液压传动作业答案.doc

1． 什么叫液压传动？液压传动所用的工作介质是什么？

答：利用液体的压力能来传递动力的的传动方式被称之为液压传动。液压传动所用的工作介质是液体。

2. 液压传动系统由哪几部分组成？各组成部分的作用是什么？

答：（1）动力装置：动力装置是指能将原动机的机械能转换成为液压能的装置，它是液压系统的动力源。
（2）控制调节装置：其作用是用来控制和调节工作介质的流动方向、压力和流量，以保证执行元件和工作机构的工作要求。
（3）执行装置：是将液压能转换为机械能的装置，其作用是在工作介质的推动下输出力和速度（或转矩和转速），输出一定的功率以驱动工作机构做功。
（4）辅助装置：除以上装置外的其它元器件都被称为辅助装置，如油箱、过滤器、蓄能器、冷却器、管件、管接头以及各种信号转换器等。它们是一些对完成主运动起辅助作用的元件，在系统中是必不可少的，对保证系统正常工作有着重要的作用。
（5）工作介质：工作介质指传动液体，在液压系统中通常使用液压油液作为工作介质。

3. 如图所示的液压千斤顶，小柱塞直径d=10 mm，行程S=25 mm，大柱塞直径D=50 mm，重物产生的力=50 000 N，手压杠杆比L:l =500:25，试求：（1）此时密封容积中的液体压力是多少？（2）杠杆端施加力为多少时，才能举起重物？（3）杠杆上下动作一次，重物的上升高度是多少？

解：（1）Pa = 25.46 MPa
（2） N
N
（3） mm
答：密封容积中的液体压力p= 25.46 MPa，杠杆端施加力F1 =100 N，重物的上升高度=1 mm。

第二章　液压流体力学基础

1. 　液压油液的粘度有几种表示方法？它们各用什么符号表示？它们又各用什么单位？
　答：（1）动力粘度h ：动力粘度又称为绝对粘度，由式：确定。液体动力粘度的物理意义是：液体在单位速度梯度下流动或有流动趋势时，相接触的液层间单位面积上产生的内摩擦力。动力粘度的法定计量单位为Pa×s （N×s/m2）。
（2）运动粘度n ：液体的动力粘度与其密度的比值被称为液体的运动粘度，即：
液体的运动粘度没有明确的物理意义，但它在工程实际中经常用到。因为它的单位只有长度和时间的量纲，类似于运动学的量，所以被称为运动粘度。它的法定计量单位为m2/s，常用的单位为mm2/s。
（3）相对粘度：相对粘度又称为条件粘度，它是采用特定的粘度计在规定的条件下测量出来的粘度。用相对粘度计测量出它的相对粘度后，再根据相应的关系式换算出运动粘度或动力粘度，以便于使用。我国采用恩氏度°E。相对粘度无量纲。
2.　 密闭容器内液压油的体积压缩系数k为1.5×10/MPa，压力在1 Pa时的容积为2 L。求在压力升高到10 Pa时液压油的容积为多少？
解：根据体积压缩系数公式：
可得：L
则：压缩后油的容积为Vt = 2 - 0.027 = 1.973 L
答：压缩后油的容积为1.973 L
3　 某液压油的运动粘度为68 mm/s，密度为900 kg/m，求其动力粘度是多少？
解：动力粘度： Pa×s

4　　液压油的选用应从哪几个方面给予考虑？
答：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。

5． 如图中，液压缸直径D = 150 mm，柱塞直径d = 100 mm，负载F = 5×10N。若不计液压油自重及活塞或缸体重量，试求图示两种情况下液压缸内的液体压力是多少？

解：两种情况下柱塞有效作用面积相等，即：
则其压力：=6.37 MPa
答：在这两种情况下液体压力均等于6.37 MPa。
6.如图示，容器A内充满着的液体，水银U形测压计的，，求容器A中心的压力（分别用绝对压力和相对压力来表示）。

解：
已知
大气压

7.如图示一抽吸设备水平放置，其出口和大气相通，细管处断面积，出口处管道面积，，求开始能够抽吸时，水平管中所必需通过的流量。按理想液体计算。
解：对截面ⅠⅡ列伯努利方程，设通过中心线的水平面为基准

第三章　液压泵

1． 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？
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。
2. 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。
3． 如题4.3图所示，已知液压泵的额定压力和额定流量，设管道内压力损失和液压缸、液压马达的摩擦损失忽略不计，而题图4.3（c）中的支路上装有节流小孔，试说明图示各种工况下液压泵出口处的工作压力值。

答：，，，。
.4.　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，输出功率为。
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。
5． 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=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？
解：（1）
（2） 34.7L/min
（3）在第一种情况下：
W
在第二种情况下：
W
答：液压泵的容积效率为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。
6． 某液压泵在转速时，理论流量。在同样的转速和压 时，测得泵的实际流量为，总效率，求：
(1)泵的容易效率；(2)泵在上述工况下所需的电动功率；
(3)泵在上述工况下的机械效率；(4)驱动泵的转矩多大？
解：（1）
（2）

（3）

（4）

7．液压马达的排量，入口压力，出口压力，容积效率，机械效率，若输入流量，求马达的转速、转矩、输入功率和输出功率。各为多少？
解：

8.　一液压泵可兼作液压马达使用，设二者的机械损失扭矩相同，在相同的工作压力时，其机械效率是否相同？试证明。

解：不相同，因为：

两者虽相同，但液压马达的实际流量Q大于理论流量QT 故

第四章　液压缸
1. 如图所示的叶片泵，铭牌参数为q = 18 L/min，p = 6.3 MPa，设活塞直径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？（p=2 MPa）

解：（a） MPa
（b） MPa
（c）
2.　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=2 MPa，流量为q = 10 L/min，回油背压力为= 0.5 MPa，试求活塞往复运动时的推力和运动速度。
解：（1）无杆腔进油时：
N
m/s
（2）有杆腔进油时：
N
m/s
答：当无杆腔进油时的活塞推力是1.08´104 N，运动速度是0.021 m/s；当有杆腔进油时活塞的推力是0.875´104 N，运动速度是0.028 m/s。
3.　图示为两个结构相同相互串联的液压缸，无杆腔的面积有杆腔的面积，缸1的输入压力，输入流量，不计摩擦损失和泄漏，求：
（1） 两缸承受相同负载（）时，该负载的数值及两缸的运动速度；
（2） 缸2的输入压力是缸1的一半（）时，两缸各能承受多少负载？
（3） 缸1不承受负载（）时，缸2能承受多少负载？

解：
（1） 为大气压

第五章　液压阀
题1 【解】：如图，方框中用结构简图表示的是B阀，用图形符号表示的阀是C阀，看遥控口k堵死和不堵死B和C内部油路的不同连接的情况：
1) 当遥控口k不堵死时，B阀(方框中)的先导阀腔和弹簧泄油腔通过遥控口k连通（图中蓝线），先导阀受液压和弹簧力作用始终压在阀座上，不可能开启，通过阻尼孔的压力油只能打开C阀（图形符号表示的阀），由C阀调定，即通过B、C两阀的压力就是pc的压力，即为2MPa。

2）当红线即遥控口k堵死时，B阀打开的条件必须是其先导阀要打开，而此时先导阀的弹簧腔不仅作用了弹簧力，还作用有压力pc，必须在C阀也打开的情况下B阀才能打开，此时B、C两阀通路的压力就为pc＋pB＝1.4＋2＝3.4MPa。图中阀A、阀（B＋C）为并联，当负载无限大时，泵的出口压力由两者中小的决定，而（B＋C）串联后pc＋pB＝3.4MPa，pA＝3MPa，因此为3Mpa。
所以
①遥控口k不堵死时：泵输出压力为2MPa；
②遥控口k 堵死时：泵输出压力为3Mpa。

题2【解】：知，泵的压力由溢流阀确定。
对a）：压力情况：由于，B由C调定，所以A由C调定，泵出口压力；
流量分配情况：A阀——泵的大部分流量通过A阀的主阀口回油箱；泵的一小部分流量通过A阀的阻尼孔成为A阀的泄漏油，从A阀的遥控口k进入B阀；
B阀——来自A阀遥控口k的泄漏油大部分通过B阀的主阀口回油箱，一小部分通过B阀的阻尼孔成为B阀的泄漏油，从B阀的遥控口k进入C阀；
C阀——来自B阀遥控口k的泄漏油大部分通过C阀的主阀口回油箱，一小部分通过C阀的阻尼孔成为C阀的泄漏油，打开C阀的先导阀，从先导阀弹簧腔回油箱。
对b）：压力情况：泵出口压力，但是B阀卸荷，即，所以
。

题3【解】：知溢流阀压力，因此
1） DT断电，负载→∞，则，而，所以此时。
2） DT断电，负载压力2MPa时，由于负载压力小于，故＝负载压力，即。
3） DT淂电，负载压力2MPa时，小于负载压力，所以。
题4【解】：根据减压阀工作原理
1） 初始状态阀口全开：。
2） 由出口压力控制阀芯运动使阀口关小，而，所以阀芯不运动，阀口还是全开。
所以，系统压力总是由减压阀出口压力决定的，即为0。
题5【解】：知
1） 根据减压阀的工作原理
①时，阀口全开，，所以活塞在运动期间，即。
②时，阀口关小，，所以，故此时

。
如果减压阀外泄油口在安装时堵死了，当活塞碰到死挡铁即负载→∞时，因为外泄油口被封死，减压阀阀芯无法产生使阀口关小的动作，阀口还全开，即，且此时，故即均为。
题6【解】：计算出各油缸克服其负载所需的压力：

根据 ，有

1） 由于，知（缸2动），而
（缸1动），显然
①缸2先动，此时缸1不动：；
②缸2到底后，缸1动作，此时：，，。
2） 阀的额定压力应大于其工作压力，根据液压元件的压力系列，可选为。
3） 缸1的流量：
缸2的流量：
且两个油缸单独动作，所需最大流量为24L/min。
背压阀的流量：
泵的流量必须大于系统元件动作时所需要的最大流量，因此根据液压元件的流量系列，可选择如下：
① 泵、溢流阀、节流阀、减压阀的流量为 25/min;
② 背压阀的流量为16L/min。
题7【解】：1）对顺序阀，时打开，但进出口压力根据负载要求可持续上升，直至推动负载或打开溢流阀，在此，，所以。
2）同理，因顺序阀，所以，而，所以，即，。
3）当活塞运动到位时，，使，又，故
。
题8【解】：负载→∞，系统压力由阀决定，按图中情况，分两方面讨论：
1），顺序阀可使，所以此时只要顺序阀打开，溢流阀就一定打开，故，泵的压力由顺序阀决定。
2），顺序阀打开，压力持续上升到才能打开溢流阀，故，泵的压力由溢流阀决定。
3）如果两阀对换位置，顺序阀作溢流阀用，按题6－16知，。

第七章　基本回路
1.解：

2.答：图（a）中，A缸先动。因为A缸的进油腔压力小于B缸；A缸、B缸速度相等，这是因为节流阀安装在进油路上，调节着A缸、B缸的流量，qA=qB。
图（b）中，A缸先动，速度快。因为节流阀安装在出油路上，两个液压缸并联，液压泵调定的压力相同，所以负载小的A缸回油压力大，即节流阀压差大，故A缸速度大，此时B缸不动。当A缸运动到缸底，B缸运动，由于其负载大，回油压力小，即节流阀压差小，故B缸运动速度小。

3.解：（1）m3/s，

MPa。
m3/s
=87.1L/min，
r/min
W

这是因为存在溢流损失和节流损失.
（2） L/min
r/min
W

题4【解】：动作表
电磁铁
压力值
1DT
2DT
A
B
－
－
0
0
＋
－
0
2
－
＋
4
4
＋
＋
4
6

题5【解】：首先，计算出克服负载F时C点的压力值，假设为PF，则

可见，因此
1） 活塞在运动时所有阀均不工作，即：。
2） 当活塞运行到终端位置时，，此时，所有阀均处于工作状态，所以有：
；；

题6【解】：动作表

动作
电磁铁状态
1DT
2DT
3DT
4DT
快进
＋
－
＋
－
工进1
＋
－
－
＋
工进2
＋
－
－
－
快退
－
＋
－
－
停止
－
－
－
－

题7【解】：动作表
动作
电磁铁状态
1DT
2DT
3DT
4DT
快进
＋
－
＋
－
工进1
＋
－
－
－
工进2
＋
－
－
＋
快退
－
＋
＋
－
停止
－
－
－
－

题8【解】：计算克服负载F1时形成的压力：；
计算克服负载F2时形成的压力：
1） 当时，，故缸Ⅱ不动作，缸Ⅰ动作。
2） 当时，，此时减压阀工作，故缸Ⅱ在调定压力的减压阀控制下运动，同时减压阀进口压力上升使缸Ⅰ也动作，此时。因此是缸Ⅰ、Ⅱ同时动作。
3） 当时，，减压阀不工作，进口压力＝出口压力，即系统压力＝2MPa，所以只有缸Ⅱ动作，待缸Ⅱ运动到底后，减压阀开始工作，其进口压力上升才使缸Ⅰ也动作。

题9【解】：动作表和压力值
动作
各点压力MPa
说明
A
B
C
D
缸Ⅰ不动，缸Ⅱ右移
0
0
0.7
0.5
顺序阀关闭，减压阀全开，溢流阀关闭
缸Ⅰ右移，缸Ⅱ在右端
2.5
4.3
4.5
2
顺序阀全开，减压阀关闭，溢流阀工作
缸Ⅰ在右端，缸Ⅱ在右端
4.5
4.5
4.5
2
顺序阀全开但无油流过，减压阀关闭，溢流阀全开

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