液压与气压传动课后答案第四版

1- 5 ?如图所示，一具有一定真空度的容器用一根管子倒置于一液面与大气相通的水槽

中，液体在管中上升的高度 h = 1m ，设液体的密度为p = 1000 kg /m 3，试求容器内的真空度。

所以真空度为

试求A 、B 之间的压力差。

解：已知：汞=13.6 103kg/m 3 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？

解：已知：

6 3

P 0 5MPa,V 10mL/r 10 10 m /r, m 0.95, v 0.9,n 1200r/min

解：以液面为等压面，由液体静压力基本方程得

p + pgh = P a

(Pa )

P a — p = pgh =1000 x 9.8 x 1 =9800

1-7 .图1-35所示容器 A 中的液体的密度

900kg/ m , B 中液体的密度为

B 1200kg / m , Z A 200mm,Z B 180mm, h

60mm, U 形管中的测压介质为汞,

P A

A gZ A

p B

B gZ B

汞gh

则有:

P P A P B

B gZ B

汞gh

A gZ A

Z B 汞 h A

Z A

9.8 1200 3

0.18 13.6 10 0.06 900 0.2 Pa

8.35 10 Pa

-1 -------

选择1-1为等压面，则

U 形管内的静压力平衡方程为

则泵的输出功率:

驱动泵的电动机功率:

另解:

2 nT i

3- 1.液压马达的排量 V=250 ml/r ，入口压力 p 1=10.5MFa ，出口压力 p 2=1.0MFa ,

F 0 P 0q P 0q t v

5 10

6 10 10 6 1200

0.9 10 3 0.9kw

F 0 0.9kw 0.95 0.9

1.053kw

2-2.某液压泵在转速

n=950r/mi n

时, 排量为 v=168ml/r

。在同样的转速和压力

29.5MP a 时，测得泵的实际流量为 150L/min ，总效率n =087，求:

(1) 泵的理论流量;

泵在上述工况下的泵的容积效率机械效率; 泵在上述工况下所需的电动功率; 驱动泵的转矩多大?

解：（1）泵的理论流量 10-3m 3/s

q t =v ? n=168 x 950=159600ml/min=159.6L/min=2.66

(2)

q t

150 10 /60 0.94

159.6 10 /60

电机的驱动功率

P O 竺

29?

5 10

150 10 /60

84770(W) 84.77kW

0.87

驱动泵的转矩

P i T i

nT i

84770 852.53(

3.14

950 / 60

P i 2 nT i

29 .5 10 6 150 10

/ 60

3.14

950 / 60

0.87 3.14 950 / 60

852 .53

852 .53 ( N m ) 84 . 77 ( KW )

0.016 m/s

(2)

容积效率n v =0.92，机械效率n

m =0.9，若输入流量q=22 L/min ，求马达的实际转速 n 、

P 2

10.5 1

9.5 MPa

T P V 9.5

106 250 10 6 0.9 340.4

2 3.14

P i

P q

9.5 106

10 3 60

3.48 10 3 W

P 0

m v

P 〉i 0.9

0.92

3.48 10 3 2881.4 W

3-3.为两个结构相同相互串联的液压缸，

无杆腔的面积 A i =100 x 10-4m 2,有杆腔的

面积A 2=80 x 10 -4m 2，缸1的输入压力p i =0.9MPa ，输入流量q=12 L/min ，不计摩擦损失和泄漏，

求:

(1) (2) (3)

解：（1 ）

P 3为大气压 P 3 0

丄」0.9 1叮°° 10 ： 0 5MPa

A A 2

100 10 4 80 10 4

q t q 22 10 3 0.92 V V v 250 10 6

80.96

min

P 2

F 1

F 2

F 2A 1 P 3A 2 0.5 106 100 10 4 5000 N

V 1

q 12 103/60 A 100 104 0.02 m/s

V 2

q A 2

80 10 4 0.02 100 10

输出转矩T 、输入功率和输出功率各为多少? 解:

两缸承受相同负载（F I =F 2 ）时，该负载的数值及两缸的运动速度；缸2的输入压力是缸1的一半（P 2=P I /2 ）时，两缸各能承受多少负载? 缸1不承受负载（F 1=0 ）时，缸2能承受多少负载？

p c 2MPa

F 1

P 1A 1 P 2A 2 P 1A 1

7 A 2

0.9 6

10 100

10 4

0.9 10 /2 80

10 4 5400 N

F 2 P 2 A 1

P 3 A 2

■ R A 1 0.9 106 /2 100

10 4 4500 N

（3）因为 F i P 1A 1 P 2A 2 0 所以

驰 0.9 106 100 104 i.i25MPa

A 2

80 10 4

F 2 P 2A , P 3A 2 P 24

1.125 106

100 10 4

11.25 KN

5.如图所示的液压系统，两液压缸的有效面积 A 1=100 x 10-4m 2，缸I 负载

F=35000N ，缸n 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 。求在下列三中情况下，

A 、

B 、

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1活塞移动时及活塞运动到终点时；

（3） 1YA 断电，2YA 通电，液压缸2活塞运动时及活塞碰到固定挡块解：（1）

P c 2MPa

（3）n 移动：P A

P B P c 0MPa

n 碰到固定挡块时:

P A P B 4MPa

4-8.液压缸的活塞面积为 A=100 x 10-4m 2，负载在500?40000N

的范围内变化，为

P A P B 4MPa P c 2MPa

（2）I 移动:

P A P B

35000

A 1

100 10 4

3.5MPa

p c 2MPa

I 到达终端:

P A P B 4MPa

A T 1=0.03 10_4m 2和A T 2=0.05 10_4m 2时，分别计算液压缸的运动速

q p 6L/min ，溢流阀调定压力

P p 3.0MPa ，液压缸无杆腔面积

A 1=20 10 m ，负载F=4000N ，节流阀为薄壁孔口，开口面积为 A T =0.01 10_4m 2,c d 0.62,

900kg/m 3,求：

1）活塞杆的运动速度 v 。 2）溢流阀的溢流量和回路的效率。 3

）当节流阀开口面积增大到

使负载变化时活塞运动速度稳定，在液压缸进口处使用一个调速阀，若将泵的工作压力调到

泵的额定压力6.3MPa ，问是否适宜？为什么？

F 40000

解：缸的最大工作压力 p

4 Pa 4MPa

A 100 104

因调速阀在正常工作时的最小压差 p 0.5~ 1.0MPa ，

所以液压泵的工作压力

P p p p 4.5~5.0MPa ，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性能，但对节省泵的能耗不利，故不适宜。应调定在

5.0Mpa 较为合适。

6-4.回油节流调速系统：液压泵流量为 25L/ min ，溢流阀调定压力为 5.4Mpa,负载F 为40000N ，液压缸大腔面积 A i =80cm 2,小腔面积A 2=40cm 2,工进时液压缸速度 v 为18cm/mi n, 不考虑管路损失和液压缸摩擦损失。

（1 ）画出完整回路；

（2）工进时液压系统的效率为多少；

（3）负载降为0时（即F=0），活塞的运动速度和回油腔的压力？

V 2=0.66m/min

解：（1 ）如右图:

F.v P p ?q

(2)

4 104 °!8

25 103 5.4 60

——0.053

106

(3)当 V 1=18cm/min

PpA F P2

= A 2

时，

5.4 106

80 10 4

40 10

"0.8Mpa

当F=0时,

P 2

PpA 10.8Mpa

A 2

- 0

6-5.如图 6-8a 所示的进油节流调速回路，已知液压泵的供油流量

___ I

1 ）不计调压偏差时溢流阀调整压力

P y 是多少？泵的工作压力是多少?

cn 2.92 10 5 3 , 1 厂m/s 14.6 10 3m/s A 20 10 4

溢流阀的溢流量

回路效率

而q y 0

6-6 在图6-34 所示的调速阀节流调速回路中，已知q p

25L/min

-4

A 1=100 10 m ，A 2 =50 10 m ,F 由零增至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 min 0.5MPa ，试求：

度v 和溢流阀的溢流量。解：1）液压缸进油腔压力

F P 1

4000

4 10 6MPa 2MPa

20 10

q i 3

106/900

所以活塞运动速度为

2.92 q y

q p q 1 6 10 3/60 2.92 105 m 3/s 0.708 10 4m 3/s

q y

Fv P p q p

当A T1

4000 14.6 103 3 106 6 10 3

/60

0.03 10 4m 2时 q J1 14.6 10 3m/s

q p q j1 6 10

/60 当 42 0.05 10 4

m 2

时 q J2

阀的实际流量为

100% 19.5%

3q 1 8.76 10 43.8 8.76 5q 1 q j2 q p 6L/m in

5 m 3 / s

103m/s

3 ‘

10 m /s

14.6 因此

10 5

m ： 4

0.124 10 m /s

i 3

/s 8.76L / min q

p ，所以通过节流 v ±

^^m/s 50 10 3m/s ， A 20 104

C d A T

10 5m 3/s

0.62 0.01 104

解：1 ）在 q p q 1 5L /min 时，

在限压式变量泵特性曲线的变量段求出泵的出口压力

P p

2）液压缸可能达到的最高工作压力是多少? 3）回路的最高效率为多少？

解：1）溢流阀应保证回路在 F F max 30000N 时仍能正常工作，根据液压缸受力平 6-7.如图6-15所示的限压式变量泵和调速阀的容积节流调速回路, 标为（2MPa g 10L/min ），且在P p 2.8MPa 时q p 0，液压缸无杆腔面积

-4

A 1=50 10 m ,有杆腔面积A 2 =25 10 m ，调速阀的最小工作压差为

0.5MPa ，背压

阀调压值为0.4MPa ，试求：

1）在调速阀通过 q 5L/min 的流量时，回路的效率为多少？ 2 ）若q 1不变，负载减小 4/5时，回路效率为多少？ 3）如何才能使负载减小后的回路效率得以提高？能提到多少?

衡式 P y A 1

p 2

A 2

F max

P min A 2

F max

得

p y 0.5 106 ■50

4 30000

100 10 4 Pa 3.25MPa

104

进入液压缸大腔的流量：

q 1 A 100 1 0 4 0.2 1 03L/ min 2L / min= q p

溢流阀处于正常溢流状态，所以液压泵的工作压力

p P p y 3.25MPa

2)当

F F min 0时，液压缸小腔中压力达到最大值，

由液压缸

受力平衡式 P y A p 2max

A 2，故

p 2max

A 1 A 2P

100

3.25MPa 6.5MPa 50

3) F

F max

30000 N ，回路的效率最高

Fv P p q p

30000 —

100% 7.4%

3.25 106 孕

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L ^—^1 _^r ^1 .^1 L I L

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一 0 ? ■ ■ - ? ? ?■?

若变量泵的拐点坐