液气压传动课后作业答案.docx

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液气压传动课后作业答案

第一章

1-1什么是流体传动？

除传动介质外，它由哪几部分组成？

各部分的主要作用是什么？

答：

以流体为工作介质，在密闭容器中实现各种机械的能量转换、传递和自动控制的技术称为流体传动。

动力元件——将原动机的机械能转换为执行机构所需要的流体液压能。

包括液压泵、空压机。

执行元件——将由动力元件输入的流体液压能转换为负载所需的新的机械能。

包括液压气动缸和液压气动马达。

控制元件——对系统中流体的压力、流量或流动方向进行控制或调节。

包括压力阀、流量阀和方向阀等。

辅助元件——流体传动系统中的各种辅助装置。

如油箱、过滤器、油雾器等。

1-2液压系统中的压力取决于什么？

执行元件的运动速度取决于什么？

液压传动是通过液体静压力还是液体动压力实现传动的？

答：

液压系统中的压力取决于外负载的大小，与流量无关。

执行元件的运动速度取决于流量Q，与压力无关。

液压传动是通过液体静压力实现传动的。

第二章

2-3液压油液的黏度有几种表示方法？

它们各用什么符号表示?

它们又各用什么单位？

答：

（1）动力黏度（绝对黏度）：

用μ表示，国际单位为：

Pas（帕秒）；工程单位：

P（泊）或cP（厘泊）。

（2）运动黏度：

用ν表示，法定单位为，工程制的单位为St（沲,），cSt（厘沲）。

（3）相对黏度：

中国、德国、前苏联等用恩氏黏度ºE，美国采用赛氏黏度SSU，英国采用雷氏黏度R，单位均为秒。

2-11如题2-11图所示为串联液压缸，大、小活塞直径分别为D2=125mm,D1=75mm;大、小活塞杆直径分别为d2=40mm,d1=20mm，若流量q=25L/min。

求v1、v2、q1、q2各为多少？

解：

由题意D=q=4q/D=0.094m/s

又∵q=D∴=0.034m/s

q=（D-d）=3.86x10m/s=23.16L/min

q=（D-d）=3.74x10m/s=22.44L/min

2-13求题2-13图所示液压泵的吸油高度H。

已知吸油管内径d=60mm，泵的流量q=160L/min，泵入口处的真空度为2×104Pa，油液的运动黏度=0.34×10-4m2/s,密度=900kg/m3，弯头处的局部阻力系数=0.5，沿程压力损失忽略不计。

解：

设吸油管入口处截面为1-1截面，泵入口处的截面为2-2截面

列1-1、2-2截面处的伯努利方程：

由A=A∵A>>A所以<<，可忽略不计，且h忽略不计

∴,；

该状态是层流状态，即

代入伯努利方程：

液压泵的吸油高度为2.15m.

2-14题2-14图所示的柱塞直径d=20mm，缸套的直径D=22mm；长l=70mm，柱塞在力F=40N的作用下往下运动。

若柱塞与缸套同心，油液的动力粘度=0.784×10-6Pa.s，求柱塞下落0.1m所需的时间。

解：

当柱塞往下运动时，缸套中的油液可以看成是缝隙流动

Q=－由题意h==1mm

以柱塞为研究对象有

F+PA=F+PA=P-P=

又F=A=dl

=-

而Q=A=d

d=-=（-）-

0.32m/s

t==0.3125s

第三章

3-1要提高齿轮泵的压力须解决哪些关键问题？

通常都采用哪些措施？

答：

要解决：

1、径向液压力不平衡2、轴向泄漏问题

为了减小径向不平衡力的影响，通常可采取：

1）缩小压油腔尺寸的办法，压油腔的包角通常<45o；

2）将压油腔扩大到吸油腔侧，使在工作过程中只有1~2个齿起到密封作用。

利用对称区域的径向力平衡来减小径向力的大小；

3）还可合理选择齿宽B和齿顶圆直径De。

高压泵可↑B，↑De；中、低压泵B可大些，这样可以减小径向尺寸，使结构紧凑。

4）液压平衡法：

在过渡区开设两个平衡油槽，分别和高低压腔相同。

这种结构可使作用在轴承上的力↓，但容积效率（ηv）↓

齿轮泵的泄漏途径主要有三条：

端面间隙泄漏（也称轴向泄漏，约占75~80%），指压油腔和过渡区段齿间的压力油由齿间根部经端面流入轴承腔内（其与吸油腔相通）。

径向间隙泄漏（约占15~20%），指压油腔的压力油经径向间隙向吸油腔泄漏。

齿面啮合处（啮合点）的泄漏，在正常情况下，通常齿面泄漏很小，可不予考虑。

因此适当的控制轴向间隙的大小是提高齿轮泵容积效率的重要措施。

3-2叶片泵能否实现正反转？

请说出理由并进行分析。

答：

不能。

因为定量叶片泵前倾13，是为了减小压力角，从而减轻磨损。

而变量叶片泵后倾24，有利于叶片紧贴定子内表面，有利于它的伸出，有效分割吸压油腔。

3-4已知液压泵的输出压力p为10MPa，泵的排量q为100ml/r，转速n为1450r/min，泵的容积率=0.90，机械效率=0.90，计算：

1）该泵的实际流量；

2）驱动该泵的电机功率。

解：

理论流量q=qn=100x1450=145000ml/min=145l/min

=实际流量q=q=0.90x145=130.5l/min

=T===26851.8w

P=T=26852w

3-5某机床液压系统采用一限压式变量泵，泵的流量-压力特性曲线ABC如题3-5图所示。

液压泵总效率为0.7。

如机床在工作进给时，泵的压力p=4.5MPa，输出流量q=2.5L/min，在快速移动时，泵的压力p=2MPa，输出流量q=20L/min，问限压式变量泵的流量压力特性曲线应调成何种图形？

泵所需的最大驱动功率为多少？

解：

在图上标出D点（2MPa，20L/min），过D点作线段AB的平行线，交q轴于G点。

在图上再标出E点（4.5MPa，2.5L/min），过E点作线段BC的平行线，交p轴于H点。

GD,EH相交于F点。

A（0，27.5）B（45，25）D（20，20）所以G（0，21.1）

B（45，25）C（63，0）E（45，2.5）所以H（48.5，0）

所以GF为y=-0.06x+21.1HF为y=-1.39x+67.42

所以F点（34.8，19）

所以P====1574.3w

3-6一个液压马达的排量为40ml/r，而且马达在压力p=6.3MPa和转速n=1450r/min时，马达吸入的实际流量为63L/min，马达实际输出转矩是

解：

理论流量

理论输出转矩

=40.13N.m

可得

3-7某液压马达的进油压力p=10Mpa，理论排量q=200mL/r，总效率=0.75，机械效率=0.9。

试计算：

（1）该马达所能输出的理论转矩M。

（2）若马达的转速n=500r/min，则进入马达的实际流量应是多少？

（3）当外负载为200N.m（n=500r/min）时，该马达的输入功率和输出功率各为多少？

解：

（1）理论转矩M=pq=×10×106×200×10-3×10-3=318.5N.m

（2）实际流量q=nq/=nq/==120L/min

（3）输入功率P=pq=10×10×120×10/60=20kw

输出功率P=2nT==10.5kw

第四章

第四章

4-4如图所示的液压缸的速比为2，缸内允许工作压力不能超过16Mpa。

如果缸的回油口封闭且外载阻力为零，是否允许缸进口压力p提升到10Mpa？

解：

速比指的是液压缸往复运动的速度之比，图示为单杆双作用液压缸，其往复速度分别为：

；

故:

即：

当缸的回油口封闭且外载阻力为零，若将进口压力提升至10Mpa，则根据活塞的受力分析可得：

所以，不能把进口压力提升至10Mpa

4-5如题4-5所示，某一单杆活塞式液压缸的内径D=100mm，活塞杆直径d=70mm，q0=25L/min，p0=2Mpa。

求：

在图示三种情况下，缸可承受的负载F及缸体移动速度各为多少（不计损失）。

要求在图中标出三种情况下缸的运动方向。

解：

（1）为差动连接

缸向左运动；

（2）无杆腔进油

缸向左运动；

（3）缸有杆腔进油

缸向右运动。

4-8一单杆液压缸，快速伸出时采用差动连接，快速退回时高压油输入缸的有杆腔。

假设此缸往复快动时的速度都是0.1m/s，慢速移动时，活塞杆受压，其推力为25000N；已知输入流量q=25×10cm/min，背压p=0.2MPa。

（1）试决定活塞和活塞杆的直径；

（2）如缸筒材料采用45钢，试计算缸筒的壁厚；

（3）如缸的活塞杆铰接，缸筒固定，其安装长度l=1.5m，试校核活塞杆的纵向稳定性。

解：

∵则：

（1）活塞杆的直径由

有

查缸径及活塞杆标准系列取d=80mm

活塞直径D==108.2mm

查缸径及活塞杆标准系列取D=150mm

（2）缸筒材料为45钢时，[σ]=σ/n==600/4=150MPa

F=[DP-（D-d）P]=0.95，P=0.2MPa

P=P==1.49MPa16MPa

P=1.5P=

按薄壁圆筒计算壁厚（取2.5mm）

（3）纵向稳定性校核

查表得

计算得

第五章

第五章

5-3说明O形、M形、P形、和H形三位四通换向阀在中间位置时的特点。

答：

O形：

中位时，各油口互不相通，系统保持压力，油缸两腔的油液被封闭，处于锁紧状态，停位精度高。

油缸进/回油腔充满压力油，故启动时较平稳。

M形：

中位时，P、T口连通，A、B口封闭；泵卸荷，不可并联其他执行机构；油缸两腔的油液被封闭，处于锁紧状态，停位精度高。

缸启动较平稳，与O型相似。

P形：

中位时，P、A、B连通，T口封闭；可形成差动回路；泵不卸荷，可并联其他执行机构；缸启动平稳；换向最平稳，常用。

H形：

中位时各油口互通，泵卸荷，油缸活塞处于浮动状态，其他执行元件不能并联使用（即不能用于并联多支路系统）；执行元件停止位置精度低；由于油缸油液回油箱，缸启动有冲击。

5-5现有三个外观形状相似的溢流阀、减压阀和顺序阀，铭牌已脱落，如何根据其特点做出正确的判断？

答：

溢流阀的先导阀泄油方式是内泄，常态下阀口常闭。

工作时，进、出口相通，进油口压力为调整压力，一般并联于系统。

出油口一般直接接回油箱，用于定压溢流或安全保护。

减压阀的先导阀泄油方式是外泄，常态下阀口常开。

工作时，出油口压力稳定在调定值上，一般串联于系统。

顺序阀的先导阀泄油方式多数情况是外泄，压力很低时是内泄，阀口处于常闭状态。

工作时，进、出油口相通，进油口压力允许随负载的增加而进一步增加。

实现顺序动作时串联于系统，出油口与负载油路相连，不控制系统的压力，只利用系统的压力变化控制油路的通断。

作卸荷阀用时并联于系统。

可将三个阀分别接于油路中，通过测试进出口压力及与负载的关系来判断阀的类型。

具体内容可参照上述部分。

5-6先导式溢流阀的阻尼小孔起什么作用？

如果它被堵塞或加工成大的通孔，将会出现什么问题？

答：

先导式溢流阀中的阻尼孔的作用是使油液流过时，使主阀芯上下端形成压力差。

当作用于先导阀上压力达到调定压力后主阀上腔油液产生流动，阻尼孔使下腔油液来不及补充上去，主阀芯上下端形成压力差，作用在主阀芯上产生的液压力超过主阀弹簧力、摩擦力和主阀芯自重时，主阀打开，油液经主阀阀口流回油箱，实现溢流作用。

如果先导式溢流阀主阀芯上的阻尼孔堵塞，进口油液无法进入主阀上腔，亦无法作用于先导阀上，溢流阀变成一个以主阀软弹簧为阻力的直动式溢流阀，很小的压力即使主阀芯打开而成为一个低压卸荷阀，不能控制系统压力。

如果把阻尼孔加工成通孔，主阀芯上下腔压力相等，主阀始终关闭不能溢流，会导致系统压力失控而引发危险或破坏。

5-7为什么高压、大流量时溢流阀要采用先导型结构？

答：

由于在高压大流量下，直动式溢流阀的弹簧力变形量较大，人工操作旋转调整螺母很费力,压力稳定性差。

故直动式溢流阀适用于低压、小流量系统。

而先导式溢流阀则因其调压偏差小，主阀芯上的平衡弹簧刚度小，开启比大，定压精度高，调节省