液压与气压传动课后题答案.doc

1、第 1 页第 1 章 思考题和习题解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

2、，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。1.6 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 ：动力粘度又称为绝对粘度，由式： 确定。dyuAFf（2）运动粘度 ：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：（3）相对粘度：1.7 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。1.8

3、 密闭容器内液压油的体积压缩系数 为 1.510 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： 01VP可得：L027.925.6pV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 L1.12 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（2）侵入物的污染：液（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

4、分、气泡及油液第 2 页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：（2）滤除系统产生的杂质：（3）控制液压油液的工作温度：（4）定期检查更换液压油液第 3 页第 2 章 思考题和习题解2.3 如题 2.3 图所示的连通器内装两种液体，其中已知水的密度 = 1000 kg/m ，h = 13160 cm，h = 75 cm，试求另一种液体的密度 是多少？2 2paPdh111 11 h211题 2.3 图解：在 1-1 等压面上，有： aapghpgh21则： kg/ m31206875h答：另一种液体的密度 是 800 kg/ m3。22.4 解释下述概

5、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。 。Audq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 、管径 d 和液体的运动粘度 三个参

6、数组成的无量纲数用来表明液体的流动状态。2.5 说明连续性方程的本质是什么？它的物理意义是什么？第 4 页答：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。2.6 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 和比动能项中的动能修正系数。wh理想液体伯努利方程： const2pzg实际液体伯努利方程：212wpzhg2.7 如题 2.7 图中所示的压力阀，当 p =6 MPa 时，液压阀动作。

7、若 d =10 mm，d =15 1 12mm，p = 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2簧预压缩量 x0。题 2.7 图解：（1） 22114sFpd= =431.75（N）432（N）2()s6261040)5.( （2） =0.043（m ）=43（mm）03.710sxk答：弹簧的预压力 Fs 为 432 N，预压缩量 为 43 mm。0x2.9 如题 2.9 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 ，当用 32 号液

8、压油，并且油p沿温为 40时，液压油的密度 = 900 kg/m 。试求油泵吸油口处的真空度是多少？3解：吸油管路中液压油的流速：第 5 页m/s324510.8496qAd-2（雷诺数： 23200.8963eR吸油管路中液压油的流动为层流。在吸油管路 11 截面（液面）和 22 截面（泵吸油口处）列写伯努利方程： 2212wppzzhgg式中： ， ， （因为 ） 。1011012=则： 222()pzp其中： kg/m3， m， ， m/s，9020.4220.849Pa23759(.8)57Re1lpd将已知数据代入后得：Pa2(64.2)46p答：液压泵吸油口真空度为 0.00476

9、4 MPa。题 2.9 图第 6 页第 3 章 思考题和习题解3.1 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。3.2 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

10、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。3.3 如题 3.3 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 3.3 图答： ， ， ， 。pab01cTqpApFd2eMTnV3.4 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 ，输出功率为 。Pni20

11、PFpAq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。第 7 页3.5 试说明齿轮泵的困油现象及解决办法。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。3.6 齿轮泵压力的提

12、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。3.7 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

13、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。3.8 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。AA BB pcpcqqtCppm a x03.9 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 =0.9。由实验测得，当液压泵的出口压力为零

14、时，流量为 106 L/min；m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 是多少？V（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第 8 页少？（3）计算在上述两种转速下液压泵的驱动功率是多少？解：（1） vtq107695.（2） 34.7L/min95.016411vtvnV（3）在第一种情况下：W3360 10.4.52mttipqP在第二种情况下：W336101 69.5.09.7mtti答：液压泵的容积效率 为 0.95，在液压泵转速为 500r/min 时，估算其流量为V34.7L/min

15、，液压泵在第一种情况下的驱动功率为 4.9103W，在第二种情况下的驱动功率为 1.69103W。3.10 某组合机床用双联叶片泵 YB 4/1663，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 = 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：W63010()016.7Ppq工进时液压泵的输出功率为：W63023180电动机的功率为：W648.701P电（2）电动机的

16、功率为： W125068.0133pq电答：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 9 页第 4 章 思考题和习题4.1 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 =2 p1MPa，流量为 q = 10 L/min，回油背压力为 = 0.5 MPa，试求活塞往复运动时的推力和运2P动速度。解：（1）无杆腔进油时： 221214DpApFN666120.50.50.4F 4108.m/s312.1.14qA（2）有杆腔进油时： 212112124dpDppFN66620.

17、50.0.54 4078.m/s322.2(.1)4qA答：当无杆腔进油时的活塞推力是 1.08104 N，运动速度是 0.021 m/s；当有杆腔进油时活塞的推力是 0.875104 N，运动速度是 0.028 m/s。4.2 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） m/s32210.17.564qd（2） MPa4.03.22p答：液压缸差动连接时的运动速度是

18、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。4.3 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 ，试求柱塞缸所产生的推力 F 和运动速度 。d0 解： ，pA2424qqA答：柱塞缸所产生的推力等于 ，运动速度等于 。24Fdp24qd第 10 页4.4 如题 4.4 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 MPa）2题 4.4 图解：（a） MPa4.09.428AFp（b） MPa5.09.46.122262 p（c） 04.5 如题 4.5 图所示的串联油缸， 和 为有效工作面积， 和 是两活塞杆的外负载，A12F12在不计损失的情况下，试求 ， ， 和 各是多少？p解：由 ，得 ； ，1212pAF212FpA1pq2pA题 4.5 图