液压与气压传动第4章习题解.doc

第4章 液压与气压传动执行元件思考题和习题4.1 从能量的观点来看，液压泵和液压马达有什么区别和联系？从结构上来看，液压泵和液压马达又有什么区别和联系？答：液压泵是将电动机等输入的机械能转换成液体的压力能，而液压马达是将液体的压力能转换成机械能输出。对齿轮式、叶片式和柱塞式三种主要型式的泵和马达，除阀式配油外，从原理上讲二者都可互换使用。但实际使用中，泵要考虑高压侧的压力平衡、间隙密封的自动补偿，降噪和吸收液压冲击，以及在吸入侧尽可能扩大流道以减小吸油端流动阻力等，所以泵的吸、排液两侧的结构多数是不对称的，只能单方向旋转。而液压马达通常要求正反方向旋转，其结构要求对称。所以，在一般情况下，齿轮式和叶片式泵不宜作液压马达使用。有些柱塞泵，其结构基本对称，按其说明书上的介绍，只要将配油盘适当旋转一角度安装即可作液压马达使用，如SCY141型轴向柱塞泵。4.2 为什么气缸的主要件（如缸筒，缸盖等）是用铝或铝合金制造，而液压缸的主要件则是用钢铁制造？答：一般气缸的工作压力低，工作时在缸体缸盖等主要件上产生的应力较小，铝及铝合金的强度虽然较低，但已能够胜任，用它们制造气缸的这些件，具有重量轻、易加工，不生锈等优点。液压缸的工作压力通常要比气缸的工作压力大得多，缸筒缸盖等需要用钢铁材料制造才能保证具有足够的强度。4.3 在供油流量q不变的情况下，要使单杆活塞式液压缸的活塞杆伸出速度和回程速度相等，油路应该怎样连接，而且活塞杆的直径d与活塞直径D之间有何关系？答：应该采用差动联接回路，如图所示，而且为使活塞杆的伸出和回程速度相等，活塞的直径D和活塞杆的直径d应有如下的关系： u = 简化与整理后得： 题4.3图4.4 叶片式和齿轮齿条式摆动缸都是获得往复回转运动的液压缸，试比较它们的特点。答：叶片式摆动缸的结构简单、零件少、价格也便宜，但叶片等有直角密封，要做到良好密封和耐磨比较难，通常用于工作压力和输出功率较小的场合。齿轮齿条式摆动缸的动力来自油缸，密封容易，通常它的工作压力和输出功率可以很大，但它的零件较多、价格高。4.5 现有一个单杆双作用活塞式气缸和一个双活塞杆双作用活塞式油缸，两者应如何连结，以及需要用那些液压元件组成怎样的回路，使它们组成一个正、反向运动都能独立调节的气液阻尼缸？绘出回路图，并说明所用元件的名称 题4.5图。答：两缸的连结方式和液压回路如图所示。其中，单向阀2和节流阀3供气缸活塞右移调速用，单向阀1和节流阀4供气缸活塞左移调速用。单向阀5和6可以从油杯7吸油，分别用以补充油缸左腔或右腔的泄漏损失。4.6 已知单杆液压缸缸筒直径D = 100 mm，活塞杆直径d = 50 mm，工作压力= 2 MPa，流量为q = 10 L/min，回油背压力为= 0.5 MPa，试求活塞往复运动时的推力和运动速度。解：（1）无杆腔进油 （m2） （m2） （Pa） （Pa） 将A1，A2，p1，p2代入式中得：0.0212（m/s）（2）有杆腔进油0.0283（m/s）4.7 已知单杆液压缸缸筒直径D = 50 mm，活塞杆直径d = 35 mm，泵供油流量为q = 10 L/min，试求：(1) 液压缸差动连接时的运动速度；(2) 若缸在差动阶段所能克服的外负载F = 1 000 N，缸内油液压力有多大(不计管内压力损失)？解：（1）差动连接时 （m2） 0.173 （m/s）（2） （Pa）4.8 一柱塞缸柱塞固定，缸筒运动，压力油从空心柱塞中通入，压力为p，流量为q，缸筒直径为D，柱塞外径为d，内孔直径为，试求柱塞缸所产生的推力和运动速度。解：柱塞缸产生的推动力为 柱塞缸的速度为4.9 如图4.39所示的液压泵，其铭牌参数为q = 18 L/min，p = 6.3 MPa，设活塞直径D = 90 mm，活塞杆直径d = 60 mm，在不计压力损失且F =28 000 N时，试求在各图示情况下压力表的指示压力是多少？(p=2 MPa )解：根据油缸的受力平衡关系有（m2）（m2）（a）p20（Pa）（b）MPa（c）油泵旁路接油箱 4.10 如图4.40所示的串联油缸，和为有效工作面积，和是两活塞杆的外负载，在不计损失的情况下，试求，和各是多少？解：由活塞受力平衡关系可得由流量相等原则有：，所以，则有。4.11 如图4.41所示的并联油缸中，=，当油缸2的活塞运动时，试求、和液压泵的出口压力各是多少？解：油缸2运动时由于，油缸1的活塞推不动负载F1所以 题4.12图4.12 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(有杆缸腔进油)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 = 25 000 N，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）根据油缸差动连接且油缸快进和快退时速度相等得而 6 （m/min），快进时有： （m） （m）根据缸筒缸杆尺寸系列取D = 0.1（m），d = 0.07（m）。根据工进时的力平衡关系得： =3310599 （Pa）缸筒壁厚 材料选45钢 （MPa）（MPa）（m） 根据冷拔精密无缝钢管系列，选取内径为f100mm，壁厚为d=2.5mm的无缝钢管。4.13 一个双叶片式摆动液压缸的内径为D200mm，叶片宽度为B100mm，叶片轴的直径为d=40mm，系统供油压力为p16MPa，流量为q=63L/min，工作时的排油背压不计，求该缸的输出扭矩M和回转角速度w 。解：输出扭矩：角速度：4.14 一个气缸的内径D50mm，活塞杆直径d=32 mm，工作行程s=500mm，工作行程外伸需时t1 =2秒，回程需时t2 1.5秒，气源压力为p=0.7MPa，大气压力为pa =0.1033MPa，求该缸的耗气量（管路容积耗气量忽略不计）。解：1. 最大行程时的耗气量为：2. 回程时的耗气量为：总耗气量为：4.15 一个单作