） p泵 = p = 2.5105Pa =9.475101l/min = 0.95 l/min2）35. 图示进油路节流调速回路，已知液压缸有效面积A1 = 2A2 = 50cm2，泵的输出流量Qp=10l/min，溢流阀调整压力py = 24105Pa，通过节流阀流量，其中C = 0.62，a = 0.02cm2，r = 900kg/m3，不计管路损失，试分别计算F = 10000N，5500N，0，三种负载情况时，液压缸的运动速度和速度刚度。（0.74cm/s，5405N s/cm；1.33cm/s，9744N s/cm；1.81cm/s，13260N s/cm）35. 解：1）2）11105Pa13105Pa3）F3036. 图示液压系统，液压泵流量Qp=25 l/min，负载F = 40000N，溢流阀调整压力py = 54105Pa，液压缸两腔有效面积分别为A1 = 80cm2，A2 = 40cm2，液压缸工进速度v = 18 cm/min，不计管路损失和液压缸摩擦损失，试求：1）工进时液压系统效率； 2）负载F=0时，活塞运动速度和回 题36油腔压力。（0.053；66cm/min，108105P） 36解：1） 2）F037. 由定量泵和变量液压马达组成的容积调速回路，已知泵的排量为50cm3/r，泵的转速为1000r/min，液压马达排量的变化范围为1.2550 cm3/r，安全阀的调定压力py = 100105Pa。设泵和马达的容积效率和机械效率都是100%。试求：1）马达的最高、最低转速；2）在最高和最低转速下，马达能输出的最大扭矩；3）马达在最高和最低转速下能输出的最大功率。 题38（4000r/min，1000r/min，19.9Nm，79.6Nm，8.33kW）37. 解：1）2）3）N = n1pq1 =kW38. 图示变量泵定量马达系统，已知液压马达的排量qm = 120 cm3/r，油泵排量为qp = 1050 cm3/r，转速n = 1200 r/min，安全阀的调定压力py = 100105Pa。设泵和马达的容积效率和机械效率均为100%，试求：马达的最大输出转矩Mmax和最大输出功率Nmax及调速范围。（191Nm，10kW，100500 r/min）38. . 解：39. 图示油压机系统，其工作循环为快速下降压制快速退回原位停止。已知：1）液压缸无杆腔面积A1 =100cm2，有杆腔有效工作面积A2 =50cm2，移动部件自重G = 5000N；2）快速下降时的外负载F = 10000N，速度v1 = 6m/min；3）压制时的外负载F = 50000N，速度v2 = 0.2m/min；4）快速回程时的外负载F = 10000N，速度v3 = 12m/min。管路压力损失、泄漏损失、液压缸的密封摩擦力以及惯性力等均忽略不计。试求：1）液压泵1和2的最大工作压力及流量。2）阀3、4、6各起什么作用？它们的调整压力各为多少？（50105Pa，30105Pa，2 l/min，58 l/min；50105Pa，30105Pa，10105Pa） 题39 题4040. 图示液压系统中，液压缸直径D = 70mm，活塞杆件直径d= 45mm，工作负载P=16000N，液压缸的效率hm = 0.95，不计惯性力和导轨摩擦力。快速运动时速度v1 = 7m/min，工作进给速度v2 = 53mm/min，系统总的压力损失折合到进油路上为SDp =5104Pa。试求：1）该系统实现快进工进快退原位停止的工作循环时电磁铁、行程阀、压力继电器的动作顺序表。2）计算并选择系统所需元件，并在图上标明各元件型号。41. 某厂拟自制一台单缸传动的液压机，要求液压系统满足下列要求：1）必须完成的工作循环是：低压下行高压下行保压高压回程低压回程上限停止。2）主要参数最大压制力5105N最大回程力12103N低压下行速度25mm/s高压下行速度1 mm/s低压回程速度25mm/s高压回程速度2.5 mm/s3）自动化程度为行程半自动。试确定：1）液压缸内径D及活塞杆直径d；2）该液压机的液压系统图3）液压泵的电机规格型号。习题解答1. 解 2. 解：1.008106m2/s = 1.008cstm = rn = 20106900 = 18103Pas = 1.008106m2/s = 1.008cst 题3题43. 解：4. 解：n = 12.7 （圈）5. 解：6. 解：7. 解：pa = p1+rh = 13631.6Papb = p2 +rh = 25096.6Papc = p1+rh = 13631.6PaFa = A1pa = 10701NFb = pb A1 = 19701NFc = pc A1 = 10701N 8. 解：p1 = r水(h1+h)+pA p2 = r汞h2+pB p1 = p酒r汞h1 p2 = p酒r酒h1有： p酒r汞h1r水（h1h）+pA有： p酒r酒h1r汞h2pB代入有： pBr水（h1h）r酒h1 r汞（h1h2）+pA 10009.8(0.20.5)8009.80.2136009.8(0.2+0.25)+0.25105 26548PapB绝对74777Pa9. 解：10. 粗管中一定是层流11. 解：阀门关闭静止时的能量为液柱高阀门打开后液体的能量为根据能量守恒有：12. 解： = 0.000942m3/s = 9.4210-4 m3/s = 56.5 l/min13. 解：管中液体的流态判别 层流对于层流有：14. 解：对1-1和2-2断面列出能量方程，1-1为基准面因v10 r1pa z10 z2h hw(z弯z入)判别泵入口处的流态流态为层流 a2215. 解： （kW） 电机功率为： （kW）16. 解： 泵的理论流量 Q理21.05 l/min 泄漏流量 DQQ理Q实21.05201.05 l/min17. 低压齿轮泵：2pk6.66 （l/min）若不考虑修正系数K，取K1 hv0.814高压齿轮泵：2pK718. 解： = 30.2 l/min19. 解： q4pReBq4pReB20. 解：两泵同时工作时（kW） （kW）21. 解：又80mm22. 解： = 0.05435m/s = 3.26m/min 0.1129m/s =6.77m/min= 6.29m/min15896N23. 解：0.053m/s = 31