液压习题答案.doc

第2章习题1-1液压缸直径D=150mm.活塞直径d=100mm.负载F=53104N。若不计液压油自重及活塞及缸体质量.求如下图a,图b两种情况下的液压缸内压力。a：设液压缸压力为p根据流体静力学原理.活塞处于静力平衡状态.有：F=p·d2/4p=4F/d2=203104/3.1430.12 p=6.373106 pab：设液压缸压力为p根据流体静力学原理.活塞处于静力平衡状态.有：F=p·D2/4p=4F/D2=203104/3.1430.152 p=2.833106 pa此题做法有待于考虑F=p·d2/4p=4F/d2=203104/3.1430.12 p=6.373106 pa1-2如图所示 的开式水箱水箱液面与大气相通。其侧壁开一小孔.水箱液面与小孔中心距离为h。水箱足够大.h基本不变即小孔流出水时.水箱液面下降速度近似等于0。不计损失.求水从小孔流出的速度动能修正系数设为1。提示.应用伯努利方程求解 解：取水箱液面为1-1过流断面.小孔的外部截面为2-2过流断面.设大气压为p1根据伯努力方程：1-3判定管内流态：<1>圆管直径d=160mm.管内液压油速度u=3m/s；液压油运动黏度n=114mm2/s； <2>圆管直径d=10cm.管内水的流速u=100cm/s。假定水温为208C相应运动粘度为1.308mm2/s。解：管内流态根据雷诺数判断. 雷诺数计算公式：<1>：管内液流状态为：湍流状态 2管内液流状态为：湍流状态1-4 如图.液压泵从油箱吸油.吸油管直径 d=10cm.泵的流量为 Q=180L/min, 油液的运动粘度=20 x10-6 m2/s .密度=900kg/m3.当泵入口处的真空度 p=0.9x105pa 时.求泵最大允许吸油的高度 h 。提示：运用伯努利方程与压力损失理论 解：取油箱液面为1-1过流断面.油泵进油口为2-2过流断面.设大气压为p0由伯努力方程得：判断油管的流动状态：油管的流态为层流：动能修正系数为：局部压力损失-沿程压力损失：层流状态：=21.99h带入伯努力方程得：将数据代入：h=10m1-5液压缸如图所示.活塞与负载质量为120kg.活塞直径d=39.8mm.缸筒直径D=40mm.液压缸封油长度L=40mm.油液运动黏度v=20mm2s.比重ds=0.88。试求活塞下降速度。该题是圆环缝隙流问题.设求活塞下降速度v.油缸油液流量为Q：有公式：；活塞速度方向与液流方向相反.取""号；其中：；代入数据：第三章习题1某液压泵几何排量为10ml/r.工作压力为107Pa.转速为1500rmin.泄漏系数lb=2.5310-6m1/Pa.s机械效率为0.90.试求 <1>输出流量； <2>容积效率； <3>总效率； <4>理论输出和输入功率；<5>理论输入扭矩。答案：<1> 理论流量为：Qt=q*n=10x1500x10-3=15 L/min泄漏量Q1=lb*p=2.5310-6x107=1.5 L/min输出流量：Qe=Qt- Q1=13.5 L/min <2>容积效率v= Qe/ Qt=13.5/15=0.9<3>总效率v=v*j=0.81<4>理论输出功率和输入功率 计算方法一理论输出功率NBt=p* QBt=107x15x10-3/60=2.5x103瓦 输入功率NBi= NBt/BJ=2.5x103/0.9=2.77x103瓦计算方法二泵的实际输出功率NBe=p* QBe=107x13.5x10-3/60=2.25x103瓦输入功率NBi= NBe/B=2.25x103/0.81=2.77x103瓦<5>理论输入扭矩TBt= NBtx60/<2n>=15.9N m注：实际输入扭矩TBe= NBix60/<2n>=17.7N m2某液压泵几何排量为12ml/r.工作压力为107Pa.理论流量为24lmin.容积效率为0.90.机械效率为0.80。试求<1>转速和角速度；<2>输出和输入功率；<3>液压泵输入轴上的扭矩。（1） QBt=q*n速度：n= QBt/q=24/<12x10-3>=2000 r/min角速度：=2n=2x2000/60=66.67/秒(2) 输出功率 NBout=Qe*p=Qt*v*p=24x10-3x0.9x10-7/60=3.6 KW输入功率 NBi= NBout/<v*v>=3.6/<0.9x0.8>=5 KW<3> 液压泵输入轴上的扭矩 根据 NBi =n*T/9550 注：此公式中n的单位是r/min, Nein 的单位是KW.T为N m或根据公式 NBi =2n*T 该公式中 n的单位 r/秒.NBi为瓦.T为N mT =NBi*9550/n=23.875 N m3恒功率变量泵调速特性曲线及调速原理如图.简述其工作原理。 A1,A2,A3表示变量泵三个不同的调定压力点,以A1点为例.即.此时变量泵的调定压力为A1.当主油路的压力p达到A1点的压力时.变量泵的流量调节机构开始工作.当主油路的压力p进一步增加.超过A1时.在流量调节机构的作用下.变量泵的排油量q减少.随着主油路压力p进一步的变化.变量泵的排油量q进一步变化,压力p和流量q的变化符合A1-B1-C1-D1曲线.并且在此过程中.p和q的乘积是常数.即主油路的压力功率输出Ne不变.即恒功率变量调速过程。 同理.当变量泵的调定压力为A2 ,A3时.变量泵也有相同的恒功率调速过程。4某液压马达几何排量250ml/r.入口压力为107Pa.背压为53105Pa；容积效率和机械效率均为0.90。若输入流量为100 lmin试求： <1>理论转速； <2>实际输出转速； <3>理论扭矩；<4>实际<输出>扭矩；<5>输入液压功率；<6>理论输出功率；<7>实际输出功率。答案：1） 理论转速马达实际输入流量为 Qme =100L/min, 理论转速：nt=Qme/q=100x103/250 =400 r/min2>实际转速马达理论输出流量为Qmt= Qme*mv马达实际转速为： nmt=Qme*mv /q=100x103x0.9/250=360 r/min3>理论扭矩马达输出口和输入口压力差为p=<107-53105> Pa马达输入功率Nein=Qme*p=100x10-3x<107-53105>/60=95000/6 =15800 W马达输出功率Neout=Nein*mv*mj=100x10-3x<107-53105>*0.81/60=12700 W实际输出转扭矩 根据 Nein =n*T/9550 注：此公式中n的单位是r/min, Nein 的单位是KW.T为N m 或根据公式 Nein =2n*T .该公式中 n的单位 r/秒.Nein 为瓦.T为N mTe =Neout*9550/nt=336.9 N m理论输出扭矩Tt =Neout*9550/<nt*mj>=374.33 N m（4） 实际<输出>扭矩根据 Ne =n*T/9550 注：此公式中n的单位是r/min, Ne 的单位是KW.T为N m 或根据公式 Ne =2n*T .该公式中 n的单位 r/秒.Ne为瓦.T为N mTe =Neout*9550/nmt=336.9 N mTe =Neout*9550/nmt=336.9 N m<5>输入液压功率；马达输入功率Nein= Qme*p=100x10-3x<107-53105>/60=95000/6 =15800 W<6>理论输出功率； 液压马达的理论输出功率 Ntout=nmt*Tt/9550=14111 W<7>实际输出功率。马达输出功率Neout=Nein*mv*mj=100x10-3x<107-53105>*0.81/60=12700 W5某定量马达输出扭矩为25Nm.工作压力为5MPa.最低转速为500rmin.最高转速为2000rmin。机械效率和容积效率均为0.90.试求. <1>所需的最大和最小输入流量；<2>最大和最小输出功率。答案：思路：根据输出扭矩和转速可以求得马达的输出功率.根据容积效率和机械效率可以求出马达需要输入的功率.根据工作压力和输入功率可以求出马达的输入流量 1最大和最小输入流量 先求最大和最小液压马达输出功率Neoutmax=ntmax*T/9550=2000x25/9550=5.235 KWNeoutmin=ntmin*T/9550=2000x25/9550=1.309 KW液压马达的最大和最小输入功率应为：Neinmax =Nemax/<mv*mj >=ntmax*T/<9550*mv*mj>=2000x25/<9550x0.9x0.9>=6.463KWNeinmin =Nemax /<mv*mj >=ntmin*T/<9550*mv*mj >=2000x25/<9550x0.9x0.9>=1.616 KW液压马达的输入流量Qinmax=Neinmax/p=6.463x103/<5x106>=1.293 m3/秒 =77.556 L/minQinmax=Neinmax/p=1.616x103/<5x106>=0.3237 m3/秒 =19.392 L/min 2>最大和最小输出功率Nemax=ntmax*T/9550=2000x25/9550=5.235 KWNemin=ntmin*T/9550=2000x25/9550=1.309 KW6差动液压缸如图.若无杆腔面积A1=50cm2.有杆腔面积A2=25cm2.负载F=27.63103N.机械效率hm=0.92.容积效率hv=0.95。试求： <1>供油压力大小； <2>当活塞以95cmmin的速度运动时所需的供油量；<3>液压缸的输入功率。答案：<1>供油压力大小；因：F=p<A1-A2>m注：参考书上没有考虑到机械效率m故： p = F /<A1-A2>m=27.6x103/<<50-25>x10-4>=1.2x107 Pa<2>当活塞以95cmmin的速度运动时所需的供油量；因：V=Q*hv /<A1-A2>故：Q=V*A1-A2/hv =41.667x10-6m3/秒 = 2.5L/min<3>液压缸的输入功率。 Nein=pQ=1.104x107x41.667x10-6=500 W液压阀部分作业7结合溢流阀的特点回答问题： 1先导式溢流阀主阀芯的阻尼小孔有何作用.可否加大或堵死；如果这样有什么后果? 2>遥控口可否接油箱.如果这样.会出现何种情况？ 3>遥控口的控制压力的设定可否是任意的.与先导阀的限定压力有何关系？ 4>为使调压范围5703105 Pa的先导式溢流阀用于<5140>3105 Pa的场合.将先导阀弹簧更换成刚度较硬的弹簧是否可行.说明原因。5如果与4相反.将先导阀弹簧更换成较软的弹簧是否可行.说明原因。答：1 先导式溢流阀主阀芯的阻尼小孔的作用在于：当先导阀开启时.阻尼小孔中有流速存在时.由于小孔对液流的阻尼作用.使得小孔两端产生压差.最终推动主阀芯动作.打开出油口。小孔加大会影响到小孔两端的压差大小.最终影响到主阀的响应特性；如果堵死了.由于主阀的弹簧预压力很小.会使得主阀芯很快打开.失去调压.定压的作用。2 遥控口接油箱.溢流阀失去调压作用.此时.油路处于卸荷状态。3 遥控口的控制压力不可以任意设置.压力要比先导阀的设定压力要小。4 可以.增大先导阀的弹簧刚度.可以增加先导阀的开启范围.调压误差增加5 可以.减小先导阀的弹簧刚度.减小了先导阀的开启范围8如下图.判断泵的工作压力。答: a:0,减压阀常开.直通油箱,开口最大. b :2MP ,先导溢流阀并联 c：遥控口与油箱断开时.3MPa, 连通时为0 ; d: 溢流阀串联.9MPa9选用换向滑阀：1>要求阀处于中位时液压泵可卸荷；2>要求阀处于中位时不影响其他执行元件动；3>要求换向平稳。答：1中位机能为：K .M, H 2> 中位机能为： H 3> 电液换向阀10如图。考虑两种液控单向阀使用上的区别。答：带外泄孔的用于高压系统.响应速度快的系统 无外泄孔的用于低压系统.对响应速度要求不高的系统11如图。判定它们的位数、通数、控制和定位方式.中位机能。aY <b> H <c> P <d> M12判断泵的工作压力减压阀题目.单向阀串联.无节流作用.系统压力等于单向阀最高调定压力溢流阀串联.有节流作用.系统压力等于各溢流阀调定压力之和顺序压阀串联.无节流作用.系统压力等于顺序阀最高调定压力第4章习题1 已知变量泵一定量马达系统中.泵的最大流量Qbmax=30 lmin.马达的排量qm=25 ml/r.回路最大允许压力为70x105Pa假如不考虑元件和管路的容积、机械效率。试求：<1>马达能够输出的最大功率.最大转矩和最大转速；解：忽略元件和管路的容积效率和机械效率时.可认为马达的最大输出功率就是液压泵的最大输出功率.液压泵的最大输出功率为：Nebmax=Qbmax*Pbmax=30x10-3x703105/60= 3.5KW同理.液压马达的最大输出功率：Nemmax=Nebmax=3.5KW液压马达的最大转速等于液压系统的最大流量除以马达的排量n=Qbmax/qm=30x103/25=1200 r/min根据马达的最大功率和排量可以计算出马达的最大输出转矩公式：Nemmax =nT/9550 <注意单位：功率为KW.转速为 r/min,转矩：Nm> T= 9550× 3.5/1200= 4.44 Nm<2>如果马达输出功率Nm=2kW.并且保持常数.试确定在此条件下.马达的最低转速；由于马达是定量马达.因此.求出2KW时.进入马达的最小流量.在根据流量计算出马达的转速.再根据马达输出功率计算出马达的转速：Qmin=2000W×60×103/ 70×105Pa =17.14 L/min公式：n=Qmin/qm=17.14×103/25=686 r/min(3) 如果马达输出功率为其最大输出功率的20.试确定马达输出最大转矩时的转速。由于马达的排量是定值.转速只和液压系统流量有关。首先求出马达功率：Ne=3.5×20%=0.7KW其次求最大转矩时工作压力最大时的马达转速：进入马达流量为：Qmin=700W×60×103/ 70×105Pa =6 L/min 马达转速：n=n=Qmin/qm=6×103/25=240 r/min2定量泵-变量马达回路中.有关数据如下：1定量泵的排量qb=82ml/r；转速nb=1500r/min.容积效率hbv=90%.吸入压力为补油压力。2变量马达的最大排量qmmax=66ml/r.容积效率hmv=90%；机械效率hmm=84%。3泵 一马达之间高压力损失rp=133105Pa=常量；回路的最高工作压力p=135×105Pa.补油压力即马达背压pm=5×105Pa。若马达驱动扭矩T=34Nm的恒定负载.试求：1>变量马达的最低转速及其在该转速条件下的马达压力降。液压泵是定量泵.液压系统进入液压马达的流量不变.当变量马达的排量为最大值时.此时马达转速最低.通过容积效率和流量可计算出马达的最低转速：n=Qb*hmv/ qmmax =qb*nb×hbv*hmv /qmmaxn=82×1500×90%×90%/66= 1509 r/min求马达压力降可通过马达输入功率求出先求输出功率马达的输出功率可以通过马达输出转矩T=34Nm.马达输出转速n求出公式：Ne = nT/9550 <注意单位：功率为KW.转速为 r/min,转矩：Nm>Ne = nT/9550= 5.37 KW马达的输入功率计算<马达的机械效率>Nei=Ne/hmm=5.37/84%=6.4 KW液压马达的输入功率又可通过输入流量和压力降计算出：Nei= Qb*rpm=qb*nb*rpmrpm=6.4*1000*60*1000 000 / <82*1500*0.9>=3.46×106Parpm-为马达压力降2>变量马达的最大转速及在该条件下的马达的调节参数。分析：所求的马达的调节参数是排量qm在流量不变的条件下.当马达的排量qm越小.转速越大由于T=qm*rpm/2pi当 T=34 为常数.rpm越大.排量qm越小即：当马达的压力降为最大值时.此时.马达具有最大转速。由题目可知.回路的最高工作压力p=135×105Pa.压力损失rp=13×105Pa=常量.马达出油最小值为马达背压pm=5×105Pa。因此：马达的最大压力降为.此时压力降为：rpm=135×105Pa - 13×105Pa-5×105Pa=117×105PaT=qm*rpm/ 2pi 得：马达排量qm= T×2pi /rpm= 34×2×3.14/117×105=1.83 ×10-4 L 3>回路的最大输出功率及调速范围。马达的压力降为最大值时.马达具有最大输出功率：马达的输出功率为：两种做法：功率方法Ne= Nei*hmv *hmm =Qb×hbv×rp m×hmv×hmm=qb×n×hbv×rp m×hmv×hmm =82×10-6×1500/60×90%×117×105×90%×84%= 16310 W =16.31 KW7 / 7