液压传动 第二版 课后答案.pdf

第1页 第第第第 1 1 1 1 章章章章思考题和习题解思考题和习题解思考题和习题解思考题和习题解 1.1液体传动有哪两种形式？它们的主要区别是什么？ 答：用液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式被称之为液体传动。按照其工作 原理的不同，液体传动又可分为液压传动和液力传动，其中液压传动是利用在密封容器内 液体的压力能来传递动力的；而液力传动则的利用液体的动能来传递动力的。 1.2什么叫液压传动？液压传动所用的工作介质是什么？ 答：利用液体的压力能来传递动力的的传动方式被称之为液压传动。液压传动所用的 工作介质是液体。 1.3液压传动系统由哪几部分组成？各组成部分的作用是什么？ 答：（1）动力装置：动力装置是指能将原动机的机械能转换成为液压能的装置，它 是液压系统的动力源。 （2）控制调节装置：其作用是用来控制和调节工作介质的流动方向、压力和流量，以 保证执行元件和工作机构的工作要求。 （3）执行装置：是将液压能转换为机械能的装置，其作用是在工作介质的推动下输出 力和速度（或转矩和转速），输出一定的功率以驱动工作机构做功。 （4）辅助装置：除以上装置外的其它元器件都被称为辅助装置，如油箱、过滤器、蓄 能器、冷却器、管件、管接头以及各种信号转换器等。它们是一些对完成主运动起辅助作 用的元件，在系统中是必不可少的，对保证系统正常工作有着重要的作用。 （5）工作介质：工作介质指传动液体，在液压系统中通常使用液压油液作为工作介 质。 1.4液压传动的主要优缺点是什么？ 答：优点：（1）与电动机相比，在同等体积下，液压装置能产生出更大的动力，也 就是说，在同等功率下，液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑，即：它具有大的功率密 度或力密度，力密度在这里指工作压力。 （2）液压传动容易做到对速度的无级调节，而且调速范围大，并且对速度的调节还可 以在工作过程中进行。 （3）液压传动工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。 （4）液压传动易于实现过载保护，能实现自润滑，使用寿命长。 （5）液压传动易于实现自动化，可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量进行调 节和控制，并能很容易地和电气、电子控制或气压传动控制结合起来，实现复杂的运动和 操作。 （6）液压元件易于实现系列化、标准化和通用化，便于设计、制造和推广使用。 答：缺点：（1）由于液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使这种传动无法保证严格 的传动比。 （2）液压传动中有较多的能量损失（泄漏损失、摩擦损失等），因此，传动效率相对 低。 （3）液压传动对油温的变化比较敏感，不宜在较高或较低的温度下工作。 第2页 （4）液压传动在出现故障时不易找出原因。 1.5如题 1.5 图所示的液压千斤 顶，小柱塞直径d= 10 mm，行 程s1= 25 mm，大柱塞直径d= 50 mm，重物产生的力= 50f2 000 n，手压杠杆比l：l= 500： 25，试求：（1）此时密封容积 中的液体压力p是多少？（2） 杠杆端施加力f1为多少时，才能 举起重物？（3）在不计泄漏的 情况下，杠杆上下动作一次，重 物的上升高度是多少？ 2 s 解：（1）pa= 25.46 mpa 6 2 3 2 2 50000 25.46 10 (50 10 ) 4 f p a = （2）n 632 1 25.46 10(10 10 )2000 4 fpa = n 1 25 2000100 500 l ff l = （3）mm 22 1 211 2 10 ()25 ()1 50 ad sss ad = 答：密封容积中的液体压力p= 25.46 mpa，杠杆端施加力f1=100 n，重物的上升高 度=1 mm。 2 s 题 1.5 图 第3页 第第第第 2 2 2 2 章章章章思考题和习题解思考题和习题解思考题和习题解思考题和习题解 2.1液压油液的粘度有几种表示方法？它们各用什么符号表示？它们又各用什么单位？ 答：（1）动力粘度：动力粘度又称为绝对粘度，由式：确定。液体动力 dy du a ff = 粘度的物理意义是：液体在单位速度梯度下流动或有流动趋势时，相接触的液层间单位面 积上产生的内摩擦力。动力粘度的法定计量单位为 pas（ns/m2）。 （2）运动粘度：液体的动力粘度与其密度的比值被称为液体的运动粘度，即： = 液体的运动粘度没有明确的物理意义，但它在工程实际中经常用到。因为它的单位只 有长度和时间的量纲，类似于运动学的量，所以被称为运动粘度。它的法定计量单位为 m2/s，常用的单位为 mm2/s。 （3）相对粘度：相对粘度又称为条件粘度，它是采用特定的粘度计在规定的条件下测 量出来的粘度。用相对粘度计测量出它的相对粘度后，再根据相应的关系式换算出运动粘 度或动力粘度，以便于使用。我国采用恩氏度e。相对粘度无量纲。 2.2国家新标准规定的液压油液牌号是在多少温度下的哪种粘度的平均值？ 答：我国液压油的牌号是用它在温度为 40时的运动粘度平均值来表示的。例如 32 号液压油，就是指这种油在 40时的运动粘度平均值为 32 mm2/s。 2.3密闭容器内液压油的体积压缩系数为 1.510/mpa，压力在 1 mpa 时的容积为 2 3 l。求在压力升高到 10 mpa时液压油的容积为多少？ 解：根据体积压缩系数公式： 0 1 v v p = 可得： l027 . 0 1092105 . 1 69 = pvv 则：压缩后油的容积为vt= 2 0.027 = 1.973 l 答：压缩后油的容积为 1.973 l 2.4某液压油的运动粘度为 68mm2/s，密度为 900kg/m3，求其动力粘度和恩氏粘度各是多 少？ 解：动力粘度：pas 62 68 900 106.12 10 = 恩氏粘度：由恩氏粘度与运动粘度间的换算关系式： 6.31 687.31 e e = 得：恩氏粘度：=9.4e 第4页 答：动力粘度pas，恩氏粘度=9.4。 2 6.12 10 =e 2.520时 200 ml蒸馏水从恩氏粘度计中流尽的时间为 51s，如果 200 ml 的某液压油在 40时从恩氏粘度计中流尽的时间为 232 s，已知该液压油的密度为 900 kg/m3，求该液压 油在 40时的恩氏粘度、运动粘度和动力粘度各是多少？ 解：恩氏粘度：e 2 1 232 4.55 51 t t = 运动粘度： m2/s 666 6.316.31 7.31 e107.31 4.551031.87 10 e4.55 = 动力粘度：pas 62 31.87 109002.87 10 = 答：恩氏粘度e=4.55，运动粘度：m2/s，动力粘度 6 31.87 10 = 2 2.87 10 = pas。 2.6液压油的选用应考虑几个方面？ 答：对液压油液的选用，首先应根据液压传动系统的工作环境和工作条件来选择合适 的液压油液类型，然后再选择液压油液的粘度。 2.7液压传动的介质污染原因主要来自哪几个方面？应该怎样控制介质的污染？ 答：液压油液被污染的原因是很复杂的，但大体上有以下几个方面： （1）残留物的污染：这主要指液压元件以及管道、油箱在制造、储存、运输、安装、 维修过程中，带入的砂粒、铁屑、磨料、焊渣、锈片、棉纱和灰尘等，虽然经过清洗，但 未清洗干净而残留下来的残留物所造成的液压油液污染。 （2）侵入物的污染：液压传动装置工作环境中的污染物，例如空气、尘埃、水滴等通 过一切可能的侵入点，如外露的活塞杆、油箱的通气孔和注油孔等侵入系统所造成的液压 油液污染。 （3）生成物的污染：这主要指液压传动系统在工作过程中所产生的金属微粒、密封材 料磨损颗粒、涂料剥离片、水分、气泡及油液变质后的胶状物等所造成的液压油液污染。 控制污染的方法主要有： （1）减少外来的污染：液压传动系统在装配前后必须严格清洗。组成液压系统的管 件，用机械的方法除去残渣和表面氧化物，然后进行酸洗。液压传动系统在组装后要进行 全面清洗，最好用系统工作时使用的油液清洗，特别是液压伺服系统最好要经过几次清洗 来保证清洁。油箱要加空气滤清器，给油箱加油要用滤油机，对外露件应装防尘密封，并 经常检查，定期更换。液压传动系统的维修，液压元件的更换、拆卸应在无尘区进行。 （2）滤除系统产生的杂质：应在系统的相应部位安装适当精度的过滤器，并且要定期 检查、清洗或更换滤芯。 （3）控制液压油液的工作温度：液压油液的工作温度过高会加速其氧化变质，产生各 种生成物，缩短它的使用期限。所以要限制油液的最高使用温度。 第5页 （4）定期检查更换液压油液：应根据液压设备使用说明书的要求和维护保养规程的有 关规定，定期检查更换液压油液。更换液压油液时要清洗油箱，冲洗系统管道及液压元 件。 第6页 第第第第 3 3 3 3 章章章章思考题和习题解思考题和习题解思考题和习题解思考题和习题解 3.1什么叫压力？压力有哪几种表示方法？液压系统的压力与外界负载有什么关系？ 答：液体在单位面积上所受的内法线方向的法向应力称为压力。压力有绝对压力和相 对压力，绝对压力是以绝对真空为基准来度量的，而相对压力是以大气压为基准来进行度 量的。 由公式可知液压系统中的压力是由外界负载决定的。 a f p= 3.2如题 3.2 图中，液压缸直径d= 150 mm，柱塞直径d= 100 mm，负载f= 510 n。 4 若不计液压油自重及活塞或缸体重量，试求图示两种情况下液压缸内的液体压力是多少？ 题 3.2 图 解：两种情况下柱塞有效作用面积相等，即： 4 2 d a = 则其压力：=6.37 mpa 2 4 d f p = () 2 3 4 10100 1054 = 答：在这两种情况下液体压力均等于 6.37 mpa。 3.3如题 3.3 图所示的连通器内装两种液体，其中已知水的密度= 1000 kg/m，h=1 3 1 60 cm，h= 75 cm，试求另一种液体的密度是多少？ 第7页 题 3.3 图 解：在 1-1 等压面上，有： aa pghpgh+=+ 2211 则：kg/ m3 1 1 2 2 1000 60 800 75 h h = 答：另一种液体的密度是 800 kg/ m3。 2 3.4解释下述概念：理想流体、定常流动、通流截面、流量、平均流速、层流、紊流和雷 诺数。 答：理想液体：既无粘性又不可压缩的假想液体。 定常流动：流体流动时，流体中任何点处的压力、速度和密度都不随时间而变化，称 这种流动为定常流动。 通流截面：液体在管道中流动时，垂直于流动方向的截面称为通流截面。 流量：在单位时间内流过某一通流截面的液体体积称为体积流量，简称流量。 平均流速：流量与通流截面积的比值即为平均流速。 auda q aa = 层流：液体质点互不干扰、液体的流动呈线状或层状、且平行于管道轴线。 紊流：液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线的运动外，还存在剧烈的横向 运动。 雷诺数：由平均流速、管径d和液体的运动粘度三个参数组成的无量纲数用来表 明液体的流动状态。 3.5说明连续性方程的本质是什么？它的物理意义是什么？ 答：连续性方程的本质是质量守恒定律。它的物理意义是单位时间流入、流出的质量 流量的差等于体积v中液体质量的变化率。 3.6说明伯努利方程的物理意义并指出理想液体伯努利方程和实际液体伯努利方程有什么 区别？ 答：伯努利方程表明了流动液体的能量守恒定律。实际液体的伯努利方程比理想液体 伯努利方程多了一项损耗的能量和比动能项中的动能修正系数。 w h 第8页 理想液体伯努利方程：const 2 2 p z gg += 实际液体伯努利方程： 22 111222 12 22 w pp zzh gggg +=+ 3.7如题 3.7 图中所示的压力阀，当p=6 mpa 时，液压阀动作。若d=10 mm，d=151 12 mm，p= 0.5 mpa，试求：（1）弹簧的预压力fs；（2）当弹簧刚度k=10 n/mm 时的弹2 簧预压缩量x0。 题 3.7 图 解：（1） 22 2111 44 s fpdpd += =431.75 （ n） 2 121 () 4 s fppd = 626 1010 4 10)5 . 06( 432（n） （2）=0.043（m）=43（mm） 0 3 431.75 10 10 s f x k = 答：弹簧的预压力fs为 432 n，预压缩量为 43 mm。 0 x 3.8压力表校正装置原理如题 3.8 图所示，已知活塞直径d= 10 mm，丝杆导程s= 2 mm，装置内油液的体积弹性模量k= 1.210mpa。当压力为 1 个大气压（pa 0.1 3 mpa）时，装置内油液的体积为 200 ml。若要在装置内形成 21 mpa 压力，试求手轮要转 多少转？ 第9页 题 3.8 图 解：由：得： 0 11 . v kp v = 0 p v v k = 则： 0 0 2 2 4 4 p v p vv k l akd d = 因此：19.22 102)1010(102 . 1 1020010)1 . 021(44 339 66 2 0 = = = = skd vp s l n 答：手轮要转 22.19 转。 3.9如题 3.9 图所示，液压泵的流量q =25 l/min，吸油管直径d= 25 mm，泵口比油箱 液面高出 400 mm。如果只考虑吸油管中的沿程压力损失，当用 32 号液压油，并且p 沿 油温为 40时，液压油的密度= 900 kg/m 。试求油泵吸油口处的真空度是多少？ 3 解：吸油管路中液压油的流速： m/s 3 2 425 10 0.849 60 qq ad = -3 2 （25 10 ） 雷诺数： 21 aa= ， 2 2 p q a = 1 0= 2 2 f p a = 5.7设计一单杆活塞液压缸，要求快进时为差动连接，快进和快退（有杆腔进油）时的速 度均为 6 m/min。工进时（无杆腔进油，非差动连接）可驱动的负载为f= 25 000n，回油 背压力为 0.25 mpa，采用额定压力为 6.3 mpa、额定流量为 25 l/min 的液压泵，试确定： （1）缸筒内径和活塞杆直径各是多少？（2）缸筒壁厚（缸筒材料选用无缝钢管）是多 少？ 解：（1）活塞缸直径：m073 . 0 660 60102544 3 0 = = v q d 第18页 缸筒直径：m103 . 0 073 . 0 660 60102544 2 3 2 2 =+ =+= d v q d 按国家标准规定，取活塞杆直径mm，mm。70d=100d= （ 2 ）mpampa ，mpa ，6.3 n p=161.51.5 6.39.45 yn pp= ，取；材料取普通碳素钢，则： 2 y b p dn =5=n235q mpamm420= b 6 6 9.45 100.1 5 2420 10 = 5.625= 第19页 第第第第 6 6 6 6 章章章章思考题和习题思考题和习题思考题和习题思考题和习题 6.1现有一个二位三通阀和一个二位四通阀，如题 6.1 图所示，请通过堵塞阀口的办法将 它们改为二位二通阀。问：（1）改为常开型的如何堵？（2）改为常闭型的如何堵？请画 符号表示（应该指出：由于结构上的原因，一般二位四通阀的回油口 o 不可堵塞，改作二 通阀后，原 o 口应作为泄油口单独接管引回油箱）。 答：（1）二位四通阀；（2）改为常开（常通）型二位二通阀，堵住 b口（但由于特 殊结构 o 口不接）；（3）改为常闭（常断）型二位二通阀，堵住 a 口。 （1）二位三通阀；（2）改为常开（常通）型二位二通阀，堵住 b 口；（3）改为常闭 （常断）型二位二通阀，堵住 a 口。 6.2题 6.2 图中溢流阀的调定压力为 5 mpa，减压阀的调定压力为 2.5 mpa，设液压缸的 无杆腔面积，液流通过单向阀和非工作状态下的减压阀时，其压力损失分acm= 50 2 别为 0.2 mpa 和 0.3 mpa。求：当负载分别为 0 kn、7.5 kn 和 30 kn 时，（1）液压缸能否 移动？（2）a、b 和 c 三点压力数值各为多少？ 解：，液压缸快速空载运动，考虑到单向阀的压力损失，则0f=0 c p= 第20页 mpa，考虑到非工作状态下的减压阀压力损失，mpa。0.2 b p=0.5 a p= kn，mpa7.5f= 3 4 7.5 10 1.5 50 10 c f p a = 考虑到单向阀的压力损失，则mpa，小于减压阀的调定压力，考虑非工作状1.7 b p= 态下的减压阀的压力损失，则 mpa 液压缸能运动；kn，mpa0 . 2= a p30f= 3 4 30 10 6 50 10 c f p a = 液压缸不能运动，单向阀不能打开，液压阀处于工作状态，mpa ，5 . 2= b p mpa。5= a p 题图 6.1题图 6.2 6.3两腔面积相差很大的单杆活塞缸用二位四通阀换向。有杆腔进油时，无杆腔回油流量 很大，为避免使用大通径二位四通阀，可用一个液控单向阀分流，请画回路图。 缺答案！ 6.4用先导式溢流阀调节液压泵的压力，但不论如何调节手轮，压力表显示的泵压都很 低。把阀拆下检查，看到各零件都完好无损，试分析液压泵压力低的原因；如果压力表显 示的泵压都很高，试分析液压泵压力高的原因。（分析时参见先导式溢流阀工作原理图 6.16） 答：液压泵压力低的原因可能是阻尼孔被堵死，液压泵压力高的原因可能是先导阀被 堵死。 6.5如题 6.5 图所 示的 液压系 统中 ，各溢 流阀 的调定 压力 分别为mpa、 4= a p mpa 和mpa。试求在系统的负载趋于无限大时，液压泵的工作压力是多 3= b p2= c p 少？ 答：（a）图中，三个溢流阀串联。当负载趋于无穷大时，则三个溢流阀都必须工 第21页 作，则mpa；9=+= cba pppp泵 （b）图中，三个溢流阀并联。当负载趋于无穷大时，a 必须工作，而 a 的溢流压力取 决于远程调压阀 b，b 取决于 c，所以mpa。2= c pp泵 6.6在题 6.6 图所示两阀组中，设两减压阀调定压力一大一小（papb），并且所在支路 有足够的负载。说明支路的出口压力取决于哪个减压阀？为什么？ 答：（a）图中，两个减压阀串联，且papb，当负载趋于无穷大时，支路出口压力取 决于 b 阀。因为调定压力低的 b 阀先工作，然后是调定压力高的 a 阀工作，故支路压力 取决于调定压力低的 b 阀。 （b）图中，两个减压阀并联，支路出口压力取决于 a 阀，当负载趋于无穷大时，出口 压力达到pb时，b 阀工作，而此时 a 阀阀口全开，由于 a 阀出口压力高于 b 阀出口压 力，则 b 阀立刻关闭，当压力升高达到pa时，a 阀工作，故支路压力取决于调定压力高 的 a 阀。 6.7在系统有足够负载的情况下，先导式溢流阀、减压阀及调速阀的进、出油口可否对调 工作？若对调会出现什么现象？ 答：若是先导式溢流阀的进、出油口对调工作，则溢流阀不起溢流作用，液压泵的工 作压力不能恒定，泵的压力将超过额定压力，泵将损坏；若是减压阀的进、出油口对调工 作，则减压阀不起减压作用；若是调速阀的进、出油口对调工作，则调速阀不起调速作 用。 6.8在题图 6.8 所示的系统中，溢流阀的调定压力为mpa，如果阀芯阻尼小孔造成的损4 失不计，试判断下列情况下压力表的读数是多少？（1）ya 断电，负载为无穷大；（2） ya 断电，负载压力为 2 mpa；（3）ya 通电；负载压力为 2 mpa。 答：（1）ya 断电，负载为无穷大时，压力表的读数pa= 4 mpa； （2）ya 断电，负载压力为 2mpa 时，pa=2 mpa； （3）ya 通电；负载压力为 2mpa 时，pa=0。 6.9如题 6.9 图所 示 ， 顺 序 阀 的 调 整 压 力 为pa=3mpa ，溢 流 阀 的 调 整 压 力 为 mpa，试求在下列情况下 a、b 点的压力是多少？（1）液压缸运动时，负载压力 5= y p mpa；（2）负载压力mpa；（3）活塞运动到右端时。 4= l p1= l p 答：（1）液压缸运动pl= 4 mpa 时，则pa=pb= 4 mpa；（2）pl= 1 mpa 时，则pa= 1 mpa，pb= 3 mpa；（3）活塞运动到右端时，则pa=pb= 5 mpa。 第22页 题图 6.5题图 6.6 题图 6.8题图 6.9 第23页 第第第第 7 7 7 7 章章章章思考题和习题解思考题和习题解思考题和习题解思考题和习题解 7.1某气囊式蓄能器用作动力源，容量为 3 l，充气压力mpa。系统最高和p03 2=. 最低工作压力分别为 7 mpa 和 4 mpa。试求蓄能器能够输出的油液体积。 解：因蓄能器作动力源使用，n= 1.4 l 11 11 1.41.4 1/ 00 21 113.23.2 30.84 47 nn n vv p pp = = 答：蓄能器能够输出的油液体积是 0.84l。 7.2液压系统最高和最低工作压力各是 7 mpa 和 5.6 mpa。其执行元件每隔 30s 需要供油 一次，每次输油 1l，时间为 0.5 s。若用液压泵供油，该泵应有多大流量？若改用气囊式 蓄能器（充气压力为 5 mpa）完成此工作，则蓄能器应有多大容量？向蓄能器充液的泵应 有多大流量？ 解：l/min； 1 60120 0.5 q= 泵 ，l；1.4n= 1 11.4 2 0 0 111.4 2 1 5.6 1 5 7.36 5.6 1 1 7 n n p v p v p p = l/min 1 602 30 q= 蓄 答：若用液压泵供油，该泵的流量是 120 l/min；若改用气囊式蓄能器（充气压力为 5 mpa）完成此工作，则蓄能器的容量是 7.36 l，向蓄能器充液的泵的流量是 2 l/min。 7.3一单杆缸，活塞直径cm，活塞杆直径cm，行程cm。现从有杆10=d d= 5 6.l= 5 0 腔进油，无杆腔回油。问由于活塞的移动使有效底面积为 2000的油箱液面高度发生 cm 2 多大变化？ 解：mm () 2222 5.650 444 6 2000 d lddl h a = 答：活塞移动 50mm 行程时，油箱液面升高 6 mm。 7.4有一液压泵向系统供油，工作压力为 6.3 mpa，流量为 40 l/min，试选定供油管尺 寸。 解：选用钢管供油，2 q d v = 取m/s，17 mm，3= 3 40 10 2 60 3 d = 第24页 ，取，材料取普通碳素钢 q235，mpa， 2 b pdn =8n=420 b = 则1.02 mm 6 6 6.3 100.017 8 2420 10 = 答：油管尺寸d= 17 mm，= 1.02 mm 第25页 第第第第 8 8 8 8 章章章章思考题和习题思考题和习题思考题和习题思考题和习题 8.1如题 8.1 图所示，液压泵输出流量l/min，液压缸无杆腔面积q p = 10a150= cm，液压缸有杆腔面积cm。溢流阀的调定压力mpa，负载f=10 2 a225= 2 py= 2 4 . kn。节流阀口视为薄壁孔，流量系数。油液密度kg/m 。试求：cq= 0 62.= 900 3 （1）节流阀口通流面积cm和cm时的液压缸速度、液压泵at= 0 05. 2 a t = 0 01. 2 压力、溢流阀损失和回路效率；（2）当cm和p p ty at= 0 01. 2 at= 0 02. cm时，若负载f= 0，求液压泵的压力和液压缸两腔压力和各为多大？（3） 2 p p p1p 2 当f=10 kn 时，若节流阀最小稳定流量为l/min，所对应的和液压 qjmin= 5010 3 a t 缸速度多大？若将回路改为进油节流调速回路，则和多大？把两种结果相比 m in a t min 较能说明什么问题？ 解：（ 1）时：如果溢流阀不溢流，则通过节流阀的流量，0.05 t a= 2 1 t a q a = l/min。5 p q= 由， 2 2 dt p qc a = 有mpa，325 . 0 1005 . 0 62 . 0 2 90010833 . 0 2 822 82 22 2 2 = = td ac q p mpa163 . 2 50 2510325 . 0 1050 1010 6 4 3 1 2 1 = + = += a pa a f pp ，则溢流阀损失。 yp pp 则有：mpa4 . 2= yp pp mpa8 . 0 1025 1010 25 50104 . 2 4 36 22 1 = = a f a ap p p m3/s 6 45 2 22 0.8 10 0.62 0.01 102.614 10 900 dt p qc a = 液压缸速度：m/s， 5 2 2 4 2 2.614 10 1.046 10 25 10 q a = m3/s， 245 11 1.046 1050 105.23 10qa = m3/s。 3 55 1 10 10 5.23 1011.437 10 60 p qqq = 溢流损失：w 65 2.4 1011.437 10274.48 yp ppq = = 回路效率： 32 3 6 10 101.046 10 0.2615 10 10 2.4 10 60 pp f q p = （2）由（ 1）可知，假设溢流阀不工作时，cm2，mpa，因为0.01 t a=8.125p = ，则有mpa，由此可知与假设矛盾，因此假设不成立。0f= 112 p apa= 1 4.06p= y p cm2，mpa ， 因 为，则 有0.02 t a=2.03p =0f= 112 p apa= mpa，由此可知假设成立。 1 1.02p= y p 并不计压力损失。试判断在图（a）和图（b）的两个液压回路中，哪个液压缸先动？哪个 液压缸速度快？请说明道理。 答：图（a）中，a 缸先动。因为 a 缸的进油腔压力小于 b 缸；a 缸、b 缸速度相 等，这是因为节流阀安装在进油路上，调节着 a 缸、b 缸的流量，qa=qb。 图（b）中，a 缸先动，速度快。因为节流阀安装在出油路上，两个液压缸并联，液 压泵调定的压力相同，所以负载小的 a 缸回油压力大，即节流阀压差大，故 a 缸速度 大，此时 b 缸不动。当 a 缸运动到缸底，b 缸运动，由于其负载大，回油压力小，即节流 阀压差小，故 b 缸运动速度小。 8.3如题图 8.3 所示，图示为采用调速阀的进口节流加背压阀的调速回路。负载f=9 000 n。液压缸两腔面积cm，cm。背压阀的调定压力mpa。 50 1 =a 2 20 2 =a 2 5.0= b p 液压泵的供油流量l/min。不计管道和换向阀的压力损失。试问：（1）欲使液压 q= 3 0 缸速度恒定，不计调压偏差，溢流阀最小调定压力多大？（2）卸荷时的能量损失有多p y 大？（3）若背压阀增加了，溢流阀调定压力的增量应有多大？ 解：（1）因为， 2b pp= 所以mpa 6 2 1 4 11 900020 0.5 102 50 1050 b af pp aa =+=+= 由于不计调压偏差，所以mpa。 1 2 y pp= 第28页 （2）w 3 6 2 30 10 0.5 10250 60 loss pp q = （3）因为，所以。 1y pp= 2b pp= 2 11 yb af pp aa =+ 当时，溢流阀调定压力， 2b ppp= 2 11 () ybb af ppp aa = + ， 222 1111 ybbyb aaaf ppppp aaaa = +=+ 溢流阀调定压力的增加量。 2 1 2 5 ybb a ppp a = (a)(b) 题图 8.1题图 8.2 8.4如题图 8.4 所示，双泵供油，差动快进-工进速度换接回路有关数据如下：液压泵的输 出流量l/min，l/min；输送油液密度kg/m，运动粘度 q 1 1 6=q 2 4= = 900 3 m/s，液压缸两腔面积cm，cm，快进时的负载= 2010 6 2 a1100= 2 a260= 2 f=1 kn，油液流过方向阀时的压力损失mpa，连接液压缸两腔的油管 abcd p= 0 25. 的内径为cm，其中 abc 段因较长（l=3 m），计算时需考虑其沿程损失，其它损d= 1 8 . 失及由速度、高度变化形成的影响皆可忽略。试求：（1）快进时液压缸的速度 和压力表v 读数；（2）工进时如果压力表读数为mpa，此时液压缸承受载荷能力有多大（因流量 很小，可不计损失）？液控顺序阀的调定压力宜选多大？ 解：（1）快进时为差动连接m/s () 3 4 12 16410 0.083 6040 10 q aa + = m3/s 44 12 0.08360 105 10qa = 第29页 m/s () 4 0 22 2 45 104 1.966 1.8 10 q d = 2 3 0 6 1.966 1.8 10 re1.7710 20 10 d = 取，所以 75 re = pa 22 4 0 32 37.537.53900 1.966 0.896 10 re1.77101.8 10 l v p d = 沿 由 122 2 p p p afp a pppp =+ =+ + 沿 有mpa 2 12 p fppa p aa + = 沿 （） 364 4 100.250.0091060 10 0.64 40 10 + = （） （2）kn 64 1 8 10100 1080 p fp a = = 液控顺序阀的压力应为 0.64mpa 至 8mpa 8.5如题图 8.5 所示的调速回路，液压泵的排量ml/r，转速r/min， vp= 105n p = 1000 容积效率，溢流阀调定压力mpa，液压马达排量ml/r，容积 vp= 095.py= 7 v m = 1 6 0 效率，机械 效 率，负载 转 矩nm 。节流 阀 最 大开 度vm= 0 95. mm = 08 . t= 1 6 cm（可 视 为 薄 刃 孔 口 ） ， 其 流 量 系 数，油 液 密 度2.0 max = t a 2 62.0= d c kg/m。不计其它损失。试求：（1）通过节流阀的流量和液压马达的最大转速 900= 3 、输出功率p和回路效率，并请解释为何效率很低？（2）如果将提高到nmmaxp y 8.5mpa 时，将为多大？ maxm n 第30页 题图 8.3题图 8.4 题图 8.5题图 8.6 解：（1）m3/s， 6 3 105 101000 0.951.6625 10 60 ppvp qv n = 2 mmmmmmvm n tp v n= mpa。 6 2216 0.8267 160 100.8 0.95 m mmmvm t p v = m3/s () 6 43 270.8267102 0.62 0.2 101.45 10 900 dt p qc a = = =87.1l/min，q r/min max 3 87.1 0.95 517 160 10 vm m m q n v = 第31页 w22517 16/60866.5 m pn t= 出 63 2866.5 0.0745 7 101.6625 10 m p p n t pp q = 出 入 这是因为存在溢流损失和节流损失. （2）l/min () 6 4 28.50.826710 0.62 0.2 1097.15 900 q = r/min max 3 97.15 0.95 576.8 160 10 m n = w2576.8 16/60966.5p= 出 63 966.5 0.083 7 101.6625 10 = 8.6试说明题图 8.6 所示容积调速回路中单向阀 a 和 b的功用。在液压缸正反向移动时， 为了向系统提供过载保护，安全阀应如何接？试作图表示。 答：单向阀 a：液压缸右行时，小腔回油满足不了液压泵的吸油要求，需要从油箱吸 油。 单向阀 b：液压缸左行时，大腔回油多于液压泵的吸油流量，多余的液压油从液控单 向阀排回油箱。 为了给液压缸进行过载保护，将如所示油路接入回路，m 和 n 两点分别接到液压缸的 进出口处。 8.7如题图 8.7 所示的液压回路，限压式变量叶片泵调定后的流量压力特性曲线如图所 示，调速阀的调定流量为 2.5 l/min，液压缸两腔的有效面积cm，不计aa 12 250= 2 管路损失，试求：（1）液压缸的大腔压力；（2）当负载f=0 和f=9 000 n 时的小腔p1 压力；（3）设液压泵的总效率为 0.75，求液压系统的总效率。p 2 解：（1）mpa。 1 5 22.2 10 p=+=（2. 4-2） （ 2 ）；当f=0 时，mpa；当n 时， 2 1 2 1 2 a f a a p p=4 . 4 2= p9000f= mpa8 . 0 2 =p （3）液压回路的效率 2 64 111111 9000 0.82 2.2 1050 10 q f aff p qp qp a = 系统总效率0.82 0.750.62= 8.8如题图 8.8 所示的液压回路中，如果液压泵的输出流量l/min，溢流阀的调 第32页 整压力mpa，两个薄壁孔型节流阀的流量系数都是，开口面积 py= 2 cd= 0 67. cm，cm，油液密度kg/m，试求在不考虑溢流阀at10 02=. 2 at20 01=. 2 = 900 3 的调压偏差时：（1）液压缸大腔的最高工作压力；（2）溢流阀可能出现的最大溢流量。 解：（1）当液压缸被顶死时，大腔达到最高工作压力，则有 ， 1max 22 2 tdt p qc a = 1max 11 2() y tdt pp qc a = 因为，所以有： 12tt qq= 21max11maxtty apapp= 得mpa 1max 1.6ap= （2）溢流阀的最大溢流量 1max1max 11 2()2() yy yppdtpdt pppp qqqqc aqc a = m3/s 6 3 44 2(2 1.6) 10 10 10 0.670.02 101.267 10 60 900 = 8.9请列表说明题图 8.9 示压力继电器式顺序动作回路是怎样实现 1234 顺序动作 的？在元件数目不增加的情况下，排列位置容许变更的条件下如何实现 1243 的顺 序动作，画出变动顺序后的液压回路图。 答： 要实现 1243 的顺序动作，2xk 与其左端死挡铁换个位置，2pd 移到左缸进口 处。 8.10如题图 8.10 所示的液压回路，它能否实现“夹紧缸 i 先夹紧工件，然后进给缸 ii 再 1234 原位 1ya+ 2ya+ 3ya+ 4ya+ 1pd+ 2pd+ 1xk+ 2xk+ 第33页 移动”的要求（夹紧缸 i 的速度必须能调节）？为什么？应该怎么办？ 答：不能实现“夹紧缸 i 先夹紧工件，然后进给缸 ii 再移动”的要求。因为系统压力恒 定在py，若pxpy，则夹紧缸 i 先夹紧而进给缸 ii 在 i 夹紧后不动作，若pxpy，则夹紧 缸 i 和进给缸 ii 同时动作。应该将顺序阀的远程控制口放在单向阀的后面。 8.11如题图 8.11 所示的液压回路可以实现“快进工进快退”动作的回路（活塞右行为 “进”，左行为“退”），如果设置压力继电器的目的是为了控制活塞的换向，试问：图中有 哪些错误？为什么是错误的？应该如何改正？ 答：（1）行程开关应为常开型，这是为了实现快进；（2）单向阀应反向，这是为了 实现工进；（3）背压阀应接换向阀的右油口，这是为了使动作更加平稳，放在回油路 上；（4）压力继电器应直接接在大腔进油口处，测大腔压力，原图接法，压力继电器的 压力是不变化的。 题图 8.7题图 8.8 题图 8.9 第34页 题图 8.10题图 8.11 第35页 第第第第 9 9 9 9 章章章章思考题和习题解思考题和习题解思考题和习题解思考题和习题解 9.1试写出题图 9.1 所示液压系统的动作循环表，并评述这个液压系统的特点并说明桥式 油路结构的作用。 答： 特点：1）中位时右泵卸荷；2）快进采用差动连接；3）工进采用出口节流调速，整个 系统为容积节流调速回路。桥式油路作用：实现工进回油路及工退进油路的节流调速。 9.2如题图 9.2 所示的组合机床动力滑台上使用的一种液压系统。试写出其动作循环表并 说明桥式油路结构的作用。 答： 桥式油路作用：实现工进回油路及工退进油路的节流调速。 9.3读懂题图 9.3 所示的液压系统，并说明：（1）快进时油液流动路线；（2）这个液压 系统的特点。 答：快进：进油泵2ya 上位3ya 左位液压缸左腔 回油液压缸右腔4ya 左位2ya 上位3ya 左位液压缸左腔 特点：（1）快进采用差动连接；（2）采用稳流量式叶片泵供油；（3）采用进口容 积-节流-背压阀调速回路。 9.4图 9.2 所示的 yt4543 型动力滑台液压系统是由哪些基本液压回路组成的？单向阀 3、15 和 17 在液压系统中起什么作用？顺序阀 18 和溢流阀 19 各在液压系统中起什么作 用？ 答：yt4543 型动力滑台液压系统是由卸荷回路、快速运动回路、调速回路、速度换 接回路、往复直线运动换向回路组成。单向阀 3 给液控换向阀提供控制压力，单向阀 15 用于油缸快退时沟通左腔和油箱的回油路，单向阀 17 使快进时右腔油液通过 17 进入左 腔，形成差动连接，工进时 17 打不开，右腔油直接回油箱。顺序阀 18 进行快进和工进的 切换，溢流阀 19 造成回油背压。 9.5图 9.11 所示外圆磨床液压系统为什么要采用行程控制式换向回路？外圆磨床工作台 换向过程分为哪几个阶段？试根据图中所示的 m1432a 型外圆磨床液压系统说明工作台的 换向过程。 答：行程控制式换向回路的换向精度高、换向过程平稳，适用于工作部件运动速度不 快进工进工退快退 1ya+ 2ya+ 3ya+ 快进工进快退停止 1ya+ 2ya+ 3ya+ 第36页 大，但换向精度要求较高的内外圆磨床。外圆磨床工作台换向过程分为迅速制动、停留和 迅速反向启动三个阶段。具体过程看书 142 页。 9.6试以表格的形式列出图 9.13 所示的 yb32-200 型液压机的工作循环及电磁铁的动作顺 序表。 9.7在图 9.15