液压传动东南大学习题解答17章.docx
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液压传动东南大学习题解答17章
第一章思考题和习题解
注：
2-6结果与答案不同，
6-1，2结果与答案不同
液压千斤顶如图1-7所示。
小活塞
题图
直径15mm，行程10mm，大活塞直径60mm，重物产生的力F2=48000N，手压杠杆比L：
l=750：
25，试求：
（1）此时密封容积中的液体压力p是多少？
（2）杠杆端施加力F1为多少时，才能举起重物？
（3）在不计泄漏的情况下，杠杆上下动作一次，重物的上升高度S2是多少？
解：
（1）
p
F
48000
17MPa
A
（6010
4
3）2
（2）
F
pA1
6
17106
4
32（15103）2N
F1Fl
F
25100N
1L
750
（3）S2S1A110（15）20.625mm
21A260
答：
密封容积中的液体压力p=17MPa，杠杆端施加力F1=100N，重物的上升高
度S2=0.625mm。
如果小活塞摩擦力175N，大活塞摩擦力2000N，并且杠杆上下一次密封容积中液体外泄0.2cm3，重复上述计算。
2）FpA117106（15103）2N
4
F1（F175）lF
25
25110N
750
（3）S2S1A10.2100
A2
0.554mm
1-2如下图所示，两液压缸的结构和尺寸均相同，无杆腔和有杆腔的面积各为A1
和A2，A12A2，两缸承受负载F1和F2，且F12F2，液压泵流量为q,求并联和串联
时，活塞移动速度和压力
并联时：
两缸顺序动作，缸2先动。
速度相同，vqA。
压力由负载决定。
串联时：
1-3液压传动系统有液压泵，液压阀、液压缸、油箱、管路等元件和辅件，还要有电动机，而电气驱动系统只要一台电动机就行了，为什么说液压传动系统的体积质量小呐？
解答：
在同等功率条件下，液压传动相对于机械传动，体积和质量小。
特别在大功率情况下，液压传动的优点更突出。
1-4液压传动系统中，要经过两次能量的转换，一次是电动机的机械能转化为液压泵输出的液体能，另一次是输入执行元件的液压能转换为执行元件输出的机械能，能量的转化是有损失的，为什么要使用液压传动系统呐？
解答：
传动系统的作用是传递和控制能量与信号，任何形式的传动系统都会有能量损失，问题如何将损失降低到最小，而不是因有损失而不使用
第二章思考题和习题解
2-1有密闭于液压缸中的一段直径d150mmmm、长mml400mm的液压油，体积膨胀系数6.5104K1，密闭容积的一端的活塞可移动。
如果活塞的外负载力
不变，油温从20℃上到25C℃，求活塞位移答：
V2V1（1T）
2-2同2-1，如果活塞不能动，液压缸是刚性的，试问由于温度变化，液压缸内的
压力升高多少？
答：
气体体积弹性模量：
VTV0
KV0P一般取值0.7103MPa
V
2-3某液压液在大气压下的体积是50103m3，当压力升高后，其体积减少到
49.9103m3，取液压液的体积模最为K700.0MPa，.试求压力升高值。
答：
根据体积压缩系数公式KV0P1
Vk
2-4图2-4所示为标准压力表检验一般压力表的活塞式压力计。
机内充满油液，其液体压缩率k4.751010m2/N。
机内的压力由手轮丝杠和活塞产生。
活塞直径d10mm，丝杠螺距p2mm。
当压力为0.1MPa时，机内油液体积V200ml,试求为在压力计内形成20MPa的压力。
手轮要摇多少转?
解：
V
先求V，由液体压缩率k
PV0
（毫升是立方厘米）
答案12转
2-5如图2-5所示一液压缸，其缸筒内径D120mm，活塞直径d=119.6mm,，活塞长度L=140mm，若油的动力粘度0.065Pas。
活塞回程要求的稳定速度为
v0.5m/s，试求不计油液压力时拉回活塞所需的力F。
答：
内摩擦力FA
dy
2-6一滑动轴承由外径d=98mm的轴和内径D100mm，长度l120mm的轴套
所组成，如图2-6所示。
在均匀的缝隙中充满了动力粘度0.051Pas的润滑油（油膜厚度为0.2mm）。
试求使轴以转速n=480r/min旋转所需的转矩
解：
内摩擦力F
Adu
dy
A=120
981060.0369264m2
答案
2-7图2-7所示一直径为200mm的圆盘，与固定圆盘端面间的间隙为0.02mm，其间充满润滑油，油的运动粘度v3105m2/s，密度为900㎏/m3，转盘以1500r/min转速旋转时，试求驱动转盘所需的转矩。
解：
内摩擦力FAdu，
dy
在半径r处的力为
2-8动力钻度0.2Pas的油液充满在厚度为h的缝隙中，如图2-8所示。
若忽略作用在截锥体上下表面的流体压力。
试求将截锥体以恒速n旋转所需的功率。
已知：
45，a45mmb60mmh0.2mmn90r/min。
解：
内摩擦力FAdu
dy
在半径r处的力为，应45度的角度，等边直角三角形，不同的r处，速度不同，
PT23.72906022.3W
第四章思考题和习题解
4-1已知液压泵的额定压力和额定流量，.若不计管道内压力损失，试说明图4-27所示各种工况下液压泵出口处的工作压力值。
解：
papb0，
pcp，
F，
pd
pe
A，
2T
V
4-2液压泵的额定流量为100L/min，液压泵的额定压力为MPa，当转速为1450
r/min时，机械效率为m=。
由实验测得，当液压泵的出口压力为零时，流量为106
L/min；压力为MPa时，流量为100.7L/min，试求：
（1）液压泵的容积效率V是多少？
（2）如果液压泵的转速下降到500r/min，在额定压力下工作时，计算液压泵的流
量是多少？
3）计算在上述两种转速下液压泵的驱动功率是多少？
在第二种情况下：
答：
液压泵的容积效率
V为，在液压泵转速为500r/min时，估算其流量为
34.7L/min，液压泵在第一种情况下的驱动功率为103W，在第二种情况下的驱动功率
为103W。
4-3设液压泵转速为950r/min，排量Vp168mL/r，在额定压力29.5MPa和同样
转速下，测得的实际流量为150L/min,额定工况下的总效率为，试求
1）泵的几何流量。
2）泵的容积效率。
3）泵的机械效率。
4）泵在额定工况下，所需电动机驱动功率。
5）驱动泵的转矩。
解：
理论流量
qVn168950/60159.6L/min=2660ml/s
150
容积效率V1500.94
V159.6
机械效率m0.870.926
V0.94
泵在额定工况下的所需驱动功率：
驱动泵的转矩：
TP
2n
84.860
23.14950
4-4试分析双作用叶片液压泵配油盘的压油窗口端开三角形槽，为什么能降低压力脉动和噪声?
解
在配油盘压油窗口开三角形减振槽后，使工作容积逐渐与压油腔连通，压力变化率变小，就可以降低流量、压力脉动和噪声。
4-5双作用叶片液压泵两叶片之间夹角为2/z，配油盘上封油区夹角为，定子内表面曲线圆弧段的夹角为（图4-28），它们之间应满足怎样的关系?
为什么？
保证吸压油腔不连通，减少困油
某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如图4-29
所示。
泵的总效率为,如机床在工作进给时泵的压力和流量分别为和2.5L/min在快速移动时.泵的压力和流量为和20L/min,试问泵的特性曲线应调成何种形状?
泵所需的最大驱动功率为多少?
2.51034.51060.27KW工进
0.760
201032.0106
0.95KW快进
0.760
3.2510319.51061.5KW最大功率
0.760
坐标画图
4-7某组合机床动力滑台采用双联叶片泵作油源，如图4-30所示，大、小泵的额定流量分别为40L/min和6L/min。
快速进给时两泵同时供油，工作压力为1MPa;工作进给时大流量泵卸荷（卸荷压力为（注:
大流量泵输出的油通过左方的卸荷阀3回油箱），由小流量泵供油，压力为MPa若泵的总效率为0.8,试求该双联泵所需的电动机功率为多少?
解：
快进时：
工进时
4-8某液压马达的进油压力为10MPa，排量200mL/r,总效率为，机械效率为，试计算:
1）该马达的几何转矩。
2）若马达的转速为500r/min，则输入马达的流量为多少?
3）若外负载为200N·m（n=500r/min）时，该马达输人功率和输出功率各为多
4-6
pq
pq
pq
最大：
少?
解：
几何转矩：
马达输入流量
输出功率：
p2nT20023.145006010.5KW
输入功率ppq10.514KW
0.75
4-9一液压马达，要求输出转矩为·m,转速为30r/min,马达排量为105mL/r,马达的机械效率和容积效率均为，出口压力p2=MPa;，试求马达所需的流量和压力各为多少?
解：
输入流量
输入压力TPVm52.5N
2
所以输入。
4-10单叶片摆动液压马达，叶片底端和顶端的半径分别为R1=50mm和R2=120mm，叶片宽度为b=40mm，回油压力P2=0.2MPa，摆动马达的机械效率,若负载转矩为1000Nm,试求摆动马达的输入油液压力p1是多少?
解
+=
4-11双叶片摆动液压马达的输人压力P1=4MPa,q=25L/min，回油压力p2=，叶片的底端半径R1=60mm,顶端半径R2=110mm，摆动马达的容积效率和机械效率均为，若马达输出轴转速n=min，试求摆动马达叶片宽度b和输出转矩T。
解：
双叶片：
第五章思考题和习题解
5-
1如图5-23所示三种结构形式的液压缸，活塞和活塞杆直径分别为D,d，如进
（提示:
注意运动件及其运动方向
5-2如图5-24所示一与工作台相连的柱塞液压缸，工作台质量为980kg，缸筒与
柱塞间摩擦阻力F=1960N,D=100mm,d=70mm,do=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，液压泵的供油压力和流量各为多少?
解：
加速度av70.584
t0.260
P=压力3193684.
不考虑加速度，在稳定时：
为MPa
流量
?
为什
5-3如图5-25所示两个单柱塞缸，缸内径为D，柱塞直径为d0，其中一个柱塞缸的缸固定，柱塞克服负载而移动;另一个柱塞固定，缸筒克服负载而运动。
如果在这两个柱塞缸中输入同样流量和压力的油液，试问它们产生的速度和推力是否相等么?
解：
5-4如图5-26
所示两个结构和尺寸均相同相互串联的液压缸，无杆腔面积
A11102m2，有杆腔面积A20.8102m2，输入油压力P1=,输人流量
q1=12L/min。
不计损失和泄漏，试求:
1）两缸承受相同负载时（F1F2），负载和速度各为多少?
2）缸I不受负戟时（F10），缸2能承受多少负载?
3）缸2不受负载时（F20），缸1能承受多少负载?
解：
1）F1p1A1p2A2
3）F20
答速度相同
5-5液压缸如图5-27所示，输入压力为P1,活塞直径为D,柱塞直径为d,试求输出压力P2为多大?
解：
5-6一单杆活塞缸快进时采用差动连接，快退时油液输人缸的有杆腔，设缸快进、快退的速度均为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=0.2MPa，试求:
I）缸和活塞杆直径D,d
2）缸简壁厚，缸筒材料为45钢
解：
得d=73mm
5-7液压缸如图5-28所示，
缸径D=63mm，活塞杆径d=28mm，采用节流口可调
式缓冲装置，环形缓冲腔小径dc=35min，试求缓冲行程1c=25mm，运动部件质量m=2000㎏，运动速度v0=0,3m/s,摩擦力Ff=950N，工作腔压力Pp=7MPa时的最大缓冲压力。
如缸筒强度不够时该怎么办?
解：
适当开大节流口，增大行程
第六章思考题和习题解
6-1如图6-68所示圆柱形阀心.D=20mm,d=10mm.阀口开度x=2mm。
压力油在阀口处的压力降为p10.3MPa，在阀腔a点到b点的压力降p20.03MPa.,油的密度9000kg/m3，通过阀口时的角度69o，流量系数Cd0.65,试求油液对阀心的
作用力。
解：
稳态液动力：
答案。
利用薄壁小孔流量公式：
流量0.699L/min
6-2图6-69所示液压缸直径D=100mm,杆径d=60mm，负载F＝2000N，进油压力pp5MPa，滑阀阀心直径dv30mm，阀口开度xv0.4mm，射流角
69o，阀口速度系数Cv0.98，流量系数Cd0.62不考虑沿程损失，求阀心受力的
大小和方向，以及活塞运动的速度。
解：
利用薄壁小孔流量公式：
驱动负载需要的压力：
活塞速度：
答案
稳态液动力：
通流截面：
AdVxV3.140.030.41033.7710
使阀心关闭
6-3如图6-70所示液压缸，A1130104m2，A212104m2，F30000N，液控单向阀用作闭锁以防止液压缸下滑，阀的控制活塞面积Ak是阀心承压面积点的三
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：
开启前对油缸受力分析：
Pk=
P1=解：
由图可知，液控单向阀反向流动时背压为零，控制活塞顶开单向阀阀芯最小控制压力PK=1/3P1，由缸的受力平衡方程P1A1=PKA2+F可得PK=F/（3A1-A2）=30000/（3×30×10-4-12×10-4）MPa=
P1=3PK=
当液控单向阀无控制压力，PK=0时，为平衡负载F，在液压缸中压力为
P==F/A1=30000/（30×10-4）MPa=10MPa计算表明：
在打开液控单向阀时，液压缸中的压力将增大。
6-4如图6-71所示回路.内泄式液控单向阀的控制压力由电磁阀控制。
试车时发现电磁铁断电时，液控单向阀无法迅速切断油路；此外，开启液控单向阀所需的控制压力pk也较高。
试分析原因并提出改进的方法。
答
原因：
电磁铁断电时，控制腔压力不能迅速卸掉；原因是内泄式，故开启时所需控制压力较高，改进方法：
用二位三通电磁阀，断电时接通油箱，用外泄式液控单向阀。
答
O
P
M
Y
H
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
6-6图6-72所示系统中溢流阀的调整压力分别为pA3MPa。
pB1.4MPa,pC2MPa。
试求当系统外负载为无穷大时,液压泵的出口压力为多少?
如将溢流阀B的遥控口堵住，液压泵的出口压力又为多少?
解：
1，泵出口压力2MPa，解释：
此时B的控制口接C,B不起作用，直接通过。
2，3MPa解释：
此时BC实现串联，开启压力为+2，所以打不开，由A决定压力。
6-7图6-73所示两系统中溢流阀的调整压力分别为pA4MPa。
pB3MPa,pC2MPa。
当系统外负载为无穷大时。
液压泵的出口压力各为多少?
对图6-73a的系统.请说明溢流量是如何分配的?
解6-7a；2MPa,流量qb>qc
解释：
AB通过控制口流出，先导口不起作用，由压力由C决定压力，远程调压，主阀芯打开。
通过控制口流向下一阀。
b；6MPa
解释：
B卸荷，AC串联，流量相等。
6-8图6-74所示系统溢流阀的调定压力为5MPa,减压阀的调定压力为。
试分析下列各工况，并说明减压阀阀口处于什么状态?
1）当液压泵出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）当液压泵出口压力山于工作缸快进，压力降到时（工件仍处于夹紧状态）,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?
解：
1）工件夹紧时，夹紧缸压力即为减压调整压力，PA=PC=减压阀开口很小，
这时仍有一部分油通过减压阀阀芯的小开口（或三角槽），将先导阀打开而流出，减压阀阀口始终处于工作状态。
2）泵的压力突然降到时，减压阀的进口压力小于调整压力，减压阀阀口全开而先导阀处于关闭状态，阀口不起减压作用，PA=PB=。
单向阀后的C点压力，由于原来夹紧缸处于，单向阀在短时间内有保压作用，故=以免夹紧的工件松动。
3）夹紧缸作空载快速运动时，PC=0，A点的压力如不考虑油液流过单向阀造成的压力损失，PA=0，因减压阀阀口全开，若压力损失不计，则PB=0由此可见，夹紧缸空载快速运动时将影响到泵的工作压力。
6-9如图6-75所示的减压回路，已知液压缸无杆腔、有杆腔的面积分别为
100104m2，50104m2，最大负载F1=14000N、F2=4250N，背压p=，节流阀的压差p=，试求:
1）A,B,C各点压力（忽略管路阻力）。
2）液压泵和液压阀1、2,3应选多人的额定压力?
3）若两缸的进给速度分别为v13.5102m/s，v24102m/s。
液压泵和各液压阀的额定流量应选多大?
解：
负载产生的压力：
p1F1400041.4MPa
A100104
背压在无杆腔产生压力MPa
B点压力由负载决定：
+＝
PA=;
PB=MPa;
PC=MPa;负载决定
2，额定压力MPa
缸1回油流量q
AV
50
1043.5102
1036010.5L/min
缸2回油流量q
AV
50
1044102
1036012L/min
100
10
4
23
总流量为qAV
（3.54）10
106045L/min
额定流量所有的
qp
25L
/min
背压阀qb16L/min
6-10如图6-76所示回路，顺序阀和溢流阀串联.调整压力分别为px和py，当系统外负载为无穷大时，试问;
I）液压泵的出口压力为多少?
2）若把两阀的位置互换，液压泵的出口压力又为多少?
1，顺序阀在前：
pxpy时pppx；pxpy时pppy
2，溢流阀在前：
pppxpy解释：
顺序阀常闭。
压力达到才开启，类似溢流阀。
6-11如图6-77所示回路，顺序阀的调整压力px3MPa，,溢流阀的调整压力py5MPa，试问在下列情况下A,B点的压力各为多少?
1）液压缸运动，负载压力pL4MPa、时。
2）如负载压力pL变为1MPa时。
3）活塞运动到右端时。
解：
1，pa=pb=4MPa顺序阀打开，直接联通，压力损失不计了
2，pA1MPa，负载决定，pB3MPa顺序阀没全打开。
3，pApB5MPa顺序阀顺序动作，溢流阀溢流。
6-12如图6-78所示系统，液压缸的有效而积A1A2100104m2，液压缸I负载F35000N，液压缸II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4MPa、3MPa和2MPa,试求下列三种工况下A,B和C处的压力。
1）液压泵起动后，两换向阀处于中位时。
2）IYA通电，液压缸I运动时和到终端停止时。
3）IYA断电，2YA通电，液压缸Il运动时和碰到固定挡块停止运动时。
解：
缸负载产生压力p
35000
3.5MPa
100
104
1，pApB4MPa
pC
2MPa
2,缸1运动时
pA
pB
3.5MPa
顺序阀打开，
pC2MPa
运动终止pA
pB
4MPapC
2MPa
3，1YA断电，2YA得电，缸2动时
1YA断电，2YA得电，缸2到位时
6-13如图6-79所示八种回路，已知:
液压泵流量qp10L/min,液压缸无杆腔而积A150104m2，有杆腔面积A225104m2。
.溢流阀调定压力pY2.4MPa，负载FL及节流阀通流而积AT均已标在图上，试分别计算各回路中活塞的运动速度和液压泵的工作压力。
（设Cd0.62,870kg/m3）
解：
a
小于溢流阀压力，泵工作压力由负载决定的为2MPa。
3q10103
速度v42m/minA50104
B
小于溢流阀压力，泵工作压力负载决定的MPa。
q10103
速度v42m/min
A50104
负载产生的压力
节流阀压差MPa，
泵出口压力，得截流阀的压差为*2=
节流阀流量
泵流量
缸速
D负载产生压力：
节流阀流量
大于5，
泵流量
缸速
泵压
缸前压力为
节流阀流量：
qCATP0.6251061.65L/minE
负载和被压产生压力：
节流阀流量
缸速
泵压
F
负载和被压产生压力：
节流阀流量为泵流量，
节流阀压差：
泵压MPa
泵压节流阀流量缸速
H
泵压时
节流阀流量
所以缸速
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