液压传动-东南大学-习题解答1-7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1.1 液压千斤顶如图1-7所示。

小活塞直径15 mm ，行程 10 mm ，大活塞直径60 mm ，重物产生的力F 2= 48 000 N ，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F 1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2S 是多少？解：（1）324800017(6010)4F p A π-===⨯MPa （2）63211710(1510)4F pA π-==⨯⨯⨯⨯ N125100750l F FF L ==⨯= N （3）212121510()0.62560A S S A ===mm 答：密封容积中的液体压力p = 17MPa ，杠杆端施加力F 1 =100 N ，重物的上升高度2S =0.625 mm 。

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0.2cm 3，重复上述计算。

解：（1）3248000200017.69(6010)4F p A π-+===⨯ MPa （2）63211710(1510)4F pA π-==⨯⨯⨯⨯ N125(175)110750l F F F L =+=⨯= N （3）11220.21000.554S A S A -⨯== mm1-2 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1A 和2A ，122A A =，两缸承受负载1F 和2F ，且122F F =，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，qv A=。

压力由负载决定。

串联时：速度由泵的流量决定：前缸1qv A =，后缸112q v A ⨯=压力由负载决定：后缸221F p A =，前缸21111112 2.5F A F A F p A A ⨯+==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150d mm =mm 、长mm 400l mm =的液压油，体积膨胀系数416.510K β--=⨯，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：)1(12T V V ∆+=βV T V⨯∆∆=βmm VS 131504400150450105.615042242=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯∆=-πππ2-2 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：0V T V⨯∆∆=β3924025M 0.0002296110440015050105.6=⨯⨯⨯⨯⨯=∆=∆--πβT V VP VV K ∆∆-=0一般取值MPa 3107.0⨯ MPa V V K P 75.224001504105.6504001504107.024230=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=∆⨯-=∆-ππ2-3 某液压液在大气压下的体积是331050m -⨯，当压力升高后，其体积减少到33109.49m -⨯，取液压液的体积模最为MPa K 0.700=，.试求压力升高值。

答：根据体积压缩系数公式 kP V V K 10=∆∆-= MPa V V K p 4.11050101.0700330=⨯⨯⨯=∆⨯-=∆-- 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N m k /1075.4210-⨯=。

机内的压力由手轮丝杠和活塞产生。

活塞直径mm d 10=，丝杠螺距mm p 2=。

当压力为MPa 1.0时，机内油液体积ml V 200=,试求为在压力计内形成20MPa 的压力。

手轮要摇多少转?解：先求V ∆，由液体压缩率0V P V k ⨯∆∆-=（毫升是立方厘米）ml V P k V 89.11075.410200109.1910660=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯∆⨯=∆--mm Vl 24104189010422=⨯=⨯∆=∆ππ答案 12转2-5 如图2-5所示一液压缸，其缸筒内径mm D 120=，活塞直径d=119.6mm,，活塞长度L = 140mm ，若油的动力粘度s Pa ⋅=065.0μ。

活塞回程要求的稳定速度为s m v /5.0=，试求不计油液压力时拉回活塞所需的力F 。

答：内摩擦力dydu AF μ= N dy du AF 55.81024.05.06.119140065.03=⨯÷⨯⨯⨯⨯==-πμ2-6 一滑动轴承由外径d =98mm 的轴和内径mm D 100=，长度mm l 120=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s Pa ⋅=051.0μ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dydu AF μ= A=260.0369264m 1098120=⨯⨯⨯-π125602.014.3604801002.0=÷⨯÷⨯==n D dy du π N dyduAF 6.23125600.0369264051.0=⨯⨯==μ Nm DF T 18.110506.2323=⨯⨯=⨯=- 答案0.4NM2-7 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s m v /10325-⨯=，密度为900㎏/m 3，转盘以1500r/min 转速旋转时，试求驱动转盘所需的转矩。

解：027.01039005=⨯⨯==-v ρμ 内摩擦力 dydu AF μ=， 在半径r 处的力为==rdr dA π2dr nr r n rdr dy du AdF 2220002.022νρπππμμ=== dr nr r dF dT 32200νρπ=⨯=Nm r n dr nr T 3.334/1.060/150014.3027.0200420040424210032=⨯⨯⨯⨯===⎰νρπνρπ2-8动力钻度s Pa ⋅=2.0μ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：︒=45ϕ，mm a 45=mm b 60=mm h 2.0=min /90r n =。

解：内摩擦力 dydu AF μ= 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，ϕπϕππϕπμμcos 166090cos 42.02cos 22222dr r dr r r n dr r dy du A dF ==== dr r drr 2229.83cos 16=ϕπ dr r r dF dT 39.83=⨯= Nm r dr r T b a a7.23)45105(2149.839.834443=-⨯===⎰+3.22609027.23=÷⨯⨯==πωT P W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：0==b a p p ，p p c ∆=，A F p d =， ηπV Tp e 2=。

4-2 液压泵的额定流量为100 L/min ，液压泵的额定压力为2.5 MPa ，当转速为1 450 r/min 时，机械效率为ηm =0.9。

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2.5 MPa 时，流量为100.7 L/min ，试求：（1）液压泵的容积效率ηV 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，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？ 解：（1）实际除以理论：ηv t q q ===1007106095.. （2）=⨯⨯===95.01061450500111v t v q n n Vn q ηη 34.7L/min （3）在第一种情况下：3360109.4609.010106105.2⨯=⨯⨯⨯⨯===-mtmti pq P P ηηW在第二种情况下：33611011069.195.0609.0107.34105.2⨯=⨯⨯⨯⨯⨯===-mt vm t i pq P P ηηηW答：液压泵的容积效率ηV 为0.95，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4.9⨯103W ，在第二种情况下的驱动功率为1.69⨯103W 。

4-3 设液压泵转速为950r/min ，排量r mL V p /168=，在额定压力29. 5 MPa 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0.87，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min /6.15960/950168L Vn q =⨯== =2660ml/s容积效率 94.06.159150==V η 机械效率926.094.087.0===V m ηηη 泵在额定工况下的所需驱动功率：KW pqp 8.846087.0105.291015063=⨯⨯⨯⨯==-η驱动泵的转矩：=⨯⨯⨯==95014.32608.842n P T π0.85KN 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z /2π，配油盘上封油区夹角为ε，定子内表面曲线圆弧段的夹角为β(图4-28)，它们之间应满足怎样的关系?为什么？解εβ≥ zπε2≥保证吸压油腔不连通，减少困油 4.6 某床液压系统采用一限压式变量泵。