液压与气压传动左建明主编第四版课后答案解析.docx

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液压与气压传动左建明主编第四版课后答案解析

液压与气压传动课后答案（左健民）

第一章液压传动基础知识

1-1液压油的体积为，质量为16.1kg，求此液压油的密度。

解：

1-2某液压油在大气压下的体积是，当压力升高后，其体积减少到，取油压的体积模量为，求压力升高值。

解：

由知：

1-3图示为一粘度计，若D=100mm，d=98mm,l=200mm,外筒转速n=8r/s时，测得转矩T=40Ncm,试求其油液的动力粘度。

解：

设外筒内壁液体速度为

由

两边积分得

1-4用恩式粘度计测的某液压油（）200Ml流过的时间为=153s，时200Ml的蒸馏水流过的时间为=51s，求该液压油的恩式粘度，运动粘度和动力粘度各为多少？

解：

1-5如图所示，一具有一定真空度的容器用一根管子倒置一液面与大气相通的水槽中，液体与大气相通的水槽中，液体在管中上升的高度h=1m,设液体的密度为，试求容器内真空度。

解：

设为大气压，为绝对压力，则真空度：

取水槽液面为基面，列出静力学基本方程：

则真空度为：

pa

1-6如图所示，有一直径为d，质量为m的活塞浸在液体中，并在力F的作用下处于静止状态。

若液体的密度为，活塞浸入深度为h，试确定液体在测压管内的上升高度x。

解：

由题意知：

1-7图示容器A中的液体的密度ρA＝900Kg/m3,B中液体的密度为ρB＝1200Kg/m3，ZA=200mm,ZB=180mm,h=60mm,U形管中的测试介质是汞，试求A,B之间的压力差。

解：

此为静压力问题，可列出静压力平衡方程：

PA+ρAgZA＝ρBgZB+ρ水银gh+PB

得ΔPAB＝PA-PB＝ρBgZB+ρ水银gh-ρAgZ

＝1200×9.8×0.18＋13.6×103×0.06－900×9.8×0.2Pa=8350Pa

1-9如图所示，已知水深H=10m,截面，求孔口的出流流量以及点２处的表压力（取，不计损失）

解：

对0-0和2-2截面列理想液体能量方程：

对2－2和1-1截面列理想液体能量方程：

显然，

且有连续方程：

由联立解得：

则２处的表压力即　

1-10如图示一抽吸设备水平放置，其出口和大气相通，细管处截面积，出口处管道截面积，h=1m，求开始抽吸时，水平管中所必需通过的流量q（液体为理想液体，不计损失）。

解：

对截面和建立液体的能量方程：

（1）

连续方程

（2）

又（3）

方程

（1）

（2）（3）联立，可得流量

1-11图示水平放置的固定导板，将直径d=0.1m,而速度为Ｖ＝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（）

解：

射流流量

对射流列X轴方向的动量方程

（“—”表示力的方向与X轴正方向相反）

对射流列Y轴方向的动量方程

导板作用于液体的合力

，方向与X轴正方向成

1-12如图所示的安全阀，阀座直径d=25mm，当系统压力为5.0Mpa时，阀的开度x=5mm为，通过的流量q=600L/min，若阀的开启压力为4.3Mpa，油液的密度为900kg/m3，弹簧的刚度k=20N/mm，求油液的出流角。

解：

对安全阀阀心列平衡方程

其中，

而

联立以上得，代入数据得，

1-14有一液压缸，其流量为q=32L/min，吸油管直径20mm，液压泵吸油口距离液面高500mm。

如只考虑吸油管中500mm的沿程压力损失，油液的运动粘度为20，油液的密度为900，问泵的吸油腔处的真空度为多少？

解：

如图，对1-1截面和2-2截面建立液体能量方程：

其中，

（表示沿程压力损失）

，所以流态为层流

沿程压力损失

所以，真空度为

p=++687.6=4539.9

1-15运动粘度=40×10－6m2/s的油液通过水平管道，油液密度ρ=900kg/m3，管道内径d=10mm,l=5m,进口压力P1＝4.0MPa,问流速为3m/s时，出口压力P2为多少？

解：

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：

=

P2＝P1－ΔPλ＝4－0.192MPa＝3.81Mpa

1-16有一薄壁节流小孔，通过的流量为q=25L/min，压力损失为0.3Mpa，试求节流孔的通流面积，设流量系数Cd=0.61，油液的密度900kg/m3

解：

由，得

=

1-17图示柱塞直径d=19.9mm,缸套直径D=20mm,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，油液的动力粘度μ=0.784×10－3Pa.s，问柱塞下落0.1m所需的时间。

解：

此问题为缝隙流动问题，且为环形缝隙

其中，，，

代入数据得，

1-18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，管内压力，钢的弹性模量，液体密度，体积模量，求，当阀瞬间关闭、0.02和0.05关闭时，在管路中达到的最大压力各为多少？

解：

压力冲击波的传播速度

（1）阀瞬间关闭，属于直接冲击，

此时管道内瞬间压力升高值

管中最大压力

（2）t=0.02>，属于间接冲击

此时管道内瞬间压力升高值

管中最大压力

（3）t=0.05>,属于间接冲击

此时管道内瞬间压力升高值

管中最大压力

第二章液压动力元件

2-1某液压泵的输出压力为5MPa，排量为10mL/r，机械效率为0.95，容积效率为0.9，当转速为1200r/min时，泵的输出功率和驱动泵的电动机的功率各为多少？

解：

泵的输出功率：

驱动泵的电动机的功率：

2-2设液压泵转速为950r/min，排量＝168L/r，在额定压力29.5MPa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0.87，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）驱动泵的转矩。

解：

①qt＝Vpn=168×950L/min=159.6L/min

②ηv=q/qt=150/159.6=94%

③ηm=/ηv=0.87/0.9398=92.5%

④P=pq/=29.5×106×150×10-3/（60×0.87）w=84.77kw

⑤因为=pq/Tω

所以T=pq/ω

=pq/（2лn）

=29.5×106×150×10-3/（2×0.87×3.14×950）

=852.1

2-3某变量叶片泵转子外径d=83mm，定子内径D=89mm，叶片宽度B=30mm，试求：

1）叶片泵排量为16mL/r时的偏心量e。

2）叶片泵最大可能的排量Vmax。

解：

2-4试分析外反馈压力式变量叶片泵特性曲线，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。

答：

曲线形状分析：

1）曲线AB段。

在此段，泵的反馈作用力小于泵的弹簧预紧力，泵的偏心距为初始最大值不变，泵的流量也是最大值，并保持不变，曲线AB段近似水平。

但由于压力增加，泄漏也增加，故曲线AB段随压力的增加而略有下降。

2）拐点B。

在B点，泵的反馈作用力刚好等于泵的弹簧预紧力。

对应的工作压力，其值由弹簧预压缩量确定。

3）曲线BC段。

在此段，泵的反馈作用力大于泵的弹簧预紧力，定子左移，偏心距减小，泵的流量也减小。

当泵的工作压力高到接近于C（实际上不能达到）点压力时，泵的流量已很小，这时因压力较高，故泄漏也增多，当泵的流量只能全部用于弥补泄漏时，泵的实际对外输出流量为零，这时，偏心距已很小且不会再变小，泵的工作压力也不会再升高，这就是C点。

影响曲线形状的因素：

1）改变柱塞的初始位置，可以改变初始偏心距的大小，从而改变泵的最大输出流量，即使曲线AB段上、下平移。

2）改变弹簧刚度，可以改变曲线BC段的斜率，弹簧刚度大，BC段斜率小，刚度小，BC段斜率大。

3）改变弹簧预紧力的大小，可改变压力的大小，从而使曲线拐点左、右平移。

第三章液压执行元件

3-1已知某液压马达的排量V=250mL/r，液压马达入口压力为p1=10.5Mpa，出口压力为p2=1.0Mpa，其总效率，容积效率，当输入流量q=22L/min时，试求液压马达的实际转速n和液压马达的输出转矩T。

解：

液压马达的实际转速：

液压马达的输出转矩：

3-3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A1＝100cm2，有杆腔面积A2＝80cm2，缸1输入压力P1＝0.9MPa，输入流量q1＝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？

解：

①对缸1和2的活塞分别列平衡方程

F1＝P1A1－P2A2

F2＝P2A1

其中，F1＝F2

联立以上方程得，

P2=0.9×106×100×10-4/（80×10-4+100×10-4）Pa=0.5×106Pa

负载：

F1＝F2=P2A1=0.5×106×100×10-4=5000N

缸的速度：

V1＝q1/A1=12×10－3/（100×10-4）m/min=1.2m/min

又由V1A2=V2A1

得V2＝V1A2/A1=0.96m/min

②由F1＝P1A1－P2A2=0

得P2＝P1A1/A2=1.125MPa

F2=P2A1=1.125×106×100×10-4=11250N

③由F2=P2A1=0得P2＝0

F1＝P1A1＝0.9×106×100×10-4N=9000N

3-4课本教材

第四章液压控制元件

4-1如图所示液压缸，液控单向阀作用锁以防止液压缸下滑，阀的控制活塞面积是阀心承受面积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？

解：

对刚缸体作受力分析有

由于控制面积为阀心承压面积的3倍

故开启阀需

即取临界条件

开启最高压力

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？

答：

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？

答：

作二位三通阀，将回油口T堵死。

作二位二通阀，将回油口T和某一工作油接通。

4-4如图所示系统，溢流阀的调定压力为5Mpa，减压阀的调定压力为2.5Mpa。

试分析下列各工况，并说明减压阀阀口处于什么状态？

1）当泵口压力等于溢流阀调定压力时，夹紧缸使工件夹紧后，A，C点压力各为多少？

2）当泵出口压力由于工作缸快进，压力降低到1.5Mpa时（工件原处于夹紧状态），A.C点压力各为多少？

3）夹紧缸在夹紧工件前作空载运动时，A.B.C点压力各为多少？

答：

1）PA=PC=2.5MPa,PB=5MPa;减压阀阀口处于关闭状态。

工件夹紧后，由于泵的流量继续输出，使得A点和C点的压力同时升高，当升高到减压阀的调定压力时，减压阀工作，阀口关闭，并稳定A,C两点压力为其调定压力2.5Mpa；B点的压力为溢流阀的调定压力5Mpa。

2）PA=PB=1.5Mpa,PC=2.5Mpa;减压阀阀口处于打开状态。

当泵的出口压力降到1.5Mpa时，溢流阀和减压阀都不工作，溢流阀阀口关闭，B点压力PB=PP=1.5MPa;减压阀阀