液压与气压传动-左建明主编-第四版-课后答案(完整版).docx
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1、液压与气压传动.左建明主编一第四版一课后答案(完整版)1-1某液压油在大气压下的体积是50x10-3/,当压力升高后,其体积减少到49.9103n3,取油压的体积模量为K=700.0%,求压力升高值。解:V=V-l=49.910-3-50103W3=-1104n3届“H5a&AV700IO6110t一由K=Vn知:p=pa=1.4MPaV0T匕501031-2用恩式粘度计测的某液压油(p=850依/)200Ml流过的时间为z=153s,20。C时200MI的蒸偏水流过的时间为12=51s,求该液压油的恩式粘度。E,运动粘度V和动力粘度各为多少?解:。=4=且=3/=(7.31。E-F)Xl0-
2、6相2/$=19810-5机2/$(251E1-3图示为一粘度计,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。,千尸Z解:设外筒内壁液体速度为“01.IiId.三4三!.du1.力:EH=Tdy=Adu厂厂Icfy4J4两边积分得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?v解:对活塞列平衡方程:IIII-11iF对上式两边积分得:j-JvI1-5如下图
3、,一具有一定真空度的容器用一根管一J子倒置一液面与大气相通的水槽中,液体与大气题1-4图容器内真空度。解:设稣为大气压,4为绝对压力,那么真空度:尸=K)一右,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
4、压缸中压力分别等于多少?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
5、量以及点2处的表压力(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%r%,故%*。且有连续方程:V=V2A2=c1(i由2(3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A=3.2x10-4机2,出口处管道截面积4=4Ai,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=AX(1)Pg2gpg2g连续方程V1A1=V2A2(2)又P,+pgh
6、=P2(3)方程(1)(2)(3)联立,可得流量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3010一6m2/5,油液的密度为900仅/加3,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,%*%,故Pci-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
7、瞬间压力升高值管中最大压力2-1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=AP,xF、2%d)p=-)p=-r-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
8、响液压泵容积效率%的因素。2-2图答:容积效率表征容积容积损失的大小。由/=2=1包可知:泄露量M越大,容积效率越小%而泄露量与泵的输出压力成正比,因而有1=k=13由此看出,泵的输出压力越高,泄露系数越大,泵排量Z%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
9、零压力下泵的流量作为理想流量,那么q=106L/min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=168L
10、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% *=/n、=0.87/0.9398=92.5% P=pq/=29.5IO6X150X107(600.87)w=84.77kw因为二Pq/T所以T=pq/?/=pq/(2n)=29.5106150107(20.873.14950)N.m=852.1Nm2-6分析双作用叶
11、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
12、心距为初始最大值不变,泵的流量也是最大值,并保持不变,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/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
13、:1)改变柱塞的初始位置,可以改变初始偏心距的大小,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夕,压力为,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又D-2)V=W=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,液压缸右移对于图
14、CF= pd2-V =44gd2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
15、=P2A1=O.5106IOoXlOJ500ON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
16、压力p=2MPa,IPj-输入流量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=3Om
17、m,试求:工作台在0.2时间内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=吗,为=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
18、,试求:(1)缸和活塞直径D,d;(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七进=f其中名1Trd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0.1ms的要求。(2)缸壁的壁厚S可由式3华求得2回其中,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=.5PnNPD1.53
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