液压形考作业答案

形考作业一形考作业一 一 判断题 1 通常把既无黏性又不可压缩的液体称为理想液体 注 无黏性 不可压缩是理想液体必须具有的两个假定条件 缺一不可 2 真空度是以绝对真空为基准来测量的液体压力 注 真空度是以大气压力为基准来测量的液体的相对压力 此时液体压力小于大气压力 而以绝对 真空为基准来测量的压力应是液体的绝对压力 3 连续性方程表明恒定流动中 液体的平均流速与流通圆管的直径大小成反比 注 恒定流动中 由于液体的不可压缩性 通过管道截面的液体流量相等 液体的平均流速与流通 圆管的面积成反比 即应与流通圆管直径的平方成反比 4 流经薄壁小孔的流量与液体的密度和黏度有关 注 薄壁小孔的流量公式是要求熟记的内容 从公式中所含各项参数可知 小孔流量与液体密度有 关 而与液体的黏度无关 5 重力作用下的静止液体的等压面是水平面 注 判定等压面是否为水平面 也要求满足上述两项条件 二 填空题 1 负载 运动速度 功率 2 内摩擦力 3 40 46mm2 s 4 平均流速 v 圆管直径 d 运动黏度 5 沿程压力损失 局部压力损失 三 计算题 1 如图所示 有一直径为 d 质量为 m 的活塞浸在液体中 并在力 F 的作用下处于静止状态 若 液体的密度为 活塞浸入的深度为 h 试确定液体在测压管内的上升高度 解 由等压面概念 活塞底部平面的液体压力为 1 活塞的受力平衡方程 2 由 1 式代入 2 得 2 2 如图所示用一倾斜管道输送油液 已知 h 15m p1 0 45MPa p2 0 25MPa d 10mm L 20 m 900kg m3 运动黏度 45 10 6m2 s 求流量 Q 解 分别在管道两端取流通截面 1 2 由伯努利方程 其中 1 2 v1 v2 h1 0 h2 h 15m 这里 h 为油液流经管道的沿程压力损失 代入求流量 3 有一阀门 测得入口压力 p1 0 25MPa 出口压力 p2 0 06MPa 当通过阀门的流量 Q 132 L min 时 求阀门的开口面积 解 液体流经阀门的特性可按流经薄壁小孔考虑 由薄壁小孔流量公式 式中 3 代入计算 4 如图所示 已知某液压系统输出流量为 25 L min 吸油管直径为 25mm 油液密度为 900kg m3 运动黏度为 20mm2 s 液压泵吸油口距油箱液面的高度 H 0 4m 若仅考虑吸油管中的 沿程损失 试求液压泵入口处的真空度 解 分别取油箱油面及液压泵入口为流通截面 1 2 列出伯努利方程 其中 p1 pa 0 1013MPa v1 0h1 0 h2 H 0 4m 判断管道中油液流态 油液在管中为层流 2 2 沿程损失 代入计算 0 47 104Pa 4 7 10 3MPa 5 如图所示的圆柱滑阀 已知阀心直径 d 2cm 进口压力 p1 9 8MPa 出口压力 p2 0 9MPa 油 液密度 900kg m3 流量系数 Cd 0 65 阀口开度 x 0 2cm 求通过阀口的流量 解 圆柱滑阀当阀口开度较小时 油液流经阀口的流动特性相当于薄壁小孔 过流面积 a dx 压差 p p1 p2 9 8 0 9 8 9MPa 代入流量公式 4 形考作业二形考作业二 一 判断题 1 液压泵的容积效率与液压泵的泄漏量有关 而与液压泵的转速无关 注 由容积效率表达式可知 液压泵的容积效率不仅与液压泵的泄漏量有关 而且 与液压泵的理论流量有关 又由于液压泵的排量为常数 可知容积效率与液压泵的转速有关 2 对于限压式变量叶片泵 当泵的压力达到最大时 泵的输出流量为零 注 应熟悉限压式变量叶片泵的特性曲线 当泵工作在变量段时 BC 段 泵的输出流量随压力 增高而减小 当泵的压力达到最大时 C 点 泵的输出流量为零 3 液压缸差动连接可以提高活塞的运动速度 并可以得到很大的输出推力 注 液压缸差动连接时 活塞的运动速度 输出推力 式中 d 为活塞杆的直 径 由此可知差动连接可以得到较高的活塞运动速度 但输出推力较小 4 先导式溢流阀的远程控制口可以使系统实现远程调压或使系统卸荷 注 通过先导式溢流阀的远程控制口控制主阀心上腔的压力 接通油箱则系统卸荷 接通另一溢流 阀则可实现远程调压 5 双作用叶片泵既可作为定量泵使用 又可作为变量泵使用 注 与单作用叶片泵相比较 双作用叶片泵的转子和定子是同心的 故流量恒定 不能作为变量泵 使用 二 选择题 1 在下列液压阀中 不能作为背压阀使用 C A 单向阀 B 顺序阀 C 减压阀 D 溢流阀 注 单向阀 溢流阀 顺序阀都可以作为背压阀使用 减压阀的特点是阀口常开 出口压力恒定 故不能作为背压阀使用 2 若某三位换向阀的阀心在中间位置时 压力油与油缸两腔连通 回油封闭 则此阀的滑阀机能 为 A A P 型 B Y 型 C K 型 D C 型 注 应熟悉常用的三位换向阀的滑阀机能及特点 3 以变量泵为油源时 在泵的出口并联溢流阀是为了起到 B A 溢流定压作用 B 过载保护作用 C 令油缸稳定运动的作用 D 控制油路通断的作用 5 注 以变量泵为油源时 调速阀不仅能调节液压缸的运动速度 而且使液压泵的输出流量得到控制 系统没有溢流 因此在泵的出口并联溢流阀是为了起到过载保护作用 4 与节流阀相比较 调速阀的显著特点是 C A 调节范围大 B 结构简单 成本低 C 流量稳定性好 D 最小压差的限制较小 注 与节流阀相比较 调速阀的显著特点是通过的流量不会受到负载变动的影响 流量稳定不变 5 在液压系统中 减压阀能够 D A 用于控制油路的通断 B 使油缸运动平稳 C 保持进油口压力稳定 D 保持出油口压力稳定 注 减压阀在出口压力发生变化时 可通过主阀心的移动改变减压口开度大小 自动保持调定的出 口压力稳定 三 计算题 1 叶片泵转速 n 1500r min 输出压力 6 3MPa 时输出流量为 53L min 测得泵轴消耗功率为 7kW 当泵空载时 输出流量为 56L min 求该泵的容积效率和总效率 解 叶片泵空载时可认为无泄漏 空载时的输出流量即为理论流量 实际流量 容积效率 液压泵的输出功率 总效率 2 液压马达排量 qM 250mL r 入口压力为 9 8MPa 出口压力为 0 49MPa 其总效率 0 9 容 积效率 MV 0 92 当输入流量为 22L min 时 试求 1 马达的输出转矩 2 马达的输出转 速 解 1 求输出转矩 理论转矩 机械效率 输出转矩 2 求输出转速 理论流量 由 6 3 如图所示液压泵驱动两个液压缸串联工作 已知两缸结构 尺寸相同 缸筒内径 D 90mm 活塞杆直径 d 60mm 负载 力 F1 F2 10000N 液压泵输出流量 Q 25L min 不计损 失 求泵的输出压力及两液压缸的运动速度 解 活塞面积 列出两液压缸的力平衡方程 1 2 1 2 两式联立求解又已知 F1 F2 液压缸活塞的运动速度 4 如图所示 液压泵驱动两个并联液压缸 已知活塞 A 重 10000N 活塞 B 重 5000N 两活塞面积 均为 100cm2 若输出流量为 Q 5L min 试求两液压缸的动作压力及运动速度 解 并联液压缸 因 FA FB 故 B 缸先动作 B 缸行程结束 后 A 缸开始动作 对于 B 缸 对于 A 缸 7 5 图示回路中已知液压缸两腔面积 A1 100cm2 A2 50cm2 调速阀最小压差 p p2 0 5MPa 当负载由 0 变到 30000N 时 活塞向右运动速度稳定不变 试求 1 溢流阀 的调定压力 pY 2 当 F 0 时 泵的出口压力 pp 回油腔 压力 p2 解 1 列出液压缸的力平衡方程 溢流阀的调定压力 2 泵的出口压力由溢流阀调定 列出液压缸的力平衡方程 6 图示的液压回路中 已知液压缸的面积 A1 A3 100cm2 A2 A4 50cm2 负载 F1 14000N F2 4250N 顺序阀的开启压力 pK 0 15MPa 节流阀上的压降 pr 0 2MPa 试求 1 A B C 各点的压力 2 若液压缸速度 v1 3 5cm s v2 4cm s 求各液压缸的输入流量 解 1 计算 A B C 各点压力 列出缸 1 的力平衡方程 进油压力即为 C 点压力 pC 回油压力为零 故有 列出缸 2 的力平衡方程 进油压力即为 B 点压力 pB 回油压力为单向阀的开启压力 8 2 计算输入流量 形考作业三形考作业三 一 填空题 1 卸荷回路 2 单向阀 3 溢流损失 节流损失 4 流量 5 容积 节流 二 判断题 1 在旁油路节流调速回路中 液压泵的压力随液压缸的负载而变化 注 旁油路节流调速回路的溢流阀作安全阀用 正常工作时并不溢流 只起过载保护作用 因此液 压泵的压力不再恒定 随液压缸的负载而变化 2 采用节流阀的进油路节流调速回路 其速度刚度与节流阀流通面积 a 及负载 FL 的大小有关 而 与油泵出口压力无关 注 由速度刚度的表达式可知 节流阀流通面积 a 调定之后 增大液压缸活塞面积 A1 提高液压 泵的出口压力 pp 都能够提高速度刚度 实际上增大出口压力 pp 活塞面积 A1 相当于负载 FL 的 相对减小 3 在采用节流阀的回油路节流调速回路中 回油腔压力 p2 将随负载 FL 减小而增大 但不会高于 液压泵的出口压力 注 在采用节流阀的回油路节流调速回路中 由液压缸的力平衡关系可知 回油腔压力 p2 将随负 载 FL 减小而增大 由于通常进油腔活塞面积 A1 远大于回油腔活塞面积 A2 因此只要负载 FL 足 够小 回油腔压力 p2 就可能大于泵的出口压力 p1 4 容积调速回路没有节流损失和溢流损失 适用于大功率系统 注 容积调速回路靠改变液压泵的排量来实现调速 溢流阀作安全阀使用 因此没有节流损失和溢 流损失 5 由限压式变量泵与调速阀 置于进油路 组成的容积节流调速回路中 液压缸进油压力越高 节流损失也越大 则回路效率越低 注 在这种容积节流调速回路中 液压泵的出口压力为常数 液压缸进油压力越高则调速阀的压力 差越小 因此回路的节流损失也越小 回路效率越高 三 计算题 1 液压泵输出流量 Qp 10L min 液压缸无杆腔面积 A1 50cm2 有杆腔面积 A2 25cm2 溢流阀调 定压力 pY 2 4MPa 负载 F 10000N 节流阀按薄壁孔 流量系数 Cd 0 62 油液密度 900kg m3 节流阀开口面积 AT 0 01cm2 试求 9 1 液压泵的工作压力 2 活塞的运动速度 3 溢流损失和回路效率 解 1 求液压泵的工作压力 此油路为采用节流阀的回油节流调速回路 液压泵的工作压力由溢流阀调定 2 求活塞的运动速度 列出液压缸的力平衡方程 求回油路压力 p2 节流阀两端的压差 回油路流量 活塞速度 3 求溢流损失和回路效率 由 进油路流量 溢流量 10 溢流损失 回路效率 2 如图所示的平衡回路 液压缸无杆腔面积 A1 80cm2 有杆腔面 积 A2 40cm2 活塞与运动部分自重 G 6000N 运动时活塞上的摩擦 阻力 F1 2000N 向下运动时的负载阻力 F 24000N 试求顺序阀和 溢流阀的调定压力各为多少 解 1 求顺序阀调定压力 px 平衡回路要求顺序阀有一定的调定压力 防止换向阀 处于中位时活塞向下运动 起到锁紧作用 由液压回路工作时缸的力平衡关系 3 图示回路 液压泵流量 Qp 25L min 负载 F 40000N 溢流阀的调定压力 pY 5 4MPa 液压缸活 塞速度 v 18cm min 不计管路损失 试求 1 工作进给 推动负载 时回路的效率 2 若负载 F 0N 时 活塞速度和回油腔压力 解 1 求回路效率 溢流阀的调定压力即液压泵的工作压力 2 求活塞速度和回油腔压力 本回路为采用调速阀的回油路节流调速回路 由于 调速阀能在负载变化时保持两端压差不变 通过阀 的流量不变 即使负载 F 0 液压缸活塞的速度仍 为 v 18cm min 回油腔压力可由缸的力平衡方程计算 4 如图所示回路 负载 F 9000N 液压缸无杆腔面积 A1 50cm2 有杆腔面积 A2 25cm2 背压阀的 调定压力 pb 0 5MPa 液压泵流量 Qp 30L min 不计损失 试求 11 1 溢流阀的最小调定压力 2 卸荷时的能量损失 3 若背压增大 pb 溢流阀的调定压力增加多少 解 1 求溢流阀的最小调定压力 由缸的力平衡方程 式中 p2 pb 0 5MPa pT 为调速阀的调定压力 2 卸荷时的能量损失 卸荷时液压泵的输出流量 Qp 全部直接由背压阀回到油箱 溢流阀关闭 能量损失 3 求溢流阀的调定压力增量 设溢流阀调定压力增量为 pY 由于调速阀调定压力不变 进油腔压力增量亦为 pY 由液压缸力的平衡关系 形考作业四形考作业四 一 填空题 1 容积式 速度式 2 比容 3 绝对温度 零 4 压缩机出口 后冷却器出口 5 0 105MPa0 05MPa 6 活塞面积 行程长度 每分钟往复次数 耗自由气体量 7 单向阀 节流阀 排气节流 8 直动式调压阀 先导式调压阀 二 判断题 12 1 等温过程中 气体与外界无热量交换 故气体的内能保持不变 注 等温过程是指气体在温度保持不变的条件下从一个状态变化到另一个状态的过程 由于温度不 变所以气体内能保持不变 而并非与外界无热量交换 气体与外界无热量交换的过程是绝热过程 2 气动缸的无负载工作特性要求气动缸空载时在限定压力下平稳运行无爬行现象 注 气动缸的无负载工作特性是指在无负载条件下进行实验时 使气动缸能产生动作的最低工作压 力 这个压力是使活塞低速运动 不产生爬行的极限压力 3 缓冲气动缸是依靠弹簧的平衡力使活塞运动速度减慢 实现缓冲作用的 注 从缓冲气动缸的结构可知 缓冲气动缸是利用空气被压缩 吸收运动部件的动能而实现缓冲作 用的 4 先导式安全阀用压缩空气的气压作为控制信号 其先导阀是一个调压阀 注 由先导阀调整后的压缩空气作为控制信号 通过控制口导入主阀内 以代替直动式弹簧控制安 全阀 5 油水分离器的作用是分离润滑油中的水分杂质 再经油雾器使气动系统中的气动元件得到润滑 注 油水分类器的作用是分离压缩空气中凝结成水分和油分的杂质 使压缩空气得到初步净化 三 计算题 1 绝对压力为 0 5 MPa 温度为 30 C 的空气 绝热膨胀到大气压时 求其膨胀后的空气温度 解 由气体状态方程和可得 1 再由绝热过程的气体状态方程可得 2 2 代入 1 得 所以 式中 T1 273 30 303K p1 0 5MPap2 0 1013MPa 绝热指数 k 1 4 代入计算 即膨胀后气体温度为 81 13 2 设湿空气的压力为 0 1013 MPa 温度为 20 C 相对湿度为 50