液压与气压传动习题课件

例题与习题 1液压压油 2流体力学 3液压泵压泵 8液压压系统统分析 4液压马压马 达 5液压压缸 6液压阀压阀 7基本回路 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 流体力学基础部分 解：p=p0+gh p0=F/A=1000/(110-3)= 1106 N/ m2 p=p0+gh=1106+9009.80.5 =1.0044106 N/ m21106 N/ m2 结论：液柱高度引起的压力gh很小，可忽略不计。 例 1、如图所示容器内充满油（=900Kg/m3），活塞面积A=110-3 m2， F=1000N，求活塞下方深 h=0.5m处的压力。 h F 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 例2.U形管侧压计内装有水银，U形管左端与装有水的容器相通 ，右端开口与大气相通。已知：h=20，h=30，水银密度为 13.6103 Kg/m3，计算A点的相对压力和绝对压力。 解：取B-C为等压面： 左支：pB=pA+gh1 右支：pC=汞g（h+h1） pB= pC pA+gh1=汞g（h+h1） pA=汞gh+（汞水）g h1 =13.61039.80.2+（13.6103103）9.80.3 =63765 （N/m2）=0.064MPa(相对压力) pA =101325+637650.165 MPa(绝对压 力) 分析：该题该题 要利用等压压面的概念。 B B C C A A 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 例3.求水从小孔流出的速度 取1-1、2-2两截面列伯努利方程 条件分析：z1=h， z2=0，hw=0 1=0，1= 2=1 于是有 当两处都开口时 11 2 2 时 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 例 4：如图所示一倾斜管道，其长度L=20m，直径d=10mm，两端高度差h=15m，液体密度=900kg/m3 ，运动粘度 =45cst，两端压力分别为（1） p1=0.45MPa， p2=0.4MPa； (2) p1=0.45MPa， p2=0.25MPa求管中液 流的流动方向和流速。 p2+ gh=0.5325MPap1 故油液从上向下流动。 p= p2+ghp1=8.23104Pa=32lv/d2 p1 p2 h 解： 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 例5：已知液压泵 q=25L/min，D=50mm，d=30mm，d1= d2=15mm，求v活塞， v 进油， v 回油 解：由流量连续连续 性方程： q=v活塞A活塞=v进 进油A进进油管 v活塞= 4q /d2 =251034/0.05260=0.21m/s v进 进油=4q / d12 =251034/p0.015260=2.36m/s v回油=4q回油 / d22 q回油= v 活塞（D2d2）/4= v回油d22/4 v回油=v 活塞（D2d2）/ d22 =0.21（502302）/ 152=1.49m/s 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 例6.文氏流量计由喇叭管和U型管组成，已知D1=200mm， D2=100mm水银柱压力计的读数为h=45mm时，求通过流量计水流 的流量。 解 ：在缓变流段取断面I-I和II-II，选择 0-0为零势面，则有伯努利方程 不计计能量损损失，取 连续连续 性方程 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 例6.文氏流量计由喇叭管和U型管组成，已知D1=200mm， D2=100mm水银柱压力计的读数为h=45mm时，求通过流量计水流 的流量。 由于U型管中的液体静止不动动，故遵守静 力学的规规律,取O1-O2等压压面，则则得 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 例2.7 已知液压泵q=1.510-3m3/s， D=100mm， F=30000N。回油腔压力近似为零。进油管内径 d=20mm， H=5m， =7.2， =900kg/m3， =46mm2/s 求：进油路的压力损失与泵的供油压力。 D D F F HH 1 1 1 1 2 2 2 2 q q 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 例 2.7 q=1.510-3m3/s， D=100mm， F=30000N。进油管内径d=20mm， H=5m， =7.2， =900kg/m3， =46mm2/s 求：进油路的压力损失与泵的供油压力 D D F F HH 1 1 1 1 2 2 2 2 q q 解：1）计计算压压力损损失 进进油管内流速： 判断流态态： 为层流 沿程阻力系数： 压压力损损失： 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 例7.q=1.510-3m3/s，D=100mm，F=30000N。进油管内径d=20mm ，H=5m，=7.2，=900kg/m3，=46mm2/s 求：进油路的压力损失与泵的供油压力 D D F F HH 1 1 1 1 2 2 2 2 q q 2）求泵泵的供油压压力： 取1-1，2-2截面列伯努利方程 解： 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 例7.q=1.510-3m3/s，D=100mm，F=30000N。进油管内径d=20mm ，H=5m，=7.2，=900kg/m3，=46mm2/s 求：进油路的压力损失与泵的供油压力 D D F F HH 1 1 1 1 2 2 2 2 q q 为动能变化量 1=2=2 故 近似公式： 解：2）求泵泵的供油压压力： 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 例8.有一液压泵，流量为25L/min，吸油管内径为25mm泵的吸油口 比油箱液面高出h=400mm，如只考虑管长为500mm的吸油管中的 沿程压力损失，油液的运动粘度为3010-6m2/s，液体密度 =900kg/m3，试问泵的吸油腔处的真空度为多少？（取 ） 油液流动动的雷诺诺数 吸油管内油液流速 沿程损损失 泵泵入口处处的真空度为为 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 例 9.某液压系统采用管长25m，内径20mm的管道供油。设油液密度=900kg/m3， =40mm2/s，当流量为0.3L/s时，试 计算其压力损失。又若流量增加到2.6L/s时，压力损失为多少？ 解：1）首先求雷诺数判断流态 当 q=0.3L/s时， 判断流态： 为层流 压力损失： 2）当q=2.6L/s时， 判断流态： 为紊流 压力损失： 沿程阻力系数： 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 【 解 】 2）计算速度，判断流态 T2-10.水平放置的圆管,两段直径分别为d1=5mm， d2=20mm，每段长l=3mm。液体密度=900kg/m3，运动粘度为20mm2/s。若不计 管内流动的能量损失，试问： 1）截面1-1和 2-2哪一处压力较高？为什么？ 2）通过流量q=30L/min，求两截面间的压力差。 为层流 为紊流 计算两端压力差 取进出油口两断面列伯努利方程 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 解：吸油管内流速为为 ： 例10.如图所示液压泵从一个大的油池中吸油，流量为q=25L/min，油液的运动粘 度为3410-6m2/s，液体密度=900kg/m3，吸油管内径为60mm，并设泵的吸油管 弯头处局部阻力系数=0.2，吸油口粗滤网的压力损失p=0.0178MPa。如希望泵 入口处的真空度不大于0.04 MPa，试求泵的吸油高度H。 按题意pa+p0.04MPa 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 解：吸油管内流速为为 ： 例 10.如图所示液压泵流量为q=60L/min，吸油管内径为d=25mm，管长l=2m，油液的运动粘度为14210-6m2/s，液体密度 =900kg/m3，吸油口粗滤网的压力损失p=0.01MPa。空气分离压pd=0.04 MPa，试求泵的吸油高度H。 按题题意pa+p0.04MPa 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 【 解 】 1）计算速度，判断流态 例 11.水平放置的光滑圆管由两段组成，直径分别为d1=10mm， d0=6mm，每段长l=3mm。液体密度=900kg/m3，运动粘度为0.210- 4m2/s，通过流量 q=18L/min，管道突然缩小处的局部阻力系数=0.35，试求管内的总压力损失及两端的压力差。 为层流 为紊流 压力损失 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 【 解 】 2）计算两端压力差 取进出油口两断面列伯努力方程 例 11.水平放置的光滑圆管由两段组成，直径分别为d1=10mm， d0=6mm，每段长l=3mm。液体密度=900kg/m3，运动粘度为0.210- 4m2/s，通过流量 q=18L/min，管道突然缩小处的局部阻力系数=0.35，试求管内的总压力损失及两端的压力差。 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 液压泵部分 例 1.某液压泵的输出油压p=10MPa，转速n=1450r/min，排量V=46.2mL/r，容积效率V =0.95，总效率 =0.90 ，求液压泵的输出功率和驱动泵的电机功率。 解：1）输出功率 Po=pq=pqt =pnVV =10106145046.210-60.95/60 =10.6KW 2）求电动机的功率泵的输入功率 Pi= Po/=10.6/0.9=11.77KW 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 例 2.某液压泵在转速n=950r/min时，理论流量qt=160L/min。在同样的转速和压力p=29.5Mpa时，测得泵的实际流量为 q=150L/min，总效率 =0.87，求： （ 1）泵的容积效率； （ 2）泵在上述工况下所需的电动功率； （ 3）泵在上述工况下的机械效率； （ 4）驱动泵的转矩多大？ 解：1）泵的容积效率 V=q/qt=150/160=0.94=94% 2） P电机=Pi=Po/=pq/ =29.5106（ 15010-360） /=84.77KW 3）泵的机械效率 m=/V=0.87/0.94=0.93=93% 4）驱动泵的转矩：由P电机=2nT 可得 T=P电机/（ 2n）=84.77103/（ 2950/60） =852N 或 T=pV/（ 2） m=p（ qt /n） /（ 2m） =851N 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 在下面各图中，请指出各液压泵是什么液压泵。当各图输入轴按顺时方向旋转时，指出A、 B口哪个为吸油口，哪个为压油口。 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 已知液压泵的额定压力和额定流量，若不计管道内压力损失，说明下图中液压泵出口处的工作压力值 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 液压马达部分 例 1 某减速机要求液压马达的实际输出转矩T=52.5Nm，转速n=30r/min，马达回油腔压力为零。设液压马达的排量 VM=12.5cm3/r，液压马达的容积效率MV=0.9，机械效率Mm=0.9，求所需要的流量和压力各为多少？ 解：1）由马达的转矩公式 2 2）由马达的转速公式）由马达的转速公式 得马达的进出口压力差为得马达的进出口压力差为 当马达回油腔为零时，马达的进口压力为当马达回油腔为零时，马达的进口压力为29.329.3MPaMPa 得马达的需要的流量得马达的需要的流量 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 例 2.某液压马达排量为VM=70mL/r，供油压力p=10MPa，输入流量q=100L/min，液压马达的容积效率MV=0.92，机械效率 Mm=0.94，马达回油腔压力为0.2 MPa，试求： 1）液压马达的输出转矩； 2）液压马达的转速。 解：1）液压马达的输出转矩 2）液压马达的转速 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 例 3.某液压马达排量为VM=40mL/r，供油压力p=6.3MPa，转速n=1450r/min时，实际输入流量qM=63L/min，马达的实 际输出转矩TM=37.5Nm，求液压马达的容积效率MV、机械效率Mm和总效率M。 解：1）液压马达的容积效率 3）液压马达的总效率 2）液压马达的机械效率 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 液压缸部分 例 1.如图所示，已知液压缸活塞直径D=100mm，活塞杆直径d=70mm，进入液压缸的油液流量q=25L/min，进油压力 p1=20105Pa，回油压力p2=2105Pa。试计算图示三种情况下的运动速度大小、方向及最大推力。 解：由已知条件知液压缸的无杆腔和有杆腔的面积分别为 a图为缸筒固定，因大腔进油，小腔回油，故活塞向左运动。 运动速度： 最大推力最大推力 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 例 1.如图所示，已知液压缸活塞直径D=100mm，活塞杆直径d=70mm，进入液压缸的油液流量 q=25L/min，进油压力p1=20 105Pa，回油压力p2=2 105Pa。试计算图示三种 情况下的运动速度大小、方向及最大推力。 解：由已知条件知液压压缸的无杆腔和有杆腔的面积积分别为别为 b图为图为 活塞杆固定，因小腔进进油，大腔回油，故缸筒向左运动动。 运动动速度： 最大推力最大推力 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 解：c图为图为 活塞杆固定，两腔差动连动连 接，故缸筒向右运动动。 运动动速度： 最大推力最大推力 可见见：三种情况下大腔进进油时输时输 出推力最大，而速度最慢。此例 中有杆腔进进油及差动连动连 接情况下速度基本相同。 例 1.如图所示，已知液压缸活塞直径D=100mm，活塞杆直径d=70mm，进入液压缸的油液流量 q=25L/min，进油压力p1=20 105Pa，回油压力p2=2 105Pa。试计算图示三种 情况下的运动速度大小、方向及最大推力。 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 下图所示的三个液压缸的杆径均为d，缸筒内径均为D，已知输入流量为q，分析各缸运动件的运动方向及写出推力F和速度v的表达式。（9分） 方向：方向：方向：方向：方向：方向： F Fa a= = F Fb b= = F F c c= = v va a= = v vb b= = v vc c= = 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 例 2. 如下图所示，为两结构尺寸相同的液压缸，其有效作用面积A1=100c A2=80c ,p1=0.9MPa液压泵的流量q1=12L/min, 若不计摩擦损失和泄漏，试求： 1)两缸负载相同时(F1=F2)，两缸的负载和速度各为多少？ 2)缸 1不受负载时(F1=0) ，缸2能承受多少负载？两缸的速度各为多少？ 3)缸 2不受负载时(F2=0) ，缸1能承受多少负载？两缸的速度各为多少？ 答案：5000N,0.02m/s,0.016m/s; 11250, 0.02m/s,0.016m/s;9000N, 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 液压阀 符号识别 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 符号识别 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 考题类型 分析以下各回路中，溢流阀阀各起什么作用？（每小题题2分，共 12分） 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 例1.图示系统，溢流阀的调整压力为5MPa，顺序阀的调整压力为 3MPa，问下列情况时A、B 点的压力各为多少？ （1）液压缸运动时，负载压力pL=2.5或4 MPa 时 （2）活塞运动到终点时。 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 例2.求1）液压缸启动后两换向阀处于中位时，ABC三点的压力； 2）1YA、2YA通电，两缸运动过程中， ABC三点的压力； 3）两缸运动到终点时， ABC三点的压力； 由已知条件，缸1工作压力： p1=FL1/A1=35000/(10010-4)=3.5MPa 缸2工作压力： p2=FL2/A2=25000/(10010-4)=2.5MPa 液压缸启动后两换向阀处于中位时 ，液压泵的油液只能从溢流阀回油 箱，故pA =5MPa。因顺序阀额定压 力小于pA ，顺序阀开启， pB = pA =5MPa。减压阀先导阀开启，减压 阀开口关小，起减压稳压作用， pC =3MPa。 1）液压缸启动后两换向阀处于中位时，ABC三点的压力 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 2）2Y得电，缸2工进，由于减压阀 出口工作压力小于调定压力，减 压阀不起减压作用， pC =2.5MPa 。溢流阀不开启， pA = pC =2.5MPa。因顺序阀调定压力大于 pC ，顺序阀不开启。 缸2工进碰到死挡铁，缸2负载可视为无穷大，减压阀先导 阀开启，减压阀开口关小，起减压稳压作用， pC =3MPa。 液压泵的油液绝大部分从溢流阀回油箱，故pA =5MPa。顺 序阀开启， pB = pA =5MPa。 p1=3.5MPa，p2 =2.5MPa 例2.求1）液压缸启动后两换向阀处于中位时，ABC三点的压力； 2）1YA通电，缸1运动过程时和运动到终点时， ABC三点的 压力； 3） 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 3） 2Y失电，1Y得电，缸1运动时，顺序阀出口压力取决于负载， pB = 3.5MPa。顺序阀必须开启， pA = 4MPa。由于减压阀的作用 ， pC= 3MPa。 缸 1运动中突然失去负载， pB = 0，由于顺序阀开启， pA = 4MPa。 pC= 3MPa。 注：减压阀的出口压力与出口工作负载有关，在出口的工作负载压力大于调定压力 时，减压阀先导阀开启，减压阀开口管小，起减压稳压作用；顺序阀的进口压力必 须大于等于其调定压力，而出口取决于负载，当负载压力大于调定压力时，其进口 压力等于负载压力。 p1=3.5MPa，p2 =2.5MPa 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 如图所示为一定位夹紧系统，试问（ 1） 1、 2、 3、 4各为什么阀？各起什么作用？（2）系统的工作过程 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 综合思考题 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 阀 4为外控内泄顺序阀，作泵1的泄荷阀， 阀 5为内控外泄顺序阀，作电液阀7的预控压力阀； 阀 6为溢流阀，作系统安全阀； 阀 9为内控内泄顺序阀，作平衡阀，以使重物G不因自重而下落。 题7-6 例3.阀4、5、6、9的名称及作用 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 3）基本回路： 由泵1、 2泄荷阀4、溢流阀6及单向阀3组成的双泵供油快速运动回路； 由电液换向阀7 构成的换向回路； 由预控压力阀5及 M型中位机能的电液换向阀7组成的泄荷回路； 由单向阀8及顺序阀9构成的平衡回路等。 阀 4设定了泵1的最高工作压力，其调定压力p4= p1 ，阀5的调定压力应保证电 液换向阀的最低控制压力， p4 =0.30.5MPa；阀6设定了泵2的最高工 作压力，其调定压力p6= p2 ；阀9要能平衡重力G，其额定压力p9 G/A 题7-6 2）阀4、 5、 6、 9的压力设定 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 基本回路部分 例1. 试用定量泵、溢流阀、单杆缸、节流阀组成一回油路 节流调速回路，并推导其速度-负载特性方程。 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 例2.试用液压泵、溢流阀、外控内泄顺序阀、单向阀组成双泵供 油快速运动回路，并说明其工作原理。 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 例3.试用液压泵、溢流阀、两个调速阀、一个二位三通电磁换向 阀、单杆液压缸组成一调速阀并联的速度换接回路。图7.27 例4.试用液压泵、溢流阀、两个调速阀、一个二位二通电磁换向 阀、单杆液压缸组成一调速阀串联的速度换接回路。图7.27 导导 航航 1液压油 2流体力学 3液压泵 4液压马 达 5液压缸 6液压阀 7基本回路 8典型系统 9气压基础 例 5.图示回路中，液压泵的流量qP =0.16710-3