《液压与气压传动》李笑,第习题答案.pdf

第第 1 章章 液压流体力学基础液压流体力学基础 1-1 谋液压油体积为 200cm3，密度为 900kg/m3，在 50 oC 时流过恩氏粘度计所需时间 1 153st =，200C 时 200mL 蒸馏水流过的时间 2 51st =。问该液压油的恩氏粘度 0E 50、 运动粘度 2 (m /s)、动力粘度(Pa s)各为多少？ 恩氏粘度： 0 1 2 153 3 51 t E t = 运动粘度： 662 6.31 (7.31 3) 1019.8 10(m /s) 3 = = 动力粘度： 62 19.8 109001.782 10Pa s = 1-7 如题 1-7 图所示，输送密度 3 900kg/m=液体的管道，已知15mh=，A 点压力 5 5 10 Pa A p = ，B 点压力 5 4.5 10 Pa B p =。试判别液体的流动方向。 解：A 点的能量： 2 2 AA AA pv JZ gg =+ B 点的能量： 2 2 BB BB pv JZ gg =+ A 点和 B 点的能量差 22 22 22 () 2 AABB ABAB ABAB AB pvpv JJZZ gggg ppvv ZZ gg =+ =+ 由于管道的直径不变，根据流量的连续性方程可知 AB vv=，于是 55 5 104.5 10 (0 15) 900 9.8 5.67 15 9.33m AB JJ =+ = = 所以，液体由 B 点流向 A 点。 1-9 将流量 q=16L/min 的液压泵安装在油面以下，已知油的运动粘度 =0.11cm2/s，油的密 度 =880kg/m3，弯头处的局部阻力系数 =0.2，其它尺寸如题 1-9 所示。求液压泵入口处的 绝对压力。 解： 管内液流速度： 3 2 16 104 0.85m/s 60 3.14 0.02 q v A = 局部压力损失： 22 880 0.85 0.20.2 317.963.58 Pa 22 v p = 沿程压力损失： 4 222 323232 0.11 10880 2 0.85 1316.48Pa 0.02 lvlv p dd = 题 1-7 3 4 222 3 0.85 20 10 Re15452320( 0.11 10 7575 200 10880 0.85 1541.8Pa Re21545 20 102 vd lv p d =Pl Pl Pl 全开 （2）PyPj, PjPl Pl Pl 全开 （3）PyPj, Pj=Pl Py Pj 半开半关 （4）PyPj, Pj= Py Pj 半开半关，开口很小 习题 4-13 溢流阀 减压阀 顺序阀 功能 稳定、限定进口压力稳定出口压力 利用进口压力控制开 启 阀口常态 常关 常开 常关 出口连接 接油箱 接工作油路 接工作油路 出口压力 0 大于 0 大于 0 弹簧腔油路 阀体内部引到出口 （内泄） 单独引到油箱 （外泄） 单独引到油箱 （外泄） 基本应用 旁接泵出口、执行元 件进口 串联在某一支路上， 提供二次压力 串联在执行元件进口 习题 4-14 不能。因为调速阀无论是定差减压阀在前还是在后，一旦做好后，其进出口就定死了， 不能随意反接。一旦反接，其中的减压阀则处于开口最大，无法自动调整节流阀两端压差， 而失去压力补偿作用，仅相当于一个节流阀。 第第 6 章章 液压基本回路液压基本回路 习题 6-1 （1） 泵卸荷：泵 6 经过 3 向系统供油，同时进入 4。当工作部件停止运动，系统压力升 高，5 发信号，1 通电，2 打开（卸荷） ，泵 6 从 2 流回油箱而卸荷。 （2） 蓄能器 4 和压力继电器 5 的作用：保压（补漏） 、控制 1 通电卸荷。 习题 6-2 （1） 二位二通电磁阀通电时：Pp=3 MPa （2） 二位二通电磁阀断电时：Pp=5 MPa 习题 6-4 （a） 不能： FL =P1 =Pt =Q =V （b） 能： FL = （P1 不变）P2 =Pt 不变（=Pj） =Q 不变 =V 不变 习题 6-5 （1） 不能实现顺序动作。 （2） 因为顺序阀入口压力不变。 （A 缸在运动中、到终点后，顺序阀入口压力都是溢流阀 调定而不变） （3） 改进：改顺序阀为外控式，控制压力为节流阀的出油口。 习题 6-7 （1） 当油缸大腔流量为 0 时，其压力 P 最大。即 Qt1=Qt2 Qt1=Cd*At1*sqrt(2(Py-P)/) Qt2=Cd*At2*sqrt(2(P-0)/) 由以上三式可得：P=16*10 5 Pa （2） 由上式可得 Qt1=Qt2=0.4*10 -4 m3/s=2.4L/min 溢流阀流量 Qy=Qp-Qt1=10-2.4=7.6（L/min） 习题 6-11 （1）两换向阀处于中位： 4 MPa,4MPa,2MPa ABC PPP= （2） I 1 4 I1 35000 3.5 MPa 100 10 L I F p A = 1YA 通电，缸 I 运动过程中: 3.5MPa,3.5MPa,2MPa ABC PPP= Pa=F/A1=3.5 Pb=3.5 Pc=2 缸 I 运动到终点后: 4MPa,4MPa,2MPa ABC PPP= Pa=Pb=4 Pc=2 （3） II 1 4 II1 0 0 MPa 100 10 L II F p A = 1YA 断电,2YA 通电, 缸 II 运动过程中: 0MPa ABC PPP= Pa= Pb= Pc=0 缸 2 运动到终点后: 4MPa,4MPa,2MPa ABC PPP= Pa=Pb=4,Pc=2 习题 6-12 (1) 原理说明略 (2) 电磁铁动作顺序表(：通电， ：断电) 快进 工进 快退 停止 1YA 2YA 3YA (3) 液控单向阀作用：快进与工进的油路转换，快退的进油路。 习题 6-15 （1） 这是顺序动作回路和双泵供油快进回路。 夹紧动作时缸 I 无杆腔的工作压力即为减压阀的调整压力 6 1 4 1 5000 1 10 Pa=1MPa 50 10 L j F p A = 缸 II 快进时无杆腔的工作压力： 21 31 4 3 8000 1.6MPa 50 10 F p A = 缸 II 工进时工作压力： 64 2244 32 4 3 20000 1 1025 10 4.5MPa 50 10 Fp A p A + = 因此，溢流阀的调定压力 32 4.5MPa y pp= 顺序阀的调定压力 Px=1.64.5 MPa （2） 计算缸 II 的快进、工进流量 Q快=V21*A3=（50*10 -4）*（5/60）=4.17*10-4 m3/s=25 L/min Q工=V22*A3=（50*10 -4）*（0.6/60）=0.5*10-4 m3/s=3 L/min 工进时由泵 1 单独供油，溢流阀溢流（泵 2 卸荷） ，考虑溢流阀的最小稳定流量为 Qy=3L/min，所以: Qp1= Q工+Qy=3+3=6 (L/min) Qp2= Q快 - Qp1=25-6=19 (L/min) (4) 计算缸 II 的快进、工进所需的电机功率 N快=P31*Q快/p =（1.6*10 6）*（25*10-3/60）/0.8=834 (w) =0.834 kw N工=( P32*Qp1 +Px*Qp2) /p = （4.5*10 6） * （6*10-3/60） + （0.2*106） * （19*10-3/60） /0.8 =642 (w) =0.642 kw 所需电机功率 N电 = max N快 , N工=0.834 kw 第九章 9-1 9-2 9-4 1-1 某液压油在大气压下的体积是 50L，当压力升高后其体积减少到 49.9L，设液压油的体积弹 性模量 6 700 10K = Pa，求压力升高值。 解： 55 49.950 7000 1014 10 Pa 50 V pK V = = = 1-2 用恩氏粘度计测得 3 850kg/m=的某种液压油 200mL 流过的时间 1 153st =， 200C 时 200mL 蒸馏水流过的时间 2 51st =。 问该液压油的 0E 为多少？动力粘度 (Pa s)为多少？ 运动粘度 2 (m /s)为多少？ 解： 相对粘度： 0 1 2 153 3 51 t E t = 运动粘度： 662 6.31 (7.31 3) 1019.8 10(m /s) 3 = = 动力粘度： 62 19.8 108501.68 10Pa s = 1-3如图示，容器 A 内充满着 3 900kg/m=，汞 U 形测压计的1m,0.5m A hz=，求 容器 A 中心的压力。 解： 相对压力： 35 13.6 109.8 1 900 9.8 0.51.2887 10 Pa AU ppgh= = 绝对压力： 555 1.01 101.2887 102.2987 10 Pa AaA ppp=+=+= 1-6 解： 管内液流速度： 3 2 16 104 0.85m/s 60 3.14 0.02 q v A = 局部压力损失： 22 880 0.85 0.20.2 317.963.58 Pa 22 v p = 沿程压力损失： 4 222 323232 0.11 10880 2 0.85 1316.48Pa 0.02 lvlv p dd = 3 4 222 3 0.85 20 10 Re15452320( 0.11 10 7575 200 10880 0.85 1541.8Pa Re21545 20 102 vd lv p d =，因此该段为紊流。 于是 0.25 22 0.3164Re0.0421 = （4） 压力损失: 232 4 11 11 1 30.9 103.82 0.03937.742 10 Pa 20.012 lv p d = 232 6 22 22 2 30.9 1010.61 0.04211.0663 10 Pa 20.0062 lv p d = 232 4 2 0.9 1010.61 0.351.77 10 Pa 22 v p = 总的压力损失： 6 12 1.16342 10 Papppp = += （5） 压差： 对两端面列伯努利方程 22 1122 12 22 w pvpv hhh gggg +=+ 由于 12 hh=， w p h g =，所以两端的压差为 3 226226 1221 0.9 10 ()1.16342 10(10.613.82 )1.21 10 Pa 22 pppvv = +=+= 第二章第二章 液压泵液压泵 2 补充习题 液压泵的排量 V=168mL/r,在额定压力31.5 n p=MPa 和额定转速990n =r/min 下 工作，测得其实际流量156L/minq=，额定工矿下的总效率0.87=。求 1）泵的理论流量 t q； 2）泵的输出功率 o P； 3）额定工况下的容积效率 v 和机械效率 m ； 4）电动机的驱动功率 i P和驱动转矩 i T 解： 1） 3 168 10990166.32 t qVn = L/min 2) 363 156 1031.5 10 /6081.9 10 on Pqp = W 3) 156 0.93893.8% 166.32 v t q q = /0.87/0.9380.92892.8% mv = 4) 33 /81.9 10 /0.8794.1 10 io PP= W 3 94.1 10 /2 2 3.14 990/60 ii TPn = 908 N m 2-2. 为了防止柱塞底部的密闭容积在吸、压油腔转换时因压力突变而引起的压力冲击，一 般配流盘的吸、压油窗口的前端开设减震槽（孔） ，或将配流盘顺缸体旋转方向偏转一 定角度放置。采取这些措施后，有助于减小振动，降低噪声。但是这些措施都是针对 泵的某一旋转方向而采取的非对称措施，因此泵的旋转方向不能任意改变。如工作时 要求能够正反转，必须采用具有对称结构的配流盘。 2-4 （1）容积损失 （2）定子内表面磨损； （3）流量脉动； 2-7 拐点处。 第三章 液压马达与液压缸 3-1 输出功率 52.5 2 3.14 30 2/60164.5 W 60 o PTTn = 输入功率 164.5 203 W 0.9 0.9 oo i MvMm PP P = 理论流量 33 30r/min 12.5/375cm /min=0.375 L/min M t qnVcmr= 输入流量 -63 0.375 0.4167 L/min=6.945 10 m /s 0.9 M t M M v q q = 输入压力 6 3 203 60 29.229 10 Pa 0.4167 10 i M P p q = 解法二 6 2252.5 2 3.14 29.3MPa 12.5 100.9 M t M M Mm M t Mm pV T T p T V T = = = 3 252.5 6.28 30 29.3MPa 0.4167 100.81 MM MMMM TTn p qq = 3-2 1) 理论输出转矩：mN24.109 14. 32 107010)2 . 010( 2 66 = = = pV TMt 实际输出转矩：mN68.10294. 024.109= MmMtM TT 2) 马达转速：r/min1314 1070 92. 010100 6 3 = = V q n MVm 3-3 容积效率 40mL/r 1450r/min 0.92 63L/min M t M M v MM q V n qq = 理论输出转矩 66 6.3 1040 10 40.13 N m 22 3.14 M t pV T = 机械效率 37.5 0.93 40.13 M M m M t T T = 总效率0.92 0.930.856 MM vM m = 3-4 6 2 2 4 2 4000 2 10 Pa 20 10 W p A = 66 1 12 4 1 5000 2 103 10 Pa 50 10 W pp A =+=+ = 3 1 4 1 3 10 0.01m/s 50 1060 p q v A = =0.6m/min 11 2 2 50 0.01=0.025 m/s 20 v A v A =1.5 m/min 3-6 22 32 1 22 32 32 21 3.14 (0.1) 7.85 10 m 44 3.14 (0.07) 3.85 10 m 44 4 10 m D A d A AAA = = = a) 活塞向左运动 3 3 1 25 10 0.053m/s 60 7.85 10 q v A = 53534 1122 20 107.85 102 104 101.49 10 NFp Ap A = = b) 缸筒向左运动 3 3 2 25 10 0.104 m/s 60 4 10 q v A = 53533 1221 20 104 102 107.85 106.43 10 NFp Ap A = = c) 缸筒向右运动 0.108 m/s q v A = 533 112 ()20 10(7.854) 107.7 10 NFp AA = 第四章第四章 液压控制阀液压控制阀 4-2 可以。如下图所示。 4-6 题 4-2 （1）出口压力取决于负载和调压弹簧的预压缩量； （2）负载和进口压力足够大，先导阀开启； 4-7 （1）当 XF2的调整压力小于 10MPa 时，XF1的进口压力为 10MPa，其阀芯处于平衡状态， 阀的开口一定。 （2）当 XF2的调整压力大于等于 10MPa 时，XF1的进口压力等于 XF2的调整压力，其阀芯 处于全开状态。 4-11 不能。因为调速阀无论是定差减压阀在前还是在在后，一旦做好后，其进出口就定死 了，不能随意反接。一旦反接，其中的减压阀则处于开口最大，无法自动调整节流阀两端 压差，而失去压力补偿作用，仅相当于一个节流阀。 4-12 因为此时节流阀的出口压力恒定为零， 进口压力为定值减压阀的调定压力， 从而可保证 节流阀上的压差为定值即定值减压阀的调定压力。 4-13 如果将旁通型调速阀安装在回油路上，由于通过溢流阀溢流的流量会随着旁通型调速 阀进口压力的变化而变化，因此无法实现速度调节。 第六章第六章 液压基本回路液压基本回路 6-2 1) 5MPa,5MPa,3MPa ABC PPP= 2) II 1 4 II1 25000 2.5 MPa 100 10 L II F p A = 缸 II 工进时：2.5MPa,0MPa,2.5MPa ABC PPP= 缸 II 碰上死挡铁时：5MPa,5MPa,3MPa ABC PPP= 3） I 1 4 I1 35000 3.5 MPa 100 10 L I F p A = 缸 I 运动时：4MPa,3.5MPa,3MPa ABC PPP= 缸 I 到达终点后突然失去负载时：5MPa,5MPa,3MPa ABC PPP= 6-3 解： 1) 0 MPa ABC ppp，溢流阀关闭，减压阀全开。 2）5 MPa,2.5MPa ACB ppp=，溢流阀开启溢流，减压阀微开减压。 3）1.5 MPa,1.5MPa,2.5 MPa ABC ppp=，溢流阀关闭，减压阀全开不减 压，单向阀截止保压 6-4 1）阀 4 是外控内泄顺序阀，用于卸载阀； 阀 5 为内控外泄顺序阀，用作调压阀； 阀 6 是溢流阀，用作安全阀； 阀 9 是内控内泄顺序阀，用作背压阀； 2）阀 4 的调定压力： 41 pp= 阀 6 的调定压力： 62 pp= 阀 5 的调定压力为： 252 /G App 溢流阀开启， 6 2.4 10 p p =，活塞向左运动。 (3) 假设溢流阀开启， 6 1 2.4 10 p pp=，活塞向右运动 64 6 11 2 4 2 2.4 1050 1010000 0.8 10 25 10 L p AF p A = 4655 2 2 22 0.62 0.01 100.8 102.659 108.35 10 870 dp A qC apq A = 故假设不成立。因此溢流阀关闭，泵的流量全部进入液压缸无干腔，此时 3 4 1 0.167 10 0.0334 m/s 50 10 p q v A = 这时通过节流阀的流量为 33 2 1 0.50.0835 10m /s pp A qqq A = 根据流量公式 2 d qC ap =可得 2 2 342 6 /()/2 0.0835 10/(0.62 0.05 10 )870/2 0.3156 10 d pp q C a = = = = 则 64