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1、完整版左健民液压与气压传动第五版课后答案1 11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18 10 3m3，质量为16.1kg，求此液压油的密度。解:m= 16.1 3=8.94 102kg/m3v 18 101-2某液压油在大气压下的体积是 50 10 3m3，当压力升高后，其体积减少到49.9 10 3m3，取油压的体积模量为 K 700.0Mpa，求压力升高值。解: 3 3 3 4 3V V V0 49.9 10 50 10 m 1 10 m由 K 手 知: p 穿 700 丄打04 pa 1pa50 10 31- 3图示为一粘度计，若D=100mmd

2、=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 LD两边积分得(2DU0解：设外筒内壁液体速度为U0n D 8 3.14 0.1m/s 2.512m/sFfATrg2 rldudydydu0.42 3.14 0.2（孟0.512Pags 0.051 Pags1-4用恩式粘度计测的某液压油（850kg/m3)200M1 流过的时间为 t,=153s.20 C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3t2 516 31(7.31 E *)106m2

3、/s98 10 5m2/s1-5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 ：P Po Pa取水槽液面为基面，列出静力学基本方程:则真空度为： Pa p gh 1000 9.8 1 9.8 10 pa1-6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(x h)4(F G)g d21-7图示容器 A

4、中的液体的密度 p a= 900Kg/,B中液体的密度为 p b= 1200Kg/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:9.8 x 0.2Pa=8350 PaP a+ p A g Za=P B g Z B + p 水银 g h + P B得 Pab= Pa -P b=p b g Zb + p 水银 g h - p a g Z=1200x 9.8 x 0.18 + 13.6 x 103x 0.06 900x1-9如图所示，已知水深 H=10m截面A 0.02m2, A， 0.04m2，

5、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1 2； 3联立解得:则2处的表压力即P0gV022gP2止g 2g对2- 2和1-1截面列理想液体能量方程:p2 V2 p1 V1g 2g g 2g显然，P1 P2 Pa V0 = V2,故 V。0且有连续方程：VA V2A2 q 3q v1A1 2A .2 9.8 10 0.02 0.28m3/sP2 PaP2 Pl2gH （专）222 9.8 10 （业）21000 pa 0.0735Mpa1-10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A 3.2 10 4m2，出口处管道

6、截面积A2 4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_3141.62N 4442.2N，方向与 X轴正方向成1351-12如图所示的安全阀，阀座直径d=25mm当系统压力为5.0Mpa

7、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+ 1 90021-15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3 m/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:64 L v2

8、64 L VVpRe d 2 vd d 26 264 40 10 5 900 3 c= pa 0.192Mpa3 0.01 0.01 2P 2 = Pi-A P亠4-0.192 MPa = 3.81Mpa1-16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/m31-17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，t 20.8s1-18如图所示的液压系统从蓄能器 A到电磁阀B

9、的距离l=4m,管径d=20mm壁厚 1mm，管内压力2Mpa，钢的弹性模量E=2.2 105Mpa，液体密度900kg/m3， 5m/s体积模量k 1.33 103Mpa，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-1V-1 -1此时管道内瞬间压力升高值管中最大压力Pmax p0 p 2 1.81Mpa 3.81 Mpa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tc 0.007p cv- 900 1148.04 5 pa 0.72Mpat 0.05管中最大压力pmax p0 p

10、 2 0.72Mpa 2.72Mpa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： qt = Vn=168X 950 L/min =159.6 L/min2n v =q

11、/q t=150/159.6=94%3n m = / n v =0.87/0.9398=92.5%4P=p q/ =29.5 X 106 X 150X 10-3/ (60 X 0.87 ) w=84.77kw5因为=p q/T co所以T=p q/ o=p q/ (2 ji n)=29.5 X 106X 150X 10-3/ (2X 0.87 X 3.14 X 950) Ngm=852.1 Ngm2-3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

12、q p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

13、，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=1.0Mp

14、a，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=Tt mv p V=092 （10.5-1） 250=369.96N?m 2 2 2 3.143-3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 = 12 L/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？缸2不受负载时（F2= 0）,缸1能承受多少负载?联

15、立以上方程得，6 4 4 -4 6P2=0.9 X 10 x 100X 10 / (80X 10 +100X 10 ) Pa =0.5 X 10 Pa负载:6 4F 1= F2= P2 A1=0.5 X 10 X 100X 10 =5000N缸的速度：V 1 = q/ A 1=12X 10_3/ (100X 10-4) m/min =1.2m/min又由 V1 A2= V2 A1得 V 2 = V1 A2/ A 1=0.96m/min由 F 1 = P1 A1 P2 A2=0得 P 2 = P1 A1/ A 2=1.125 MPaF2= P2 A1=1.125 X 106X 100X 10-4

16、=11250 N3由 F 2= P2 A1=0 得 P2= 06 -4F1 = P1 A1 = 0.9 X 10 X 100X 10 N =9000 N第四章液压控制元件4-1 如图所示液压缸，A 30cm2, A2 120cm2, F 30000N,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 RA PkA2 F由于控制面积Ak为阀心承压面积的3倍故开启阀需Pk Ak P1A即3pk pi取临界条件3pk pi开启最咼压力p1 3pk 11.55Mpa4

17、-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

18、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=

19、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=OMPa4-5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4MPa 3MPa和 2MPa求下列三种工况下 A B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

20、运动时；1） Pa= PB=4MPa P c=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=2MPa P a= PB=3.5MPa缸运动时的压力 P =Pi =Fl/A=35000/100 x 10-4Pa=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=2MPa P a= 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，

21、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=4MPa3） 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=2MPa PA= 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=4MPa4-8液压缸活塞面积A=100cm负载在50040000N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

22、。 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=40000/10-2 Mpa =4 Mpa。因调速阀正常工作时的压差要保持在0.40.5Mpa,所以泵的工作压力P p=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

23、开启，当 Pb pa时，油液从B A ;当Pa Pb，油液A B。对B）图，同理，当Pb Pa时,油液从B A ；当Pa Pb，油液A B。电磁阀断电：对a）图，要开启阀心，阀心受力（pBA2 PaA ）的方向要向上，所以，需Pb Pa，此时，油液从B A。对B）图，要开启阀心，阀心受力（PaA PbA ）的方向要向上，所以，需Pa Pb，此时，油液从A B。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

24、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, Py2 4.5Mpa。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

25、的工作压力Pp Py1 6Mpa, pb 6Mpa, Pc 1.5 : 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，Pp Py2 4.5Mpa， pB 4.5Mpa, pC 0Mpa （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= 15X 10_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 = 3.5 MPa和Pj2 = 2 MPa,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，Pa Pb Pc 0.8Mpa此时，Pc=F/A=1

26、200/ （15X 10_4） Pa=0.8MPa,即 p Pj1, p Pj2，故两减压阀都不工作，阀口常开，相当于一通道，又 p Py，溢流阀关闭，所以,Pa Pb Pc 0.8Mpa2）停在终端位置时，pA 3.5Mpa, Pb 4.5Mpa, pC 2Mpa此时，液压阀的负载无穷大，使得减压阀2、1相继工作，故Pc 2Mpa, Pa 3.5Mpa，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pB 4.5Mpa。6-3如图6-7所示的平衡回路中，若液压缸无杆面积为 A 80 10 4m2,有杆面积A2 40 10 4m2，活塞与运动部件自重 G=6000N运动时活塞上的摩

27、擦力为Ff 2000N，向下运动时要克服负载阻力为Fl 24000N，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G6000P 一A240 10 4 pa 1.5Mpa，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qp 25L/min，负载40000N,溢流阀调整压力Pp 5.4Mpa，液压缸无杆面积为A 80 10 4m2,有杆面积A 40 10 4m2，液压缸工进速度v 0.18m/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40000 0.18/60

28、5.4 106 20 10 3/602）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/s 66cm/ min A 40 10qp 6L/min ，溢流阀调定压力Pp 3.0Mpa，液压缸无杆腔面积A 0.03 10 4m2，负载为4000N,节流阀为薄壁孔口，开口面积为A 0.01 10 4m2,Cd 0.62, 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:RA F则节

29、流阀过流量所以，溢流阀稳定溢流，活塞运动速度2.92 10 5 3 ,厂 m/s 14.6 10 3m/s 20 1042）溢流阀溢流量qyqp0.1 10 3 2.92 10 5m3/s 0.7 10 4m3/sFV回路效率40006 14.6 10 3 19.4%3 106 0.1 10 33）当 A 0.03 10 4m2 时同1）节流阀过流量q节1=0.62 0.03 10 . 2 （3 2） 10 =8.6790010-5m3/sqp0.1 10-3m3/s0.124 10 4m3/s溢流阀工作，溢流阀溢流量qy qp q节 1 0.1 10 3 8.76 105m3/s活塞运动速度0节i8.76 10 5 ,20 104 m S43.8 10 3m/s当 A 0.05 10 4m2时同理 q节2 14.6 105m3/s qp 0.1 10 3m3/s显然不可能，所以节流阀不起作用q节2 qp 0.1 10 3m3 /s活塞运动速度q节2 0.1 10 3V 三 4 m/s 0.05m/sA 20 10溢流阀当安全阀用qy 06-6 在 6-58 所示的调速阀节流调速回路中已知qp 25L/min，A 100 4m2, A2 50 10 4m2，F 由 0 增至 30000N时活塞向右移动速度基本无变化， V 0.2m/min，若调速阀要求的最小压差为P