液压与气压传动课后习题答案Word格式文档下载.docx
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Aa
d
图b中p缸
pbb
—2
6.3Mp
Ab
D
1-8图示容器A中的液体的密度pa=900Kg/m3,B中液体的密度为pb=1200
Kg/m3,ZA=200mm,Z=180mm,h=60mm,形管中的测试介质是汞，试求A,B之间的压力差。
此为静压力问题，可列出静压力平衡方程解决：
Pa+pagZA=pbgZb+p水银gh+Pb
所以△FAb=Pa-PB=pbgZb+p水银gh-pagZa
因为76厘米高水银柱为Pq
则60毫米高水银柱形成的压力P=（60/760）XPq
所以（取g=10Pq=105Pa）
一35
△%=1200X10X180X10+60/760X10—900X10X200X10
=2160+X103—1800=8250Pa
1-9如图所示，已知水深H=10m截面A0.02m2,A>
0.04m2，求孔子的出流流
量以及点2处的表压力（取1，不计损失）
取E面为基面，据图示两截面列出的能量方程：
PlV1P2
g2gg2g
由于1截面与大气接触，则piPa
且有连续方程:
P2Pagh
则2处的表压力即
3
PP2PagH11010100.1Mpa
1-11有一液压缸，流量为25L/min，吸油管直径25mm泵的吸油口比油箱液面咼出400mm如只考虑吸油管中的沿程压力损失，油液的运动粘度为
30106m2/s，油液的密度为900kg/m3，问泵的吸油腔处的真空度为多少？
如图，对1-1截面和2-2截面建立实际能量方程：
Pl
V1
匹h
其中（P1Pa,P2Pagh）
g
2g
又Qv1A1v2A2q故v1q/A,v2q/A,
0.326m3/s
P,gh10310101050.1Mpa
1-12泵从一个大的油池中抽吸油液，流量为q=150L/min,油液的运动粘度=34x10「6m/s,油液密度p=900kg/m3。
吸油管直径d=60厘米，并设泵的吸油管弯头处局部阻力系数吸油口粗滤网的压力损失△p=。
如希望泵
入口处的真空度Pb不大于MPa,求泵的吸油高度h（液面到滤网之间的管道
沿程损失可忽略不计）
以油池液面为基准，定为1-1截面，泵吸油处为2-2截面泵吸油口液体流
速：
V2=4q/jid2=4X150X10-3/（jiX602X10-6）
=min=s
Re=V2d/=X60X10-3/（34X10-6）=<
2320
故油在管中为层流流动。
入=75/Rel=h
所以沿程压力损失为△Px=XX（l/d）XpXV^2/2
=（75/X（h/X（900X2）
局部压力损失为△Pe=EXpXV22/2=X900X2=
所以所有压力损失为△P=APx+△P,+△P口
所以Pb=Pa—P泵=pgh+pV22/2+AMPa
带入数字解得
1-13图示水平放置的固定导板，将直径d=,而速度为^=20m/s的射流转过90度角，求导板作用于液体的合力大小和方向（1000kg/m3）
设导板对射流的作用力为F,,由动量方程得：
ituuur
FgMV1）
其中，V1,V2大小均为v，方向相差90度，由图示
v.2v1方向与V1成135度.
Fg2%2v2（d）22100020?
3.140.0524440N
其方向与水平方向u成135度
1-15有一管径不等的串联管道，大管内径为20mm小管内径为10mm流过粘度为30103pas的液体，流量为q=20L/min，液体的密度=900kg/m3，问液流在两流通截面上的平均流速及雷诺数。
解:
1-16运动粘度=40x10—6m/s的油液通过水平管道，油液密度p=900kg/m3，管
道内径d=10mm,l=5m进口压力R=，问流速为3m/s时，出口压力F2为多
少？
=75/ReRe=vd/
由于油在水平管道中流动，此管道为等径直管，所以产生沿程压力损失:
APx=x（l/d）xpxv/2其中
=75plv/2d2
=75x900x40x10—6x5X3/（2x10x10—3x10x10—3）
=MPa
所以P2=P1-APx=4—=
1-17试求如图所示两并联管的流量各为多少？
已知总流量
q=25L/min,d150mm,d2100mm,l130mm,l250mm,假设沿程压力损失
系数10.04,20.03,则并联管路中的总压力损失等于多少?
由于两管并联，即有两管管端的压力差相等，即两管的压力损失相等
则：
p1p2
hv：
12V22
2d122d2
qq1q2q14.2L/min,q220.8L/min
V1I~Es
4
30v1
pi0.0419.6pa
PP1P2=
1-19圆柱形滑阀如图所示：
已知阀芯直径d=2cm,进口液压p=,出口液
压P20.9Mpa油液的密度900kg/m3,通过阀口时的流量系数Cd0.65,阀口开度x=0.2cm,求流过阀口的流量。
当阀的开口较小时，可看作薄壁小孔，阀口的流量截面积：
A0dx
流过阀口的流量：
qCd%2PCddx2（P1P2）
0.6521020.2102J2⑶8-09}
V900
0.0115m3/s
1-20图示柱塞直径d=,缸套直径D=20mn长l=70mm柱塞在力F=40N作用下向下
运动，并将油液从隙缝中挤出，若柱塞与缸套同心，油液的运动粘度卩=X10—,
问柱塞下落m所需的时间。
此问题为缝隙流动问题，且为环形缝隙
3
所以有qo=^dh△p/12卩l+jidhuo/2
其中h=（D-d）/2=x10_3m
22
qo=UoA=ibjd/4△p=4F/（jd）uo=t
有jd2/（4t）=（4Fjdh3/12卩ljd2）+jdh/2t）
分别带入数字，则有t=
1-21在一直径D=25mm勺液压缸中放置着一个具有4条矩形截面（ab）槽的活塞，液压缸左腔表压为p0.2Mpa，右腔直接回油箱，设油的粘度
30103pas,进口处压力损失可以忽略不计，试确定由液压缸左腔沿四条槽
泄露到右腔去的流量，已知槽的尺寸是a2mm,b1mm,l120mm。
由题意得，四条槽可以看作四个细长孔。
2ab221
水力直径dH1.33mm
ab21
则所求的流量：
1-23如图所示的液压系统从蓄能器A到电磁阀B的距离l=4m,管径d=20mm壁
厚1mm，钢的弹性模量E=2.2105
压力冲击波的传播速度C:
（1）阀瞬间关闭，属于直接冲击:
pcv5.17Mpa
PmaxPop7017Mpa
（2）t=>
tc属于间接冲击
PmaxPoPmax3.81Mpa
（3）t=>
tc,属于间接冲击
Pmax0.72Mpa
pmaxPoPmax2.72Mpa
第二章
2-1已知液压泵的额定压力和额定留量,
况下液压泵出口处的工作压力值。
不计管道内压力损失，说明图示各种工
a）p0b）p0c）p
2Tm
Vm
2-2如图所示，A为通流截面可变的节流阀，B为溢流阀。
溢流阀的调整压力是py，如不计管道压力损失，试说明，在节流阀通流截面不断增大时，液压泵的出口压力怎样变化？
答：
当阀A流通截面小于某一值时，P维持Py，B打开。
阀A流通截面继续增大，增大到最大值时，P=0,B不打开。
2-3试分析影响液压泵容积效率v的因素
容积效率表征容积容积损失的大小。
由v—1~q可知：
泄露量q越大，容积效率越小qtqt
而泄露量与泵的输出压力成正比，因而有
ki1kip
qVn
由此看出，泵的输出压力越高，泄露系数越大，泵排量
越小，转速越底，那么容积效率就越小。
2-4泵的额定流量为100L/min,额定压力为，当转速为1450r/min时，机械效率为nm=。
由实验测得，当泵出口压力为零时，流量为106L/min，压力为MPa时，流量为L/min，试求：
1泵的容积效率；
2如泵的转速下降到500r/min，在额定压力下工作时，计算泵的流量为多少？
③上述两种转速下泵的驱动功率。
①通常将零压力下泵的流量作为理想流量，则qt=106L/min
由实验测得的压力为MPa时的流量L/min为实际流量，则
nv=/106==95%
2泄漏流量△q只于压力有关，由于压力没变所以则有
//
qt=qn/n=x500/1450=L/min
3当n=1450r/min时,
P=pq/（nvnj=25x105xx10-3/（60xx）=
当n=500r/min时，
5_3
P=pq/（nvnm）=25x10xx10/（60xx）=
2-4设液压泵转速为950r/min，排量二168L/r，在额定压力和同样转速下，测得
的实际流量为150L/min，额定工况下的总功率为，试求：
（1）泵的理论流量；
（2）泵的容积效率；
（3）泵的机械效率；
（4）泵在额定工况下，所需电机驱动功率；
（5）驱动泵的转速。
①qt=yn=168x950=L/min
2nv=q/qt=150/=%
3nm=/nv==%
4P=pq/=x106x150x10_3/（60x）=
5因为=pq/Tco
所以T=pq/o
=pq/（2jin）
=X106x150X10-3/（2XXX950）
=分析双作用叶片泵配油盘的压油窗口端开三角须槽，为什么能降低压力脉动和噪声？
液压泵在工作过程中，由于西油容积突然和压油腔接通，或压油容积突然和吸油腔接通时，会产生流量和压力突变而产生噪声。
泵的流量脉动引起压力脉动。
在压油窗口端开三角须槽，油液留经压油窗口的三角须槽到压油口，从而消除泵内液压急剧变化，降低压力脉动和噪声。
2-7双作用叶片泵两叶片之间夹角为，配油盘上封油区夹角为&
定子区表面曲线圆弧段的夹角为B,它们之间应满足怎样的关系？
为什么？
为了保证配油盘的吸、压油窗口在工作中能隔开，必须&
2j/Z;
为了防止产生困油、气穴现象，必须B60
2-8试分析外反馈压力式变量叶片泵qp特性曲线，并叙述改变AB段上下位置,
BC段的斜率和拐点B的位置的调节方法。
AB段是泵的不变量段，这由于FsF,emax是常数，压力增加时，泄漏量增加，实际输出量略有减少，BC段，泵的实际输出流量随着工作压力增加而减少。
调节流量调节螺钉b,可改变泵的最大流量。
AB段曲线上下平移；
变更刚度不同的弹簧，则可以改变BC段的斜率，弹簧越软，BC段越陡，调节弹簧预压量X，便可改变Pc和Pmax的值，工作压力PckSX）/Ax，BC段左右平移。
第三章
3-1图示三种结构的液压缸，活塞和活塞杆直径分别为D,d，如进入液压缸的
V
q
a
（D2d2）
A
.2
-d2
受拉，液压缸左移
受压，液压缸右移
流量为q，压力为p，试分析各缸产生的推力，速度大小以及运动方向
对于图aFp—（D2d2）
对于图bFpd2—
对于图cFpd2—
3-2图示两个结构和尺寸均相同相互串联的液压缸，无杆腔面积A=100cm,有
杆腔面积80cm,缸1输入压力Pi=，输入流量qi=12L/min。
不计损失
和泄漏，试求：
1两缸承受相同负载时（F1=F2）,负载和速度各为多少?
2缸1不受负载时（F1=0），缸2能承受多少负载？
3缸2不受负载时（F2=0），缸1能承受多少负载？
①F1=P1AlP2A2
F2=P2A1
因为只=F2
所以P1A1—RA2=RA1
6-4-4・4
X10X100X10—P2X80X10=P2X100X10
P2=x106Pa
则有F1=F2=P2A1=x106X100X10-4=5000N
V1=qdA1=12X10—3/（100X10-4）=min
因为V1A2=V2A1
所以V2=V1A2/A1=min
2F1=P1A1—P2A2=0
所以P2=P1A1/A2=MPa
6-4
F2=P2A1=X10X100X10=11250N
3F2=P2A1=0所以P2=0
所以F1=P1A1=X106X100X10-4=9000N
3-3图示液压缸，输入压力为pi,活塞直径为D,柱塞直径为d,求输出压力P2,
为多少？
由受力可知：
PiAP2A2
即-piD2-P2D2
44
I
P2Pi（）
3-4差动连接液压缸，无杆腔面积Ai=100cm2有杆腔面积40cm2,输入油
压力p=2MPa,输入流量q=40L/min,所有损失忽略不计，试求：
1液压缸能产生最大推力；
2差动快进时管内允许流速为4m/s，进油管径应选多大？
①因为F=P1（A—A）nm
所以Fmax^RX（A—A）X1
=2X106X（100—40）X10-4X1
-4
=X10N=12kN
②V=q/（A—A）=40X10-3/（60X60X10-4）=1/9m/s
VA1=V管A管
42
所以A管=（1/9）X100X10-/4=畀d/4
有d=
应取20mm
3-5图示一个与工作台相连的柱塞缸，工作台质量980Kg，缸筒柱塞间摩擦阻力
Ff=1960N,D=100mm,少70mmd°
=30mm试求：
工作台在时间内从静止加
速到最大稳定速度v=7m/min时，泵的供油压力和流量各为多少？
根据动量定理，Ft=mv^mw
所以F总=m（v『v1）/t=980X7/X60）=
工作台开始上升时
F-G-Ff=F总
则F=F总+G+Ff=+980X10+1960=
又根据柱塞缸推力公式可得F=p孔do2nm/4,nm=1注意此处应取do=30mmp=4F/jido2=4X[X（30X10-3）]=
又根据柱塞缸速度公式v=4qnv/jdo2,nv=1可得
q=jdo2v/4=X（30X10-3）2X7X103/4=min
3-6一单杆油压快进时采用差动连接，快退时油压输入缸的有杆腔，设缸的快进快退速度均为s,工作时杆受压，推力为25000N已知输入流量q=25L/min,背压p20.2Mpa，
试求：
（1）缸和活塞直径D,d;
（2）缸筒壁厚，缸桶材料为45号钢
（1）由V3勒v其中v1
73mm
d'
[4^（425103局
\V30.13.14
取d=75mm
因为快进快退得速度相同，所以D=、_2d103mm取D=105mm
（2）45号钢
b600Mpa,[]600/5120Mpa
设此时为溥壁
PyD1.53105c
2mm怖
2[]2120取
2.5
其中Py的值，查表8-7可取为3Mpa
3-7图为定量泵和定量马达系统。
泵输出压力Pp=10Mp,排量Vp=10mL/r，转
速np=1450r/min，机械效率nmp=,容积效率nvp=,马达排量Vm=10mL/r，机械效率n皿冃，容积效率nvm=，泵出口和马达进口间管道压力损失，其它损失不计，试求：
1泵的驱动功率；
2泵的输出功率；
3马达输出转速、转矩和功率。
①P驱=Ppvp“p/nmp
=10X106X10X10-6X1450/（60x
②Pppvnnvp=10x106x10X10-6x1450x60
③泵的输出等于马达的输入量
Vmn/nvm=vpnpnvp
所以nn=vpnpnvpnvn/Vm
=10x10-6x1450XX（10x10-6）
=min
马达的输出功率
P=pvnnvn=（10—）x106x10X10-6x60）x=
马达的转矩
T=p/2nn=1730/（2XX60））=图示系统，泵和马达的参数如下：
泵的最大排量
Vpmax115mL/r,转速np1000r/min,机械效率mp0.9，总效率
0.84；
马达排量Vpmax148mL/r,机械效率mm0.9，总效率p0.84,
回路最大允许压力pr=,若不计管道损失，试求:
1）马达最大转速及该转速下的的输出功率和输出转矩。
2）驱动泵所需的转矩。
泵的流出流量等于流入马达的流量qpqm
即有npVpmaxvpnmVMq^
3-9图示为变量泵和定量马达系统，低压辅助泵输出压力Py=,泵的最大排
量Vpmax100mL/r，转速np1000r/min，容积效率vp0.9，机械效
率mp0.85。
马达相应参数为Vmm50mL/r，，vm0.95，mm0.9。
不计管道损失，当马达的输出转矩为Tm40Nm，转速为
nm160r/min时，求变量泵的排量，工作压力和输入功率。
泵的流出流量等与流入马达的流量qpqm
0.90.95Vp1005060
Vp9.36mL/r
由马达的输出转矩Tm右pVmm
2Tm240-_o..
p-65.58Mpa
Vmm50100.9
ppyp5.98Mpa
由npqVpVp得
qp
npVp
1000
9.36
173ml/s
Vp
60
0.9
功率
PpPpqp
173
106
5.98
1061.03kw
第四章
4-1图4-115所示液压缸，A
30cm,A2120cm,F30000N,液控单向阀
作用锁以防止液压缸下滑，阀的控制活塞面积人是阀心承受面积A的3倍。
若摩擦力，弹簧力均忽略不计，试计算需要多大的控制压力才能开启液控单向阀？
开启前液压缸中最高压力为多少？
对刚缸体作受力分析有RARA2F
由于控制面积A为阀心承压面积的3倍
故开启阀需
PkAkPiA即3pkpi取临界条件3pkPi
3pkAiPkAFPk3.85Mpa
3AiA2
开启最高压力p13pk11.55Mpa
4-2弹簧对中型三位四通电液换向阀的先导阀及主阀的中位机能能否任意选
定？
不能。
4-3二位四通阀用作二位三通或而为二通阀时应如何连接？
作二位三通，将T通路与B通路接成共路
作二位二通，将B通路与A通路接通，且将A通路与T通路接通
4-4图4-116所示系统中溢流阀的调整压力分别为pA=3MPa,呼,pc=2MPa试求当
系统外负载为无穷大时，泵的出口压力为多少？
如将溢流阀B的遥控口堵住，
泵的出口压力为多少？
系统负载无穷大即系统超载，此时溢流阀对系统起保护作用。
A支路的调整压力为3MPa当C控制B的遥控口时，BC支路的最大稳定压力为C的调整压力，即2MPa系统的稳定压力为较小值，即2MPa所以此时泵的出口压力P=2MPa。
若溢流阀B的遥控口堵住，此时BC支路的调整压力为两者调整压力之和即MPa。
A支路的调整压力为3MPa同样保持较小值，此时，由A起安全阀作用，使系统的出口压力维持在3Mpa，即泵的出口压力P=3Mpst
4-5图4-117所示两系统中溢流阀的调整压力分别为pA=4MPa,pB=3MPa,pC=2MPa。
当系统外负载为无穷大时，泵的
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