《液压传动》课后答案(第2版可用)

第 1 页 第第第第 1111章章章章 思考题和习题解思考题和习题解思考题和习题解思考题和习题解 1.1 液体传动有哪两种形式？它们的主要区别是什么？ 答：用液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式被称之为液体传动。按照其工作 原理的不同，液体传动又可分为液压传动和液力传动，其中液压传动是利用在密封容器内 液体的压力能来传递动力的；而液力传动则的利用液体的动能来传递动力的。 1.2 什么叫液压传动？液压传动所用的工作介质是什么？ 答：利用液体的压力能来传递动力的的传动方式被称之为液压传动。液压传动所用的 工作介质是液体。 1.3 液压传动系统由哪几部分组成？各组成部分的作用是什么？ 答：（1）动力装置：动力装置是指能将原动机的机械能转换成为液压能的装置，它是 液压系统的动力源。 （2）控制调节装置：其作用是用来控制和调节工作介质的流动方向、压力和流量，以 保证执行元件和工作机构的工作要求。 （3）执行装置：是将液压能转换为机械能的装置，其作用是在工作介质的推动下输出 力和速度（或转矩和转速），输出一定的功率以驱动工作机构做功。 （4）辅助装置：除以上装置外的其它元器件都被称为辅助装置，如油箱、过滤器、蓄 能器、冷却器、管件、管接头以及各种信号转换器等。它们是一些对完成主运动起辅助作 用的元件，在系统中是必不可少的，对保证系统正常工作有着重要的作用。 （5）工作介质：工作介质指传动液体，在液压系统中通常使用液压油液作为工作介 质。 1.4 液压传动的主要优缺点是什么？ 答：优点：（1）与电动机相比，在同等体积下，液压装置能产生出更大的动力，也就 是说，在同等功率下，液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑，即：它具有大的功率密度 或力密度，力密度在这里指工作压力。 （2）液压传动容易做到对速度的无级调节，而且调速范围大，并且对速度的调节还可 以在工作过程中进行。 （3）液压传动工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。 （4）液压传动易于实现过载保护，能实现自润滑，使用寿命长。 （5）液压传动易于实现自动化，可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量进行调 节和控制，并能很容易地和电气、电子控制或气压传动控制结合起来，实现复杂的运动和 操作。 （6）液压元件易于实现系列化、MATCH_ word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 _1714296338728_0化和通用化，便于设计、制造和推广使用。 答：缺点：（1）由于液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使这种传动无法保证严格 的传动比。 （2）液压传动中有较多的能量损失（泄漏损失、摩擦损失等），因此，传动效率相对 低。 （3）液压传动对油温的变化比较敏感，不宜在较高或较低的温度下工作。 第 2 页 （4）液压传动在出现故障时不易找出原因。 1.5 如题 1.5 图所示的液压千斤 顶，小柱塞直径 d = 10 mm，行 程 S1 = 25 mm，大柱塞直径 D = 50 mm，重物产生的力 F 2 = 50 000 N，手压杠杆比 L：l = 500： 25，试求：（1）此时密封容积中 的液体压力 p 是多少？（2）杠杆 端施加力 F1为多少时，才能举起 重物？（3）在不计泄漏的情况 下，杠杆上下动作一次，重物的 上升高度 2S 是多少？ 解：（1） 62 3 22 50000 25.46 10 (50 10 ) 4 F p A π − = = = × ⋅ × Pa = 25.46 MPa （2） 6 3 21 25.46 10 (10 10 ) 20004 F pA π −= = × × × × = N 1 25 2000 100 500 l F F L = = × = N （3） 2 21 2 1 1 2 10 ( ) 25 ( ) 1 50 A d S S S A D = = = × = mm 答：密封容积中的液体压力 p= 25.46 MPa，杠杆端施加力 F1 =100 N，重物的上升高 度 2S =1 mm。 L l F 1 F 2 题 1.5图 第 3 页 第第第第 2222章章章章 思考题和习题解思考题和习题解思考题和习题解思考题和习题解 2.1 液压油液的粘度有几种表示方法？它们各用什么符号表示？它们又各用什么单位？ 答：（1）动力粘度η ：动力粘度又称为绝对粘度，由式： dy du A F f=η 确定。液体动力 粘度的物理意义是：液体在单位速度梯度下流动或有流动趋势时，相接触的液层间单位面 积上产生的内摩擦力。动力粘度的法定计量单位为 Pa⋅s （N⋅s/m2）。 （2）运动粘度ν ：液体的动力粘度与其密度的比值被称为液体的运动粘度，即： η ν ρ = 液体的运动粘度没有明确的物理意义，但它在工程实际中经常用到。因为它的单位只 有长度和时间的量纲，类似于运动学的量，所以被称为运动粘度。它的法定计量单位为 m2/s，常用的单位为 mm2/s。 （3）相对粘度：相对粘度又称为条件粘度，它是采用特定的粘度计在规定的条件下测 量出来的粘度。用相对粘度计测量出它的相对粘度后，再根据相应的关系式换算出运动粘 度或动力粘度，以便于使用。我国采用恩氏度°E。相对粘度无量纲。 2.2 国家新标准规定的液压油液牌号是在多少温度下的哪种粘度的平均值？ 答：我国液压油的牌号是用它在温度为 40℃时的运动粘度平均值来表示的。例如 32 号液压油，就是指这种油在 40℃时的运动粘度平均值为 32 mm2/s。 2.3 密闭容器内液压油的体积压缩系数κ为 1.5×10 3− /MPa，压力在 1 MPa 时的容积为 2 L。求在压力升高到 10 MPa时液压油的容积为多少？ 解：根据体积压缩系数公式： 0 1 V V P ∆ ∆ −=κ 可得： 027.01092105.1 69 −=××××−=∆⋅−=∆ −pVV κ L 则：压缩后油的容积为 Vt= 2 − 0.027 = 1.973 L 答：压缩后油的容积为 1.973 L 2.4 某液压油的运动粘度为 68mm2/s，密度为 900kg/m3，求其动力粘度和恩氏粘度各是多 少？ 解：动力粘度： 6 268 900 10 6.12 10η νρ − −= = × × = × Pa⋅s 恩氏粘度：由恩氏粘度与运动粘度间的换算关系式： 6.31 68 7.31 E E ⎛ ⎞= ° −⎜ ⎟°⎝ ⎠ 得：恩氏粘度： E° =9.4 答：动力粘度 26.12 10η −= × Pa⋅s，恩氏粘度 E° =9.4。 2.5 20℃时 200 mL蒸馏水从恩氏粘度计中流尽的时间为 51 s，如果 200 mL的某液压油在 第 4 页 40℃时从恩氏粘度计中流尽的时间为 232 s，已知该液压油的密度为 900 kg/m3，求该液压 油在 40℃时的恩氏粘度、运动粘度和动力粘度各是多少？ 解：恩氏粘度：°E 2 1 232 4.55 51 t t = = = 运动粘度： ν 6 6 66.31 6.317.31 E 10 7.31 4.55 10 31.87 10 E 4.55 − − −⎛ ⎞ ⎛ ⎞= − × = × − × = ×⎜ ⎟ ⎜ ⎟°⎝ ⎠ ⎝ ⎠ � m2/s 动力粘度： 6 231.87 10 900 2.87 10η νρ − −= = × × = × Pa⋅s 答：恩氏粘度°E=4.55，运动粘度： 631.87 10ν −= × m2/s，动力粘度 22.87 10η −= × Pa⋅s。 2.6 液压油的选用应考虑几个方面？ 答：对液压油液的选用，首先应根据液压传动系统的工作环境和工作条件来选择合适 的液压油液类型，然后再选择液压油液的粘度。 2.7 液压传动的介质污染原因主要来自哪几个方面？应该怎样控制介质的污染？ 答：液压油液被污染的原因是很复杂的，但大体上有以下几个方面： （1）残留物的污染：这主要指液压元件以及管道、油箱在制造、储存、运输、安装、 维修过程中，带入的砂粒、铁屑、磨料、焊渣、锈片、棉纱和灰尘等，虽然经过清洗，但 未清洗干净而残留下来的残留物所造成的液压油液污染。 （2）侵入物的污染：液压传动装置工作环境中的污染物，例如空气、尘埃、水滴等通 过一切可能的侵入点，如外露的活塞杆、油箱的通气孔和注油孔等侵入系统所造成的液压 油液污染。 （3）生成物的污染：这主要指液压传动系统在工作过程中所产生的金属微粒、密封材 料磨损颗粒、涂料剥离片、水分、气泡及油液变质后的胶状物等所造成的液压油液污染。 控制污染的方法主要有： （1）减少外来的污染：液压传动系统在装配前后必须严格清洗。组成液压系统的管 件，用机械的方法除去残渣和表面氧化物，然后进行酸洗。液压传动系统在组装后要进行 全面清洗，最好用系统工作时使用的油液清洗，特别是液压伺服系统最好要经过几次清洗 来保证清洁。油箱要加空气滤清器，给油箱加油要用滤油机，对外露件应装防尘密封，并 经常检查，定期更换。液压传动系统的维修，液压元件的更换、拆卸应在无尘区进行。 （2）滤除系统产生的杂质：应在系统的相应部位安装适当精度的过滤器，并且要定期 检查、清洗或更换滤芯。 （3）控制液压油液的工作温度：液压油液的工作温度过高会加速其氧化变质，产生各 种生成物，缩短它的使用期限。所以要限制油液的最高使用温度。 （4）定期检查更换液压油液：应根据液压设备使用说明书的要求和维护保养规程的有 关规定，定期检查更换液压油液。更换液压油液时要清洗油箱，冲洗系统管道及液压元 件。 第 5 页 第第第第 3333章章章章 思考题和习题解思考题和习题解思考题和习题解思考题和习题解 3.1 什么叫压力？压力有哪几种表示方法？液压系统的压力与外界负载有什么关系？ 答：液体在单位面积上所受的内法线方向的法向应力称为压力。压力有绝对压力和相 对压力，绝对压力是以绝对真空为基准来度量的，而相对压力是以大气压为基准来进行度 量的。 由公式 A F p = 可知液压系统中的压力是由外界负载决定的。 3.2 如题 3.2图中，液压缸直径 D = 150 mm，柱塞直径 d = 100 mm，负载 F = 5×10 4 N。 若不计液压油自重及活塞或缸体重量，试求图示两种情况下液压缸内的液体压力是多少？ d D d D F F 题 3.2图 解：两种情况下柱塞有效作用面积相等，即： 4 2 d A π = 则其压力： 2 4 d F p π = ( )23 4 10100 1054 −×× ×× = π =6.37 MPa 答：在这两种情况下液体压力均等于 6.37 MPa。 3.3 如题 3.3 图所示的连通器内装两种液体，其中已知水的密度ρ 1 = 1000 kg/m 3 ，h 1 = 60 cm，h 2 = 75 cm，试求另一种液体的密度 ρ 2 是多少？ 第 6 页 p a P d h 1 1 1 ' 1 1 ' h 2 ρ 1 ρ 1 题 3.3图 解：在 1-1等压面上，有： aa pghpgh +=+ 2211 ρρ 则： 1 12 2 1000 60 800 75 h h ρ ρ × = = = kg/ m3 答：另一种液体的密度 2ρ 是 800 kg/ m3。 3.4 解释下述概念：理想流体、定常流动、通流截面、流量、平均流速、层流、紊流和雷 诺数。 答：理想液体：既无粘性又不可压缩的假想液体。 定常流动：流体流动时，流体中任何点处的压力、速度和密度都不随时间而变化，称 这种流动为定常流动。 通流截面：液体在管道中流动时，垂直于流动方向的截面称为通流截面。 流量：在单位时间内流过某一通流截面的液体体积称为体积流量，简称流量。 平均流速：流量与通流截面积的比值即为平均流速。 A udA q A A υ ∫ = = 。 层流：液体质点互不干扰、液体的流动呈线状或层状、且平行于管道轴线。 紊流：液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线的运动外，还存在剧烈的横向 运动。 雷诺数：由平均流速υ、管径 d 和液体的运动粘度ν 三个参数组成的无量纲数用来表 明液体的流动状态。 3.5 说明连续性方程的本质是什么？它的物理意义是什么？ 答：连续性方程的本质是质量守恒定律。它的物理意义是单位时间流入、流出的质量 流量的差等于体积 V中液体质量的变化率。 3.6 说明伯努利方程的物理意义并指出理想液体伯努利方程和实际液体伯努利方程有什么 区别？ 答：伯努利方程表明了流动液体的能量守恒定律。实际液体的伯努利方程比理想液体 伯努利方程多了一项损耗的能量 w h 和比动能项中的动能修正系数。 理想液体伯努利方程： 2 2 p z g g υ ρ + + = const 第 7 页 实际液体伯努利方程： 2 2 1 1 1 2 2 2 1 22 2 w p p z z h g g g g α υ α υ ρ ρ + + = + + + 3.7 如题 3.7图中所示的压力阀，当 p 1 =6 MPa 时，液压阀动作。若 d 1 =10 mm，d 2 =15 mm，p 2 = 0.5 MPa，试求：（1）弹簧的预压力 Fs；（2）当弹簧刚度 k=10 N/mm 时的弹簧 预压缩量 x0。 题 3.7图 解：（1） 2 22 1 1 14 4s F p d p d π π + = 2 1 2 1( ) 4s F p p d π = − = 626 1010 4 10)5.06( −××××− π =431.75（N）≈432（N） （2） 0 3 431.75 10 10 s F x k = = = × =0.043（m）=43（mm） 答：弹簧的预压力 Fs 为 432 N，预压缩量 0x 为 43 mm。 3.8 压力表校正装置原理如题 3.8 图所示，已知活塞直径 d = 10 mm，丝杆导程 S = 2 mm，装置内油液的体积弹性模量 K = 1.2×10 3 MPa。当压力为 1 个大气压（pa ≈ 0.1 MPa）时，装置内油液的体积为 200 mL。若要在装置内形成 21 MPa 压力，试求手轮要转 多少转？ 题 3.8图 第 8 页 解：由： 0 1 1 . V K p V ∆ = − ∆ 得： 0 p V V K ∆ ⋅ ∆ = − 则： 0 0 2 2 4 4 p V p V V K L A Kd d π π ∆ ⋅ ∆ ⋅∆ ∆ = = = 因此： 19.22 102)1010(102.1 1020010)1.021(44 339 66 2 0 = ×××××× ×××−× = ⋅∆ = ∆ = −− − ππ SKd Vp S L n 答：手轮要转 22.19转。 3.9 如题 3.9图所示，液压泵的流量 q = 25 L/min，吸油管直径 d = 25 mm，泵口比油箱 液面高出 400 mm。如果只考虑吸油管中的沿程压力损失 ∆p沿，当用 32 号液压油，并且 油温为 40℃时，液压油的密度 ρ = 900 kg/m 3 。试求油泵吸油口处的真空度是多少？ 解：吸油管路中液压油的流速： 3 2 4 25 10 0.849 60 q q A d υ π π −× = = = = × × × - 3 2（25 10 ） m/s 雷诺数： 3 6 0.849 25 10 663 32 10e d R υ ν − − × × = = = × <2320 吸油管路中液压油的流动为层流。在吸油管路 1—1截面（液面）和 2—2 截面（泵吸 油口处）列写伯努利方程： 2 2 1 1 1 2 2 2 1 22 2 w p p z z h g g g g α υ α υ ρ ρ + + = + + + 式中： 1 0z = ， 1 0p = ， 1 0υ = （因为 1 2υ υ≪ ）。 则： 22 2 2 2( )2 p gz p ρ ρ α υ= − + + ∆ 其 中 ： 900ρ = kg/m3 ， 2 0.4z = m ， 2 2α = ， 2 0.849υ = m/s ， 2 2 3 75 0.4 900 (0.849) 587 2 Re 25 10 2 l p d ρυ λ − × ∆ = = = × Pa 将已知数据代入后得： 2 (3528 648.27 587) 4764p = − + + = − Pa 答：液压泵吸油口真空度为 0.004764 MPa。 3.10 如题 3.10 图所示，液压泵从一个大容积的油池中抽吸润滑油，流量为 q = 1.2 L/s， 油液的粘度°E = 40，密度ρ = 900 kg/m 3 ，假设液压油的空气分离压为 2.8 m 水柱，吸油管 长度 l = 10 m，直径 d = 40 mm，如果只考虑管中的摩擦损失，求液压泵在油箱液面以上的 最大允许安装高度是多少？ 解：运动粘度： ν 6 6 46.31 6.31(7.31 E ) 10 (7.31 40 ) 10 2.92 10 E 40 − − −= − × × − × = ×� � ＝ m2/s 动力粘度： 263.01092.2900 4 =××== −ρνη Pa⋅s 第 9 页 液压油的流速： 3 2 2 6 1.2 10 / 0.955 40 10 4 q Aυ π − − × = = = × × m/s 由于 4 0.9554 0.04 Re 130.8 2320 2.92 10 dυ ν − × = = = < × 则液压油在管路中为层流， 22 =α 。 只考虑沿程压力损失： 2 2 1 1 1 1 2 2 2 2 1 1 2 2 p gh v p gh v pρ α ρ ρ α ρ+ + = + + + ∆ 沿 2 275 10 900 (0.955) 0.588 2 130.8 0.04 2 l p d ρυ λ × ∆ = = = Pa 式 中 ： 1 0υ = （ 因 为 1 2υ υ≪ ）， 8.22 =p m 水 柱 5102744.0 ×= Pa ， 5 01 10013.1 ×== pp Pa， 01 =h ， g pvpp h ρ ρα 沿∆−−− = 2 2221 2 2 1 ( ) 5 2 5 2 1.013 0.2744 10 0.5 900 2 0.955 0.588 10 900 9.8 h − × − × × × − × = × 1.615= m 答：最大允许安装高度 1.615m。 题 3.9图 第 10 页 题 3.10图 第 11 页 第第第第 4444章章章章 思考题和习题解思考题和习题解思考题和习题解思考题和习题解 4.1 从能量的观点来看，液压泵和液压马达有什么区别和联系？从结构上来看，液压泵和 液压马达又有什么区别和联系？ 答：从能量的观点来看，液压泵是将驱动电机的机械能转换成液压系统中的油液压力 能，是液压传动系统的动力元件；而液压马达是将输入的压力能转换为机械能，输出扭矩 和转速，是液压传动系统的执行元件。它们都是能量转换装置。 从结构上来看，它们基本相同，都是靠密封容积的变化来工作的。 4.2 液压泵的工作压力取决于什么？液压泵的工作压力和额定压力有什么区别？ 答：液压泵的工作压力取决于负载，负载越大，工作压力越大。液压泵的工作压力是 指在实际工作时输出油液的压力值，即液压泵出油口处的压力值，也称为系统压力。 额定压力是指在保证泵的容积效率、使用寿命和额定转速的前提下，泵连续运转时允 许使用的压力限定值。 4.3 如题 4.3 图所示，已知液压泵的额定压力和额定流量，设管道内压力损失和液压 缸、液压马达的摩擦损失忽略不计，而题图 4.3（c）中的支路上装有节流小孔，试说明图 示各种工况下液压泵出口处的工作压力值。 题 4.3图 答： p p a b = = 0， 1 c T q p p cA φ⎛ ⎞ = ∆ = ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ， p F A d = ， 2 e M Tn p V π = 。 4.4 如何计算液压泵的输出功率和输入功率？液压泵在工作过程中会产生哪两方面的能量 损失？产生这些损失的原因是什么？ 答：液压泵的理论输入功率为 P T nT i = =ω π2 ，输出功率为 0P F pA pqυ υ= = = 。 功率损失分为容积损失和机械损失。容积损失是因内泄漏、气穴和油液在高压下的压 缩而造成的流量上的损失；机械损失是指因摩擦而造成的转矩上的损失。 4.5 试说明齿轮泵的困油现象及解决办法。 第 12 页 答：齿轮泵要正常工作，齿轮的啮合系数必须大于 1，于是总有两对齿轮同时啮合， 并有一部分油液因困在两对轮齿形成的封闭油腔之内。当封闭容积减小时，被困油液受挤 压而产生高压，并从缝隙中流出，导致油液发热并使轴承等机件受到附加的不平衡负载作 用；当封闭容积增大时，又会造成局部真空，使溶于油液中的气体分离出来，产生气穴， 这就是齿轮泵的困油现象。 消除困油的办法，通常是在两端盖板上开卸荷槽。 4.6 齿轮泵压力的提高主要受哪些因素的影响？可以采取哪些措施来提高齿轮泵的工作压 力？ 答：齿轮泵压力的提高主要受压力油的泄漏的影响。通常采用的方法是自动补偿端面 间隙，其装置有浮动轴套式和弹性侧板式齿轮泵。 4.7 试说明叶片泵的工作原理。并比较说明双作用叶片泵和单作用叶片泵各有什么优缺 点。 答：叶片在转子的槽内可灵活滑动，在转子转动时的离心力以及通入叶片根部压力油 的作用下，叶片顶部贴紧在定子内表面上，于是两相邻叶片、配油盘、定子和转子间便形 成了一个个密封的工作腔。当转子旋转时叶片向外伸出，密封工作腔容积逐渐增大，产生 真空，于是通过吸油口和配油盘上窗口将油吸入。叶片往里缩进，密封腔的容积逐渐缩 小，密封腔中的油液往配油盘另一窗口和压油口被压出而输到系统中去，这就是叶片泵的 工作原理。 双作用叶片泵结构复杂，吸油特性不太好，但径向力平衡；单作用叶片泵存在不平衡 的径向力。 4.8 限压式变量叶片泵的限定压力和最大流量怎样调节？在调节时，叶片泵的压力流量曲 线将怎样变化？ 答：调节弹簧预紧力可以调节限压式变量叶片泵的限定压力，这时 BC 段曲线左右平 移；调节流量调节螺钉可以改变流量的大小，AB段曲线上下平移。 A A ’ B B ’ p c p c ’ q q t C pp m a x 0 4.9 液压泵的额定流量为 100 L/min，液压泵的额定压力为 2.5 MPa，当转速为 1 450 r/min 时，机械效率为 η m =0.9。由实验测得，当液压泵的出口压力为零时，流量为 106 L/min； 压力为 2.5 MPa 时，流量为 100.7 L/min，试求：（1）液压泵的容积效率 η V 是多少？（2） 如果液压泵的转速下降到 500 r/min，在额定压力下工作时，估算液压泵的流量是多少？ （3）计算在上述两种转速下液压泵的驱动功率是多少？ 第 13 页 解：（1） η v t q q = = = 1007 106 095 . . （2） =××=== 95.0106 1450 5001 11 vtv q n n Vnq ηη 34.7L/min （3）在第一种情况下： 3 36 0 109.4 609.0 10106105.2 ×= × ××× === − m t m t i pqP P ηη W 在第二种情况下： 3 36 110 1 1069.195.0609.0 107.34105.2 ×= ×× ××× === − m t m t i pqP P ηη W 答：液压泵的容积效率 η V 为 0.95，在液压泵转速为 500r/min 时，估算其流量为 34.7L/min，液压泵在第一种情况下的驱动功率为 4.9×103W，在第二种情况下的驱动功率 为 1.69×103W。 4.10 某组合机床用双联叶片泵 YB 4/16×63，快速进、退时双泵供油，系统压力 p = 1 MPa。工作进给时，大泵卸荷（设其压力为 0），只有小泵供油，这时系统压力 p = 3 MPa，液压泵效率η = 0.8。试求：（1）所需电动机功率是多少？（2）如果采用一个 q = 20 L/min的定量泵，所需的电动机功率又是多少？ 解：（1）快速时液压泵的输出功率为： 6 3 01 1 1 1 10 (16 63) 10 1316.7 60 P p q −× × + × = = = W 工进时液压泵的输出功率为： 6 3 02 2 2 3 10 16 10 800 60 P p q −× × × = = = W 电动机的功率为： 1646 8.0 7.131601 === η P P电 W （2）电动机的功率为： 1250 608.0 1020103 36 = × ××× == − η pq P电 W 答：所需电动机功率是 1646 W，如果采用一个 q = 20 L/min 的定量泵，所需的电动机 功率是 1250 W。 第 14 页 第第第第 5555章章章章 思考题和习题思考题和习题思考题和习题思考题和习题 5.1 已知单杆液压缸缸筒直径 D = 100 mm，活塞杆直径 d = 50 mm，工作压力 p1 =2 MPa，流量为 q = 10 L/min，回油背压力为 2P = 0.5 MPa，试求活塞往复运动时的推力和运 动速度。 解：（1）无杆腔进油时： ( )[ ]2222122111 4 dpDppApApF +−=−= π ( )6 6 2 6 21 2 10 0.5 10 0.1 0.5 10 0.054F π ⎡ ⎤= × × − × × + × ×⎣ ⎦ 41008.1 ×= N 3 1 21 10 10 0.021 0.1 60 4 q A υ π −× = = = × × m/s （2）有杆腔进油时： ( )[ ]2122112212 4 dpDppApApF −−=−= π ( )6 6 2 6 22 2 10 0.5 10 0.1 2 10 0.054F π ⎡ ⎤= × × − × × − × ×⎣ ⎦ 410785.0 ×= N 3 2 2 22 10 10 0.028 (0.1 0.05 ) 60 4 q A υ π −× = = = × − × m/s 答：当无杆腔进油时的活塞推力是 1.08×104 N，运动速度是 0.021 m/s；当有杆腔进 油时活塞的推力是 0.875×104N，运动速度是 0.028 m/s。 5.2 已知单杆液压缸缸筒直径 D = 50 mm，活塞杆直径 d = 35 mm，泵供油流量为 q = 10 L/min，试求：（1）液压缸差动连接时的运动速度；（2）若缸在差动阶段所能克服的外负 载 F = 1 000 N，缸内油液压力有多大（不计管内压力损失）？ 解：（1） 3 2 2 10 10 0.17 0.035 60 4 4 q d υ π π −× = = = × × m/s （2） 04.1 035.0 4 1000 4 22 = × == ππ d F p MPa 答：液压缸差动连接时的运动速度是 0.17 m/s；若缸在差动阶段所能克服的外负载 F=1 000 N时，缸内油液压力是 1.04 MPa。 5.3 一柱塞缸柱塞固定，缸筒运动，压力油从空心柱塞中通入，压力为 p，流量为 q，缸 筒直径为 D，柱塞外径为 d，内孔直径为 d0 ，试求柱塞缸所产生的推力 F和运动速度 υ 。 解： pdpAF 2 4 π == ， 2 2 4 4 q q q A d d υ π π = = = 答：柱塞缸所产生的推力等于 2 4 F d p π = ，运动速度等于 2 4q d υ π = 。 第 15 页 5.4 如题 5.4 图所示的叶片泵，铭牌参数为 q = 18 L/min，p = 6.3 MPa，设活塞直径 D = 90 mm，活塞杆直径 d = 60 mm，在不计压力损失且 F = 28 000 N 时，试求在各图示情况 下压力表的指示压力是多少？（p 2 =2 MPa） 题 5.4图 解：（a） 4.4 09.0 4 28000 2 = × == π A F p MPa （b） ( ) 5.5 09.0 4 06.009.0 4 10228000 2 226 22 = × −×××+ = + = π π A ApF p MPa （c） 0pp = 5.5 如题 5.5 图所示的串联油缸， A1 和 A2 为有效工作面积， F1 和 F2 是两活塞杆的外负 载，在不计损失的情况下，试求 p1， p2， 1υ 和 2υ 各是多少？ 解：由 1 1 1 2 1 2 2 2 p A F p A p A F = +⎧ ⎨ =⎩ ，得 2 2 2 1 2 1 1 2 F p A F F p A A ⎧ =⎪ ⎪ ⎨ ⎪ = + ⎪⎩ ； 1 1 p q A υ = ， 2 2 p q A υ = 题 5.5图 5.6 如题 5.6 图所示的并联油缸中， 1 2A A= ， 1F > 2F ，当油缸 2 的活塞运动时，试求 第 16 页 1υ 、 2υ 和液压泵的出口压力 p 各是多少？ 题 5.6图 解：已知： 21 FF > ， 21 AA = ，当油缸 2 动作时，而油缸 1 不运动，此时 2 2 p q A υ = ， 1 0υ = ， 2 2 F p A = 5.7 设计一单杆活塞液压缸，要求快进时为差动连接，快进和快退（有杆腔进油）时的速 度均为 6 m/min。工进时（无杆腔进油，非差动连接）可驱动的负载为 F = 25 000N，回油 背压力为 0.25 MPa，采用额定压力为 6.3 MPa、额定流量为 25 L/min 的液压泵，试确定： （1）缸筒内径和活塞杆直径各是多少？（2）缸筒壁厚（缸筒材料选用无缝钢管）是多 少？ 解：（1）活塞缸直径： 073.0 660 60102544 3 0 = ×× ××× == − ππv q d m 缸筒直径： 103.0073.0 660 60102544 2 3 2 2 =+ ×× ××× =+= − ππ d v q D m 按国家标准规定，取活塞杆直径 70d = mm， 100d = mm。 （ 2 ） 6.3 n p = MPa 16≤ MPa ， 1.5 1.5 6.3 9.45 y n p P= = × = MPa ， 2 y b p Dn δ σ = ，取 5=n ；材料取普通碳素钢 235Q ，则： 420= b σ MPa 6 6 9.45 10 0.1 5 2 420 10 × × × = × × 5.625= mm 第 17 页 第第第第 6666章章章章 思考题和习题思考题和习题思考题和习题思考题和习题 6.1 现有一个二位三通阀和一个二位四通阀，如题 6.1图所示，请通过堵塞阀口的办法将 它们改为二位二通阀。问：（1）改为常开型的如何堵？（2）改为常闭型的如何堵？请画 符号表示（应该指出：由于结构上的原因，一般二位四通阀的回油口 O不可堵塞，改作二 通阀后，原 O口应作为泄油口单独接管引回油箱）。 答：（1）二位四通阀；（2）改为常开（常通）型二位二通阀，堵住 B 口（但由于特殊 结构 O 口不接）；（3）改为常闭（常断）型二位二通阀，堵住 A口。 A B P O A B P O A B P O 堵 住 B口，但由于特 殊 结 构 O口 不 接 堵 住 A口 （1）二位三通阀；（2）改为常开（常通）型二位二通阀，堵住 B 口；（3）改为常闭 （常断）型二位二通阀，堵住 A口。 A B P A B P A B P 堵 住 B口 ， 即 为 常 开 堵 住 A口 ， 即 为 常 开 6.2 题 6.2 图中溢流阀的调定压力为 5 MPa，减压阀的调定压力为 2.5 MPa，设液压缸的 无杆腔面积A cm= 5 0 2 ，液流通过单向阀和非工作状态下的减压阀时，其压力损失分 别为 0.2 MPa 和 0.3 MPa。求：当负载分别为 0 kN、7.5 kN 和 30 kN 时，（1）液压缸能否 移动？（2）A、B和 C三点压力数值各为多少？ 解： 0F = ，液压缸快速空载运动， 0 c p = ，考虑到单向阀的压力损失，则 第 18 页 0.2 B p = MPa，考虑到非工作状态下的减压阀压力损失， 0.5 A p = MPa。 7.5F = kN， 3 4 7.5 10 1.5 50 10C F p A − × = = = × MPa 考虑到单向阀的压力损失，则 1.7 B p = MPa，小于减压阀的调定压力，考虑非工作状 态下的减压阀的压力损失，则 0.2= A p MPa 液压缸能运动； 30F = kN， 3 4 30 10 6 50 10C F p A − × = = = × MPa 液压缸不能运动，单向阀不能打开，液压阀处于工作状态， 5.2= B p MPa ， 5= A p MPa。 题图 6.1 题图 6.2 6.3 两腔面积相差很大的单杆活塞缸用二位四通阀换向。有杆腔进油时，无杆腔回油流量 很大，为避免使用大通径二位四通阀，可用一个液控单向阀分流，请画回路图。 缺 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 ！ 6.4 用先导式溢流阀调节液压泵的压力，但不论如何调节手轮，压力表显示的泵压都很 低。把阀拆下检查，看到各零件都完好无损，试分析液压泵压力低的原因；如果压力表显 示的泵压都很高，试分析液压泵压力高的原因。（分析时参见先导式溢流阀工作原理图 6.16） 答：液压泵压力低的原因可能是阻尼孔被堵死，液压泵压力高的原因可能是先导阀被 堵死。 6.5 如题 6.5 图所示的液压系统中，各溢流阀的调定压力分别为 4= A p MPa、 3= B p MPa 和 2= C p MPa。试求在系统的负载趋于无限大时，液压泵的工作压力是多 少？ 答：（a）图中，三个溢流阀串联。当负载趋于无穷大时，则三个溢流阀都必须工作， 则 9=++= CBA pppp泵 MPa； 第 19 页 （b）图中，三个溢流阀并联。当负载趋于无穷大时，A 必须工作，而 A 的溢流压力取 决于远程调压阀 B，B取决于 C，所以 2== C pp泵 MPa。 6.6 在题 6.6图所示两阀组中，设两减压阀调定压力一大一小（pA> pB），并且所在支路有 足够的负载。说明支路的出口压力取决于哪个减压阀？为什么？ 答：（a）图中，两个减压阀串联，且 pA>pB，当负载趋于无穷大时，支路出口压力取 决于 B 阀。因为调定压力低的 B 阀先工作，然后是调定压力高的 A 阀工作，故支路压力 取决于调定压力低的 B阀。 （b）图中，两个减压阀并联，支路出口压力取决于 A阀，当负载趋于无穷大时，出口 压力达到 pB时，B 阀工作，而此时 A 阀阀口全开，由于 A 阀出口压力高于 B 阀出口压 力，则 B 阀立刻关闭，当压力升高达到 pA时，A 阀工作，故支路压力取决于调定压力高 的 A阀。 6.7 在系统有足够负载的情况下，先导式溢流阀、减压阀及调速阀的进、出油口可否对调 工作？若对调会出现什么现象？ 答：若是先导式溢流阀的进、出油口对调工作，则溢流阀不起溢流作用，液压泵的工 作压力不能恒定，泵的压力将超过额定压力，泵将损坏；若是减压阀的进、出油口对调工 作，则减压阀不起减压作用；若是调速阀的进、出油口对调工作，则调速阀不起调速作 用。 6.8 在题图 6.8 所示的系统中，溢流阀的调定压力为 4 MPa，如果阀芯阻尼小孔造成的损 失不计，试判断下列情况下压力表的读数是多少？（1）YA断电，负载为无穷大；（2）YA 断电，负载压力为 2 MPa；（3）YA通电；负载压力为 2 MPa。 答：（1）YA断电，负载为无穷大时，压力表的读数 pA= 4 MPa； （2）YA断电，负载压力为 2MPa时，pA=2 MPa； （3）YA通电；负载压力为 2MPa时，pA=0。 6.9 如题 6.9 图所示，顺序阀的调整压力为 pA=3MPa，溢流阀的调整压力为 5= y p MPa，试求在下列情况下 A、B 点的压力是多少？（1）液压缸运动时，负载压力 4= L p MPa；（2）负载压力 1= L p MPa；（3）活塞运动到右端时。 答：（1）液压缸运动 pL = 4 MPa 时，则 pA= pB = 4 MPa；（2）pL = 1 MPa 时，则 pA= 1 MPa，pB= 3 MPa；（3）活塞运动到右端时，则 pA= pB= 5 MPa。 第 20 页 题图 6.5 题图 6.6 题图 6.8 题图 6.9 第 21 页 第第第第 7777章章章章 思考题和习题解思考题和习题解思考题和习题解思考题和习题解 7.1 某气囊式蓄能器用作动力源，容量为 3 L，充气压力 p 0 3 2= . MPa。系统最高和 最低工作压力分别为 7 MPa和 4 MPa。试求蓄能器能够输出的油液体积。 解：因蓄能器作动力源使用，n = 1.4 1 1 1 1 1.4 1.4 1/ 0 0 2 1 1 1 3.2 3.2 3 0.84 4 7 n n n V V p p p ⎡ ⎤ ⎡ ⎤⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎢ ⎥ ⎢ ⎥∆ = − = × − =⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎢ ⎥ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎢ ⎥⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎣ ⎦⎣ ⎦ L 答：蓄能器能够输出的油液体积是 0.84L。 7.2 液压系统最高和最低工作压力各是 7 MPa 和 5.6 MPa。其执行元件每隔 30s需要供油 一次，每次输油 1L，时间为 0.5 s。若用液压泵供油，该泵应有多大流量？若改用气囊式 蓄能器（充气压力为 5 MPa）完成此工作，则蓄能器应有多大容量？向蓄能器充液的泵应 有多大流量？ 解： 1 60 120 0.5 q = × =泵 L/min； 1.4n = ， 1 1 1.4 2 0 0 1 1 1.4 2 1 5.6 1 5 7.36 5.6 11 7 n n p V p V p p ⎛ ⎞ ⎛ ⎞∆ ×⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠= = = ⎛ ⎞ ⎛ ⎞−− ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎝ ⎠⎝ ⎠ L； 1 60 2 30 q = × =蓄 L/min 答：若用液压泵供油，该泵的流量是 120 L/min；若改用气囊式蓄能器（充气压力为 5 MPa）完成此工作，则蓄能器的容量是 7.36 L，向蓄能器充液的泵的流量是 2 L/min。 7.3 一单杆缸，活塞直径 10=D cm，活塞杆直径 d = 5 6. cm，行程 L = 50 cm。现从有杆 腔进油，无杆腔回油。问由于活塞的移动使有效底面积为 2000 cm2 的油箱液面高度发生 多大变化？ 解： ( )2 2 2 25.6 50 4 4 4 6 2000 D L D d L H A π π π − − × × = = = mm 答：活塞移动 50mm行程时，油箱液面升高 6 mm。 7.4 有一液压泵向系统供油，工作压力为 6.3 MPa，流量为 40 L/min，试选定供油管尺 寸。 解：选用钢管供油， 2 q d vπ = ， 取 3υ = m/s， 340 10 2 60 3 d π −× = × × ≈17 mm， 第 22 页 2 b pdn δ σ = ，取 8n = ，材料取普通碳素钢 Q235， 420 b σ = MPa， 则 6 6 6.3 10 0.017 8 2 420 10 δ × × × = × × ≈1.02 mm 答：油管尺寸 d = 17 mm，δ = 1.02 mm 第 23 页 第第第第 8888章章章章 思考题和习题思考题和习题思考题和习题思考题和习题 8.1 如题 8.1 图所示，液压泵输出流量 q p = 10 L/min，液压缸无杆腔面积 A1 50= cm 2 ，液压缸有杆腔面积 A2 25= cm 2 。溢流阀的调定压力 p y = 2 4. MPa，负载 F=10 kN。节流阀口视为薄壁孔，流量系数 C q = 0 62. 。油液密度 ρ = 900 kg/m 3 。试求： （1）节流阀口通流面积 A T = 0 05. cm 2 和 A T = 0 0 1. cm 2 时的液压缸速度υ 、液压泵 压力 p p 、溢流阀损失 ∆T y 和回路效率 η ；（2）当 A T = 0 01. cm 2 和 A T = 0 02. cm 2 时，若负载 F= 0，求液压泵的压力 p p 和液压缸两腔压力 p1和 p2各为多大？（3）当 F=10 kN 时，若节流阀最小稳定流量为 q j min = × −50 10 3 L/min，所对应的 A T 和液压缸速 度 υ min 多大？若将回路改为进油节流调速回路，则 A T 和 υ min 多大？把两种结果相比较能 说明什么问题？ 解：（1） 0.05 T A = 时：如果溢流阀不溢流，则通过节流阀的流量 2 1 T A q A = ， 5 p q = L/min。 由 2 2 d T p q C A ρ ∆ = ， 有 325.0 1005.062.02 90010833.0 2 822 82 22 2 2 = ××× ×× ==∆ − − Td AC q p ρ MPa， 163.2 50 2510325.0 1050 1010 6 4 3 1 2 1 = ×× + × × = ∆ += − A pA A F p P MPa yP pp < ，则溢流阀损失 0 y p∆ = 。 3 4 1 10 10 0.0333 60 50 10 P q A υ − − × = = = × × m/s， 回路效率： 3 3 6 10 10 0.0333 0.924 10 10 2.163 10 60 P P F p q υ η − × × = = = × × × 0.01 T A = cm2时， 同理由上述求解过程可得 125.8=∆p MPa，由于 P y p p> ， 则有： 4.2== yP pp MPa 第 24 页 8.0 1025 1010 25 50104.2 4 36 22 1 = × × − ×× =−=∆ − A F A Ap p P MPa 6 4 5 2 2 2 0.8 10 0.62 0.01 10 2.614 10 900d T p q C A ρ − −∆ × ×= = × × × = × m3/s 液压缸速度： 5 22 4 2 2.614 10 1.046 10 25 10 q A υ − − − × = = = × × m/s， 2 4 5 1 1 1.046 10 50 10 5.23 10q Aυ − − −= = × × × = × m3/s， 3 5 5 1 10 10 5.23 10 11.437 10 60P q q q − − −×∆ = − = − × = × m3/s。 溢流损失： 6 52.4 10 11.437 10 274.48 y P P p q −∆ = ∆ = × × × = W 回路效率： 3 2 3 6 10 10 1.046 10 0.2615 10 10 2.4 10 60 P P F q p υ η − − × × × = = = × × × （2）由（1）可知，假设溢流阀不工作时， 0.01 T A = cm2， 8.125p∆ = MPa，因为 0F = ， 1 1 2p A pA= ∆ 则有 1 4.06p = MPa yp> ，由此可知与假设矛盾，因此假设不成立。 0.02 T A = cm2 ， 2.03p∆ = MPa ， 因 为 0F = ， 1 1 2p A pA= ∆ 则 有 1 1.02p = MPa yp< ，由此可知假设成立。 当 0.02 T A = cm2时， 1 1.02Pp p= = MPa， 03.22 =∆= pp MPa； 当 0.01 T A = cm2时， 1 2.4P yp p p= = = MPa， 8.4 2 11 2 ＝ A Ap p = MPa； （3） 6 min 4 min 4 2 50 10 3.33 10 60 25 10 j q A υ − − − × = = = × × × m/s 由（1）可知 8.0=∆p MPa 6 min 4 6 50 10 3.19 10 2 2 0.8 10 60 0.62 900 j T d q A p C ρ − −×= = = × ∆ × × × × cm2 若改为进口节流回路 min 4 min 1 1.67 10j q A υ −= = × m/s， min 44.51 10 2 j T d q A p C ρ −= = × ∆ cm2。 进口节流调速回路能获得更低的稳定速度 minυ 。 8.2 如题图 8.2 所示，各液压缸完全相同，负载 F F2 1> 。已知节流阀能调节液压缸速度 并不计压力损失。试判断在图（a）和图（b）的两个液压回路中，哪个液压缸先动？哪个 第 25 页 液压缸速度快？请说明道理。 答：图（a）中，A 缸先动。因为 A 缸的进油腔压力小于 B 缸；A 缸、B 缸速度相 等，这是因为节流阀安装在进