液压-习题答案.docx
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1、题1-4图1-1某液压油在大气压下的体积是50x10-33,当压力升高后,其体积减少到49.9x10-3,取油压的体积模量为K=700.0%,求压力升高值。解:V=V-,=49.9103-50103n3=-l104w3由1尸“痴aAAV700106l101zl由K=匕矢U:n=pa=1.4MPaVV0501031-2用恩式粘度计测的某液压油(p=850m3)200Ml流过的时间为153s,20。C时200MI的蒸馀水流过的时间为2=51s,求该液压油的恩式粘度。石,运动粘度V和动力粘度各为多少?解:。七=?=肝=3=(7.31。E-筌)x1(6zm2s=i98x1(5am2s1-3图示为一粘度
2、计,假设D=100mnbd=98mm,l=200mm,外筒转速n=8rs时,测得转矩T=40Ncm,试求其油液的动力粘度。,千产N解:设外筒内壁液体速度为O1.I!Id.三-4-三.Jw,由汇=一=dy=du;内xL两边积分得1-4图示一液压缸,其缸筒内径D=12厘米,活塞直径d=11.96厘米,活塞长度L=14厘米,假设油的粘度=0.065Pa.s,活塞回程要求的稳定速度为v=0.5ms,试求不计油液压力时拉回活塞所需的力F等于多少?解:对活塞列平衡方程:对上式两边积分得:相通的水槽中,液体在管 液体的密度为 容器内真空度。中上升的高度h=lm,设p = 1 OOokg ! nr,试求1-5
3、如下图,一具有一定真空度的容器用一根管子倒置一液面与大气相通的水槽中,液体与大气解:设综为大气压,2为绝对压力,那么真空度:P=Pi.-Pa取水槽液面为基面,列出静力学根本方程:匹+h=区PgPg那么真空度为:pa-p=Pgh=10009.8l=9.8103pa1-6如下图,有一直径为d,质量为m的活塞浸在液体中,并在力F的作用下处于静止状态。假设液体的密度为p,活塞浸入深度为h,试确定液体在测压管内的上升高度X。解:由题意知:1-7液压缸直径D=150mm,柱塞直径d=100mm,液压缸中充满油液。如果柱塞上作用着F=50000N的力,不计油液的重量,求图示的两种情况下液压缸中压力分别等于多
4、少?解:由图中分析知,在两种情况下,作用在柱塞上的面积均为工小41-8图示容器A中的液体的密度PA=900Kg/m3,B中液体的密度为PB=I200Kgm3,Za=20011i11),Zb=180mm,h=60mm,U形管中的测试介质是汞,试求A,B之间的压力差。解:此为静压力问题,可列出静压力平衡方程:Pa+PagZA=PBgZb+P水银gh+Pr得Pab=Pa-Pb=PBgZb+P水银gh-PgZ=12009.80.18+13.61030.06-9009.80.2Pa=8350Pa题1-8图19如下图,水深H=IOnI,截面A=O.02疗,4=0.04/,求孔口的出流流量以及点2处的表压力
5、(取。=1,不计损失)解:对0-0和2-2截面列理想液体能量方程:对2-2和1-1截面列理想液体能量方程:显然,P=P2=P4%,故总且有连续方程:VxAx=V2A2=Cl()由联立解得:2_22gH-()2那么2处的表压力即P=p2-pa=P2-Pi=_P=-P1-10如图示一抽吸设备水平放置,其出口和大气相通,细管处截面积1=3.21042,出口处管道截面积4=4A,h=lm,求开始抽吸时,水平管中所必需通过的流量q(液体为理想液体,不计损失)。解:对截面和建立液体的能量方程:AX=AXPg2gPg2g连续方程V1A1=V2A2(2)又P,+pgh=P2(3)方程(1)(2)(3)联立,可
6、得流量ITl有一液压缸,流量为25Lmin,吸油管直径25mm,泵的吸油口比油箱液面高出40OnIm。如只考虑吸油管中50OnInl的沿程压力损失,油液的运动粘度为30x10-6m2/5,油液的密度为9oozgzn3,问泵的吸油腔处的真空度为多少?解:如图,对IT截面和2-2截面建立液体能量方程:其中,%一%,故%之0Pci-P?=pgh+gpF+pg%=pgh+pv2+AP(AP表示沿程压力损失)nvd0.8490.025厂山、1、七*汇口、七Re=N=707.5rc,属于间接冲击此时管道内瞬间压力升高值管中最大压力(3) t=0.05如属于间接冲击此时管道内瞬间压力升高值管中最大压力2-1
7、液压泵的额定压力和额定留量,不计管道内压力损失,说明图示各种工况下液压泵出口处的工作压力值。解:a)p=0b)p=0C)P=APd)p=e)p=A匕2-2如下图,A为通流截面可变的节流阀,B为溢流阀。溢流阀的调整压力是P,如不计管道压力损失,试说明,在节流阀通流截面不断增大时,液压泵的出口压力怎样变化?F答:节流阀A通流截面最大时,液压泵出口压力P=O,溢流小-B阀B不翻开,阀A通流截面逐渐关小时,液压泵出口压力逐一渐升高,当阀A的通流截面关小到某一值时,P到达P,溢2流阀B翻开。以后继续关小阀A的通流截面,P不升高,维持Py值。2-3试分析影响液压泵容积效率%的因素。2-2图答:容积效率表征
8、容积容积损失的大小。由2=2=1电可知:泄露量M越大,容积效率越小功”而泄露量与泵的输出压力成正比,因而有f=k=*由此看出,泵的输出压力越高,泄露系数越大,泵排量越小,转速越底,那么容积效率就越小。2-4泵的额定流量为IooLmin,额定压力为2.5MPa,当转速为1450rmin时,机械效率为11r=0.9o由实验测得,当泵出口压力为零时,流量为106Lmin,压力为2.5MPa时,流量为100.7Lmin,试求:泵的容积效率;如泵的转速下降到500rmin,在额定压力下工作时,计算泵的流量为多少?上述两种转速下泵的驱动功率。解:通常将零压力下泵的流量作为理想流量,那么q=106L/min
9、由实验测得的压力为2.5MPa时的流量100.7L/min为实际流量,那么11v=100.7/106=0.95=95%Ch=Io6X500/1450L/min=36.55L/min,因压力仍然是额定压力,故此时泵流量为36.55X0.95Lmin=34.72L/min。当n=1450rmin时,P=pq(HV11J=2.5106100.7IO3/(600.950.9)w=4.91kw当n=500rmin时,P=pq(RVR)=2.5IO6X34.7107(600.950.9)w=l.69kw2-5设液压泵转速为950rmin,排量=168Lr,在额定压力29.5MPa和同样转速下,测得的实际流
10、量为150Lmin,额定工况下的总功率为0.87,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,所需电机驱动功率;(5)驱动泵的转矩。解:朱=VPn=I68X950L/min=159.6L/min k=qql=150159.6=94% *二/丁=0.87/0.9398=92.5% P=pq=29.5IO6X150X107(600.87)w=84.77kw因为=Pq/T所以T=pq/3=pq/(211n)=29.5106150107(20.873.14950)N.m=852.1N.m2-6分析双作用叶片泵配油盘的压油窗口端开三角须槽,为什么能降低压力脉动
11、和噪声?答:在配油盘压油窗口开三角眉槽后,处于两片间的封油区容积逐渐与压油腔相通,压力变化率小,就可降低流量,降低压力脉动和噪声。2-7双作用叶片泵两叶片之间夹角为,配油盘上封油区夹角为,定子区外表曲线圆弧段的夹角为,它们之间应满足怎样的关系?为什么?答:为了保证配油盘的吸、压油窗口在工作中能隔开,必须2jiZ;为了防止产生困油、气穴现象,必须B。2-8试分析外反应压力式变量叶片泵4-特性曲线,并表达改变AB段上下位置,BC段的斜率和拐点B的位置的调节方法。答:曲线形状分析:1) 曲线AB段。在此段,泵的反应作用力小于泵的弹簧预紧力,泵的偏心距为初始最大值不变,泵的流量也是最大值,并保持不变,
12、曲线AB段近似水平。但由于压力增加,泄漏也增加,故曲线AB段随压力的增加而略有下降。2)拐点B。在B点,泵的反应作用力刚好等于泵的弹簧预紧力。对应的工作压力pc=ksx0Ax,其值由弹簧预压缩量X。确定。3)曲线BC段。在此段,泵的反应作用力大于泵的弹簧预紧力,定子左移,偏心距减小,泵的流量也减小。当泵的工作压力高到接近于C(实际上不能到达)点压力时,泵的流量已很小,这时因压力较高,故泄漏也增多,当泵的流量只能全部用于弥补泄漏时,泵的实际对外输出流量为零,这时,偏心距已很小且不会再变小,泵的工作压力也不会再升高,这就是C点。影响曲线形状的因素:1)改变柱塞的初始位置,可以改变初始偏心距的大小,
13、从而改变泵的最大输出流量,即使曲线AB段上、下平移。2)改变弹簧刚度,可以改变曲线BC段的斜率,弹簧刚度大,BC段斜率小,刚度小,BC段斜率大。3)改变弹簧预紧力的大小,可改变压力p,的大小,从而使曲线拐点左、右平移。3-1图示三种结构的液压缸,活塞和活塞杆直径分别为D,d,如进入液压缸的流量为4,压力为p,试分析各缸产生的推力,速度大小以及运动方向。解:对于图aF=P-(D2-J2)V=-=4=4A衿-屋)4g(D2-d2)杆受拉,液压缸左移对于图bF=P-D2-(D2-d2=Pd2-44Z4由式:D2V=+(d2-j2)v杆受压,液压缸右移F=pd2-V =4对于图Cq=q=4gA-2d2
14、4杆受压,液压缸右移3-2图示两个结构和尺寸均相同相互串联的液压缸,无杆腔面积A1=100CIn2,有杆腔面积A2=8Ocm)缸1输入压力P=0.9MPa,输入流量q】=12Lmi11o不计损失和泄漏,试求:两缸承受相同负载时(F1=F2),负载和速度各为多少?缸1不受负载时(F1=O),缸2能承受多少负载?缸2不受负载时(F2=O),缸1能承受多少负载?题3-2图解:对缸1和2的活塞分别列平衡方程FI=PA-P2AaF2=P2Ai其中,Fl-Fa联立以上方程得,P2=O.9IO6X10010-7(80104+100104)Pa=0.5XlO6Pa负载:F1=F2=P2A1=O.5106IOo
15、XlOJ500ON缸的速度:V1=q1Ai=12103/(100XlO-4)m/min=1.2mmin又由V1A2=V2A1得V2=V1A2/A1=0.96mmin由F)-PiAiP-2Aj-0得P2=P1A1/A2=L125MPaF2=P2A1=I.1251061OOIO1=11250N由F2=P2A1=O得P2=0F1=P1A1=O.9106100X104N=9000N3-3图示液压缸,输入压力为p,活塞直径为D,柱塞直径为d,求输出压力P2,为多少?解:由受力可知:O口3-4差动连接液压缸,无杆腔面积Al=IoOCm2,11有杆腔面积Az=40cm2,输入油压力p=2MPa,IPj-输入
16、流量q=40L/Inin,所有损失忽略不计,试求:液压缸能产生最大推力;差动快进时管内允许流速为4ms,进油管径应选多大?解:液压缸的推力F=P1(A1-A2)明故Fnstx=P1X(A1-A2)Xl=2106(100-40)10,1N=1.21O,N=12kN活塞运动速度V=q(A1-A2)=40107(6060IO-4)ms=l9m/s又VA尸V管人管故A铃=(1/9)X1001074=JId24d=18.8mm应取2Oinm3-5图示一个与工作台相连的柱塞缸,工作台质量980Kg,缸筒柱塞间摩擦阻力Ff=1960N,D=100mm,d=70mm,do=3Omm,试求:工作台在0.2时间内
17、从静止加速到最大稳定速度v=7mmin时,泵的供油压力和流量各为多少?解:根据动量定理,Ft=mv2-mv1所以FA=m(v2-v1)t=9807/(0.2X60)=571.67N工作台开始上升时F-G-F1=F总那么F=F总+G+Ff=571.67+980X9.8+1960=12135.67N又根据柱塞缸推力公式可得F=p-d2m,n=14又根据柱塞缸速度公式U=仪=%=1,可得Ad3-6一单杆油压快进时采用差动连接,快退时油压输入缸的有杆腔,设缸的快进快退速度均为O.lms,工作时杆受压,推力为25000No输入流量q=25Lmin,背压p?=0.2MPa,试求:(1)缸和活塞直径D,d;
18、(2)缸筒壁厚,缸桶材料为45号钢解:(1)由于快进时为差动连接喉进=电/其中小17a由小徂,.I4q/4x25x10-3/60”由式得,d=/-=Jmm=73mmVL进4V0.13.14取d=75mm因为快进快退得速度相同,所以D=2J=103mm,取D=105m按上式的D和d取值,对/进与退的实际值进行验算可见,D和d的取值能够满足快进和快退的速度均为0.1m/s的要求。(2)缸壁的壁厚S可由式3乌求得2团其中,对45号钢,同=100M4设缸的工作压力为P,对缸列平衡方程:此处视液压缸额定压力Pn=Pl=3MPa当,16MP时,.Pr=.5PnNPD1.531060.1052o;=7mm得
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