液压与气动技术课后习题答案张利平.docx

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液压与气动技术课后习题答案张利平

1.2液压系统和气压传动通常由哪几部分组成？

各组成部分的功用是什

么？

答:

液压传动和气动系统一般由能源元件、执行元件、控制调节元件、辅助元件四部分组成。

各个部分的功能如下：

1、能源元件：

将原动机（电动机或内燃机）供给的机械能转变为流体的压力

能，输出具有一定压力的油液或空气。

2、执行元件：

将工作介质（液压油液或空气）的压力能转变为机械能，用于驱动负载对外做功，实现往复直线运动、连续回转运动或摆动

3、控制调节元件：

控制调节系统中从从动力源到执行元件的流体的压力、流量（速度）和方向，从而控制执行元件输出的力（转矩）、速度和方向以保证执行元件驱动主机工作机构完成预订的运动规律。

4、辅助元件：

用来存放、提供和回收介质（液压油液）；滤除介质中的杂志，保证系统正常工作所需介质的清洁度；实现元件之间的连接及传输载能介质；显示系统的压力、温度等。

2-3在液压系统使用中，为何要特别注意防止工作介质被污染？

应如何控制工作介质的污染？

答：

液压做介质被污染后会造成液压油液的性质发生变化，液压油液中的污

染物严重影响液压系统的正常工作。

70%的液压系统的故障都是由于工作介质被污染所引起的，因此在液压油液的使用应特别注意工作介质的污染问题。

为了防止液压油液被污染，在液压工作介质的运输、仓储、加注等的过程中以及液压系统的设计制造中，应采取一定的防护和过滤措施，防止油液被污染，对于使用中的油液还要定期抽样检测和定期的更换，使其清洁度指标符合相关的规定。

2-4什么是绝对压力、相对压力、真空度？

它们的关系如何？

设液体中某处的表压力为10Mpa其绝对压力是多少？

某处的绝对压力是0.03Mpa,其真空度是多少？

答：

绝对压力：

当压力以绝对真空为基准度量时，称为绝对压力。

相对压力：

超过大气压力的那部分压力称为相对压力或表压力。

真空度：

当绝对压力低于大气压时，将绝对压力不足于大气压力的那部

分压力值称为真空度。

相对尺力【正）

絶僅力

相陶

卩〉匕

（P

笙对压力

绝对肓空

它们的关系见上图：

当p>pa时绝对压力二大气压力+相对压力（表压）

当p

若某液体表压力为10Mpa其绝对压力=10+0.1（大气压力）=10.1Mpa

若某处的绝对压力是0.03Mpa其真空度=0.1（大气压力）—0.03=0.07Mpa

2-8说明伯努利方程的物理意义？

并指出理想伯努利方程和实际液体

的伯努利方程的区别？

答：

伯努利方程方程是能量守恒定律在流体力学中的一种表达形式。

理

想液体的伯努利方程的物理意义在于：

在管内做定常流动的理想液体的总比能由三中形式的能量组成：

比位能、比压能和比动能。

在任何一个通流截面上三者之和为一定值，三者可以相互转换，即能量守恒。

Pl

2

Vi

P2

2

V2

Zi

Z2

g

2g

g

2g

实际液体由于存在着粘性，其粘性力在起作用，并表示为对液体流动的阻力，实际液体的流动要克服这些阻力，表示为机械能的消耗和损失，因此，当液体流动时，液流的总能量或总比能在不断地减少。

理想伯努利方程中的流速采用平均流速代替实际流速因此在实际液体的伯努利方程中引入了动能修正系数。

Pl

g

2iVi2g"

P2

g

Z2

2g

hw

2-9在应用伯努利方程时，压力取绝对压力还是相对压力，为什么?

答：

采用绝对压力或相对压力都可以

相对压力=绝对压力Pi—大气压力Pa

用绝对压力表示

Z1

2

PiVi

g2g

2

P2V2

g2g

用相对压力表示

Zi

2

PiPaVi

g2g

2

P2PaV2

g2g

因为大气压力Pa恒定上面的两个式子是等效的。

为了简化计算常采用相对

压力进行计算，无论采用那种压力进行计算都要保证两个截面压力的表示方法

2—i3

答:

ti

t2

229.5

5i

4.5

7.3iE

6.3i

E

62

iOm/s

734.5翠i06m2/s

62

3i.5i0m/s

由/得到

单位换算ikg/m3i（m2/s）

362

900（kg/m）3i.5iO（m/s）

2

iNs/m2

0.028Ns/m0.028Pas

ikgikggiNmsmsgmsm/s2

取距A点距离为ZA勺平面为基准平面

根据题意则：

PaagZaPb

BgZBCgh

PA9009.8

20

102

PB12009.8

18102

136009.8

10

PAPB8349.6pa

g取10时PAPB8520pa

2-17

列在水平方向上球阀受力平衡式

P1

P2

Fs

Fs

Fs

x°

P2（孚

P2半Fs

d12

Fs

6

60.510

431.97N

kx0

Fs431.97

10

3.1415

43.2mm

101032

2-18

答：

选取水箱的液面为基准面，取水箱液面1和出水口中心2做通流截面进行分析。

则1截面的Z仁0,2截面的Z2=-40,

又出水口的截面积远小于水箱的液面面积，故v1v

截面1、2与大气相同，其压力P1=P2=Pa

根据上述条件列伯努利方程：

Z1

P1

g

2

V1

P2

g

2

V2

2g

2g

Z2

0

Pa

0

40

Pa

2

V2

g

g

2g

2

V2

40

2g

4029.828m/s

出水口流量

d2

qv2A2v2——

4

28

32

5010一0.055m3/s

根据连续性方程:

Ve

V2A?

VEAE

V2A2

AE

V2^

de

28

2

50

7m/s

100

取E处和出水口处截面做研究对象列伯努利方程

Ze

2

PeVe

g2g

Z2

2

P2V2

g2g

Ze

10Z2

40取相对压力p20

-10

Pe

10009.8

72

29.8

-40

0

10009.8

282

29.8

Pe73500pa（表压）

2-19

ReVdH

Re

Re

Re

Re

V

dH

4A/x

d2/d

d

Re

qVA"7

d2

23003.140.210450103

33

1.80510m/s

3

q1.80510

1000

60108.3L/min

2-20根据伯努利方程

真空度由三部分组成，势能、动能

压力能损失。

2

4q

gh

900

9009.8旦0

1000

3528324.56469.6

128

Iq

d4

425103/60

3.14252106

4322pa

12890030

244003

10210425103/60

1000

2541012

3.14

2-21

油管左侧压力

ppagh0.098

管道中的压力损失

9009.8

70

100

10

0.1042Mpa

q128

pd"

q128

d7

16

3

1012890020

601003.141.8410

6

10200

8

p3727pa0.003727Mpa

泵入口压力

p入0.10420.0037270.1005Mpa0.1Mpa

2-22

解：

作用于液压缸无杆腔活塞上的压力

qA1CdA12pA1

0.60.0210

421.6106

7.16105m3/s

F161000

PaA100104

1.6106pa1.6Mpa

节流阀1进出口的压差为

Pa1

pPa3.21.6

1.6Mpa

节流阀2进出口的压差为

pA2

pA01.60

1.6Mpa

根据薄壁小孔的计算公式计算流经节流阀A1、A2的流量

qA2

2PA2

CdA1

0.60.0110

421.6106

\900

3.58105m3/s

液压缸的流量

qA

qA1qA2

7.161053.58

10

3.58105m3/s

活塞的速度

Va

Qa

A

3.58105

4

10010

3

3.5810m/s0.358cm/s

电机输入功率p

Po

22.96

0.9

25.51KW

3-14

解：

实际流量qqtVVnV14501000.95137750ml/min

137750

qml/s2295.83ml/s2.229610m/s

60

泵的输出功率Po

pq101062.29610322.96103W22.96KW

qt

Vn

950168159600ml/min

159.6L/min

泵的容积效率为

q150

qt159.6

0.94

机械效率

0.87

0.94

0.925

电机的功率

63

P凹29・5101501084.77103W

0.87

60

84.77KW

驱动的转矩

pq

pVn2nTt

2nmT

4-5

解:

pV

2m

9550P

n

29.5106

168106

20.925

852.7Nm

955084.77

950

852.2Nm

液压马达的输出转速为:

3

qV0.85100.95

100

106

8.075r/s8.075

60r/min484.5r/min

输出的转矩

T型

1m

2

输出的功率

（10

0.5）106

2

100106

0.85

128.5Nm

P

Pq

（10

63

0.5）100.85100.850.956520W6.52KW

输入功率

P

Pq

（100.5）

106

0.85103

8074W

8.075KW

4-7

解:

输出的转矩为

:

Zb2

2

T

D2

8

d

P1

P2m

2100

10

3

2亠2—

6,尺

6

T

200

4010

16

01015360Nm

输出的角速度为:

8qv

ZbD2d2

86310：

261.094rad/s

6021001032002402106

4-12

解：

根据缸的受力列平衡方程式（Fl=F2）

PlA1p2A2

Fi

p2A1F2

piA1p2A2

P2A1|「P2

P1A1

A1

F1F2

F1

P2A1

A1A2

°.9106°.01°.015000N

0.010.008

V1

A1

H0.02m/s

0.01

V2

v1A20.020.008

A1

0.01

0.016m/s

P2

P1A1

A2

根据缸的受力列平衡方程式（F1=0）

p1A1p2A2

p2A1F2

F2p2A1

P1AA

A2

0.91060.010.01

0.008

11250N

根据缸的受力列平衡方程式（F2=0）

p1A1F1

6

F1p1A10.9100.019000N

5-18

2YA

1YA

+

—

—

2YA

—

+

—

系统压力

PB

PC

0

5-19①8Mpa;②6Mpa4Mpa2Mpa

5-20

电

1YA

——

——

——

+

——

+

+

+

磁

2YA

——

——

+

——

+

——

+

+

铁

3YA

——

+

——

——

+

+

——

+

排油压力

0

2

4

6

6

8

10

12

5-21

解：

1、泵的出口压力等于溢流阀的调定压力时，夹紧缸使工件夹紧AC点的

压力？

PB大于减压阀的调定压力因此PAPC处的压力等于减压阀的调定压力。

PA=PC=2.5MPa

2、当泵的出口压力由于工作缸快进压力做空载运动时A、B、C三点压力？

PB」、于减压阀的调定压力因此PA处的压力等于P0!

力。

PB=PA=1.5MPa由于单向阀的存在PA压力降低单向阀关闭PC呆持原2.5MPa不变，PC=2.5MPa3、夹紧缸夹紧工件前的空载运动时A、BCE点压力？

由于负载=0所以PA=PB=PC=OMPa

5-22

解：

1、液压缸活塞运动负载压力PL=4MP时A、B两点的压力？

PA=PB=PL=4MPa

2、负载压力为PL=1MP时A、B两点的压力？

PB=PL=1MpaP顺序阀的开启压力PA=3MPa

3、活塞运动到终点时，AB两点的压力？

PA=PB|于溢流阀的调定压力PA=PB=5MPa

7-7

解：

对于进油节流调速回路

qi

CdAt

Cdat

F

2PpA

22.4i06i0i0

qi

0.62

4

0.08i0

870

qi

3.527i04

0.05

43

3.527i0m/s

Vi

0.05

7.05

i03m/s

qp

3

i.0i03

3.527

44

i046.473i04m/s

Pp

Pi

PpQpPiqi

2.4

i06

i.0

i03

i0i03.527i042.33i03W2.33KW

0.05

pPqP

i0

i03

3.527

i04

0.05

2.4i06i.0i03

2.975%

对于并联节流调速回路

qi

qp

CdAT

qp

CdAT

qi

q1

1.0

103

0.62

0.0810

'210103

4A0.05

\870

0.8936103m3/s

0.893610

0.05

3

17.8710m/s

对于并联节流调速回路无溢流损失，溢流量二0

PPppPpqppg

pgppg

3

1010

0.05

10.8936

10

P21.28W

ppqp

pgqpgpqp

0.893610

1.010

89.36%

7-9

答：

左位PA=PB=6MPaPC=6MP不考虑泄露）

右位PA=PB=4.5MPaPC=0MPa

7-10

1200

4

15104

800000Pa0.8MPa

活塞运动时

系统压力取决于负载

FB=P=Pd=0.8MPa

运动到终端位置时

负载压力可视为无穷大

此时Pb取决于溢流阀的调定压力PB=4.5MPa

Pd取决于减压阀Ri的调定压力Pd=3.5MPa

Pc取决于减压阀P2的调定压力Pc=2MPa

7-14

解：

上图的液压系统由单向变量泵，单向阀1、液控单向阀1、2调速阀1、2三位四通阀二位三通阀1、2液压缸组成。

工作原理：

液压缸快进：

当三位四通电磁阀1YA寻电二位三通阀13YA得电时形成差动快进液压回路，液压油经变量泵、单向阀1、三位四通阀左位进入液压缸无杆腔，回油经液压缸有杆腔、液控单向阀1、三位四通阀左位流入液压缸左腔。

从而使液压缸活塞快速右移。

工进1:

需要工进1时，1YAI电，3YA断电4YA得电液压油经变量泵、单向阀1、三位四通阀左位进入液压缸无杆腔，回油经液压缸有杆腔、调速阀1、液控单向阀2流回油箱。

此时工进1的速度取决于调速阀1阀口的开度。

工进2:

需要工进2时,1YA得电，3YA断电4YA断电液压油经变量泵、单向阀

1、三位四通阀左位进入液压缸无杆腔，回油经液压缸有杆腔、调速阀1、调速阀2流回油箱。

此时工进2的速度取决于调速阀1和调速阀2阀口的开度。

工进1、2调速回路属于回油节流调速回路。

快退：

2YA#电，液压油经变量泵、单向阀1、三位四通阀右位、液控单

向阀1进入液压缸有杆腔，回油经液压缸无杆腔流回油箱。

停止：

所有电磁铁均断电，变量泵压力升高，无流量输出。

单向阀1防止系统压力升高对变量泵造成冲击。

动作顺序表

1YA

2YA

3YA

4YA

快进

+

一

+

一

工进1

+

一

一

+

工进2

+

一

一

一

快退

一

+

+—

+—

停止

一

一

一

一