1、1 习题解答 第三章 液压泵 3-1 已知 泵 转速 srrnp /601 7 5 0m in/1 7 5 0 排量 rmrmLV /108.9/8.9 36 负载流量 smLqL /60 1025.13m in/25.13 33 溢流阀调定压力 Pak P ap 64 103.101003.1 求：求 损失功率。 解：该题中 只要是经溢流阀溢流进入油箱的 流量损失 ，也就是流经溢流阀的流量与溢流阀压力的乘积。即 kWpqnVPLpw 67.0103.10)60 1025.13601 7 5 0108.9()( 636 3-4 已知：齿 轮泵的 齿轮齿 顶圆直 径 mmmD 0 4 8.048
2、0 ，齿轮厚度mmmB 024.024 ， 齿轮 齿数 z=14， 最高 工作压力 p=10MPa=107Pa，转速n=980r/min=980/60r/s，容积效率 90.0pv ， 总 效率 80.0p 。求 油泵 输入功率 Pi 解： BzmVnVqqpPppvppp pi 22, 。由于是 齿轮泵 ， 对于标准齿轮有： mmmz DmDmmz 30 0 3.0214 0 4 8.02,2 00 模数 kWpnzBmPppvi 49.38.0 109.0609 8 00 2 4.0140 0 3.022 722 补充题 1：（ 1） D， A， C， B。 （ 2） C， B， A。 补
3、充题 2：已知：大泵 流量 q1=40L/min，小泵 流量 q2=6L/min，快进时系统压力p=1MPa=106Pa，工作进给时大 泵在 p1=0.3MPa 卸荷运转，小 泵在 p2=4.5MPa 压力给系统供油。 解：分两种工况计算 1）快进时： kWqqpPpi 96.08.060/10)640(10)( 36211 V=9.8mL/r qL=13.25L/min np=1750r/m Pw=? p=10.3MPa 2 2）工进时： kWqpqpPpi 81.08.060/1010)65.4403.0( 3622112 第四章 液压执行元件 4-1 已知：马达输出扭矩 T=52.5Nm
4、，马达转速 n=30r/min，马达排量 V=12.5cm3/r，容积效率和 机械效率 v=0.9， m=0.9。 求： 流量 q 和压力 p 解： Vnq v ， m i n/42.0m i n/7.4169.0 305.12 3 LcmnVq v mVpT 2,而 9.0,/105.12/5.12,5.52 363 mrmrcmVNmT M P aV Tpp m 3.299.0105.12 5.5214.322 6 4-2已知：马达排量 V=70cm3/r，马达供油压力 p=10MPa、供油流量 q=100L/min，容积效率 v=0.92，机械效率 m=0.94，马达背压力 pb=0.2
5、MPa。 求：（ 1）马达输出扭 矩 T；（ 2）马达转速 n。 解：（ 1）mVpT 2而94.0,/107/70 ,108.92.010 356 mb rmrmLV Pappp NmT 7.1 0 294.014.32 107108.9 56 （ 2） Vqn v ， m in/1 3 1 470 92.01 0 0 rVqn v 其中： 92.0,/107/70m i n ,/1 0 0 2 mrLrmLVLq 4-4 已知：缸 1、 2有效工作面积 A1=50cm2、 A2=20cm2，负载 W1=5000N、 W2=4000N，油泵流量 qp=3L/min，设两液压缸无 摩擦损失和
6、泄漏 损失。 求：两液压缸的工作压力 p1 和 p2、速度 v1 和 v2。 解： 压力 ：对于缸 2： MP aPaAWp 2102102 4 0 0 0 63222 ， 对于缸 1： 12111 ApWAp ， MP apAWp 3102105 5 0 0 0 632111 p=?,q=? m=0.9 v=0.9 V=12.5cm3/r T=52.5Nm n=30rpm m=0.94 v=0.92 V=70cm3/r T=? n=? p=10MPa pb=0.2MPa q=100L/min 3 速度： 对于缸 1： smmAqv p /01.0m in/6.01050 103 4311 对
7、于缸 2： smmvAAvAvAv /025.0m i n/5.16.02050, 12122211 4-6 已知： 单杆液压缸 D=100mm， d=70mm， q=25L/min， p1=2Mpa， p2=0.2MPa。求其牵引力 F，速度 v 及运动方向。 解：设无杆腔面积为 A1，有杆腔面积为 A2。则 232222223221 100.4)07.01.0(4)(4,1085.71.044 mdDAmDA a) kNApApF 9.14100.4102.01085.7102 36362211 smmAqv /053.0m i n/18.31085.7 1025 331 leftward
8、 b) kNApApF 43.61085.7102.0100.4102 36361221 smmAqv /1 0 4.0m i n/25.6100.4 1025 332 leftward c) kNAApF 7.710)0.485.7(102)( 36211 smmAA qv /1 0 8.0m i n/5.610)0.485.7( 1025 3321 rightward 4-8. 已知：单杆液压缸的内经 D=100mm=0.1m，活塞杆直径 d=70mm=0.07m，外负载 F=25000N， 液压缸的背压力 p2=2 105Pa， 输入流量 q=25L/min=2510-3m3/min。快
9、进时差动连接，载荷下慢速运动，退回时有杆腔进压力油。求： （ 1）活塞移动速度？ A2 A1 p1 p2 W1 W2 qp v2 v1 a） D d q p2 p1 b） p1 p2 q D d c） p1 q D d 4 （ 2）缸筒材料的 许 用应力 =50MPa，求缸壁厚度？ 解： （ 1）求活塞移动速度： A） 差动快进时 ：（这时液压缸的有效工作面积即为活塞杆截面积 ， 因此 smmd qv /108.0m in/5.607.014.3 102544 2323 B） 带 负 载外伸 ： smmD qv /053.0m i n/18.31.014.3 1025442321 C） 退回时
10、 ： smmdD qv /104.0m i n/24.6)07.01.0(14.3 10254)( 4 223222 （ 2）求液压钢筒壁厚 ： 液压缸壁厚应能满足其推动最大负载时 的油缸压力。因此，首先 求出推动负载时液压缸中的工作压力 p1 22212 )(44 pdDpDF M P aPapDdDFDpdDFp1.3108.30102)1.007.0(11.014.32 5 0 0 04)(144)(4552222222221若是薄壁液压缸， 壁厚应满足： mmDp y 65.4502 10065.42 式中 py=1.5p1=1.5 3.1MPa=4.65MPa， =50MPa 105
11、.2165.41 0 0 D 属于薄壁缸，上面的计算正确。 mm65.4 4* 图示为液压起重机起升装置原理图，重物升、降由液压马达驱动卷筒正、反转实现，卷筒的制动由单作用液压缸完成。卷筒停转时，液压缸有杆腔接通油箱，由弹簧力制动卷筒；卷筒旋转时，高压油克服弹簧力使制动器松开。设卷筒的直径 Dj=1m，最大起升重量 W=5 104N，最高起升速度 v=50m/min，当系统工作压力 p=30 MPa 时，液压缸活塞直径 D=50mm，活塞杆直径 d=35mm。试求： 1）马达的排量 V（要求圆整为标准系列值，设马达出口压力为零）； 2）油泵的供油流量和驱动功率； 3）液压缸的最大液压驱动力；
12、4）选定液压泵和液压马达的结构类型 （泵和马达的容积效率均为 v=0.98，总效率 5 =0.92） 解： 1）求马达排量 V 马达需克服的力矩：mj VpWDT 22， 94.098.0 92.0 vm rLp WDV mj /6.594.01030 1051 6 4 ，圆整为 V=6L/r 2）求油泵供油流量 qp 油泵供油流量应满足马达转速 需求，也就是要满足重物最高起升速度的要求。因此： m in/9.15150, rDvnnDv jj 马达供油流量即为油泵输出流量，因此： smLnVqq vmp /1062.1m i n/3.9798.0 9.156 33 3）求液压缸最大驱动力 F
13、 pdDF )(4 22 又 mmmdmmmDPaMP ap 0 3 5.035,05.050,10330 7 kNNF 3025.3 0 0 2 6103)0 3 5.005.0(4 722 4）选定液压泵和液压马达的机构类型 由于工作压力高 达 30MPa，选择轴向柱塞泵和径向柱塞式低速大扭矩马达。 第五章 液压 控制 阀 5-5 解：由于 电液换向阀 选 用了 M 型中位机能， 滑阀 中位时油泵卸荷，电液换向阀的先导阀 p 油 口压力为零，不能驱动 主 换向阀换向。解决方案：将换向阀回油口到油箱之间接入背压阀，保证 pb=0.3-0.5MPa 的压力。 改进后如图 5-5-b）。 图 5
14、-5-a) 存在故障的系统 图 5-5-b) 改进后的系统 5*-1. 接 4*题，给系统接入合适的方向阀，确保卷扬机马达实现正转、反转和任意位置停转；马达转动时，制动器松开，马达停转时制动器制动。 p F D d 6 解：如右图 5-6 先导式 溢流阀主阀芯阻尼孔堵塞后，溢流阀就不能正常工作。因为先导 式溢流阀是当先导阀开启后 ，液体流过 主阀芯阻尼孔产生的压力 差 导致主阀芯移动而使得主口 打开而溢流的。 5*-2. 接 5*-1.，给系统接入如合适的压力阀，确保：限定系统最高工作压力，防止过载损坏；不会出现重物失速下降；制动器液压缸只需 1MPa 工作压力，采取措施避免制动器弹簧被损坏；
15、工作间歇时液压泵卸荷。 第六章 液压 辅助元件 6-2. 已知 ：蓄能器的充气压力 PaM Pap 60 1099 ，最高工作压力PaMP ap 71 10220 ，最低工作压力 PaMP ap 72 10210 ，系统需要蓄能器提供的液体体积 331055 mLV 。 蓄能器 快速排油过程可看成是绝热过程（变化速度快， 皮囊隔热，并且皮囊中充入的是干燥的氮气，可取指数 n=1.4。因此 卷筒 制动缸 W W 卷筒 制动缸 7 LpppVV 8.13)10 1()102 1()109(105)1()1( 4.1 174.1 174.1 1634.1124.1114.1100 第七章 液压基本回
16、路 7-2已知 2 个 液压缸无杆腔有效工作面积 A11 =A21=100cm2， 有杆腔有效工作面积 A12=A22=50cm2， 2 缸的 工作负载分别是： FL1=3500N 和 FL2=25000N，溢流阀、顺序阀和减压阀的调节压力分别是 py=5MPa， px=4MPa 和 pj=3MPa， 不计摩擦阻力、惯性力、管道和换向阀 压力损失，在三种工况下求系统中工作压力 pA，pB， pC A 油泵启动，两个换向阀中位时： 解： pA=5MPa， pB=5MPa， pC=3MPa B 2YA 通 电，缸 以工进速度移动到底停止： 解： pA=5MPa， pB=5MPa， pC=3MPa
17、C 2YA 断电， 1YA 通 电，缸到达终点过程中突然失去负载： 解： pA=4MPa， pB=0MPa， pC=3MPa 7-3 已知加紧系统中，溢流阀和减压阀的调节压力分别是 py=5MPa，和pj=2.5MPa。分析以下三种工况时 系统中工作压力 pA， pB， pC。 （ 1） 加紧工件前 ， 夹紧缸空行程不带负载求 ： pA=？ ， pB=？ ， pC=？ 8 解： pA = pB = pC 0 （ 2） 工件加紧后 油泵出口压力为 5MPa， 求 pA=？ ， pC=？ 解： pA=5MPa， pC=2.5MPa （ 3） 工件夹紧后， 由于其它液动机快速运动而使 油泵 出口压力
18、 降 为 1.5MPa，求 pA=？ ， pC=？ 解： pA=1.5MPa， pC=2.5MPa 7-4已知垂向液压缸的活塞和其推动的移动部件总重量为 G，液压缸两腔有效工作面积分别是 A1 和 A2，泵 1 和泵 2 的最高工作压力分别是 p1 和 p2，不计 管道压力损失，试问： （ 1） 阀 4， 5， 6， 9 个是什么阀？在系统中的功能是什么？ 解：阀 4： 远控顺序阀，卸荷作用；阀 5： 内控顺序阀，实现顺序工作；阀6： 溢流阀，安全保护作用；阀 9： 顺序阀，平衡作用。 （ 2） 如何调节阀 4， 5， 6， 9 的工作压力？ 解： .,3.0,54652629 pppM P
19、apAGpAGp （ 3） 该系统由哪些基本回路组成？ 解：主要有：调压回路；顺序回 路；卸荷回路；平衡回路；增速回路；换向回路；锁紧回路等 7 种基本回路。 7-5 推导图 7-5 中出口节流回路的速度 -负载特性，速度刚度和回路效率。 9 解： 1） 速度 -负载特性： ,22Aqv 而 22 2 paCq d ， 又因 )(1 122 Ls FApAp 所以： LsL FApAA aKv 122，其中2dL CK 2）速度刚度：LsLLsLv FApaKAv FApvFk 12/321 2)(2 3）回路 效率：FsLLFsL qp qpqp Fv 因为 1, FLsL qqpp 7-6
20、 已知特种铣床液压系统的 油泵流量 smLq p /105.0m in/30 33 ， 溢流阀调定压力 PaM Pap s 6104.24.2 ，液压缸两腔工作面积分别是33222321 105.225,10550 mcmAmcmA ，切削力 Fq=9000N，摩擦负载Fm=1000N，切削加工时流过流量调节阀的流量 smLq /102m in/2.1 352 ，不计元件泄漏和压力损失，那么： （ 1） 活塞快速接近工件时的 速度 v1 和此时的回路效率 1？ 解：快进时系统压力 MP apMP aPaAFp sm 4.22.0102105 1 0 0 0 531 ，因此，溢流阀不溢流，油泵全
21、流量进入液压缸，所以 m i n/6/1.0105 105.0 3311 msmAqv p 这时，由于系统既无溢流损失，又无节流损失，在不计泄漏和压力损失，可认为 1=100%。 （ 2） 切削进给时的速度 v2 和回路效率 2？ 解： m i n/48.0/108105.2 102 335222 msmAqv 10 回路效率： %7.6067.0105.0104.2 108)1 0 0 09 0 0 0()( 3632 psmqps qpvFFqp vF 7-7已知：变量泵 -定量马达回路中，泵转速 srrn p /25m in/1 5 0 0 ，排量rmrmLV p /108/8 36 ；
22、马达排量 rmrmLV m /10/10 35 ，安全阀调定压力 Paps 51040 ； 95.0 MmMvpmpv 。 （ 1）马达转速 min/1000 rnm 时，油泵排量？ 解： rmLVnnVnVnV Mvpv mpmpMv mmpvpp /4.795.095.0 101 5 0 01 0 0 0, （ 2） 当负载力矩 T=8Nm 时，马达转速 nm=？ 解：当负载力矩 T=8Nm 时，求油泵供油压力 pp mmmm pVT 2PaV Tpp mmmmp 55 109.5295.010 822 PapPap sp 55 1040109.52 不可能，说明系统超载，安全阀打开溢流出油泵全部流量，马达停转，所以 nm=0。 （ 3） 油泵的最大输出功率？ 解： 最大输出功率出现在泵排量最大、达到调定压力时，因此 kWWpnVP svpppp 76.07 6 010495.025108 66m a x 7-12已知系统工作循环如图所示， 活塞运动到位碰上死挡铁后，压力继电器动作触发 2YA，活塞快速返回。 7-12*出口节流调速原理 （ 1） 确定压力继电器发信号的压力 pj； 解：按 照 1ppp jy 调节 （ 2） 出口节流时压力继电器置于油缸出口与节流阀之间， 如 7-12*
