液压与气压作业+答案.doc

1、 什么是空穴现象？出现空穴对液压系统有何影响？如何防止？答、在流动的液体中，因某点处的压力低于空气分离压而产生气泡的现象称为空穴现象。空穴现象对液压系统的影响：由空穴现象产生出的大量气泡，会聚集在管道的最高处或通流的狭窄处形成气塞，使油流不畅，甚至堵塞，从而使系统不能正常工作。系统容积率降低，使系统性能特别是动态性能变坏。气蚀会使材料破坏，降低气压元件的使用寿命。采取的预防措施有：减小流经节流吸缝隙处的压力降，一般希望节流口或缝隙前后压力比为P1/P23.5；正确设计管路，限制泵的吸油口离油面高度。提高管道的密封性能，防止空气渗入。提高零件的机械强度和降低零件的表面粗糙度，采用抗腐蚀能力强的金属材料，从而提高元件抗气蚀能力。2薄壁小孔、厚壁小孔和细长孔的流量计算有何区别？答：当孔的长度和直径比为l/d0.5时，该小孔称为薄壁孔流量公式：q=CdA。2P/P当孔的长度和直径比0.5l/d4时，称为厚壁小孔。流量公式：q=CdA。当孔的长径比l/d4时，称为细长孔，液流通过细长孔的流动实为层流运动，此时流量q=d。4P/128l3、 什么是齿轮地困油现象？并说明困油引起的后果？答：密封穴容积减小，油液受到瞬间高压，若无油道与排油口相通，便会从缝隙中被挤出，使油液发热，轴承系零到附加冲击载荷的作用；若密封容积增大时，无油液地补充又会造成局部真空，使溶于油液中的气体分离出来，产生气穴，这就是齿轮泵的困油现象。后果：困油现象会产生噪声，并引起振动和气蚀，同时降低泵的容积率，影响工作地平稳性和使用寿命。4、 电磁换向阀阀芯为什么会出现卡紧现象？改善方法如何?答：原因：使用条件超过规定指标，如工作的压力，通过的流量，油温以及油液的过滤精度。复位弹簧折断或卡位。安装底板表面不平或安装螺钉拧得太紧。油液污染造成阀芯卡紧。改善：严格按规定使用条件使用电磁阀。合理安装阀芯。及时更换油液，清洗换向阀。5已知圆形管流其内径D；矩形管流的边长分别为a和b，等边三角形的边长为a，半圆形管流的半径为r，试分别求其水力半径。解：圆形管流水力半径：d H=4A/Sd H=4A/S=4./4.D2/ D=D矩形管流水力半径：d H=4A/S=4ab/2(a+b)=2ab/(a+b)三角形管流水力半径：d H=4A/S=4.1/2.a.(根号3)a/3a=(根号3)/3a半圆形管流水力半径：d H=4A/S=4.1/2.r平方/(r+2r)=2r平方/(r+2r)6、流量控制阀的节流口为什么常采用薄壁孔而不用细长孔？答：由于流经薄壁孔的流量q与小孔前后100平方根成正比，所以孔口出流受孔口压差变化的影响小，由于q与液体的粘度无关，因而工作温度地变化对薄壁孔口流量q的影响甚微，在液压节流口常做成薄壁孔口。1一直径为200mm的圆盘，与固定端面的间隙为0.02mm，其间充满润滑油，油的运动粘度为310-5g/m2，密度为900kg/ m3，圆盘以1500r/min的速度旋转，求驱动圆盘所需要的扭矩为多少？解：根据牛顿内摩擦定律：=*du/dy，当间隙很小时，该式可改写成如下形式：F=A*u/h，u=p.v在圆盘地面上，沿半径r方向取宽为dr的微圆环，在此微圆环上粘性摩擦力产生的微距为：dT=*v/h.dA.r其中v=2rn，h=2*10(-5)m，dA=2rdr代入式，对r积分有：T=R:0.(2rn/h).2r.r.dr=R:0.(42.n)/h.r3.dr=.2/h.R4=3*10(-5)*900*2*1500/60/2*10(-5)*0.1*104=33.3N.m即驱动圆盘所需的扭矩为33.3N.m2液压泵铭牌上标有转速n=1450r/min，额定流量Q=60L/min，额定压力ph=8MPa，泵的机械效率m=0.9，容积效率v=0.89，试求：1）该泵应选配的电动机功率。2) 若该泵使用在特定的液压系统中，统最大工作压力为4MPa，试确定需要选配的电动机功率。解：1）因不知泵的实际使用压力，故选取额定压力进行功率计算：N=PH.Q.hv/nm=8*106*60*10(-3)/0.9*60*0.89=10KW2）因为泵的实际工作压力已确定，故选用实际使用压力进行功率计算：N=P.Q.hv/nm=4*106*60*10(-3)/0.89*0.9*60=5KW3一单杆油缸，快速向前运动时采用差动连接，快速退回时，液压油进入有杆腔。假如活塞往复快速运动的速度均是0.1m/s，其负载为25000N。已知输入流量为25L/min，背压P2=200000Pa，试确定活塞与活塞杆直径，计算正常连接时的活塞前进速度及工作压力。解：由于快进时为差动连接，因而得：V快进=Q/d2/4由上式，可得活塞杠直径d=根号4Q/ V快进=根号4*25*106/(*0.1*103*60)=72.8mm取d=70mm根据下式得：D=(根号2)d=根号2*70=98.9mm取d=100mm,对V快进与V快退的实际值进行计算：V快进=4Q/d2=0.108m/s0.1m/s 。V快退=4Q/(D2-d2)=0.104m/s0.1m/s在D=100mm时，快进快退均为0.1m/s，满足要求由/4D2P1=/4(D2-d2)P2+F得液压缸的工作压力P1=(D2-d2)P2/4+F=(0.12-0.072)*2*105/4+25000/*0.12/4=33*105Pa4某液压系统执行元件采用单杆活塞缸，进油腔的面积20cm2，回油腔的面积12cm2，活塞缸进油管路的压力损失为5105Pa，回油管路的压力损失为5105Pa，油缸的负载F=3000N，试求：油缸的负载压力和泵的工作压力。解：1）缸的负载压力PL=F/A=3000/20*10(-4)=15*105Pa2)由活塞缺受力方程：P1A1=F+P2A2式中：P2=P2得P1=F/A1+P2.A2/A1=PL+P.A2/A1=15*105+5*105*12/20 =18*105Pa泵的工作压力为Pp=P1+P1=18*105+5*105=23*105Pa5定量叶片泵转速n=1500r/min，在输出压力为63105Pa时，输出流量为53l/min，这时实测泵消耗功率为7kw；当泵空载卸荷运转时，输出流量为56l/min，试求该泵的容积效率和总效率。解：取空载流量作为理论流量Qo,可得：容积效率no=Q/Qo=53/56=0.946 泵的输出功率可由下式可得：N出=P.Q=63*105*53*10(-3)/60=5.565KW总效率n为输出功率N出和输入功率N入之比：n=N出/N入=5.565/7=0.7956一系统拟使用输油量为25 L/min 的泵，系统所需最大压力为70105Pa，在0.1s内需用油量为0.8L，执行装置运动最短间隔时间为30s，试确定合适的蓄能器容量（设允许的压力差为10105Pa）。解：执行装置每秒需油量Qz=0.8/0.1=8L/S油泵每秒的供油量Qb=25/60=0.42L/S要求蓄能器每秒的排油量：Qx=8-0.42=7.58L/S油泵在最短时间间隙（30s）内排油量Qp=25*30/60=12.5L故所确定的蓄能器应小于12.5L该系统属短时大量供油，根据气体状态方程P1.V11.4=P2.V21.4=Po.Vo1.4式中P1-系统最高工作压力，70*105Pa。P2-系统最低工作压力，60*105Pa取蓄能器充气压力Po=0.8P2=0.8*0.6*105=48*105Pa按工次要求，蓄能器要0.1s内排除油量为0.758L。所以V2-V1=0.758L由气体状态方程可得，蓄能器容量Vo=(P2/Po) (1/1.4).V2=(P2/Po) (1/1.4).(0.758+V1)= (P2/Po) (1/1.4).0.758+(P2/Po) (1/1.4).Vo整理得Vo=0.758*(P2/Po) (1/1.4)/1-(P2/P1) (1/1.4)=8.86L7图示一长方形水槽被分为两部分。中间有一个0.05m直径的光滑圆孔相通。若起始状态如图所示的尺寸：H1=0.6m，H2=4m，H3=0.3m，L1=0.9m，L2=2.7m。设水槽宽度B =3m，求需要多少时间可使两部分的水面等高？解：由于水槽中水面连续不断地变化，因而是一个不稳定流问题。但固水槽断面较孔口断面大得多，故在无限短的dt时间可以认为水槽内水头不变，而把其当作稳定流来处理。设H2下降后，可使水槽左右两部分液面等高，可得：H2-x=H1+3*L2x/3L1 解得x=0.65m分别取水槽右半部分液面为H截面，取光滑圆孔轴线的垂直截面为2-2截面，伯努利方程:Z1+P1/+V12/2g=Z2+P2/+V22/2g式中 V1=0,P1=0,Z2=0.3mP2/=H1-H3+(H2-Z)*L2/L1代入上式，得V2=根号下2gZ1-Z2-(H1-H3+(H2-Z2)*L3/L)=根号下2g(4Z1-12.6)在某一瞬间，右半部分水槽液面高Z1，在dt时间内，其水面下降dz1。右半部分下降体积与圆孔