液压与气压传动技术及应用课后习题答案0903141601.docx

1、液压与气压传动技术及应用课后习题答案0903141601第 1 章 习题答案1.液压与气压传动是以流体（液压油或压缩空气）作为工作介质对能量进行传递和控制的 一种传动形式。液压千斤顶、机床动力滑台液压系统等等。 汽车开关门气动系统、气动磨粉机等等。2.p3-43.p4-64.答：不行。因为，液压传动中有较多的能量损失（摩擦损失、压力损失、泄漏损失） ，效率低， 所以不宜作远距离传动。5.答：液压传动工作平稳、功率大、输出力大，但功率损失大不宜作远距离传动；而气压 传动便于作远距离传动，具有防火、防爆、耐潮湿的能力，与液压方式相比，气动方式 可在恶劣的环境 （高温、 强振动、强冲击、 强腐蚀和强

2、辐射等）下进行正常工作， 但是， 由于气体的可压缩性较大，平稳性不如液压传动，且压力级一般小于，系统的输出力较 小。有时采用气液联动方式可以克服彼此的缺陷，利用彼此的优势。6.p6-8第 2 章习题答案思考题与习题答案1.液压油有哪几种类型？液压油的牌号和粘度有什么关系？如何选用液压油？答：目前液压油主要包括矿物型液压油和难燃型液压油； 液压油的粘度等级是以其 40C时运动粘度的中心值来表示的， 如L-HM32液压油的粘度等级为 32,则40C时其运动粘度的中心值为 32mm2/s ；选择液压油一般首先选择液压油的品种，然后再选择液压油的粘度。2.动力粘度、运动粘度的含义是什么？答：动力粘度是

3、指液体在单位速度梯度下流动时单位面积上产生的内摩擦力。 液体的动力粘度与其密度的比值,称为液体的运动粘度。3.液压油粘度过高、过低会有什么不良的影响？答：液压油粘度过高对液压装置不利,其本身也会发生化学变质, 产生各种生成物,缩短它的使用期限；过低影响其润滑效果。4.什么是压力？压力有哪几种表示方法？液压系统的工作压力与外界负载有什么关系？答：静止液体某点处单位面积上所受的法向力称为该点的静压力。 静压力在物理学上称为压强, 在液压传动中称为压力。 压力有两种表示方法： 一种是以绝对真空作为基准所表示 的压力,称为绝对压力； 另一种是以大气压力作为基准所表示的压力, 称为相对压力。 液压系统的

4、工作压力随着外界负载的增大而增大。5.连续性方程的本质是什么？它的物理意义是什么？答：连续方程的本质是质量守恒。 它的物理意义是在单位时间内流过管中每一截面的液 体质量是相等的。6.说明伯努利方程的物理意义，并指出理想液体的伯努利方程和实际液体的伯努利方 程有什么区别。答：伯努利方程的物理意义就是能量守恒定律在流体力学中的具体表达式。 理想液体的伯努利方程表示液体在流动时， 具有三种形式的能量，分别是动能、势能和压力能。它们之间可以相互转换，但总和不变。但实际液体在管道内流动时， 由于液体存在粘性，会产生摩擦力，消耗能量；同时，管道局部形状和尺寸的变化，会使液流产生扰动，也消耗一部分能 量。因

5、此，实际液体在流动过程中，会产生流量损失。7.管路中的压力损失有哪几种？它们有什么区别？答：在液压传动中，能量损失主要表现为压力损失，压力损失可分为沿程压力损失和局 部压力损失。油液沿等直径直管流动时所产生的压力损失， 称为沿程压力损失。这类压力损失是由液体流动时的内、外摩擦力所引起的。它主要取决于管路的长度、内径、液体的流速 和粘度等。而局部压力损失是油液流经局部障碍 (如弯头、接头、管道截面突然扩大或收缩)时，由于液流方向和速度的突然变化， 在局部形成旋涡引起油液质点间及质点与固体壁面间相互碰撞和剧烈摩擦而产生的。8.一个潜水员在海深 300m处工作，若海水密度 1000kg/m3，问潜水

6、员身体受到的静压力等于多少？解：由静力学基本方程知，在海深为 h 300m处液体静压力为p p0 gh (106 1 000 9.8 300) N / m23.9 106N/m2 3.9MPa9.一平板相距另一固定平板 0.8mm，二板间充满液体，上板在每平方米为 4N的力作 用下以0.5m/s的速度移动。求该液体的粘度。0.8 1010.如图2-20所示，直径为d、重力为Fg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 ，活塞浸入的深度为 h。试确定液体在侧压管内的上升高度x。解：由帕斯卡定律可知，g(x h) 4(F Fg) g(x h) 2d整理可得侧压管内的上升高度

7、4(F Fg)gd211.如图2-21所示液压泵的吸油高度 Hs。已知吸油管内径 d 50mm，泵的流量q 140L/min，泵入口处的真空度为 2 104Pa，油液的运动粘度 0.34 10 4 m2 / s ,密度 900kg / m3，弯头处的局部阻力系数 0.5，沿程压力损失忽略不计。解：设真空度为R，局部压力损失为P，进口处的速度为V1，泵出口处的速度为V2，油液在管内的速度为 v,泵出口处的压力为 P2，那么由实际伯努利方程P0g2V12gP2 Hs g2V22ghw由于V1V2 ,故 V10，又在弯头处有局部阻力，沿程压力损失忽略不计，上式整理可得真空度为PgHs2V2p2又p2

8、V，V，V2一q一2，取Re 2300，代入上式整理可得2dd/2HsPt8q2Re2 2，代入数据整理可得2 . 4.2gg dgdHs2.1m12.某液压系统由泵驱动马达的管路如图 2-22所示。已知管径d 16mm，管路总长2 218.7 10 cm /s，流速3L 384cm。油液密度 880kg/m，油液的运动粘度v 5m/ s，在45时局部阻力系数 0.3，在90时 1.12，在135时 2。试求由泵至马达的全部压力损失为多少？解：全部压力损失公式pp p又I 22i 21 2pl10 Vl34Vl45 Vl194 Vl100V10 小34 .45 . ,194 _ ,100 .d

9、 2d2d 2d 2d22222pV900V450V1350V900900 245021350 2900 2取 104，代入上式整理得p 0.83Mpap 2.73Mpa故， p 3.56Mpa图2-22 习题12的图13.如图2-23所示，齿轮泵从油箱吸油。如果齿轮泵安装在油面之上 0.5m处，泵的流量为20L/min，吸油管内径d 24mm，设滤网及吸油管道内总的压降为 3 104Pa，油的密度为900kg / m3。求泵吸油时泵腔的真空度。解：设泵的流量为 q，总的压降为 p，取油箱液面为1-1截面，泵吸油口处为 11-11截面，以1-1截面为基面，列些伯努利方程因为1-1截面上pi为大

10、气压，而Vi远小于 v，故Vi可忽略不计，故有2h幺hw 2g4pi p2 3.47 10 Pa14.如图2-24所示的柱塞直径 d 22mm，缸套的直径 D 26mm ；长丨76mm， 柱塞在力F 50N的作用下往下运动。若柱塞与缸套同心，油液的动力黏度60.784 10 Pas。求柱塞下落0.1m所需时间。解：经分析知此题可用同心环形缝隙的有关知识求解，同心环形缝隙的公式为dh3其中，h12 l代入数据整理可得d/2Q 101.8m3/sv 6.8 105m/s那么下落0.1m所需时间为t 1.5 107s15.如图2-25所示，油管水平放置，截面 1-1、2-2处的内径分别为di 10m

11、m ,3 2d2 30mm，在管内流动的油液密度 900kg/m，运动粘度 20mm /s。若不计油液流动的能量损失，试问：（1）截面1-1和2-2哪一处压力较高？为什么？（2）若管内通过的流量 q 40L/min，求两截面间的压力差 p。水平油管中心为零势能面。（1）由理想液体伯努利方程可得3.14410 PaV2v ，取Re 2300，代入数据整理得第 3 章 思考题与习题参考答案1液压泵的工作压力取决于什么？液压泵的工作压力和额定压力有什么区别？ 答：液压泵的工作压力取决于负载， 负载越大，工作压力越大。液压泵的工作压力是指在 实际工作时输出油液的压力值，即液压泵出油口处的压力值，也称为

12、系统压力。额定压力是指在保证泵的容积效率、 使用寿命和额定转速的前提下， 泵连续运转时允许使 用的压力限定值。2如何计算液压泵的输出功率和输入功率？液压泵在工作过程中会产生哪两方面的能 量损失？产生这些损失的原因是什么？答：液压泵的理论输入功率为 Pi T 2 nT ，输出功率为 P0 F pA pq 。功率损失分为容积损失和机械损失。 容积损失是因内泄漏、 气穴和油液在高压下的压缩而 造成的流量上的损失；机械损失是指因摩擦而造成的转矩上的损失。3齿轮泵为什么有较大的流量脉动？流量脉动大会产生什么危害？ 答：由于齿轮啮合过程中压油腔的容积变化率是不均匀的， 因此齿轮泵的瞬时流量是脉 动的。流量

13、脉动引起压力脉动，随之产生振动与噪声。4为什么齿轮泵的吸油口和出油口的位置不能任意调换？ 答：由于齿轮泵存在径向液压力不平衡的问题， 为减小液压力的不平衡， 通中出油口的 直径小于吸油口的直径，因此吸油口和出油口的位置不能任意调换。5试说明齿轮泵的困油现象及解决办法。 答：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

14、就是齿轮 泵的困油现象。消除困油的办法，通常是在两端盖板上开卸荷槽。6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？答：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。7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。答：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

15、，于 是通过吸油口和配油盘上窗口将油吸入。 叶片往里缩进， 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？答：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。qtB9为什么轴向柱塞泵适用于高压？答：由于轴向柱塞泵结构紧凑，径向尺寸小、惯性小、容积效率高，所以一般用于工程

16、 机械、压力机等高压系统中。10.略。11.液压泵的额定流量为 100 L/min，液压泵的额定压力为 MPa,当转速为1 450 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100.7 L/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 500 r/mi n ，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？解.(1) q 100.7095解苹：（1 ） vqt 106(2) q1 Vn1 vn1qt v500106 0.9534

17、.7L/minn1450（3 ）在第一种情况下:Pi也pqt2.5 106 106 103-4.9 103Wmm0.9 60在第二种情况下:P1电pqt12.5 106 34.7 103-1.69 103Wmm0.9 60 0.95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 103W12.某组合机床用双联叶片泵 YB 4/16 X 63,快速进、退时双泵供油，系统压力p = 1 MPa 工作进给时，大泵卸荷（设其压力为 0）,只有小泵供油，这时系统压力 p = 3 MP

18、a液压泵 效率 =。试求：（1）所需电动机功率是多少？ （ 2）如果采用一个 q = 20 L/mi n 的定量 泵，所需的电动机功率又是多少？解：（1）快速时液压泵的输出功率为：工进时液压泵的输出功率为:电动机的功率为:0.8 60答：所需电动机功率是 1646 W,如果采用一个q = 20 L/min的定量泵，所需的电动机 功率是1250 W。13齿轮泵输出流量不足，压力上不去的原因是什么？怎样排除？答：答案参见表3-3。14.略。15柱塞泵噪声过大的原因是什么？怎样排除？答：答案参见表3-5。第4章 思考题与习题参考答案1常用的液压马达有哪些类型？结构上各有何特点？各用于什么场合？答：常

19、用的液压马达有齿轮式、 叶片式、柱塞式和其它形式。齿轮式液压马达由于密封性差，容积效率低，输入油压力不能过高，不能产生较大的转矩， 因此齿轮液压马达仅适合于高速小转矩场合，一般用于工程机械、农业机械及对转矩均匀性要求不高的机械设备上。 叶片式液压马达体积小，转动惯量小，动作灵敏，可适用于换向频率较高的场合， 但其泄漏量较大，低速工作时不稳定。因此叶片式液压马达一般用于转速高、 转矩小和动作要求灵敏的场合。柱塞式液压马达结构形式基本上与柱塞泵一样， 故可分为轴向柱塞马达和径向柱塞马达。轴向柱塞马达通常都是高速马达， 输出扭矩较小。而径向柱塞马达多用于低速大转矩的情况下，2.略。3常用的液压缸有哪

20、些类型？结构上各有何特点？各用于什么场合？答：常用的液压缸主要有活塞式液压缸、 柱塞式液压缸和摆动式液压缸。 活塞式液压缸主要有缸筒、活塞和活塞杆、端盖等主要部件组成。通常应用于各种金属切削机床、 压力机、注塑机、起重机等液压系统。 柱塞式液压缸的主要特点是柱塞与缸体内壁不接触， 所以缸体内孔只需粗加工甚至不加工，故工艺性好，适用于较长行程的场合，例如，龙门刨床、大型 拉床等设备的液压系统中。摆动式液压缸结构紧凑，输出转矩大， 但密封性较差，一般用于机床加工夹具的夹紧装置、送料装置、转位装置、周期性进给机构等中低压系统以及工程机 械中。4.略。5.从能量的观点来看， 液压泵和液压马达有什么区别

21、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？答：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。6.已知单杆液压缸缸筒直径 D = 100 mm,活塞杆直径 d = 50 mm,工作压力 p1 =2 MPa,7.流量为q = 10 L/min ，回油背压力为 p2 = MPa，试求活塞往复运动时的推力和运动速度。答：当无杆腔进油时的活塞推力是 104 N,运动速度

22、是 m/s ;当有杆腔进油时活塞的推力是 104 N,运动速度是m/s。8.已知单杆液压缸缸筒直径 D = 50 mm,活塞杆直径d = 35 mm,泵供油流量为q = 10L/min，试求：（1）液压缸差动连接时的运动速度； （2）若缸在差动阶段所能克服的外负载F = 1 000 N，缸内油液压力有多大（不计管内压力损失）？N时，缸内油液压力是 MPa。&一柱塞缸柱塞固定，缸筒运动，压力油从空心柱塞中通入，压力为 p,流量为q,缸筒直径为D,柱塞外径为d，内孔直径为d0，试求柱塞缸所产生的推力 F和运动速度 。9.如图所示的叶片泵，铭牌参数为 q = 18 L/min , p = MPa，设

23、活塞直径 D = 90 mm,活塞杆直径d = 60 mm,在不计压力损失且 F = 28 000 N时，试求在各图示情况下压力表的 指示压力是多少？ ( p2 =2 MPa)0.092428000 2 106 0.092 0.0625.5 MPa(b) p F 泌 JA 2A 0.0924(c) p p。第五章习题解答1.说明普通单向阀和液控单向阀的原理和区别，它们有哪些用途？2.何为换向阀的“位”、“通”及“中位机能”？简述常用换向阀的中位机能特点( O M P、 H Y)。3先导型溢流阀由哪几部分组成？各起什么作用？与直动型溢流阀比较，先导型溢流阀有什么优点？4.现有两个压力阀，由于铭牌

24、脱落，分不清哪个是溢流阀，哪个是减压阀，又不希望把阀 拆开，如何根据其特点作出正确判断？5.先导式溢流阀的阻尼孔起什么作用 ?如果它被堵塞将会出现什么现象？如果弹簧腔不与 回油腔相接，会出现什么现象？6为什么减压阀的调压弹簧腔要接油箱？如果把这个油口堵死将会怎样？若将减压阀的进 出口反接，又会出现什么情况？7对于弹簧对中型的电液换向阀，其电磁先导阀为什么通常采取 Y 型中位机能？8节流阀最小稳定流量有什么意义？影响节流口流量的主要因素有哪些？9. 试根据调速阀的工作原理进行分析：调速阀进油口、出油口能否反接？进油口、出油口 反接后将会出现怎样的情况？ 在节流调速系统中，如果调速阀的进、出油口接

25、反了，将会出现怎样的情况 ?试根据调速阀的工作原理进行分析。10简述比例阀的工作原理，比例阀有哪些用途？11如题 5-1 图所示，开启压力分别为 MPa 、 MPa 、 MPa 的三个单向阀串联（如图 a）或并联（如图b）,当0点刚有油液流过时，P点压力各为多少？题图 5-1答：（a）压力为 （2）压力为12题图 5-2 所示系统中， 两个溢流阀单独使用时的调整压力分别为 pY1=2 MPa ， pY2=4 MPa 。若不计溢流阀卸荷时的压力损失，试判断二位二通阀在不同工况下， A 点和 B 点的压力。题图 5-2答：13如题图5-3所示溢流阀的调定压力为 5 MPa若阀心阻尼小孔的损失不计，

26、试判断下列 情况下压力表数各为多少？（1） 电磁铁断电，负载为无限大时；（2） 电磁铁断电，负载为 4 MPa ；（3） 电磁铁通电，负载为 3 MPa时。题图5-3答：（1） 电磁铁断电，负载为无限大时，压力为 5MPa（2） 电磁铁断电，负载为 4MPa，压力为4MPa（3） 电磁铁通电，负载为 3MPa时，压力为OMPa14 .先导式溢流阀主阀芯上的阻尼孔直径 do=1.2mm,长度l=12mm,通过小孔的流量6 2 3q=0.5L/min，油液的运动粘度为v =20X 10- m/s。试求小孔两端的压差 （p =900kg/m ）。答：由圆管层流公式p 128 lq/ d4 x l05

27、Pa15 .在题图5-43所示回路中，已知活塞的运动负载为F 1.2kN ,活塞的面积A 15 10 4m2，溢流阀调整压力为 Pp 4.5MPa，两个减压阀的调整压力分别为Pj1 3.5MPa , Pj2 2MPa。如不计管道及阀上的流动损失，试确定：（1） 油缸活塞运动时， A、B、C点的压力？（2） 油缸运动到端位时， A、B、C点的压力？题图5-4注意：该题中原书图错了，现在进行更换。答：(1 )活塞在运动时，A、B两点的压力；F 4Pl 1200/15* 10 0.8MPaA由于负载压力小于减压阀调定压力，所以减压阀不起作用，则：pA pB 0.8MPa(2)活塞到达尽头时，A、B两

28、点的压力当活塞运动到终点时，负载压力为无穷大，则减压阀和溢流阀工作： pA 3.5MpapB 4.5MPa， pC 2MPa16题图5-44所示，溢流阀的调整压力为 MPa，减压阀的调整压力为 MPa，试分析下列 各情况，并说明减压阀阀口处于什么状态。(1) 当泵的出口压力等于溢流阀调整压力时， 夹紧缸使工件夹紧后，A、C点的压力为多少？(2) 当泵的出口压力由于工作缸快进使压力降至 MPa时(工件原先处于夹紧状态)，A、C 点的压力为多少？(3) 夹紧缸在夹紧工件前作空载运行时， A B、C三点的压力各为多少？A、C点的压力为多少？Pa Pc 2Mpa(2) 当泵的出口压力由于工作缸快进使压

29、力降至 MPa时(工件原先处于夹紧状态)，A、C 点的压力为多少？溢流阀关闭，减压阀不起作用， B点压力与A点压力相等，pA 1Mpa，工件夹紧单向阀反向截止，pC 2Mpa(3) 夹紧缸在夹紧工件前作空载运行时， A B、C三点的压力各为多少？Pa Pb Pc 2Mpa17.题图5-45所示回路，减压阀调定调定压力为 Pj,负载压力为Pl,试分析下述各情况下， 减压阀进、出口压力的关系及减压阀口的开启状况：(1 ) Py Pl；(2) PyPj, Pj Pl；题图 5-45答：(1 )当PYv PJ,PJ PL时，即负载压力小于减压阀调定值，溢流阀调定值也小于减压阀调 定值，此时，减压阀口处于全开状态，进口压力、出口压力及负载压力基本相等。(2) 当PYPJ,PJ PL时，即负载压力仍小于减压阀调定值， 溢流阀调定值大于减压阀调定 值。此时，与( 1)情况相同，减压阀口处于小开口的减压工作状态，其进口压力、出口压力 及负载压力基本相等。(3)当PYPJ,PJ=PL时，即负载压力等于减压阀调定值，而溢流阀调定值仍大于减压阀调 定值， 此时，减压阀口处于小开口的减压工作状态，其进口压力等于溢流阀调定值，出口压 力等于负载压力。(4) 当PYPJ,PL=o时，即负载压力相当大(如液压缸运动到行程终