梧州学院液压传动典型例题及解答.doc

典型例题及解答

第二章 液压油和液压流体力学基础
[题目1]
在图2-1所示管道中，当油在管道内流动时，用测压计测A、曰两点间的压力损失hw=1.91m油柱。A、B点间距离l=3m，d=20mm，油在管中流速v=1m／s，r=920kg/m3。水银的密度r =13600kg／m3。试求在管中油流方向不同时，差压计读数值△h为多少?

图2-1
[解答]
（1）油流方向从A一B
列出伯努利方程

得
（1）
以水银差压计的0—0为等压面
（2）
将式2代人式1，得

所以

（2）油流方向从B一A时

以水银差压计的0—0为等压面

得：

[题目2]
某流量Q=16L／min的油泵安装在油面以下，如图2-2所示。设所用油液r=917kg／m3，粘度n=1lcSt，管径d=18mm。如不考虑油泵的泄漏，且认为油面能相对保持不变(即油箱容积相对较大)。试求不计局部损失时油泵入口处的绝对压力。

图2-2
[解答]
(1)求吸油管内油液的流速v

(2)求吸油管内液流的雷诺数Re

(3)求沿程压力损失△pL
(4)求油泵人口处的绝对压力p2
列出油面I—I与油泵人口处Ⅱ一Ⅱ两选定断面处的伯努利方程式

由于油箱液面为相对静止，故vl=O。以Ⅱ一Ⅱ为基准面，故h2=0。因不计局部损失，故hx=0。则上式变为

整理后得

即

注：取大气压力为p1=105Pa

[题目3]
在图2-3中，液压缸的有效面积A=50cm2，负载F=12500N，滑阀直径d=20mm，同心径向间隙h=0.02mm，间隙配合长度l=5mm，油液粘度n=10×10-6m2/s，密度r=900kg/m3，泵的供油量q=10L/min，若考虑油液流经滑阀的泄漏，试按同心和完全偏心两种不同情况计算活塞的运动速度。
图2-3
[解答]
1）系统工作压力p

2）缝隙前后的压力差△p

3）同心时的泄漏量△q及活塞的速度

4）完全偏心时的泄漏量△q‘及活塞的速度

第三章 液压泵和液压马达
[题目1]
液压泵转速为950r／min，排量Vp=168mL/r，在额定压力29.5MPa和同样转速下，测得的实际流量为150L／min，额定工况下的总效率为O.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，所需电动机驱动功率。
5）驱动泵的转矩。
[解答]
1）泵的理论流量

2）泵的容积效率

3）泵的机械效率

4）额定工况下，所需电动机驱动功率

5）驱动泵的转矩

[题目2]
已知液压泵的额定压力PH，额定流量qH，忽略管路损失。试说明所示各种情况下，液压泵的工作压力分别为多少（压力计读数）？并说明理由。

图3-1
[解答]
图a所示，液压泵与油箱直接相连，泵的输出流量全部流回油箱，泵的出口压力为大气压力，其相对压力pp=O，压力计读数为零。
图b所示，液压泵输出的压力油，通过节流阀流回油箱。节流阀压差为△p，节流阀出口接油箱，因此节流阀进口压力就等于△p。而液压泵的出口与节流阀进口相连，所以液压泵出口压力为△p，压力计读数值是△p。
图c所示，液压泵出口与液压缸大腔相连，大腔的压力p=F／A，所以泵的出口压力p=F／A，即压力计读数是p=F／A值。
图d所示，液压泵的出口处，既与液压缸的大腔相连，又与油箱相连。由于液压泵的出口处与油箱相连，所以其出口压力为大气压力，压力计的读数为零，因此液压缸大腔的压力也为零，由于压力不足，不能克服负载，活塞不运动。
图e所示，液压泵的出口与溢流阀和节流阀的进口相连，液压泵输出的液压油一部分通过节流阀输入给系统；而另一部分流向溢流阀，当溢流阀达到它的调整压力时，方能有溢流作用，因此液压泵的出口压力就是溢流阀的调整压力py，而压力计的示值决定于系统的负载压力，其值为p计=py-△p。
图f所示，液压泵的出口与液压马达相连，所以液压泵出口压力不计管路损失就是液压马达入口的压力。液压泵出口的压力

压力计的读数也是

[题目3]
一液压泵与液压马达组成的闭式回路，液压泵输出油压pp=1OMPa，其机械效率hmp=0.95，容积效率hvp=0.9，排量qp=lOmL／r；液压马达机械效率hmM=0.95，容积效率hvM=0.9，排量qM=lOmL／r。若不计液压马达的出口压力和管路的一切压力损失，且当液压泵转速为1500r／min时，试求下列各项：
(1)液压泵的输出功率；
(2)电动机所需功率；
(3)液压马达的输出转矩；
(4)液压马达的输出功率；
(5)液压马达的输出转速(nM)。

图3-2
[解答]
(1)液压泵的输出功率P0P

(2)电动机所需功率Pip

(3)液压马达的输出转矩TM

(4)液压马达的输出功率POM

(5)液压马达的输出转速nM

第四章 液压缸
[题目1]
在图4-1(a)所示的液压回路中，所采用的是限压式变量叶片泵。图(b)示出了该泵调定的流压特性。调速阀调定的流量为Q2=2.5L／min，液压缸两腔的有效作用面积A1=50cm2、A2=25cm2。在不考虑任何损失时，试计算：
(1)液压缸左腔的压力pl；
(2)当负载FL=0时的p2；
(3)当负载FL =9000N时的p2。

图4-1
[解答]
(1)左腔的压力pl
因
故由流压特性曲线可查得

(2) FL=0时的p2

(3) FL =9000N时的p2

[题目2]
图4-2为两个相同的液压缸串联，它们的无杆腔有效工作面积A1=80cm2，有杆腔的有效工作面积A2=50cm2。输入油液压力p=600kPa，输入的流量q=12L／min，求如果两缸的负载F1=2F2时，两缸各能承受多大的负载（不计一切损失）？活塞的运动速度各为多少？若两缸承受相同的负载（即F1=F2），那么该负载的数值为多少？若缸1不承受负载（即F1=O），则缸2能承受多大的负载？

图4-2

[解答]
（1）两缸的负载为F1=2F2时
活塞A产生的推力
活塞B产生的推力
当F1=2F2时，
又 （液压泵出口压力）
所以

活塞B承受的负载

活塞A承受的负载

活塞的运动速度

（2）两缸的负载F1=F2时
则

于是
（3）当F1=0时
则

第五章 液压阀
[题目1]
图5-1中各溢流阀的调整压力p1=5MPa，p2=3MPa，p3=2MPa。问外负载趋于无穷大时，泵的工作压力如何？

图5-1
[解答]
当外负载趋于无穷大时，液压泵输出的全部流量，通过溢流阀溢回油箱。
当二位二通阀断电时，因溢流阀外控口被堵死，泵出口压力决定于p1，即p1=5MPa。
当二位二通阀通电时，溢流阀外控口被接通，泵出口压力决定于远程调压阀的最小调整压力，即p2=2MPa。

[题目2]
图5-2所示为夹紧回路，溢流阀的调整压力p1= 5MPa，减压阀的调整压力p2=2.5MPa，试分析活塞快速运动时，A、B两点的压力各为多少？减压阀的阀芯处于什么状态？工件夹紧后，A、B两点的压力各为多少？减压闷的阀芯又处于什么状态？

图5-2
[解答]
1.主油路无负载
1）夹紧液压缸活塞快速运动
此时夹紧液压缸不受力，若忽略一切损失，夹紧液压缸的压力p=O，因此B点的压力pB=0，A点的压力等于B点压力加上减压阀的压差，即PA=△p（△p为减压阀的压差）。此时减压阀的阀芯处于开度最大的位置。
2)工件夹紧之后
液压缸受力，液压缸内的压力等于减压阀的调整压力p2，因此B点的压力pB=2.5MPa。A点压力等于溢流阀的调整压力p1，即pA=5MPa。此时减压闷的阀芯处于开度为零（关闭阀的开口状态）。
2.主油路有负载
1）夹紧液压缸活塞快速运动
A点压力pA随主油路负载而变化。负载大，则压力高；负载小，则压力低。面B点的压力pB=0（因夹紧液压缸无负载）。减压阀的阀芯处于开度最大的位置。
2）工件夹紧之后
夹紧液压缸受力，液压缸内的压力等于减压阀的调整压力p2，因此B点压力pB=p2=2.5MPa。A点压力等于溢流阀的调整压力，即PA=p1=5MPa。减压阀的阀芯处于开度为零状态。

[题目3]
如图5-3所示的液压回路。已知液压缸的有效工作面积分别为Al=A3=100cm2，A2=A4=50cm2，当最大负载FL1=14×103N，FL2=4250N，背压力p=1.5×105Pa。节流阀2的压差△p=2×105Pa时，试问：
(1)A、B、c各点的压力(忽略管路损失)各是多少？
(2)对阀1、2、3最小应选用多大的额定压力？
(3)快进速度vl=3.5×10-2m／s，快进速度v2=4×10-2m／s时，各阀的额定流量应选用多大？
(4)试选定阀1、2、3的型号(由液压传动设计手册或产品样本中查选)。
(5)试确定液压泵的规格、型号(由液压传动设计手册或产品样本中查选)。

图5-3
[解答]
(1)求A、b、c各点的压力

(2)阀l、2、3的额定压力
按系统的最高工作压力16×105Pa作为各阀的额定压力。待阀1、2、3的具体型号确定后，应使其额定压力值≥16×105Pa。
(3)计算流量Q
节流阀的过流量QT

减压阀的过流量QJ

溢流阀的过流量QY

选用各阀的额定流量为：节流阀25L／min；减压阀25L／min；溢流阀63L／min。
(4)确定阀l、2、3的型号
阀的型号应根据阀的额定压力和额定流量选用：
节流阀为L-63，减压阀为J-63，溢流阀为P-B63(广州机床研究所系列)。
(5)选定液压泵
选定液压泵的型号应满足回路中流量和压力的要求。故选定齿轮泵CB-B50(广州机床研究所系列)。

第六章 辅助装置
[题目1]
一用折合式蓄能器使液庄泵卸荷的液压系统，如图所示。已知液压缸的工作压力为p=98×105Pa，若允许的压力下降率为d=0.12，在泵卸荷的时间内，系统的漏损量△V=0.1L。试问蓄能器的充气压力多大？蓄能器的容量多大？
[解答]
(1)求充气压力p0
由题意知蓄能器维持的最高工作压力为p1=98×105Pa，由压力下降率求出蓄能器要维持的系统最低工作压力p2：
由
有
则
取
(2)求容量V0
△V=0.1L是蓄能器向系统的补油容量。蓄能器慢速输油时，n=1，由式(6-3)有

由《液压传动设计手册》查选，用NXQ—BlB型蓄能器。

第七章 液压基本回路
[题目1]
图7-1中A、B两液压缸的有杆腔面积和无杆腔的面积分别均相等，负载F1>F2，如不考虑泄漏和摩擦等因素，试问两液压缸如何动作？运动速度是否相等？如节流阀开度最大，压降为零，两液压缸又如何动作？运动速度有何变化？将节流阀换成调速阀，两液压缸的运动速度是否相等？

（a） （b）
图7-1
[解答]
（1）两缸动作顺序及其运动速度
对于图示回路，均是B缸先动，B缸运动到终点后，A缸开始运动。其理由如下：
对于图a所示的出口节流调速回路而言，根据力平衡方程式:
pyAl=F1+△pAA2
pyAl=F2+△pBA2
可知: 出口节流调速回路，进油腔压力，即无杆腔压力始终保持为溢流阀的调整压力值py，故平衡状态时，当F1>F2，则△pB>△pA，负载小的活塞运动产生的背压力高；这个背压力（即△pB）又加在A缸的有杆腔，这样使A缸的力平衡方程变为：
p’yAl=F1+△pBA2
由于 △pB>△pA
所以 p’y> py
这表明，A液压缸无秆腔要求的进油压力大于溢流阀的调定值，使A液压缸不能运动，直至B液压缸运动到终点后，背压力减小到△pA值，A液压缸才能开始运动。因此，当F1>F2时，B液压缸先动，到达终点后，A液压缸才开始运动。
通过节流阀的流量方程（薄壁节流口），可知：
B液压缸运动速度
A液压缸运动速度
流量系数C，节流阀通流截面AT，无杆腔面积A2均一定。由于△pB>△pA，所以vB>vA。
对于图b所示进口节流调速回路而言，负载大小决定了液压缸左腔压力，可知：
A液压缸的工作压力
B液压缸的工作压力
由于F1>F2，所以pA>pB。正由于这种原因，B液压缸先动，待它到达终点停止运动后，A液压缸才能运动。
流过节流阀至两缸的流量分别为：

和

由于pA>pB，所以qTA<qTB，则有：vB>vA。
（2）节流阀开度最大，压降为零时，两液压缸的动作顺序及其运动速度
由于此时F1>F2，B液压缸所需压力低于A液压缸所需压力，所以B液压缸先动，运动到终点后，待压力升至到A液压缸所需压力时，A液压缸动作。
由于液压泵输出的流量一定，A和B液压缸的A1面积相等，所以A、B两液压缸的运动速度都相等。
（3）将节流阀换成调速阀时两液压缸的运动速度
因有调速阀中的定差减压阀的作用，负载变化能使调速阀输出流量稳定，所以vB=vA。
具体地说，对图a所示回路，；
对图b所示回路，。

[题目2]
如图7-2所示的液压系统中，两缸的有效工作面积Al=A2=lOOcm2，泵的流量Qp=40L／min，溢流阀的调定压力pY=4MPa，减压阀的调定压力pJ=2.5MPa，若作用在液压缸1上的负载FL分别为0、15×103N、43×103N时，不计一切损失，试分别确定两缸在运动时、运动到终端停止时，各缸的压力、运动速度和溢流流量。

图7-2
[解答]
(1) FL =0
① 液压缸1(2DT通电)和液压缸2向右运动时：
液压缸的工作压力

液压缸的运动速度

溢流量
② 液压缸l、2运动到终端停止时：
液压缸1的工作压力
液压缸2的工作压力
液压缸I、2的运动速度
溢流量 (不考虑先导式减压阀导阀的泄漏时)。
(2) FL =15×103N
①液压缸l、2运动时：
因液压缸2无负载，故先动。此时工作压力

速度

液压缸2到终端后，缸l再动。此时：

因减压阀没工作，故
溢流量
②液压缸1、2运动到终端停止时：

(3) FL =43×l03N
负载压力

液压缸2运动时

溢流量
液压缸2停止运动后工作压力为

因负载压力pL大于溢流阀调定的压力pY，所以液压缸l始终不动，即v1=0。
溢流量

第八章 典型液压系统
[题目1]
图8-1所示为实现“快进一Ⅰ工进一Ⅱ工进一快退一停止”工作循环的液压系统，试填上电磁铁动作顺序表。

图8-1
[解答]
图为出口节流调速回路。
（1）快进时，1YA和3YA通电，回油路直接与油箱相通，回油速度快。因此活塞快速向前运动。
（2）Ⅰ工进时，要求较快的慢速进给，因此在回油路上并联两个节流阀。3YA和4YA断电时，换向阀2处于中位，这时回油通过两个节流阀同时流回油箱，回油速度较快，因此活塞以较快速度向前进给。
（3）Ⅱ工进时，要求较慢的慢速进给，4YA通电，回油通过节流阀3流回油箱。由于油液通过一个节流阀回油箱，回油速度较慢，因此活塞慢速向前进给。
（4）快退时，要求活塞快速退回，因此IYA断电，2YA和3YAI通电，回油油路直接与油箱相通，活塞快速退回。
（5）快退至原位停止，这时1YA、2YA、3YA和4YA均断电。
电磁铁动作顺序表如下：
电
磁
铁

工作循环
1YA
2YA
3YA
4YA
快进
+
-
+
-
Ⅰ工进
+
-
-
-
Ⅱ工进
+
-
-
+
快退
-
+
+
-
停止
-
-
-
-

[题目2]
写出图8-2所示液压系统的动作循环表，并评述这个液压系统的特点。

图8-2
[解答]
系统动作循环见下表，这个系统的主要特点是：用液控单向阀实现液压缸差动连接；回油节流调速；液压泵空运转时在低压下卸荷。
电磁铁动作顺序：
电
磁
铁
工
作
循
环

lYA
2Y^
3YA
快进
+
-
+
工进
+
-
-
停留
+
-
-
快退
-
+
-
停止
-
-
-

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