液压与气压传动姜继海第17章课后习题答案Word格式文档下载.docx

1、对液压油液的选用， 首先应根据液压传动系统的工作环境和工作条件来选择 合适的液压油液类型，然后再选择液压油液的粘度。液压传动的介质污染原因主要来自哪几个方面应该怎样控制介质的污染 答：液压油液被污染的原因是很复杂的，但大体上有以下几个方面：（1） 残留物的污染：这主要指液压元件以及管道、油箱在制造、储存、运输、 安装、 维修过程中，带入的砂粒、铁屑、磨料、焊渣、锈片、棉纱和灰尘等，虽然经过 清洗，但未清洗干净而残留下来的残留物所造成的液压油液污染。（2） 侵入物的污染：液压传动装置工作环境中的污染物，例如空气、尘埃、水 滴等通过一切可能的侵入点， 如外露的活塞杆、 油箱的通气孔和注油孔等侵入系

2、统所造 成的液压油液污染。（3） 生成物的污染：这主要指液压传动系统在工作过程中所产生的金属微粒、 密封材料磨损颗粒、涂料剥离片、 水分、气泡及油液变质后的胶状物等所造成的液压油 液污染。控制污染的方法主要有：（1） 减少外来的污染：液压传动系统在装配前后必须严格清洗。组成液压系统 的管件，用机械的方法除去残渣和表面氧化物， 然后进行酸洗。 液压传动系统在组装 后要进行全面清洗， 最好用系统工作时使用的油液清洗， 特别是液压伺服系统最好要经过 几次清洗来保证清洁。 油箱要加空气滤清器， 给油箱加油要用滤油机， 对外露件应装防尘 密封，并经常检查，定期更换。液压传动系统的维修，液压元件的更换、拆

3、卸应在无尘区 进行。（2） 滤除系统产生的杂质：应在系统的相应部位安装适当精度的过滤器，并且 要定期检查、清洗或更换滤芯。（3） 控制液压油液的工作温度：液压油液的工作温度过高会加速其氧化变质， 产生各种生成物，缩短它的使用期限。所以要限制油液的最高使用温度。（4） 定期检查更换液压油液：应根据液压设备使用说明书的要求和维护保养规 程的有关规定，定期检查更换液压油液。 更换液压油液时要清洗油箱， 冲洗系统管道及 液压元件。什么叫压力压力有哪几种表示方法液压系统的压力与外界负载有什么关系 答：液体在单位面积上所受的内法线方向的法向应力称为压力。 压力有绝对压力 和相对压力，绝对压力是以绝对真空为

4、基准来度量的， 而相对压力是以大气压为基准 来进行度量的。由公式P=F/A可知液压系统中的压力是由外界负载决定的。解释下述概念：理想流体、定常流动、通流截面、流量、平均流速、层流、紊 流和雷诺数。理想液体：既无粘性又不可压缩的假想液体。定常流动：流体流动时，流体中任何点处的压力、速度和密度都不随时间而变化， 称这种流动为定常流动。通流截面：液体在管道中流动时，垂直于流动方向的截面称为通流截面。流量：在单位时间内流过某一通流截面的液体体积称为体积流量，简称流量。平均流速：流量与通流截面积的比值即为平均流速 v=q/A层流：液体质点互不干扰、液体的流动呈线状或层状、且平行于管道轴线。紊流：液体质点

5、的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线的运动外，还存在剧烈的 横向运动。雷诺数：由平均流速U、管径d和液体的运动粘度V三个参数组成的无量纲数 用来表明液体的流动状态。说明连续性方程的本质是什么它的物理意义是什么连续性方程的本质是质量守恒定律。它的物理意义是单位时间流入、流出的 质量流量的差等于体积V中液体质量的变化率。说明伯努利方程的物理意义并指出理想液体伯努利方程和实际液体伯努利方程 有什么区别M点处的压力是多少伯努利方程表明了流动液体的能量守恒定律。 实际液体的伯努利方程比理想 液体伯努利方程多了一项损耗的能量hw和比动能项中的动能修正系数。理想液体伯努利方程：p z g2const2g实际液

6、体伯努利方程：Z1 p11 1Z2p2 2 2g 2g如图所示，已知测压计水银面高度，计算解：取B C等压面， 11 _：因为D B为等压面，故题图如题图所示的液压千斤顶， 小柱塞直径d = 10 mm,行程Si = 25 mm大柱塞直径D= 50 mm重物产生的力F2 = 50 000N,手压杠杆比L: I = 500 :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F2次，重物的上升高度S2是多少解：（Dpi! 50000 25 46 106Pa = MPa A2 4（50 10 3）2升高度S

7、2 =1 mm（Pa为e处大气压力）Pi卩左=pa_ h12 一 h2水池如图侧壁排水管为 m m的正方形断面，已知，h = 2 m， = 45 ，不计盖板自重及铰链处摩擦影响，计算打开盖板的力 T是多少盖板所受的总压力，D = 150 mm,活塞直径 d = 100 mm,负载 F = 5 x 104N。如图中，液压缸直径若不计液压油自重及柱塞与缸体重量，试求图示两种情况下液压缸内的液 体压力是多少（a） F = -d2p4FP= 2 =4=6.37 106 （Pa）d2 （100 10 3）2（b） F = d2p4F 4 5 104 6 仆、p= 2 =6.37 10 （Pa）已知水龙出

8、口直径 d = 5 cm，水流流量q = m3/min，消防水龙软管如图所示，水管直径D= 10 cm，多大F = Fx2 Fy2= . 787.942 196.982 = 812.19 （N）为保持消防水管不致后退，试确定消防员的握持力为10 3（mi/s ）q= D2 =- （10 10 1）2 0.3142.464 4压力表校正装置原理如图所示，已知活塞直径装置内油液的体积弹性模量 K=x 105MPa当压力为1个大气压（Pad = 10 mm，丝杠导程S =2 mmMPa）时，装置内油液的体积为200 mL若要在装置内形成21 MPa压力，试求手 轮要转多少转由于K史=0 106 0.

9、1 1。6）200 = 3.48 （mLK 1.2 10如图所示，液压泵的流量q = 25 L/min ,吸油管直径d =25 mm泵口比油箱 液面高出400 mm管长I = 600 mm如果只考虑吸油管中的沿程压力损失 P-当用32号液压油，并且油温为40 C时，液压油的密度 =900kg/m,试求油泵入口处的真空度是多少75=0.1131663.125p沿=600 10 3 900 0.84882325 10 2=880.035 （Pa）忽略液柱高影响，油泵吸油口的真空度为pv=101325 880.035=100444.965 （Pa）沿直径d = 200 mm,长度l = 3000 m

10、的钢管（ =mm）,输送密度为 =900 kg/m3的油液，流量为q = 9 10 kg/h，若其粘度为 =cm 2/s，求沿程损失。q = 90 =0.0278 （nVs ）3600 0.9流速 =q = 0.0278 =0.884 （m/s） A 0.22Re= 2 884 =1619 2300，液体流动是层流1.092 10Re=0.0461619沿程损失hl=dl * 2 3 *=0.046 2g3000 0.8840.2=27.482 9.81（米油柱）P=gh| = 9009.81 27.48= 2.426 105（Pa）已知：d1=300 mm如图所示水的管路，d3 = 400

11、mm l 3 = 800 m； dAB = 500 mm11 = 500 ml AB = 800 m； dcD = 500 mm, ld2 = 250 mm 12 = 300 m；cd = 400q =300 l/s ，液体粘度s，并设2= 3，计算全程压力损失是多少4qd3l1d, 3d3 3d1 1 d； 2 d； 3 = q由于1= 2= 3，则有d2l1d1l 2 d3hd1l3/d 1 = ， /d 2 = ， /d 3 = o查表： =（mm，贝U 1 =， 2 =， 3假设成立，故:Pbc= 1 l1di亠= 0.022 300 10 31000 2132 = 753.1 （Pa

12、）4q AB d；B4 300 10： =1.528（500 10 3）2（m/s）ReAB=dAB AB500 10 1.528 =756435 2320,液体流动是紊流。0.010110AB =Pab=l AB AB dAB竺= 0.02800500 101000 15282 = 466957 （Pa）CD= AB ,CD = AB =PCD=lCDCD dCDCD=0.025400500 1031000 1.5282=23347.8 （Pa）所以 卩沿=p AB pBC pCD=466957 753.1 23347.8 = 70796.6 （ Pa）如图所示，液压泵从一个大容积的油池中抽

13、吸润滑油，流量为 q = L/s，油液的粘度 E = 40，密度 =900 kg/m 3,假设液压油的空气分离压为 米水柱，吸油管长度I = 10 m，直径d = 40 mm,如果只考虑管中的摩擦损 失，求液压泵在油箱液面以上的最大允许安装咼度是多少油液粘度:=2.9224 10 4 （ nVs ）Re故为层流,沿程损失P沿=3 4 1.2 10 340 10 23 240 102.9224 10生=0.5740130.7= 0.5740= 130.7 23009004 1.2 1040 10 3= 58885.34 （Pa）故 Hmax=（101325 58883.34 27468）/（90

14、0 9.81）=1.696 （m）管路系统如图所示，A点的标高为10米，B点的标高为12米，管径d = 250 mm管长I =1000米，求管路中的流量q是多少（沿程阻力系数 =，局部阻力系数：入口Z 1 =，弯管Z 2=，出口Z 3=）。有效静压头为 H d （ B A）=7 025 （12 10）=4.875 （m）2 2l 24.875=（ 1 2 3）d 2gq= d2 = - （250 10 3）2 .7.5= 0.0435 （mVs ）已知容器中空气的压力为 105 P a （绝对压力），空气的温度为0 C，经管嘴喷入压力为 105Pa的大气中，计算喷嘴出口处气流的速度是多少空气在

15、0C、1.01 40 1 05 Pa时的密度为（kg/m3），容器中空气的密度为:0=1.2855鶯105 （如pk=0.528p0= 0.528 1.1705 105 = 6.18 104 （Pa）因为P Pk=149.2 （m/s试说明齿轮泵的困油现象及解决办法。齿轮泵要正常工作，齿轮的啮合系数必须大于 1,于是总有两对齿轮同时啮 合，并有一部分油液因困在两对轮齿形成的封闭油腔之内。当封闭容积减小时， 被困油液受挤压而产生高压，并从缝隙中流出，导致油液发热并使轴承等机件受 到附加的不平衡负载作用；当封闭容积增大时，又会造成局部真空，使溶于油液 中的气体分离出来，产生气穴，这就是齿轮泵的困油

16、现象。消除困油的办法，通常是在两端盖板上开卸荷槽。齿轮泵压力的提高主要受哪些因素的影响可以采取哪些措施来提高齿轮泵的工作压力齿轮泵压力的提高主要受压力油的泄漏的影响。 通常采用的方法是自动补偿端面间隙，其装置有浮动轴套式和弹性侧板式齿轮泵。试说明叶片泵的工作原理。并比较说明双作用叶片泵和单作用叶片泵各有什么优缺点。叶片在转子的槽内可灵活滑动，在转子转动时的离心力以及通入叶片根 部压力油的作用下，叶片顶部贴紧在定子内表面上，于是两相邻叶片、配油盘、 定子和转子间便形成了一个个密封的工作腔。 当转子旋转时叶片向外伸出，密封工作腔容积逐渐增大，产生真空，于是通过吸油口和配油盘上窗口将油吸入。 叶片往

17、里缩进，密封腔的容积逐渐缩小，密封腔中的油液往配油盘另一窗口和压油 口被压出而输到系统中去，这就是叶片泵的工作原理。双作用叶片泵结构复杂，吸油特性不太好，但径向力平衡；单作用叶片泵存 在不平衡的径向力。限压式变量叶片泵的限定压力和最大流量怎样调节在调节时，叶片泵的压力流量曲线将怎样变化调节弹簧预紧力可以调节限压式变量叶片泵的限定压力，这时 BC段曲线左右平移；调节流量调节螺钉可以改变流量的大小， AB段曲线上下平移。液压泵的额定压力为 MPa,当转速为1 450 r/min时，机械效率为n 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L

18、/min，试求：（1）液压泵的容积效率n V是多少（2）如果液压泵的转速下 降到500 r/min ,在额定压力下工作时，估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从能量的观点来看，液压泵和液压马达有什么区别和联系从结构上来看， 液压泵和液压马达又有什么区别和联系从能量的观点来看，液压泵是将驱动电机的机械能转换成液压系统中的 油液压力能，是液压传动系统的动力元件；而液压马达是将输入的压力能转换为 机械能，输出扭矩和转速，是液压传动系统的执行元件。它们都是能量转换装置。从结构上来看，它们基本相同，都是靠密封容积的变化来工作的。在供油流量q不变的情况下，要使单杆活塞式

19、液压缸的活塞杆伸出速度相等和回 程速度相等，油路应该差动连接，而且活塞杆的直径 d与活塞直径D的关系为：D=（根号2）乘以d.设计一单杆活塞液压缸，要求快进时为差动连接，快进和快退（有杆腔进油） 时的速度均为6 m/min。工进时（无杆腔进油，非差动连接）可驱动的负载为 F = 25 000N,回油背压力为MPa采用额定压力为 MPa额定流量为25 L/min的液 压泵，试确定：（1）缸筒内径和活塞杆直径各是多少（2）缸筒壁厚（缸筒材料 选用无缝钢管）是多少60 6解: （1）活塞缸直径：d、4q 、425 1060 0.073 m取n 5 ;材料取普通碳素钢Q235，则:b 420 MPa

20、945 106 O：2 420 10现有一个二位三通阀和一个二位四通阀， 如题图所示，请通过堵塞阀口的办法 将它们改为二位二通阀。问：（1）改为常开型的如何堵（2）改为常闭型的如何 堵请画符号表示（应该指出：由于结构上的原因，一般二位四通阀的回油口 O不可堵塞，改作二通阀后，原 O口应作为泄油口单独接管引回油箱）。（1）二位四通阀；（2）改为常开（常通）型二位二通阀，堵住 B 口（但 由于特殊结构O 口不接）；（3）改为常闭（常断）型二位二通阀，堵住 A 口。（1）二位三通阀；（2）改为常开（常通）型二位二通阀，堵住 B 口；（3）改为常闭（常断）型二位二通阀，堵住 A 口堵住B 口,即为常开

21、堵住A 口,w| 17 HpA Bw|j UNP第7章 液压与气压传动基本回路思考题和习题减压回路有何功用 答：减压回路的功用是： 使系统中的某一部分油路具有较低的稳定压力； 也可采 用两级或多级调压的方法获得两级或多级减压； 还可采用比例减压阀来实现无级 减压。在什么情况下需要应用保压回路试绘出使用蓄能器的保压回路。执行元件在工作循环的某一阶段内， 若需要保持规定的压力， 就应采用保压 回路。参见图。卸荷回路的功用是什么试绘出两种不同的卸荷回路。卸荷回路的功用是使液压泵在接近零压的情况下运转， 以减少功率损失和系 统发热，延长泵和电机的使用寿命。什么是平衡回路平衡阀的调定压力如何确定 答：为

22、了防止立式液压缸及其工作部件因自重而自行下落， 或在下行运动中由于 自重而造成失控失速的不稳定运动， 在回路中设置平衡阀， 这就是平衡回路。 平 衡阀的调定压力应由液压缸及其工作部件重量而定。进口节流阀调速回路有何特点 答：进口节流阀调速回路特点从三方面分析：1.速度负载特性， a. 在节流阀通流面积一定时， 负载越小， 这种回路的速 度刚度越大： b. 在负载一定时，节流阀通流面积越小，回路的速度刚度越大； c. 增大液压缸有效面积和提高液压泵供油压力可提高这种回路的速度刚度。2.最大承载能力：在供油压力调定后， 这种回路的最大承载能力是不变的。3.功率特性：这种回路既有溢流损失，又有节流损

23、失，故回路效率低，特 别是在负载和速度变化较大时。 故这种回路常用于负载恒定或变化小调速范围不 大和无速度稳定性要求的小功率系统中。出口节流阀调速回路有何特点 答：出口节流阀调速回路与进口节流阀调速回路的特性基本相同。 但承受负值负 载能力比进口节流阀调速回路强， 运动平稳性也比进口节流阀调速回路好。 又因 油经节流阀直接回油箱，故散热条件比进口节流阀调速回路好。故这种回路的应用场合也与进口节流阀调速回路基本相同，特别适用 于负值负载。旁路节流阀调速回路有何特点 答：旁路节流阀调速回路特点：1.速度负载特性： a. 在节流阀通流面积一定时，负载越大，这种回路的 速度刚度越大； b. 在负载一定

24、时， 节流阀通流面积越小， 回路的速度刚度越大； c. 增大液压缸有效面积和降低液压泵供油能力可提高这种回路的速度刚度；随着节流面积的增加，这种回路的最大承载能力减小；这种回路只有流量损失，无压力损失，故回路效率较高。 这种回路适用于功率较大，对速度稳定性要求不高的场合。 为什么采用调速阀能提高调速性能 答：由于调速阀有定差减压阀能自动保持节流阀前后压力差不变， 故能保证通过 节流阀的流量不受外界负载变化的影响，故能提高调速性能。试分析比较三种容积式无级调速回路的特性。变量泵和定量马达的调速回路： 这种回路执行元件的速度取决于变量泵的流 量，调速范围较大，可以连续的无级调速；执行元件输出力由负

25、载决定，不因调 速而变化，又称恒转矩调速回路。由于泵和执行元件的泄漏，引起速度下降，故 有速度随负载增加而下降的特性。定量泵和变量马达的调速回路： 这种回路执行元件的速度取决于变量马 达的排量。当负载功率恒定时， 若调小马达的排量则马达的转数增加、 转矩减小， 故又称恒功率调速。 由于马达的转速不能太高， 排量不能调的过小， 故调速范围 很小。变量泵和变量马达的调速回路： 这种回路执行元件的速度可通过调节变量泵和变 量马达的排量实现， 因而扩大了调速范围。 有较高的工作效率， 适用于大功率的 场合。试绘出三种不同的快速运动回路。三种不同的快速运动回路是：差动连接回路；采用蓄能器的快速运动回路；

26、 双泵供油回路，参见图， ，。什么叫差动回路利用液压缸的差动连接， 使泵输出的油液和缸有杆腔返回的油液合流， 进入 缸的无杆腔，实现活塞快速运动，这种连接方法的回路称差动回路。如何利用行程阀实现两种不同速度的换接 答：正常时，泵输出的油直接流入油缸，活塞快速运动；当活塞杆上的挡块压下 行程阀， 使液压泵的油经节流阀进入油缸， 这时转为慢速。 这种方法可实现两种 不同速度的换接。如何利用两个调速阀实现两种不同速度的换接 答：利用两个调速阀并联，由换向阀换接，两调速阀各自独立调节流量，互不影 响，实现两种不同速度的换接，还可以利用两个调速阀串联，当电磁阀将第 2个调速阀短路时，得到一种进给速度， 第2个调速阀不短路时， 得到第2种进给速度， 在第 2个调速阀开口面积比第 1个调速阀开口面积小的情况下可以各自调节流量。如何使用行程阀实现执