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=1ms，r=920kg/m3。水银的密度r =13600kgm3。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00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00为等压面得： 题目2某流量Q=16Lmin的油泵安装在油面以下，如图2-2所示。设所用油液r=917kgm3，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II与油泵人口处一两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。以一为基准面，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=1010-6m2/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p2）缝隙前后的压力差p3）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950rmin，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150Lmin，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=FA，所以泵的出口压力p=FA，即压力计读数是p=FA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=lOmLr；液压马达机械效率hmM=0.95，容积效率hvM=0.9，排量qM=lOmLr。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1500rmin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=2.5Lmin，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=12Lmin，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=14103N，FL2=4250N，背压力p=1.5105Pa。节流阀2的压差p=2105Pa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=3.510-2ms，快进速度v2=410-2ms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16105Pa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16105Pa。(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25Lmin；减压阀25Lmin；溢流阀63Lmin。(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=98105Pa，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=98105Pa，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V0V=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NXQBlB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F1F2，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F1F2，则pBpA，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： pyAl=F1+pBA2由于 pBpA所以 py 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F1F2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pBpA，所以vBvA。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F1F2，所以pApB。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pApB，所以qTAvA。（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F1F2，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=40Lmin，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、15103N、43103N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 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 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 =15103N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 液压缸1、2运动到终端停止时：(3) FL =43l03N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“快进一工进一工进一快退一停止”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）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）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1YA2YA3YA4YA快进+-+-工进+-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lYA2Y3YA快进+-+工进+-停留+-快退-+-停止- 18 -