完整版左健民液压与气压传动第五版课后答案1 11章.docx
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完整版左健民液压与气压传动第五版课后答案111章
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18103m3，质量为16.1kg，求此液压油的密度。
解:
m=16.13=8.94102kg/m3
v1810
1-2某液压油在大气压下的体积是50103m3，当压力升高后，其体积减少到
49.9103m3，取油压的体积模量为K700.0Mpa，求压力升高值。
解:
''33343
VVV049.9105010m110m
由K手知:
p穿700丄［打04pa1^pa
50103
1-3图示为一粘度计，若D=100mmd=98mm,l=200mm外卜筒转速n=8r/s时，测得
转矩T=40Ncm,试求其油液的动力粘度。
r##f#
亠，』
r
-
~r
L
D
两边积分得
（2D
U0
解：
设外筒内壁液体速度为U0
nD83.140.1m/s2.512m/s
Ff
A
T
rg2rl
du
dy
dy
du
0.4
23.140.2
（孟
0.512
^■^Pags0.051Pags
1-4用恩式粘度计测的某液压油（
850kg/m3）200M1流过的时间为t,=153s.
20C时200MI的蒸馏水流过的时间为t2=51s，求该液压油的恩式粘度E，
运动粘度和动力粘度各为多少?
解：
E上空3
t251
631
（7.31E*）106m2/s「98105m2/s
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1000kg/m3，试求容器内真空度。
解：
设R为大气压，Pa为绝对压力，则真空度：
PPoPa
取水槽液面为基面，列出静力学基本方程:
则真空度为：
Papgh10009.819.810pa
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:
g（xh）
4（FG）
gd2
1-7图示容器A中的液体的密度pa=900Kg/^,B中液体的密度为pb=1200
Kg/m!
，ZA=200mm,ZB=180mm,h=60mm,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:
9.8x0.2Pa=8350Pa
Pa+pAgZa=PBgZB+p水银gh+PB
得△Pab=Pa-Pb=pbgZb+p水银gh-pagZ
=1200x9.8x0.18+13.6x103x0.06—900x
1-9如图所示，已知水深H=10m截面A0.02m2,A，0.04m2，求孔口的出流流
量以及点2处的表压力（取1，不计损失）
解：
对0-0和2-2截面列理想液体能量方程：
由12；3联立解得:
则2处的表压力即
P0
g
V02
2g
P2止
g2g
对2-2和1-1截面列理想液体能量方程:
p2V2p1V1
g2gg2g
显然，P1P2PaV0=V2,故V。
0
且有连续方程：
VAV2A2q3
qv1A12^A.29.8100.020.28m3/s
P2Pa
P2Pl
2gH（专）2
2
29.810（业）2
1000pa0.0735Mpa
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
A3.2104m2，出口处管道截面积A24片，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:
连续方程
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^=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）
解：
射流流量
对射流列X轴方向的动量方程
与X轴正方向相反）
对射流列丫轴方向的动量方程
导板作用于液体的合力
F合、.F；F丫2,3141.62_3141.62N4442.2N，方向与X轴正方向成
135
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
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
多少?
沿程压力损失
所以，真空度为
+1900
2
1-15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P—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:
64Lv264LV
Vp
Red2vdd2
62
64401059003c
=pa0.192Mpa
30.010.012
P2=Pi-AP亠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
1-17图示柱塞直径d=19.9mm缸套直径D=20mrr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
代入数据得，t20.8s
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1mm，管内压力2Mpa，钢的弹性模量E=2.2105Mpa，液体密度
900kg/m3，5m/s体积模量k1.33103Mpa，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
户--1
V—-
1-
1
此时管道内瞬间压力升高值
管中最大压力
Pmaxp0p21.81Mpa3.81Mpa
此时管道内瞬间压力升高值
管中最大压力
（3）t=0.05>tc,属于间接冲击
此时管道内瞬间压力升高值
tc0.007
pcv-9001148.045pa0.72Mpa
t0.05
管中最大压力
pmaxp0p20.72Mpa2.72Mpa
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？
2-2设液压泵转速为950r/min,排量二168L/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=Vn=168X950L/min=159.6L/min
2nv=q/qt=150/159.6=94%
3nm=/nv=0.87/0.9398=92.5%
4P=pq/=29.5X106X150X10-3/（60X0.87）w=84.77kw
5因为=pq/Tco
所以T=pq/o
=pq/（2jin）
=29.5X106X150X10-3/（2X0.87X3.14X950）Ngm
=852.1Ngm
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。
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Pc二ksXo/Ax，其值由弹簧预压缩量X。
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pc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p仁10.5Mpa,出口
压力为p2=1.0Mpa，其总效率m=0.9，容积效率v=0.92，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
液压马达的输出转矩:
0.9/
T=Ttm
vpV=—092（10.5-1）250=369.96N?
m2‘223.14
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100cm，有
杆腔面积80cm,缸1输入压力P—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（Fi=F2）,负载和速度各为多少?
2
缸1不受负载时（Fi=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?
联立以上方程得，
6・4・4-46
P2=0.9X10x100X10/（80X10+100X10）Pa=0.5X10Pa
负载:
6・4
F1=F2=P2A1=0.5X10X100X10=5000N
缸的速度：
V1=q/A1=12X10_3/（100X10-4）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=1.125X106X100X10-4=11250N
3由F2=P2A1=0得P2=0
6-4
F1=P1A1=0.9X10X100X10N=9000N
第四章液压控制元件
4-1如图所示液压缸，A30cm2,A2120cm2,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Ak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
解：
对刚缸体作受力分析有RAPkA2F
由于控制面积Ak为阀心承压面积的3倍
故开启阀需
PkAkP1A即3pkpi取临界条件3pkpi
开启最咼压力
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？
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?
调定压力5Mpa
答：
1）FA=FC=2.5MPa,Pp5MPa減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
2）PA=FB=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;减压阀阀口打开，即相当于一个通道，所以
PA=PB=1.5MPa;由于单向阀的作用，C中的压力仍为刚才的压力，即2.5MP&
3）PA=PB=P=OMpa减压阀阀口处于打开状态
当夹紧缸在夹紧工件前作空载运动时，负载压力PL=OMPa因为Pl小于减压
阀的调整压力，所以减压阀阀口全开，PC=R=P=OMPa;由于溢流阀阀口关闭，
所以PA=PB=OMPa
4-5如图系统，液压缸的有效面积A=A=100cm,缸I负载Fi=35000N,缸U运动时负载为零，不计摩擦阻力、惯性力和管路损失。
溢流阀、顺序阀和减压阀的调定压力分别为4MPa3MPa和2MPa求下列三种工况下AB和C处的压力。
1）液压泵启动后，两换向阀处于中位；
2）1YA通电，液压缸I运动时和到终端终止时；
3）1YA断电，2YA通电，液压缸U运动时和碰到档快停止运动时；
1）Pa=PB=4MPaPc=2MPa
当泵出口压力达到2Mpa寸，减压阀工作，使得Pc=2MPa此后，随泵的流量继续输出，顺序阀打开，此后溢流阀打开，最后使得得Pa=PB=4MPa（溢流阀调定压力）
2）运动时，PC=2MPaPa=PB=3.5MPa
缸运动时的压力P=Pi=Fl/A=35000/100x10-4Pa=3.5MPa
缸运动时，顺序阀一直开启，溢流阀关闭，Pa=PB=3.5MPa
减压阀工作，Pc=2MPa
终端时，PC=2MPaPa=PB=4MPa
缸终端时，Pc还是2MPa顺序阀一直开启，当活塞运动到右端不动时，由于泵的流量继续输出，从而使得A、B点压力同时升高，当达到溢流阀的调整压力4MPa寸，溢流阀溢流定压，此时，PA=P=4MPa
3）运动时，PA=Pb=PC=0
缸II运动时，负载压力为0,此时减压阀口全开，所以际P=0
顺序阀关闭，所以Pb=0
终端时，Pc=2MPaPA=PB=4MPa
缸终端时，液压缸负载无穷大，使得减压阀工作，Pc=2MPa由于泵的流量继续输出，从而使得A、B点压力同时升高，当达到溢流阀的调整压力4MPa时，溢流阀溢流定压，此时，PA=PB=4MPa
4-8液压缸活塞面积A=100cm负载在500~40000N的范围内变化，为使负载变化是活塞运动速度恒定，在液压缸进口处使用一个调速阀。
如将泵的工作压力调到其额定压力6.3MPa,试问这是否合适？
解：
缸的最大工作压力P=F/A=40000/10-2Mpa=4Mpa。
因调速阀正常工作
时的压差要保持在0.4〜0.5Mpa,所以泵的工作压力
Pp=P+^P=4+0.4（0.5）Mpa=4.4〜4.5Mpa
如果将泵的工作压力调到6.3MPa,虽然调速阀有良好的稳定流量特性，但对节省泵的能耗不利。
4-9如图所示为插装式锥阀组成换向阀的两个例子。
如果阀关闭时A，B有压差，
试判断电磁阀通电和断电时，图a和b的压力油能否开启锥阀而流动，并分析各自是作何种换向阀使用的。
答：
电磁阀通电：
对a）图，和作用力方向都向上，阀心可以开启，当Pbpa时，油
液从BA;当PaPb，油液AB。
对B）图，同理，当PbPa时,油液从BA；当PaPb，油液AB。
电磁阀断电：
对a）图，要开启阀心，阀心受力（pBA2PaA）的方向要向上，所
以，需PbPa，此时，油液从BA。
对B）图，要开启阀心，阀心受力（PaAPbA）的方向要向上，所
以，需PaPb，此时，油液从AB。
第五章液压辅助元件
5-1某液压系统，使用YB叶片泵，压力为6.3Mpa,流量为40L/min。
试选油管的尺寸。
5-2一单杆液压缸，活塞直径为100mm活塞杆直径为56mm行程为500mm现有杆腔进油，无杆腔回油，问由于活塞的移动而使有效底面积为200cm的油箱内液面高度的变化是多少？
5-3皮囊式蓄能器容量为2.5L，气体的充气压力为2.5Mpa,当工作压力从p1=7Mpa变化到4Mpa寸，蓄能器能输出的油液体积为多少？
第六章液压基本回路
6-
1在图示回路中，若溢流阀的调整压力分别为Py!
6Mpa,Py24.5Mpa。
泵出口处的负载阻力为无限大，试问在不计管道损失和调压偏差时：
1）换向阀下位接入回路时，泵的工作压力为多少？
B点和C点的压力各为多少？
2）换向阀上位接入回路时，泵的工作压力为多少？
B点和C
点的压力各为多少?
解:
1）换向阀下位接入回路时，即关闭Py2的外泄油口（但换向阀有泄漏）
则泵的工作压力
PpPy16Mpa,pb6Mpa,Pc1.5:
6Mpa（视换向阀的泄漏情况而定）
2）换向阀上位接入回路时，阀1和阀2并联，泵的工作压力为两者调整压力
的较小者，故，PpPy24.5Mpa，pB4.5Mpa,pC0Mpa（通油箱）。
6-2在图示回路中，已知活塞运动时的负载F=1200N,活塞面积A=15X10_4,
溢流阀调整值为Pp=4.5MPa,两个减压阀的调整压力分别为pj1=3.5MPa和
Pj2=2MPa,如油液流过减压阀及管路时的损失可略去不计，试确定活塞在
解：
1）运动时，PaPbPc0.8Mpa
此时，Pc=F/A=1200/（15X10_4）Pa
=0.8MPa,即pPj1,pPj2，故两
减压阀都不工作，阀口常开，相当于一通道，又pPy，溢流阀关闭，所以,
PaPbPc0.8Mpa
2）停在终端位置时，pA3.5Mpa,Pb4.5Mpa,pC2Mpa
此时，液压阀的负载无穷大，使得减压阀2、1相继工作，故
Pc2Mpa,Pa3.5Mpa，随着泵的流量继续增加，B点压力迅速憋高，使得该
溢流阀工作，故pB4.5Mpa。
6-3如图6-7所示的平衡回路中，若液压缸无杆面积为A80104m2,有杆面积
A240104m2，活塞与运动部件自重G=6000N运动时活塞上的摩擦力为
Ff2000N，向下运动时要克服负载阻力为Fl24000N，试问顺序阀和溢流阀
的最小调整压力各为多少?
解：
顺序阀最小调整压力
G
6000
P一
A2
40104pa1.5Mpa，
溢流阀最小调整压力:
6.4如教材6-10图所示的回油节流调速回路，已知液压泵的供油量
qp25L/min，负载40000N,溢流阀调整压力Pp5.4Mpa，液压缸无杆
面积为A80104m2,有杆面积A40104m2，液压缸工进速度
v0.18m/min，不考虑管路损失和液压缸的摩擦损失，试计算：
）液压缸工进时液压系统的效率
）当负载为0时，活塞的运动速度和回油腔的压力
400000.18/60
5.410620103/60
2）对液压缸列平衡方程
在F=0时，回油路压力
此时，有杆腔回油量（节流阀过流量）
此时，有杆腔回油量（节流阀过流量）
6
虫44.1巴0.011m/s66cm/minA4010
qp6L/min，溢流阀调定压力Pp3.0Mpa，液压缸无杆腔面积
A0.03104m2，负载为4000N,节流阀为薄壁孔口，开口面积为
A0.01104m2,Cd0.62,900kg/m2，求
1）活塞的运动速度
2）溢流阀的溢流量和回路的效率
3）当节流阀的开口面为和时，分别计算液压缸的运动速度和以溢流阀
的溢流量解：
1液压缸活塞平衡方程为:
RAF
则节流阀过流量
所以，溢流阀稳定溢流，活塞运动速度
2.921053,
厂m/s14.6103m/s20104
2）溢流阀溢流量
qy
qp
0.11032.92105m3/s0.7104m3/s
FV
回路效率
4000614.610319.4%
31060.1103
3）当A0.03104m2时
同1）节流阀过流量
q节1=0.620.0310^..2（32）10'=8.67
900
10-5m3/s0.110-3m3/s
0.124104m3/s
溢流阀工作，溢流阀溢流量
qyqpq节10.11038.76105m3/s
活塞运动速度
0节i
8.76105,
20104mS
43.8103m/s
当A0.05104m2时
同理q节214.6105m3/sqp0.1103m3/s
显然不可能，所以节流阀不起作用
q节2qp0.1103m3/s
活塞运动速度
q节20.1103
V三4m/s0.05m/s
A2010
溢流阀当安全阀用
qy0
6-6在6-58所示的调速阀节流调速回路中已知
qp25L/min，A1004m2,A250104m2，F由0增至30000N时活塞向
右移动速度基本无变化，V0.2m/min，若调速阀要求的最小压差为
P
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