液压传动作业答案

1 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 2 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 3 如图所示的液压千斤顶 小柱塞直径 d 10 mm 行程 S 25 mm 大柱塞直径 D 50 mm 重物产生的力 50 000 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是多少 2 杠杆 端施加力为多少时 才能举起重物 3 杠杆上下动作一次 重物的上升高度是多少 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 2 第二章第二章 液压流体力学基础液压流体力学基础 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 液体动力粘度的物理 dy du A Ff 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 Pa s N s 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 密闭容器内液压油的体积压缩系数 为 1 5 10 MPa 压力在 1 Pa 时的容积为 2 L 求在压力升高到 10 Pa 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 3 某液压油的运动粘度为 68 mm s 密度为 900 kg m 求其动力粘度是多少 解 动力粘度 Pa s 62 68 900 106 12 10 4 液压油的选用应从哪几个方面给予考虑 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 5 如图中 液压缸直径 D 150 mm 柱塞直径 d 100 mm 负载 F 5 10N 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 3 d D d D FF 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 6 如图示 容器 A 内充满着的液体 水银 U 形测压计的 33 1099 0 mkg mh1 求容器 A 中心的压力 分别用绝对压力和相对压力来表示 mZA5 0 解 ghPgZP AA汞 0 已知 33 33 106 136 13 10 mkg mkg 水汞 水 大气压 Aa gZghPP PaP 汞绝0 0 101325 4 Pa229755 5 08 91099 0 18 913600101325 3 128430Pa101325229755P0 绝相aa PP 7 如图示一抽吸设备水平放置 其出口和大气相通 细管处断面积 出口处管道面 2 1 2 3 cmA 积 求开始能够抽吸时 水平管中所必需通过的流量 按理想液体计算 12 4AA mh1 Q 解 对截面 列伯努利方程 设通过中心线的水平面为基准 s 1463cm100 143 1 2 3 4V4AVAQ s 143m 1 15 1 8 9 1 15 2gh V 15 2gh V hV 116 2g 1 2g V 2g 4V g gh 4 00 3 2122 2 2 2 2 2 2 2 2 2 22 1 2 1 2211 2121 VV A A V VAVAQ Z ZPghp 第三章第三章 液压泵液压泵 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 从能量的观点来看 液压泵是将驱动电机的机械能转换成液压系统中的油液压力能 是液压传 动系统的动力元件 而液压马达是将输入的压力能转换为机械能 输出扭矩和转速 是液压传动系统的 5 执行元件 它们都是能量转换装置 从结构上来看 它们基本相同 都是靠密封容积的变化来工作的 2 液压泵的工作压力取决于什么 液压泵的工作压力和额定压力有什么区别 答 液压泵的工作压力取决于负载 负载越大 工作压力越大 液压泵的工作压力是指在实际工作 时输出油液的压力值 即液压泵出油口处的压力值 也称为系统压力 额定压力是指在保证泵的容积效率 使用寿命和额定转速的前提下 泵连续运转时允许使用的压力 限定值 3 如题 4 3 图所示 已知液压泵的额定压力和额定流量 设管道内压力损失和液压缸 液压马达的摩擦 损失忽略不计 而题图 4 3 c 中的支路上装有节流小孔 试说明图示各种工况下液压泵出口处的工 作压力值 答 pp ab 0 1 c T q pp cA p F A d 2 e M Tn p V 4 如何计算液压泵的输出功率和输入功率 液压泵在工作过程中会产生哪两方面的能量损失 产生这 些损失的原因是什么 答 液压泵的理论输入功率为 输出功率为 PTnT i 2 0 PFpApq 功率损失分为容积损失和机械损失 容积损失是因内泄漏 气穴和油液在高压下的压缩而造成的流 量上的损失 机械损失是指因摩擦而造成的转矩上的损失 5 液压泵的额定流量为 100 L min 液压泵的额定压力为 2 5 MPa 当转速为 1 450 r min 时 机械效率 为 0 9 由实验测得 当液压泵的出口压力为零时 流量为 106 L min 压力为 2 5 MPa 时 流量为 100 7 L min 试求 1 液压泵的容积效率是多少 2 如果液压泵的转速下降到 500 r min 在额 定压力下工作时 估算液压泵的流量是多少 3 计算在上述两种转速下液压泵的驱动功率是多少 解 1 v t q q 1007 106 095 6 2 34 7L min 95 0106 1450 500 1 11vtv q n n Vnq 3 在第一种情况下 W 3 36 0 109 4 609 0 10106105 2 m t m t i pqP P 在第二种情况下 W 3 36 110 1 1069 1 95 0 609 0 10 7 34105 2 m t m t i pqP P 答 液压泵的容积效率为 0 95 在液压泵转速为 500r min 时 估算其流量为 34 7L min 液压泵 在第一种情况下的驱动功率为 4 9 103W 在第二种情况下的驱动功率为 1 69 103W 6 某液压泵在转速时 理论流量 在同样的转速和压 min 950rn min 160Lqt 时 测得泵的实际流量为 总效率 求 MPap5 29 min 150Lq 87 0 1 泵的容易效率 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 94 0 60 10160 60 10150 3 3 t v q q 2 77 8453 85260 95014 3 22 53 852 87 0 60 95014 3 2 60 1015010 5 29 2 2 1068 1 60 950 60 10160 36 34 3 KWnTp mN n pq T nT pq rm n q V nVq ii i i t t 3 93 0 94 0 87 0 v m mV 4 53 852mNTi 7 7 液压马达的排量 入口压力 出口压力 容rmLV 100 MPap10 1 MPap5 0 2 积效率 机械效率 若输入流量 求马达的转速 转95 0 v 85 0 m min 50Lq n 矩 输入功率和输出功率 各为多少 T i PP 解 WPP WqpP mN qp T MPappp s r v q n ivm i m v 4 63951092 7 95 0 85 0 1092 7 60 1050105 9 12985 0 14 3 2 10100105 9 2 5 95 010 92 7 95 0 10100 60 1050 3 0 3 36 66 2 6 3 1 8 一液压泵可兼作液压马达使用 设二者的机械损失扭矩相同 在相同的工作压力时 其机械 效率是否相同 试证明 解 不相同 因为 Q Q 1 Q QQ Q Q Q Q 1 Q QQ Q Q T mv TT T T pv 液压马达 液压泵 两者虽相同 但液压马达的实际流量 Q 大于理论流量 QT 故Q pvmv 第四章第四章 液压缸液压缸 1 如图所示的叶片泵 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 8 解 a MPa4 4 09 0 4 28000 2 A F p b MPa 5 5 09 0 4 06 0 09 0 4 10228000 2 226 22 A ApF p c 0 pp 2 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 2 P 解 1 无杆腔进油时 2 2 2 2122111 4 dpDppApApF N 66262 1 2 100 5 100 10 5 100 05 4 F 4 1008 1 m s 3 1 2 1 10 10 0 021 0 160 4 q A 2 有杆腔进油时 2 1 2 2112212 4 dpDppApApF N 66262 2 2 100 5 100 12 100 05 4 F 4 10785 0 m s 3 2 22 2 10 10 0 028 0 10 05 60 4 q A 答 当无杆腔进油时的活塞推力是 1 08 104 N 运动速度是 0 021 m s 当有杆腔进油时活塞的推力 是 0 875 104 N 运动速度是 0 028 m s 3 图示为两个结构相同相互串联的液压缸 无杆腔的面积有杆腔的面积 24 1 10100mA 缸 1 的输入压力 输入流量 不计摩擦损 24 2 1080mA MPap9 0 1 min 12Lq 失和泄漏 求 9 1 两缸承受相同负载 时 该负载的数值及两缸的运动速度 21 FF 2 缸 2 的输入压力是缸 1 的一半 时 两缸各能承受多少负载 21 pp 3 缸 1 不承受负载 时 缸 2 能承受多少负载 0 1 F 解 1 为大气压 3 P 0 3 P MPa AA AP P5 0 108010100 10100109 0 44 46 21 11 2 NAPAPFF500010100105 0 46 231221 sm A q V 02 0 10100 60 1012 4 3 1 1 sm A q V 016 0 10100 02 0 1080 4 4 2 2 NA P APAPAPF540010802 109 010100109 0 2 4646 2 1 1122111 NA P APAPF4500101002 109 0 2 46 1 1 23122 0 22111 APAPF MPa A AP P125 1 1080 10100109 0 4 46 2 11 2 KNAPAPAPF25 111010010125 1 46 1223122 第五章第五章 液压阀液压阀 题 1 解 如图 方框中用结构简图表示的是 B 阀 用图形符号表示的阀是 C 阀 看遥控口 k 堵死和 不堵死 B 和 C 内部油路的不同连接的情况 1 当遥控口 k 不堵死时 B 阀 方框中 的先导阀腔和弹簧泄油腔通过遥控口 k 连通 图中蓝 10 线 先导阀受液压和弹簧力作用始终压在阀座上 不可能开启 通过阻尼孔的压力油只能打开 C 阀 图形符号表示的阀 由 C 阀调定 即通过 B C 两阀的压力就是 pc的压力 即为 2MPa 2 当红线即遥控口 k 堵死时 B 阀打开的条件必须是其先导阀要打开 而此时先导阀的弹簧 腔不仅作用了弹簧力 还作用有压力 pc 必须在 C 阀也打开的情况下 B 阀才能打开 此时 B C 两阀通路的压力就为 pc pB 1 4 2 3 4MPa 图中阀 A 阀 B C 为并联 当负载无限大时 泵的出口压力由两者中小的决定 而 B C 串联后 pc pB 3 4MPa pA 3MPa 因此为 3Mpa 所以 遥控口 k 不堵死时 泵输出压力为 2MPa 遥控口 k 堵死时 泵输出压力为 3Mpa 题 2 解 知 泵的压力由溢流阀确定 负载 2 3 4MPapMPapMPap CBA 对 a 压力情况 由于 B 由 C 调定 所以 A 由 C 调定 泵出口压力 CBA ppp MPapp C 2 流量分配情况 A 阀 泵的大部分流量通过 A 阀的主阀口回油箱 泵的一小部分流量通过 A 阀 的阻尼孔成为 A 阀的泄漏油 从 A 阀的遥控口 k 进入 B 阀 B 阀 来自 A 阀遥控口 k 的泄漏油大部分通过 B 阀的主阀口回油箱 一小部分 通过 B 阀的阻尼孔成为 B 阀的泄漏油 从 B 阀的遥控口 k 进入 C 阀 C 阀 来自 B 阀遥控口 k 的泄漏油大部分通过 C 阀的主阀口回油箱 一小部分 通过 C 阀的阻尼孔成为 C 阀的泄漏油 打开 C 阀的先导阀 从先导阀弹 簧腔回油箱 对 b 压力情况 泵出口压力 但是 B 阀卸荷 即 所以 CBA pppp 0 B p MPapppp CBA 6204 题 3 解 知溢流阀压力 因此MPapy4 1 DT 断电 负载 则 而 所以此时 yp pp 表 ppp ky MPap4 表 11 2 DT 断电 负载压力 2MPa 时 由于负载压力小于 故 负载压力 即 y p p p MPapp p 2 表 3 DT 淂电 负载压力 2MPa 时 小于负载压力 所以 0 y pMPapp p 2 表 题 4 解 根据减压阀工作原理 1 初始状态阀口全开 0 J ppp 出进 2 由出口压力控制阀芯运动使阀口关小 而 所以阀芯不运动 阀口还是全开0 出 p 0 J ppp 出进 所以 系统压力总是由减压阀出口压力决定的 即为 0 题 5 解 知MPapMPapMPap Jy 1 5 1 5 负 1 根据减压阀的工作原理 时 阀口全开 所以活塞在运动期间 即 J pp 负负出进 ppp J pp 负 apppMP1 BA 负 时 阀口关小 所以 故此时 J pp 负 调定值 J p y pp 进 app J MP5 1 A app y MP5 B 如果减压阀外泄油口在安装时堵死了 当活塞碰到死挡铁即负载 时 因为外泄油口被封死 减压阀 阀芯无法产生使阀口关小的动作 阀口还全开 即 且此时 故 出进 pp BA pp 负 p 即均为 5 5 AB MPappMPapp By MPa5 题 6 解 计算出各油缸克服其负载所需的压力 Pa F p 5 4 3 4 1 1 1014 10100 1014 10100 根据 有 4 2 4 2 10505 110100 Fp Pa F p 5 24 4 2 2 105 10 7504250 10100 10505 1 1 由于 知 缸 2 动 而 J pp 2 Papp 5 2A 105 缸 1 动 显然Pappp 5 1A 1016214 12 缸 2 先动 此时缸 1 不动 Papppp c 5 2BA 105 缸 2 到底后 缸 1 动作 此时 Pap 5 A 1016 Pap 5 B 1012 Pap 5 C 1014 2 阀的额定压力应大于其工作压力 根据液压元件的压力系列 可选为 Pa 5 1025 3 缸 1 的流量 min 2160105 310100 12 1 LQ 缸 2 的流量 min 246010410100 12 2 LQ 且两个油缸单独动作 所需最大流量为 24L min 背压阀的流量 min 12601041050 12 2 LQ 背 泵的流量必须大于系统元件动作时所需要的最大流量 因此根据液压元件的流量系列 可选择如 下 泵 溢流阀 节流阀 减压阀的流量为 25 min 背压阀的流量为 16L min 题 7 解 1 对顺序阀 时打开 但进出口压力根据负载要求可持续上升 直至推动负载MPap3 x 或打开溢流阀 在此 所以 y pp 负 appp BA MP4 负 2 同理 因顺序阀 所以 而 所以 MPap3 x MPap3 B x pap MP1 负 apMP1 A 即 apMP1 A apMP3 B 3 当活塞运动到位时 使 又 故 负 p 负 ppp BA y pp 负 MPappp yBA 5 题 8 解 负载 系统压力由阀决定 按图中情况 分两方面讨论 1 顺序阀可使 所以此时只要顺序阀打开 溢流阀就一定打开 故 y pp x出进 pp 泵的压力由顺序阀决定 x pp p 2 顺序阀打开 压力持续上升到才能打开溢流阀 故 泵的压力由溢流 y pp xy p y pp p 阀决定 3 如果两阀对换位置 顺序阀作溢流阀用 按题 6 16 知 yx ppp p 13 第七章第七章 基本回路基本回路 1 解 sm A FApKA A FApKA A q v CK v m m yT m m pT d 054 0 1025 100001050104 2 1005 0 03 0 03 0 900 2 62 0 2 15 04 5 0464 1 2 1 1 2 1 2 2 液压缸的速度 MPappp ypp 4 2 液压泵压力 0 0 054 0 1050 60 1010 104 2 4 3 6 111 y pypppy y p vAqpqqpqpp p 溢流功率无损失 所以 溢流功率损失 135 0 1010104 2 60054 0 1010 36 3 221 pypp p qp vF qp qpqp 回路效率 2 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 14 3 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 W22517 16 60866 5 M Pn T 入 63 2866 5 0 0745 7 101 6625