液压传动与控制贾铭新课后习题答案Word文档格式.docx
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P1
g
为层流
h2.3（m）
泵的安装高度不高于2.3m
2-17如图所示，活塞上作用力F=3000N油液从液压缸一端的薄壁孔流出。
液压缸直径
D=80mm薄壁孔径d=20mm不计活塞和缸筒间的摩擦以及流动损失，求作用于液压缸底面
上的作用力。
设油液密度900kg/m3
Q0.007032074孔口液体流动速度v0222.395127m/s
A3.140.022
取缸内液体作为研究对象列水平方向上的动量方程
FRQ（v0-v）
RFQ（v0-v）30009000.00703207（22.3951271.3996959）2867.12279N
RR2867.12279N
0.95
第三章
3-10某泵输出油压为10MPa转速为1450r/min,排量为200mL/r,泵的容积效率为Vp
总效率为p0.9。
求1:
泵的输出液压功率P0;
2:
驱动该泵的电机所需功率Pi（不计泵的入口油压）
（1）
1
10620010614500.9545.9kw
60
n=0.9，容积效率nMS0.92，当输入流量为22L/min时，试求：
（1）马达的输出转矩;
（2）马达的输出转速。
（1）求输出转矩
输出转矩
MtMm370.40.978362.3Nm
（2）求输出转速
Qtqn
ep—液压泵，当负裁压力为80xl0s?
a时，输出流量为%L/min,而负载压力为100叮0殂°
时，输出流量为94L/mino用此泵带动一排量为KM=80mUr的液压马达.当负载转矩为lJONm时，液压马达的机械效率为0.94,其转速为llOOr/rhio,求此液压马达的容积效率。
解:
：
根拒题意，绘出液圧叵路示意图如图7所示，
与负载转矩Tm=130Nhi相对应的负载压力（液压马达入口压力〉为
qt=（W9-8）=2.9x（-l）£
/min=-2.9^/min
此即为压力从SMP^増加到109MPa时泵的输出流盘减少值，故此时〔R（=10®
KfpR时）泵输出流量为
qp=（96-2,9）1；
min=93.If/min
该值亦为液压马达的入口流量昭环因此液压马达的客积效率为
伽==soxio-3xiioo=095
第四章
4-5如图2所示，一单杆活塞缸，无杆腔的有效工作面积A“有杆腔的有效工作面积为禺，且Al=2A2.求1）当供油量为g=30L7min时，回油=?
2）若液压缸
7
«
r~n?
差动联接.其它条件不变，则进入液压缸无杆腔的流量为多少？
解；
1）回油流量g"
液压缸运动速度为
v=±
=£
£
A2
则
7，=-^^=yx30Z/inin=\5LImin
2）液压缸差动联接时进入无杆腔流量矿
此时液压缸的速度为
yq二丄=1
4
AJ2
人一力2AJ2儿
q=2g=2x3017min=60厶/min
4-8如图8所示，两个结构相同的液压缸串联起来，无杆腔的有效工作面积局=100512,有杆腔的有效工作面积缸1.输入的油压pi=9xl（PP2,流量6=12LZnim若不考虑一切tS失，试求
】）当两征的负莪相同（甩于口〉时，能承受的负载为多—两丄运动的速度各対多少？
2）缸1不承受负载（Fl1=0）时.缸2能承受多少负载？
3记2的输入压力P2=（1/2）pl时，两缸各能帀:
受多少负载？
AiAi1
LHH
图8
1）解答本题第一问时，往往最容易出错的是直按用压力乘以局求岀这实际上是忽陆了甩亦即缸2的工作压力.现在屉軻所以阳心因而必须从缸2开始列方程从而求岀FL1=FLi=F的负载值.
因为
所以
FL2=P29Al
FLX=Pl9Al-P29^2
P1A一兀=氏
F=Pi4=?
咼1°
点Xx1°
t=5oo口耳
1亠
100
1I4垒
Vj=—v,=-^-x12m/mill=69"
/min14A.1IOC
所U1两液压缸推力相同而迪度不等口
2）^丘】=0时
囲二型斗珈"
NM=n居“（PnM
鬥A280
扎2=PiA\=ii25x10^100xlO^N=ii^w
3）当p21p14.5105Pa时，
2
Fl1PiAiP2A2.91051001044.5105801045400N
FL2p2A14.51051001044500N
4-9一单杆液压缸快进时采用差动连接，快退时油液输入缸的有杆腔，设缸快进、快退
时的速度均为0.1m/s，工进时杆受压，推力为25000N。
已知输入流量Q=25L/min,背压
P2=2X105Pa,求：
（1）缸和活塞杆直径Dd;
（2）缸筒材料为45号钢时缸筒的壁厚；
（3）如活塞杆铰接，缸筒固定，安装长度为1.5m，校核活塞杆的纵向稳定性。
（1）当油缸差动连接时,
222由于缸的进退速度相等，所以Ai=2A^，即丄24口
D-2d20.072840.103m
取标准直径D=100mrnd=70mm
（2）工作进给时液压缸无杆腔的压力
5
故取实验压力py=1.5p1=49.3x10Pa。
许用应力[<
t]=5x10'
N/m2,
按薄壁圆筒计算液压缸筒壁厚:
故缸筒壁厚取5mm
（3）活塞杆截面最小回转半径
活塞杆的细长比l/rk=1.5/0.0175=85.7
故活塞杆保持稳定工作的临界值
安全系数
由计算可知活塞的纵向稳定性足够。
第五章
5-5试分析液控单向阀在下述回路中的作用。
对于（8〉图，当1DT或2DT蒂电,时，液压缸向上运动或向下运动；
当1DT或2DT断电时，三位四通电磁换向
对于（b）图，当二位三通电磁阀带电时，液控单向阀打开，液压缸快进，当二位三通电蹴阀断电时，液控单向阀关闭，液压缸由调速阀调速（出口节流调速），实现工进。
故此处液控单向阀是实现速度转换。
5一9如图8所示,随着负载压力的增加，2个不同调定压力的减压阀串联后的出口压力决定于哪个减压阀？
为什么?
另一个阀处什么状态?
又，2个不同调定压力的减压阀并联后的出口压力决定丁哪个减压阀?
为什么:
另一个阀处什么状态？
图8为两不同调定压力的减压阀串联［图（a）］、并联［图（b）］的回路图。
串联时，出口（C点）压力决定于调定压力较低者：
当阀2调定压力较低时，随着负载压力的增加，其导阀先被负载压力顶开，阀2首先动作，把出口C点压力定在阀2的调定值上。
之后，随着流量的不断输入，阀2入口、即阀1出口油压升高，阀1动作，使阀1出口、即B点压力定为阀1的调定值对出口（C点）压力无影响。
当阀1调定压力较低时，随着负压力的增加，阀1先导阀首先被负载压力顶开，阀1起作用，使出口压力为阀1的调定值刃】，而阀2则因出口压力不会再升高，使其阀口仍处全开状态，相当一个通道，不起减压作用。
并联时，出口（点B、C）的压力决定于调定压力较高者（设pn>
Pn）：
当负载压力乩增加并首先达到阀1的调定值Pji时，阀1导阀打开，其减压阀口关小，出口压力此瞬时由阀1调定为刃|。
因阀2的阀口仍全开，而泵的供油量又不断输入，故使负载油压继续增加，阀1、2的出口（点B、C）的油压也等值同时增加，故阀1定压失效（定不住压）。
此时因出口压力的增加，使阀1导阀开度加大，减压阀口进一步关小。
当负载压力增加到阀2的调定值》2时（此时阀1的减压阀口是否关闭，
取决于02值与使阀1减压阀口关闭的压力％大小的关系：
小沁时，阀1阀口己关闭；
°
2中&
吋，阀1阀口尚未关闭），阀2动作，关小其减压阀口，使出口油压定在较高的值上，不再升高。
此吋阀1的入口、出口油压与阀2相同，其导阀开度和导阀调压弹簧压缩量都较原调定值加大，减压阀口可能关闭或关小（关闭吋，阀1导阀的泄漏屋来自阀2；
关小时则来自阀1本身和阀2）。
5-10913所示回路最多能实现几级调压?
各溢流阀的调定压力肿.少』之间的大小关系如何？
解，孑级，而且心盼养（其原理见下图）
在两二位二通电磁阀都导通时，阀冷丫2与阀Y的导阀呈并联形式（三阀几乎同时进油），即三者相当于共用一个主阀体一一丫的主阀体。
因此，哪个阀的调压低，哪个阀先导通（其余的不再导通），泵的出口压力便由哪个阀决定。
图中当两电磁阀都关闭时，泵的出口压力PPP丫1；
当靠近泵的第一个电磁阀导通而远离泵的第二个电磁阀关闭时，阀
巧与阀瑶的导I阀并联，丫护灰周宜JE力较f氐
故冬导通，泵的出口広力由鸟调鬥片=力曰-加弋旳；
当两电磁阀都导通时,，
珀和耳的导阀呈并联，洞调定压力最诋，故E导通，泵的出□压力由百调定，
-巧工。
由上述分析可见，此回路可调出三级压力，即"
、卩丫2、卩丫3，且
Py1Py2Py3
UH13
5-11图示两个回路中各溢流阀的调定压力分别为Pyi3MPa,PY22MPa,PY34MPa.问在
外载无穷大时，泵的出口压力Pp各为多少？
（a）图中，三个溢流阀并联。
当负载趋于无穷大时，pyi必须工作，而pyi
的溢流压力取决于远程调压阀py2，所以pp=pY2=2MPa.
（b）图中，三个溢流阀串联。
当负载趋于无穷大时，则三个溢流阀都必须工作，则
Pp=Pyi+Py2+Py3=3+2+4=9MPa.
fl
I
iir
5-12一夹紧回路，如图15所示，若溢流阀的调定压力为户內WMPa,减压阀的调定压力为pFI5MP阳试分析活塞快速运动时，A.B两点的压力各为多少?
減压阀阀芯处于什么状态?
工件夹紧后，A、B两点的压力各为多少?
减压阀的阀芯又处于什么狀态?
此时减压阀阀口有无流量通过?
为什么？
当回路中的二位二通电礁搁处于图示状态时，在活塞运动期间，由于活塞为空载运动，并忽略活塞运动时的摩擦力、惯性力和管路损失等，则B点压力为零，A点压力也为零（不考虑油液流过減压阀的压力损失卜这时减压阀中的先导阀关闭，主阀芯处于开口最大位置口当活塞停止运动后B点压力升高，一直升到减压阀的调整压力2.5MPa,并保持此压力不变，这时减压阀中的先导阀打开，主阀芯开口很小。
而液压泵输出油液（由于活塞停止运动）全部从溢流阀溢回油箱，A点的压力为溢流阀的调定压力5MPa.
第七章
图3
当鈕亦（W中的三位四理电碓阀处中位咏泵的出口压加即系貌圧力由溢流饲1#!
定i当何i（b）图中的1YA»
电时「泵的出口压力由阀孑谓定：
1YA带曲时，泵的出口压力由阀2调定.故樋卜e）两回踣都能调出三fit压力来.但是，在两回踣中■1册带电时.阎孑与树】呈井联；
2YA带电时•阀2与阀1呈并联"
因此阀人网3的调定压力"
卿塾须甘别都小于僻】的谓定压力円仙、冶初）时.才能实现
上述三级调压•
两回路的区别.（町图所示回路中的溢流阀1、2.3相互独立，每个爾的额定流堆都较大，都等于泵的额定流童，且阀1是直动式还是先导式溢流阀均可,e）图所示之回路，m1的流量较大，为泵的额定流量，且必须是先导式溢流阀。
而羁2、3的流量较小，为側1导稱的过流量，但其值必须大于3L/miiXitt流阀的最小穩定流童）.即（b）图阀2、3的流量规格小于（町图•
"
8如田8所示.液压缸有效工作面枳^=50cm2r负载阻力£
=5000N,减压阀的调定压力p分别为
5MRa.2MPa.或25MP亠溢流阀的调定压力分别为3MPn或1.5MPa,试分析该活塞的运动情况。
设液压缸无杆腔油压力（亦即节流阀出口压力）为皿即
Fl5000N…“P、二^~—二,、二10x10Pa
门450xl0f
<
1>
溢流陶调定压力“=3MPa时
（J）pj=5«
10JPB
Epj<
pi推不动负载，所以活塞速®
v=0.
@/>
j=20xl03Pi
因Pj>
Pi克服负載甩活塞运动,v>
0.且連度卩的大小与节流阀两瑞压差PLP—10刘o'
pfi相对应。
®
^j=25xio5pa
此时情况与②基本相同，即活塞运动；
連度v的大小与节流阀两瑞压差（25xl05Pa-10xl0sP&
=15xlO3Pa）相对应，所不同的是此时减压阀进出口压力差为Apj^-^SOxlO3Pa-25x10^3=5x1^,故减压阀出口压力不稳（减压阀稳定工作的条件是进岀口压差应大于5x10^以上），因而节流阀两瑞压墓也随之不稳，致使活瘵运动的速度不平稳■
（2）溢流阀调定压力py=1,5MPa时
①Pj=5x10仙
因AV曲推不动戾载，所以活塞速度V=O.
@^j=20xl0sPfi
因p」>
0减压阀不工作，阀□常开，不起减压作用，此吋节流阀入□压力为“=15x1“Pq・
其两端压羞为p-p产（15-10）xiaVa=5xlO5Pa,活塞运动.v>
0.速度v的大小与压5«
105P&
相对应.
pj=25xlO5Pa
此时的情况与②一j=20x103P&
完全相同。
7-9如图9所示*溢流阀和两减压阀的调定压力分别为：
pv—45MPa,pji=3.5MPfi,2MPa；
负载Fl=1200N：
活塞有效工作面积减压阀全开口时的局部损失及管路损先Eg去不计-（15试确定活盘在运动中利到达缪点时触h和上点处的压力-（23当负载:
加大到Pl=42OON.5g些压力有何变化？
餌：
C1）^=1200^时
①液压虹运动时「灌压缸的工作压力为
因pi<
pje=2C»
ltfPa,p\<
pji=35*lO3PaF故两减压IS均不工作.其陶口常开*相当于通道・又因pi<
pv=45-10jPa,溢流阀关闭，亦最于非工作状态口故此时触b<
心三点压力相等.且都等于灌压缸工作压力，BP显=佛=馬=卫冃町圧卩氛
②SS压缸到终点后「此时液压61眞戟相当于无5JXi进油腔油压力迅逑上升.当上升到第二个減压阖的调定压力时.第二个减压阀工作（其阀苦抬起.定压n使菇出口即c点压力定为耳调定值，即pm=20K10aPa;
因読压缸已不功，而液压泵还在不断枪出油液，故第二个减压闽入口，即第一个减压阀岀口油压很快憋高，井在达到第一个减压阀的调定压力时.第一个减压阀工作.址而锲蘇出口、KUbA油压走为第一个减压阖的调定值’^=pjl=35xitfpa・同理.泵的出口、即巳点油压也很怏!
B高.并在达到溢流阀的调定压力时.溢流阀幵启、溢痈、罡压.便且点压力为就流阀前调定值即冲=野=4弘10年韓
（2）若尸l=42Q0N时
若使液压缸运动，其工作压力p为
關要使掖压缸运动i其班油腔（无杆腔）的油压必细达到28«
103Pa.但在液压泵疑两减压阀输入到液压缸油液压力懸高到第二个减压阖的调定压力p“=2（Ul2p孔时*第二个减压阖工件.便基出th即c点的压力定在戸严皿=2O&
Pg上，不再升高，因內也就推不动负载.毅载相当于无麻大°
但園泵的流昼仍在输出I而第二个减压阀出口辙出流虽乂为零｛只有远小于泵粒出流虽的导阀注漏:
8h故第二牛减压阀入口,
亦即第一个减压阀出口油压很快憋高，当憋高到第一个減压阀旳调定压力时，第一个减压闊工作，使菇出口、即h点压力定在该阀的调定值上：
^=^,=35x10^.冋理，泵的岀口.即盘点压力也很快感高.井在达到溢流阀的调定压力时，溢流阀开启”溢流、定压.使®
点压力为冋,=丹=4张WP花
7-11在图示回路中，已知液压缸径D=100mm活塞杆直径d=70mm负载fl25000N
1为使节流阀前后压差厶Pt为3105Pa,溢流阀的调定压力应为多少？
2若溢流阀的调定压力不变，当负载降为Fl15000N时，节流阀前后压差Pt?
若节流阀开口面积为0.05cm2，允许活塞的最大前冲速度为5cm/s,活塞能承受的最大负载切削力是多少?
⑤若将节流阀改装在进油路上，在液压缸有秆腔接油箱时，活塞的最低稳定速度是多少？
与④的最低
稳定速度相比较说明什么问题？
（1）如图所示，列出液压缸受力平衡方程式为:
P1A1P2A2Fl
又由题意可知:
PiPyPp
p2Pt
A
222
D0.78510m
A2
22
（Dd）4
0.4
10m
Fl
25000N
卩“为液压缸无杆腔工作压力。
P2为液压缸有杆腔（节流阀入口）压力。
Py为溢流阀调定压力。
Pt为节流阀压差。
Pp为泵出口压力。
几为液压缸无杆腔有效工作面积。
A2为液压缸有杆腔有效工作面积。
FL为负载。
故所求溢流阀调定压力为:
（2）由液压缸受力平衡方程得:
P1A1p2A2FL
2243
QtvmaxA25100.410210m/s
由小孔流量公式QtCdAt2PtCdAt2P2
VV
得出节流阀入口，即液压缸有杆腔压力为：
式中
流量系数Cd0.62
节流阀开口面积A0.05cm2
液体密度900kg/m3
由此求得压力P2为
2104
9005
18.7310Pa
此力作用于有杆腔有效工作面积A2上，故所能承受最大负切削力为
FlP2A218.731050.4102
P2
（0^^）2
7492N
（4）节流阀最小稳定流量QTmin
50cm3/min时，回路的最低稳定速度为:
Vmin
QTmin
50106
2m/s
0.410260
2.083104m/s125104m/min
（5）
将节流阀改装在进油路上，在液压缸有杆腔接油箱时，活塞的最低稳定速度为:
Qtmin
6
21.062104m/s63.7104m/min
0.78510260
与前最低稳定速度Vmin相比，说明对于相同的节流阀开口量，进口节流调速能比出口
节流调速得到更低的稳定速度，这是因为进口调速的液压缸有效工作面积较大。
7T3如图12所示一液压回路，已知液压缸无杆腔有效工作面积J^lOQcm2,液压泵流量＜yp=63L/minf溢流阀调定压力^=50x10^-试分别就负载丘电^.=54000N时（不计任何损失）求：
1）液压缸工作压力；
2）活塞运动速度和溢流稱溢流盘.
图12
（1）肚=0时
①液压缸工作压力0为
②活塞速度V和溢流稱溢流量刖
此时Pi=0^＞y=50xio4Ra,溢流阀关闭，为=0：
泵的全部流:
ft进入痕压缸无杆腔，故活塞速度为v=—=b'
x"
/筲时$=0,105m/$=6,3m/min
AtlOOxlO'
（1）凡=54000N时
①液压缸工作压力A
为克服Fl=$4W0N的负载所须建立的压力为
因p；
=54X2Pa：
＞p=50x10'
丹，故在”达到（上升到）5X0%时，溢流倒便开启、溢流、
定压，使”不再升髙（达不到眇&
曲，因此液压缸工作压力为
^1=50x10^8
②速度丫及流匮舸
因此时pKOxlMPaVhldRa（克服肚=54000N所需的压力）.所以液压缸不动，其活塞速度为零，即
v=0
瓶压泵的全部流量经溢流阀流会油箱即
4Y=^=63L/jnui
7-14由变量泵和定量马达组成的调速回路，变量泵排量可在0~50cm3/r的范围内改变。
泵和马达积效率都是100%求此调速回路中:
（1）液压马达最低和最高转速;
（2）液压马达的最大输出转矩;
（3）液压马达的最高输出功率。
液压马达最低转速为:
同理有
液压马达最高转速为:
（2）液压马达的最大输出转矩为:
（3）液压马达最高输出功率为:
7-15在题7-14中，在压力为100105pa时，泵和液压马达的机械效率都是0.85.泵
和马达的泄漏量随工作压力的提高而线性增加，在压力为100105Pa时，泄流量均为
1L/min。
当工作压力为100105Pa时，重新完成7-14中各项要求，并计算回路在最高和最低转速下的总效率。
（1）液压马达最低转速为:
nMmax1000（0.98）r/min960.4r/min
（2）液压马达的最大输出转矩为:
TPmmaxqM?
TMmax2■mM
（3）
液压马达最高输出功率为:
3
1010005010°
.980.980.856.8kw
（4）
总效率为回路所有效率之积，故最高总效率为
Mmin
7-18图7所示系统*液压缸的有效面积A}=A2=\0（km2,缸I负载FL=35000N,缸II运动时负载为零，不计摩擦阻力、惯性力利管路损失。
溢流阀各阀、顺序阀和减压阀的调定压力分别为4MPa,3MPa和2MP恥求下列三种工况下A.E和C处的压力。
1）液压泵启动后，两换向阀处于中位：
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