液压与气压传动答案详解(共63页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上液 压 与 气 压 传 动YEYA YU QIYA CHUANDONG习题详解XI TI XIANG JIE天津职业技术师范大学 主审：孟庆国 冯 娜 解题：机师1111班 排版：郝祥兵专心-专注-专业目录1 绪论 3 1-1 4 1-2 4 1-3 52 液压流体力学基础 5 2-1 5 2-2 6 2-3 6 2-4 7 2-5 8 2-6 8 2-7 9 2-810 2-912 2-10 12 2-11 13 2-12 15 2-13 153 液压泵 16 3-116 3-217 3-317 3-417 3-518 3-618 3-719 3-819 3-920

2、 3-10 21 3-11 224 液压马达与液压缸 23 4-123 4-224 4-325 4-427 4-528 4-6285 液压控制阀 30 5-130 5-230 5-3325-432 5-5346 液压辅助装置 35 6-135 6-2377 液压基本回路 39 7-139 7-239 7-340 7-440 7-542 7-643 7-746 7-8478 典型液压系统 48 8-148 8-25310 气压传动基础知识 54 10-1 54 10-3 54 10-4 55 10-5 55 10-6 57 10-7 57第一章绪论1-1液压传动，与机械传动相比，有哪些优缺点？列

3、举所熟悉的液压传动应用实例。优点：（1）能在运行过程中进行无极调速，调速方便，调速范围比较大。 （2）操纵简便，易于实现远距离操纵和自动控制。 （3）简化机器结构，减少零件数目。缺点：（1）由于油液到的可压缩性和泄露等原因，不能保证严格的传动比。 （2）由于受油液流动阻力和泄露的影响，液压传动效率一般不高，并带来系统发热，需要冷却等问题。 （3）制造维护要求均较高，造价较贵。实例 液压千斤顶、自卸式汽车、挖掘机、气垫船、塑料注射机等等1-2液压系统由哪几部分组成？各部分的作用是什么？为什么要将工作介质列入系统的一部分？ 液压系统一般由五部分组成如下：（1） 动力部分。其作用是将厡动力的机械能转

4、换为油液的压力能。（2） 执行部分。其作用是将液压泵输入的油液压力能转换为带动工作机器的机械能。（3） 控制部分。其作用是用来控制和调节油液的压力、流量和流动方向。（4） 辅助部件。作用是将前面三部分连接在一起，组成一个系统，进行储油、过油、测量和密封。（5） 工作介质。作用是传递信号和动力。 工作介质在液压系统中主要是指各种油液，之所以液压系统可以运行就是因为工作介质为其传递动力和信号。如果没有工作介质那么液压系统就没法正常工作，所以把工作介质列入系统的一部分。1-3举例说明目前液压传动技术发展的方向。一、 提高元件性能，创制新元件、体积不断缩小。目前市场出现的微型元件主要用于精密的机械加工

5、，如电子工业，制药工业。二、 高度组合化，集成化和模块化。三、 与微电子结合走向智能化。现在国外已经着手开发多种行业能通用的只能组合硬件，它们只需配上不同的软件就可以在不同的行业中完成不同的任务。 第二章 液压流体力学基础 2-1 何谓液压油的黏度？影响黏度的因素有哪些？答：液体在流动时，在其分子间产生内摩擦的性质，称为液体的黏性，粘性的大小用黏度表示，是用来表征液体性质相关的阻力因子。影响黏度的因素有：（1） 温度的影响 油液的粘度对温度的变化十分敏感，当油液的温度升高时，其粘度显著降低；反之，则黏度会显著升高。（2） 压力的影响 液体所受的压力增大时，其分子间的距离将减小，内摩擦力增大，黏

6、度也随之增大。2-2 液压油有哪几种类型？液压油的牌号与黏度有什么关系？如何选用液压油？答：液压油分为矿物性和难燃性两大类。矿物性液压油包括HH液压油、HL液压油、HR液压油、HM液压油、HG液压油、HV液压油、HS液压油和专用液压油八类。难燃性液压液包括高水基液压液、合成液压液和纯水。液压油的牌号是指液压油在40时运动粘度中心值，所以牌号的数字越大表示液压油的黏度液越大。液压油的选用需要根据液压系统的工作环境和工作条件选择合适的液压油类型，然后选择液压油的牌号。（1）液压系统的工作压力。工作压力较高的液压系统宜选用黏度较大的液压油，以便于密封，减少泄漏；反之，可选用黏度较小的液压油。（2）环

7、境温度。环境温度较高时宜选用黏度较大的液压油，主要目的是减少泄漏，因为环境温度高会使液压油的黏度下降；反之，选用黏度较小的液压油。（3）运动速度。当工作部件的运动速度较高时，为了减少液流的摩擦损失，宜选用黏度较小的液压油；反之，为了减少泄漏，宜选用黏度较大的液压油。2-3 用恩氏黏度计测得的某种液压油200mL流过的时间。20时200mL蒸馏水流过的时间。问该液压油的为多少？动力黏度（Pas）为多少？运动粘度（）为多少？解：液压油的恩氏黏度： = = 液压油的运动粘度： 动力粘度： 由得，（Pas）2-4 如题2-4图所示，容器A内充满着的液体，汞U形测压计的h=1m，求容器A中心的压力。解：

8、取BC为基面，列出静力学基本方程： 2-5 如题2-5图所示，具有一定真空度的容器用一根管子倒置于液面与大气相通的槽中，液体在管中上升的高度为h=0.5m，设液体的密度为1000kg/m，试求容器内真空度。 解：由平衡方程可得+gh即真空度为：-=gh=100.5Pa=5Pa 2-6 压差测量计如题2-6图所示，工作介质水银的密度为1，水的密度为2。水银的液面差为h,容积A、B的页面与基准面0-0的距离分别为ha 和h b ，相应的页面上的压力分别为pa 和pb ，设h =50mm，ha =150mm，hb =200mm，试确定压差p(pa -pb)的大小。21解：由图可知，液体在基准面0-0

9、所受压强相同不加活塞加活塞2-7 水平截面是圆形的容器如题2-7图所示，上端开口，试求作用在容器底的作用力。如在开口端加一活塞，连活塞重力在内，作用力为30kN，问容器底面的总作用力为多少?解：（1）上端开口时，受力分析如图所示（2）加活塞时，受力分析如图所示答：上端开口时，作用在容器底的力为7.85104 N；加活塞时，作用在容器底的力为4.965104N.2-8 如图2-8所示，已知水深H=10m，截面A1=0.02，截面A2=0.04，求孔口的出流流量以及点2处的表压力（取a=1，=1000kg/m3，不计损失） 图2-8解：对0-0和2-2截面列理想液体能量方程： 对22和1-1截面列

10、理想液体能量方程： 显然， 且有连续方程： 由联立解得：则处的表压力即 2-9 如2-9图所示一抽吸设备水平放置，其出口和大气相通，细管处截面积，出口处管道截面积，h=1m，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）。 图2-9解：对截面和建立液体的能量方程： （1）连续方程： （2）又 （3）方程（1）（2）（3）联立，可得流量 2-10 如题2-10图所示，为一水平放置的固定导板，将直径d=0.1mm、流速为v=20m/s的射流转过90，试求导板作用于液体合力大小及方向（=1000kg/m）。解：射流流量 对射流列动量方程 导板作用于液体的合力 方向与X轴正方向成

11、 图2-102-11 如图2-11图所示的液压系统的安全阀，阀底直径d=25mm,当系统压力为5.0MPa时，阀的开度为x=5mm,通过的流量=600L/min,若阀的开启压力为4.3MPa,油液的密度p=900kg/m3弹簧刚度k=20N/mm,试求油液出流角。 V2 P V1 X x解：阀芯面积： A1=d2/4=3.14(25103)/4=0.491103m2 取阀芯前的油液为研究对象，建立坐标系，如图所示。 左端流体受力： P1=p1A1=51060.491103=2455N 右端流体受力： Ps=p0A1+kx =4.31060.491103+20103510-3 =2211.3N

12、由动量方程 q(2v2x-1v1x) 取1=2=1，且v2xv1x,由此可忽略v1x，得 P1-PS=qv2x=qcos=q2cos/A0 此处A0为环形射流截面积，近似为A0=xsind 且q=60010-3/60=0.01 P1-Ps=(q2/xd)(cos/sin) tan=(q2/xd)/(P1-PS) =(9000.012/510-33.142510-3)/(2455-2211.3) =0.94 =43.220 若考虑实际流动的阀口损失，射流角度值会有所偏小。2-12 有一薄壁节流小孔，通过的流量q=25L/min 时，压力损失为0.3MPa，试求节流孔的通流面积，设流量系数Cd =

13、0.61,油液的密度=900kg/m3。解： 根据薄壁小孔流量公式 q=CdA0 A0=m2 = 2.6510-5 m2 即薄壁小孔的通流面积为2.6510-5 m22-13 如题2-13图所示，已知液压泵的供油压力为，薄壁小孔节流阀的开口面积为，薄壁小孔节流阀的开口面积为，试求活塞向右运动的速度等于多少？活塞面积，油的密度，负载，油液的流量系数。解：对活塞列平衡方程，得通过节流阀的流量通过节流阀的流量进入缸的流量活塞的速度第三章 液压泵3-1为什么液压泵的实际工作压力不宜比额定压力低很多？为什么液压泵在低转速下工作时容积效率和总效率均比额定转速时低？答:(1)因为在其额定压力下，能发挥其最佳

14、机械效率。如果工作压力比额定压力低太多，一是制造成本的增加，二是使用成本的浪费（电能、燃料）。 (2)由公式v=(qt-q)/qt=1-q/nV得转速越小，容积效率越小。液压泵的总效率随泵的工作压力升高而升高，接近液压泵的额定压力时总效率升高，所以液压泵在低转速下工作时容积效率和总效率均比额定转速时要低。3-2为什么轴向柱塞泵一般不能反向旋转使用？如果工作时要求能够正反转，结构上应该采取什么措施？ 答:(1)轴向柱塞泵都是斜盘式的柱塞泵，反转时泵的进口就变成出口了，出口变成进口了，所以不能反转。但是一般都装有单向阀的。 (2)轴向柱塞泵是改变斜盘的倾角，从而改变每个柱塞泵的行程使得泵的排量发生

15、变化，所以可以改变斜盘的倾角与原来相反的数值从而实现。3-3外啮合齿轮泵为什么会有较大的流量脉冲？流量脉冲会产生什么危害？ 答:(1) 齿轮泵通过齿轮啮合进行液体的输送，液体输出流量随着齿轮啮合角度变化而变化，这样造成了液压系统脉动的产生，脉动带给液压系统振动与噪声，对液压系统的精度造成影响，使液压系统性能降低，甚至出现破坏液压系统元件使液压系统无法正常工作。3-4 什么是齿轮泵的困油现象？产生困油现象有何危害？如何消除困油现象？其他类型的液压泵是否有困油现象？答：齿轮在啮合过程中，前一对齿轮尚未脱离啮合，后一对齿轮已经进入啮合。由于两对轮齿同时啮合，就有一部分油液被困在两对轮齿所形成的独立的

16、封闭腔内这一封闭腔和泵的吸、压油腔相互间不连通。当齿轮旋转时此封闭腔容积发生变化，使油液受压缩或膨胀这就是困油现象。危害：封闭腔容积减小时，被困油液受挤压，产生很高压力而从缝隙中挤出，油液发热，并使轴承等零件受到额外的负载；而封闭腔容积增大时，形成局部真空，使溶于油液中的气体析出，形成气泡，产生空穴，使泵产生强烈的噪声，降低泵的容积效率。消除困油现象的方法是：在两侧端盖各铣两个卸荷槽。两个卸荷槽间的距离应保证困油空间在达到最小位置以前与压力油腔连通，通过最小位置后与吸油腔通，同时又要保证任何时候吸油腔与压油腔之间不能连通，以避免泄漏，降低容积效率。只要是容积式泵都可能有困油现象。因为为防止高压

17、和低压串通，必须有一段密封，如此时被密封的容积发生变化，即发生困油现象。3-5 双作用叶片泵和单作用叶片泵各自的优缺点是什么？答：双作用叶片泵定子与转子同心安装，定子为椭圆形，不可变量，压力脉动小，径向力平衡。单作用叶片泵定子与转子偏心安装，定子为圆形，可变量，可以改变偏心距来调节泵的排量跟流量，压力脉动不双作用泵大，径向力不平衡。3-6 蜗杆泵与其他泵相比，他的特点是什么？答：蜗杆泵除了具有齿轮泵的结构简单，紧凑、体积小、质量小、对油液污染不敏感等有点外，还具有运转平稳、噪声小、容积效率高的优点。蜗杆泵的缺点是蜗杆形状复杂，加工困难，精度不易保证。3-7 某液压泵排量为10mL /r，工作压

18、力为10Mpa，转速为1500r/min，泵的泄露系数为B=2.510-6mL/Pas，机械效率为0.90，试求：（1） 输出流量；（2） 容积效率和总效率；（3） 输出和输入功率；（4） 理论转矩和输入转矩。解：（1）qt=Vn=101500（mL/min）=15（L/min） 输出流量 qp=qt-q= Vn-Bpp=15-2.510-61010660=13.5（L/min） （2）v=%=%=90% =vw=0.90.9100%=81%（3）输出功率：P0=Pqp= kw=2.25kw 输入功率：Pi= = =2.78kw（4）理论转矩：m= T= Tt=m Tt=15.92Nm 输入转

19、矩：T=17.69 Nm3-8 齿轮泵转速为1200r/min，理论流量为12.286L/min，齿数z=8，齿宽B=30mm，机械效率和容积效率均为90%，工作压力为5.0106Pa。试求该齿轮泵的齿轮模数m、输出功率和输入功率。解：由泵的理论流量 qpt=npVp=2m2zBnp得 m=3.140.001m3mm输出功率为 Ppo=PPqp=W=1.22103W=1.22kW输入功率为 Ppi=kW0.5kW3-9 某变量叶片泵转子外径d=83mm ，内径D=89mm ，叶片宽度B=30mm ，试求：1）叶片泵排量为16mL/r时的偏心量e。2）叶片泵最大可能的排量为。解：1)偏心量e当忽

20、略叶片厚度和安装倾角时，单作用叶片泵的排量为 2)叶片泵的最大可能排量 而 考虑到转子与定子之间必须保持一定的最小间隙，取最小间隙为0.5mm，则可取 3-10 某机床液压系统采用限压式变量泵，该泵出厂的流量压力特性曲线如题3-13图所示，已知泵的总效率为0.7，当机床在工作近给时，泵的压力=4.5MPa，输出流量q=2.5L/min，在快速移动时，泵压力P=2.0MPa，输出流量q=20L/min，试问限压式变量泵的流量压力特性曲线应调成何种图形？泵所需的最大驱动功率为多少？ 解:本题的问题是变量叶片泵在使用过程中经常碰到的实际性问题。依据系统对工况的要求，空程快进时，泵应在AB段工作，而工

21、进时应在BC段工作，因而需要根据快进和工进的要求来确定调整曲线。 （1）空程快进：在特性曲线坐标上的压力P=2.0MPa点作垂线，在纵坐标上流量q=20L/min点作水平线，两线交于M，过M点作AB的平行线AE。 （2）工作进给：在特性曲线横坐标上压力P=4.5MPa点作垂线，在纵坐标上流量q=2.5L/min点作水平线，；两线交于N，过N点作BC的水平线CD。 A与CD相交于B,得一条新曲线ABC,即为调整后的变量泵特性曲线，B为特性曲线的拐点。从图中可查得B点对应的压力P=3.25MPa，流量q=19L/min。 变量泵的最大功率在拐点处的压力附近，在工作压力超过限定时，泵输出流量减少，通

22、常功率反而下降，因而在计算泵所需输入功率时，应按照拐点处的压力流量参数计算，即 3-11设液压泵的转速为950r/min，排量为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0.87，试求：（1） 液压泵的理论流量；（2） 液压泵的容积效率；（3） 液压泵的机械效率；（4） 在额定工况下，驱动液压泵的电动机功率；（5） 驱动泵的转矩。1.解： 2. 3. 4. 5. 第四章 液压马达与液压缸4-1题4-1所示为定量液压泵和定量液压马达系统。泵输出压力Pp=10MPa,转速np=1450r/min,机械效率mp=0.9,容积效率

23、vp=0.9，马达排量VM=10mL/r,机械效率mM=0.9,容积效率vM=0.9,泵出口和马达进口间管道压力损失0.2MPa,其他损失不计，试求：（1） 泵的输出功率；（2） 泵的驱动功率；（3） 马达输出转速、转矩和功率。 题4-1图解：(1) qtp=npVp=14501010-3=14.5L/min qp=vpqtp=0.91.4510-2=13.05L/min Pop=ppq=1010613.0510-360=2.175Kw(2) Pip=Po/vpmp=2.175103(0.90.9)=2.69Kw(3) nM=vMqM/VM=vMqp/VM=0.913.0510-3(1010-

24、6)=1174.5r/min 由题意可知：p =pp Tm=pVMmM/(2)=101061010-60.9(23.14)=14(N.m) =nm2/60=117023.1460=122.46(rad/s) PoM=Tm=14122.46=1714w=1.714Kw4-2如题4-2图所示系统，液压泵和液压马达的参数如下：泵的最大排量Vpmax=115mL/r,转速np=1000r/min,机械效率mp=0.9,总效率p=0.84,马达排量VM=148mL/r,机械效率mM=0.9,总效率p=0.84,回路最大允许压力pr=8.3MPa,若不计管道损失。试求：（1） 液压马达最大转速及该转速下的

25、输出功率和输出转矩。（2） 驱动液压泵所需转矩。 题4-2图 解：(1)qt= Vpnp=11510-31000=115(L/min)q=pqt/mp=0.841150.9=107.33(L/min)由vM=M/mM=qt/q=VMm/q 得，nM=qM/(mMVM)=107.330.840.914810-3=676.86(r/min)TM=pVMmM/(2)=8.310614810-60.923.14=176(N.m)PoM=TM=TM(2nM)/60=17623.14676.8660=12.469(Kw)(2)Pip=PoM/pM =12469(0.840.84)=17671wTp=60P

26、ip/(2np)=6017671(23.141000)=168.8(N.m)4-3 题4-3图所示为变量液压和定量液压马达系统，低压辅助液压泵输出压力PY=0.4MPa,变量泵最大排量Vpmax=1000mL/r，转速np=1000r/min，容积效率vp=0.9，机械效率mp=0.85。马达的相应参数为VM=50mL/r，vM=0.95，mp=0.9。不计管道损失，试求当马达的输出转矩T=40Nm,转速为nM=160r/min时，变量泵的排量，工作压力与功率。PYPmPp 题4-3图解：(1)求泵的排量VpVp=/np=/np=/np=/np=（2）求泵的压力pp不计算管道损失，pp即为液压

27、马达入口压力，p0为液压马达出口压力，故有 TM=或 ppp0=则 pp=5.58Mpa+p0=（5.58+0.4）Mpa=5.98Mpa（3）求泵的输入功率Pip 泵的输出功率为 则泵入口需要提供的功率为 0.84由于泵的吸油管道油压为0.4Mpa，即对于入口输入的p0=0.4Mpa的压力油，泵相当处于液压马达工况，故由压力p0产生的转矩为 与之相适应的输入的功率为 相应的输入功率为 功率0.07kW是油泵入口油压p0（即系统内部）提供的则外部所需要提高功率应为 4-4 如图4-4 图所示，已知泵的流量q=10L/min,工进速度v1=0.5m/min，快进和快退的速度比为v3/v2=3/2

28、，试求：（1） 缸两腔的有效面积及快进和快退的速度。（2） 通过换向阀的最大流量。解：(1). (2) . 4-5 差动液压缸如图4-5图所示，若无杆腔面积A1=50cm2，有杆腔面积A2=25cm2，负载F=27600N，机械效率差动液压缸如图4-5图所示，若无杆腔面积A1=50cm2，有杆腔面积A2=25cm2，负载F=27.610N，机械效率=0.92，容积效率=0.95，试求：（1） 供油压力大小；（2） 当活塞以0.95m/min的速度运动时所需的供油量；（3） 液压缸的输入功率。（4） 供油压力大小；（5） 当活塞以0.95m/min的速度运动时所需的供油量；（6） 液压缸的输入功

29、率。vF解：(1)求供油压力 (2). (3).液压缸的输入功率4-6 如题4-6图所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=110-2m2，有杆腔面积A2=0.810-2m2，输入油压力P1=0.9MPa，输入流量q1=12L/min。不计损失和泄漏，试求：(1)两缸承受相同负载时（F1=F2），负载和速度各是多少？(2)缸1不受负载时（F1=0），缸2能承受多少负载？(3)缸1不受负载时（F2=0），缸1能承受多少负载？ 题4-6图 （1）解：由图可知：P1A1=F1+P2A2 P2A1=F2 q1=q2 V2A1=A2V1 （） 解：P1A1=F1+P2A2；又P1A1=

30、P2A2第五章 液压控制阀5-1 如图5-1所示溢流阀的调定压力为4MPa，若阀芯阻尼小孔造成的损失不计，试判断下列情况下压力表读数各是多少？（1）DT断电，且负载为无限大时；答：4MPa(2)DT断电，且若负载压力为2MPa时；答：2MPa（3）DT得电，且负载压力为2MPa时。答：05-2 如题5-2图所示回路，溢流阀的调整压力5MPa，减压阀的调整压力1.5MPa，活塞运动时负载压力为1MPa，其他损失不计，试求：（1）活塞在运动期间和碰到死挡铁后 管路中A、B处的压力值；（2）如果减压阀的外泄油口在安装时未接邮箱，当活塞碰到死挡铁后A、B处的压力值。答：（1）运动期间：1 Mpa，1

31、Mpa碰到死挡铁：1.5 Mpa，5 Mpa（2）碰到死挡铁：5 Mpa，5 Mpa5-3定压式进口节流调速回路中，溢流阀溢流，在考虑溢流阀调压偏差时，试分析：（1） 如果负载为定值，将节流阀开口减小，泵的工作压力如何变化？（2） 如果节流阀开口不变，负载减小，泵的工作压力如何变化？解：根据节流阀的流量公式 可知：（1） 当AT减小，节流阀流量减小，溢流阀的流量增加，泵的压力增加。（2） 当负载减小，P增加，节流阀流量增加，溢流阀流量减小，泵的压力减小。 5-4溢流阀、顺序阀、减压阀各有什么作用？它们在原理上和图形符号上有何异同？顺序阀能否当溢流阀用？解：1、（1）溢流阀的基本功用有两种：一种

32、是实现稳压、调压或限压的作用，这种功用常用于定量泵系统中，与节流阀配合使用；第二种是过载时溢流，主要起安全保护作用。（2） 顺序阀是控制液压系统各执行元件先后顺序动作的压力控制阀，实质上是一个由压力油液控制其开启的二通阀。（3） 减压阀是用来降低液压系统中某一分支油路的压力，使之低于液压泵的供油压力，以满足执行机构（如夹紧、定位油路，制动、离合油路，系统控制油路等）的需要，并保持基本恒定。2、 相同点：三种阀都是压力控制阀，他们的工作原理基本相同，都是以压力油的控制压力来使阀口启闭。不同的：1）控制压力：减压阀是出口压力控制，保证出口压力为定值；溢流阀是进口压力控制，保证进口压力为定值；顺序阀

33、可用进口压力控制，也可用外部压力控制。 2）不工作时阀口状态：减压阀阀口常开；溢流阀阀口常闭；顺序阀阀口常闭。 3）工作时阀口状态：减压阀阀口关小；溢流阀阀口开启；顺序阀阀口开启。 4）泄油口：减压阀有单独的泄油口；顺序阀通常有单独的泄油口；溢流阀弹簧腔的泄露油经阀体内流道内泄至出口。顺序阀溢流阀减压阀3、 顺序阀能当溢流阀用。将内控式顺序阀的输入油口接液压泵，输出油口接邮箱，可作普通溢流阀使用，但它因阀心开口突变，稳定性较差。5-5 如题5-5图所示系统中，已知两溢流阀的调整压力分别为PY1=5MPa，PY2=2MPa,试问活塞向左和向右运动时，液压泵可能达到的最大工作压力各是多少？2MPaYAPY25MPa