液气压传动课后-作业答案

第一章1-1 什么是流体传动？除传动介质外，它由哪几部分组成？各部分的主要作用是什么？答：以流体为工作介质，在密闭容器中实现各种机械的能量转换、传递和自动控制的技术称为流体传动。动力元件将原动机的机械能转换为执行机构所需要的流体液压能。包括液压泵、空压机。执行元件将由动力元件输入的流体液压能转换为负载所需的新的机械能。包括液压气动缸和液压气动马达。控制元件对系统中流体的压力、流量或流动方向进行控制或调节。包括压力阀、流量阀和方向阀等。辅助元件流体传动系统中的各种辅助装置。如油箱、过滤器、油雾器等。1-2 液压系统中的压力取决于什么？执行元件的运动速度取决于什么？液压传动是通过液体静压力还是液体动压力实现传动的？答：液压系统中的压力取决于外负载的大小，与流量无关。执行元件的运动速度取决于流量 Q，与压力无关。液压传动是通过液体静压力实现传动的。第二章2-3 液压油液的黏度有几种表示方法？它们各用什么符号表示?它们又各用什么单位？答：（1）动力黏度（绝对黏度）：用 表示，国际单位为：Pa s（帕 秒） ；工程单位：P （泊）或 cP（厘泊） 。（2）运动黏度： 用 表示，法定单位为 ，工程制的单位为 St（沲,sm2） ，cSt （厘沲） 。scm（3）相对黏度：中国、德国、前苏联等用恩氏黏度 E，美国采用赛氏黏度SSU，英国采用雷氏黏度 R，单位均为秒。2-11 如题 2-11 图所示为串联液压缸，大、小活塞直径分别为D2=125mm,D1=75mm;大、小活塞杆直径分别为 d2=40mm,d1=20mm，若流量q=25L/min。求 v1、v 2、q 1、q 2 各为多少？解： 由题意 D =q =4q/ D =0.094m/s411又 q= D =0.034m/s22q = (D -d ) =3.86x10 m /s=23.16L/min11143q = (D -d ) =3.74 x10 m /s=22.44 L/min24222-13 求题 2-13 图所示液压泵的吸油高度 H。已知吸油管内径 d=60mm，泵的流量 q=160L/min，泵入口处的真空度为 2104Pa，油液的运动黏度 =0.3410-4m2/s,密度 =900kg/m3，弯头处的局部阻力系数 =0.5，沿程压力损失忽略不计。解：设吸油管入口处截面为 1-1 截面，泵入口处的截面为 2-2 截面列 1-1、 2-2 截面处的伯努利方程： PghuPghuP 2221211由 A = A A A 所以 ， 可忽略不计，且 h 忽略不计1u2121u21w , ；00,1h )(943.0)min(59.6)6(442322 smdqu 2301.641034.90Re43vu该状态是层流状态，即2, )(1024apP sHhsmu22),(943.0)(08.5. 22 apu代入伯努利方程： 08.2.92)943.0(1020 24 sH)(15.28.9008.2).(24 mHs 液压泵的吸油高度 为 2.15m.sH2-14 题 2-14 图所示的柱塞直径 d=20mm，缸套的直径 D=22mm；长 l=70mm，柱塞在力 F=40N 的作用下往下运动。若柱塞与缸套同心，油液的动力粘度=0.78410-6Pa.s，求柱塞下落 0.1m 所需的时间。解：当柱塞往下运动时，缸套中的油液可以看成是缝隙流动Q= 由题意 h= =1mmldh123p02dD以柱塞为研究对象有F+P A=F +P A = P - P =0f110AFf又 F = A = dlfdyuhv= -p24l而 Q=A = d1d = - = ( - )-42lh3p20ldh1324Fldh0)463(22hdldFv0.32m/s )01.2.401.62.3(0.7104.78. 41223t= =0.3125s2.第三章3-1 要提高齿轮泵的压力须解决哪些关键问题？通常都采用哪些措施？答：要解决：1、径向液压力不平衡 2、轴向泄漏问题为了减小径向不平衡力的影响，通常可采取：1）缩小压油腔尺寸的办法，压油腔的包角通常 45 o；2）将压油腔扩大到吸油腔侧，使在工作过程中只有 12 个齿起到密封作用。利用对称区域的径向力平衡来减小径向力的大小；3）还可合理选择齿宽 B 和齿顶圆直径 De。高压泵可B， De；中、低压泵 B 可大些，这样可以减小径向尺寸，使结构紧凑。4)液压平衡法：在过渡区开设两个平衡油槽，分别和高低压腔相同。这种结构可使作用在轴承上的力，但容积效率（v）齿轮泵的泄漏途径主要有三条：端面间隙泄漏（也称轴向泄漏，约占 7580%） ，指压油腔和过渡区段齿间的压力油由齿间根部经端面流入轴承腔内（其与吸油腔相通） 。径向间隙泄漏（约占 1520%） ，指压油腔的压力油经径向间隙向吸油腔泄漏。齿面啮合处（啮合点）的泄漏，在正常情况下，通常齿面泄漏很小，可不予考虑 。因此适当的控制轴向间隙的大小是提高齿轮泵容积效率的重要措施。3-2 叶片泵能否实现正反转？请说出理由并进行分析。答：不能。因为定量叶片泵前倾 13 ，是为了减小压力角，从而减轻磨损。而变量叶片泵0后倾 24 ，有利于叶片紧贴定子内表面，有利于它的伸出，有效分割吸压油腔。03-4 已知液压泵的输出压力 p 为 10MPa，泵的排量 q 为 100ml/r，转速 n 为 1450r/min，泵的容积率 =0.90，机械效率 =0.90，计算：vm1）该泵的实际流量；2）驱动该泵的电机功率。解：理论流量 q =qn=100x1450=145000ml/min=145l/mint= 实际流量 q= q =0.90x145=130.5l/minvtvt= T= = =26851.8wmTqpt.mtp.609.14513P = T=26852wi3-5 某机床液压系统采用一限压式变量泵，泵的流量-压力特性曲线 ABC 如题 3-5 图所示。液压泵总效率为 0.7。如机床在工作进给时，泵的压力 p=4.5MPa，输出流量q=2.5L/min，在快速移动时，泵的压力 p=2MPa，输出流量 q=20L/min，问限压式变量泵的流量压力特性曲线应调成何种图形？泵所需的最大驱动功率为多少？解：在图上标出 D 点（2MPa，20L/min） ，过 D 点作线段 AB 的平行线，交 q 轴于 G 点。在图上再标出 E 点（4.5 MPa，2.5 L/min） ，过 E 点作线段 BC 的平行线，交 p 轴于 H点。GD,EH 相交于 F 点。A(0，27.5) B（45，25）D（20，20）所以 G（0，21.1）B（45，25）C（63，0）E（45，2.5）所以 H（48.5，0）所以 GF 为 y=-0.06x+21.1 HF 为 y=-1.39x+67.42所以 F 点（34.8，19）所以 P = = = =1574.3wipoq607.1983435p/(x10 Pa)5QL/minABCO 1000020 30 40 50 60 7051015202530DEFGH3-6 一个液压马达的排量为 40ml/r，而且马达在压力 p=6.3MPa 和转速 n=1450r/min 时，马达吸入的实际流量为 63L/min，马达实际输出转矩是 37.5N.M。求：马达的容积效率、机械效率和总效率。解：理论流量 min/58i/4015LVnqMt %6.92358tV理论输出转矩in/40.2121mLPpTaMMt =40.13 N.m可得 %45.93MtT0.86V3-7 某液压马达的进油压力 p=10Mpa，理论排量 q =200mL/r，总效率 =0.75，机械效率0=0.9。试计算：m（1）该马达所能输出的理论转矩 M 。0（2）若马达的转速 n=500r/min，则进入马达的实际流量应是多少？（3）当外负载为 200N.m（n=500r/min）时，该马达的输入功率和输出功率各为多少？解：（1）理论转矩 M = p q = 1010620010-310-3=318.5 N.m021014.3（2）实际流量 q =n q / = n q / = =120L/minvm9.075123（3）输入功率 P = p q =1010 12010 /60=20kwMi 63输出功率 P =2 nT = =10.5kwo2014.32第四章第四章4-4 如图所示的液压缸的速比为 2，缸内允许工作压力不能超过 16Mpa。如果缸的回油口封闭且外载阻力为零，是否允许缸进口压力 p 提升到 10Mpa？解：速比指的是液压缸往复运动的速度之比，图示为单杆双作用液压缸，其往复速度分别为：； 124VqvAD224()VVqvADd故: 212()vd即： 2当缸的回油口封闭且外载阻力为零，若将进口压力提升至 10Mpa，则根据活塞的受力分析可得： 22max41016DdpMPp进 回回 进所以，不能把进口压力提升至 10Mpa4-5 如题 4-5 所示，某一单杆活塞式液压缸的内径 D=100mm，活塞杆直径d=70mm，q 0=25L/min，p 0=2Mpa。求：在图示三种情况下，缸可承受的负载 F 及缸体移动速度各为多少（不计损失） 。要求在图中标出三种情况下缸的运动方向。解：（1）为差动连接 2266123.1470() 934dFpA N3226450 ./6.7qv msd缸向左运动；（2）无杆腔进油 22121660 ()43.01 5704FpApDdN312265./6.4qv msA缸向左运动；（3）缸有杆腔进油 262 62103.14(70)1() 20=87N4FpDdp322 265./()6.()qv msA缸向右运动。4-8 一单杆液压缸，快速伸出时采用差动连接，快速退回时高压油输入缸的有杆腔。假设此缸往复快动时的速度都是 0.1m/s，慢速移动时，活塞杆受压，其推力为 25000N；已知输入流量 q=2510 cm /min，背压 p =0.2MPa。32（1）试决定活塞和活塞杆的直径；（2）如缸筒材料采用 45 钢，试计算缸筒的壁厚；（3）如缸的活塞杆铰接，缸筒固定，其安装长度 l=1.5m，试校核活塞杆的纵向稳定性。解： 则：3vm/s1.02（1）活塞杆的直径 由 234Aqdv有 m 8.71.0654qd3查缸径及活塞杆标准系列 取 d=80mm活塞直径 D= =108.2mm 2dv查缸径及活塞杆标准系列 取 D=150mm(2) 缸筒材料为 45 钢时， = /n=600/4=150MPabF = D P- (D -d ) P =0.95 ，P =0.2MPa14220m0P =P= =1.49MPa 16MPan2014dm（ P =1.5P =1.49 3.12=4.65MPayn106152.p按薄壁圆筒计算壁厚 （取 2.5mm）mD3.21506.42py（3）纵向稳定性校核查表得 501194062851 2821 ;aN. ;fN. ;E ;计算得 44 0.8.3dJ所 以 满 足 稳 定 性 要 求则取 安 全 系 数临 界 负 载 N7902158.250 1058./.0419.)(1 2085758.31096245.6 628221 2432 kRkkkkknF FrlafArldJlAlrl 第五章第五章5-3 说明 O 形、M 形、P 形、和 H 形三位四通换向阀在中间位置时的特点。答：O 形：中位时，各油口互不相通，系统保持压力，油缸两腔的油液被封闭，处于锁紧状态，停位精度高。油缸进/回油腔充满压力油，故启动时较平稳。M 形：中位时，P 、 T 口连通， A、B 口封闭；泵卸荷，不可并联其他执行机构；油缸两腔的油液被封闭，处于锁紧状态，停位精度高。缸启动较平稳，与 O 型相似。P 形：中位时，P 、A、B 连通， T 口封闭；可形成差动回路；泵不卸荷，可并联其他执行机构；缸启动平稳；换向最平稳，常用。H 形：中位时各油口互通，泵卸荷，油缸活塞处于浮动状态，其他执行元件不能并联使用（即不能用于并联多支路系统） ；执行元件停止位置精度低；由于油缸油液回油箱，缸启动有冲击。 5-5 现有三个外观形状相似的溢流阀、减压阀和顺序阀，铭牌已脱落，如何根据其特点做出正确的判断？答：溢流阀的先导阀泄油方式是内泄，常态下阀口常闭。工作时，进、出口相通，进油口压力为调整压力，一般并联于系统。出油口一般直接接回油箱，用于定压溢流或安全保护。减压阀的先导阀泄油方式是外泄，常态下阀口常开。工作时，出油口压力稳定在调定值上，一般串联于系统。顺序阀的先导阀泄油方式多数情况是外泄，压力很低时是内泄，阀口处于常闭状态。工作时，进、出油口相通，进油口压力允许随负载的增加而进一步增加。实现顺序动作时串联于系统，出油口与负载油路相连，不控制系统的压力，只利用系统的压力变化控制油路的通断。作卸荷阀用时并联于系统。可将三个阀分别接于油路中，通过测试进出口压力及与负载的关系来判断阀的类型。具体内容可参照上述部分。5-6 先导式溢流阀的阻尼小孔起什么作用？如果它被堵塞或加工成大的通孔，将会出现什么问题？答：先导式溢流阀中的阻尼孔的作用是使油液流过时