液压与气压传动(第二版)课后习题答案

1第一章1-3图示为一粘度计，若D=100mm，d=98mm,l=200mm,外筒转速n=8r/s时，测得转矩T=40Ncm,试求其油液的动力粘度。解：外筒内壁液体粘度：024222/2/204083.140.12.512/2224010410/0.13.140.2/2/24100.050.0490.0512.512pfDdanDmsTTNmADADlddyddydydDdPSuF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，若油的粘度＝0.065Pa.s，活塞回程要求的稳定速度为v=0.5m/s，试求不计油液压力时拉回活塞所需的力F等于多少？解：F力受到液体粘性的影响，根据液体的粘性有F=Ff＝A(du/dy)其中，A为活塞表面积，A＝лdL又du/dy=v/h=v/{(D-d)/2}所以F＝A(du/dy)=×лdL×v/{(D-d)/2}=0.065×3.14×11.96×0.01×14×0.01×2×0.5/((12-11.96)×0.01)=8.54N1-17试求如图所示两并联管的流量各为多少？已知总流量q=25L/min,121250,100,30,50dmmdmmlmmlmm,假设沿程压力损失2系数120.04,0.03,则并联管路中的总压力损失等于多少？解：设两并联管中的流量是1q，2q，，则有12qqq，由于两管并联，即有两管管端的压力差相等，即两管的压力损失相等则：12pp221122121222lvlvdd221230500.040.032502100vv22122415vv2111112222221150.2424qAvdvqAvdv12124.2/min,20.8/minqqqqLqL3112314.260/10000.128/150104qvmsA2113300.0419.650210vppa12ppp=19.6pa1-19圆柱形滑阀如图所示：已知阀芯直径d=2cm，进口液压1p=9.8pa,出口液压20.9pMpa油液的密度3900/,kgm通过阀口时的流量系数0.65,dC阀口开度x=0.2cm,求流过阀口的流量。解：当阀的开口较小时，可看作薄壁小孔，阀口的流量截面积:0Adx流过阀口的流量：31202232()22(9.80.9)0.652100.2109000.0115/ddpppqCACdxms第二章2-1已知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)0pb)0pc)ppd)FpAe)2mmTpV2-2如图所示，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Py，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？答：当阀A流通截面小于某一值时，P维持Py，B打开。阀A流通截面继续增大，增大到最大值时，P=0,B不打开。2-4泵的额定流量为100L/min,额定压力为2.5MPa，当转速为1450r/min时，机械效率为ηm＝0.9。由实验测得，当泵出口压力为零时，流量为106L/min，压力为2.5MPa时，流量为100.7L/min，试求：4①泵的容积效率；②如泵的转速下降到500r/min，在额定压力下工作时，计算泵的流量为多少？③上述两种转速下泵的驱动功率。解：①通常将零压力下泵的流量作为理想流量，则qt＝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，则ηv＝100.7/106=0.95=95%②泄漏流量Δq只于压力有关,由于压力没变所以则有qt/=qn//n=100.7×500/1450=34.7L/min③当n=1450r/min时,P=pq/(ηvηm)=25×105×100.7×10-3/（60×0.95×0.9）=4.91kw当n=500r/min时,P=pq/(ηvηm)=25×105×34.7×10-3/（60×0.95×0.9）=1.69kw2-4设液压泵转速为950r/min，排量＝168L/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)驱动泵的转速。解：①qt＝Vpn=168×950=159.6L/min②ηv=q/qt=150/159.6=93.98%③ηm=/ηv=0.87/0.9398=92.57%④P=pq/=29.5×106×150×10-3/（60×0.87）=84.77kw⑤因为=pq/Tω所以T=pq/ω=pq/（2лn）=29.5×106×150×10-3/（2×0.87×3.14×950）5=852.1N.m2-8试分析外反馈压力式变量叶片泵qp特性曲线，并叙述改变AB段上下位置，BC段的斜率和拐点B的位置的调节方法。答：AB段是泵的不变量段，这由于sFF，maxe是常数，压力增加时，泄漏量增加，实际输出量略有减少，BC段，泵的实际输出流量随着工作压力增加而减少。调节流量调节螺钉b，可改变泵的最大流量。AB段曲线上下平移；变更刚度不同的弹簧，则可以改变BC段的斜率，弹簧越软，BC段越陡，调节弹簧预压量X，便可改变cp和maxp的值，工作压力0/cpksxAx，BC段左右平移。第三章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q，压力为p，试分析各缸产生的推力，速度大小以及运动方向。解：对于图a22()4FpDd22()4qqVADd受拉，液压缸左移对于图b24Fpd24qqVAd受压，液压缸右移对于图c24Fpd24qqVAd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＝100cm2，有杆腔面积A2＝80cm2，缸1输入压力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），负载和速度各为多少？②缸1不受负载时（F1＝0），缸2能承受多少负载？6③缸2不受负载时（F2＝0），缸1能承受多少负载？解：①F1＝P1A1－P2A2F2＝P2A1因为F1＝F2所以P1A1－P2A2＝P2A10.9×106×100×10-4－P2×80×10-4=P2×100×10-4P2=0.5×106Pa则有F1＝F2=P2A1=0.5×106×100×10-4=5000NV1＝q1/A1=12×10－3/（100×10-4）=1.2m/min因为V1A2=V2A1所以V2＝V1A2/A1=0.96m/min②F1＝P1A1－P2A2=0所以P2＝P1A1/A2=1.125MPaF2=P2A1=1.125×106×100×10-4=11250N③F2=P2A1=0所以P2＝0所以F1＝P1A1＝0.9×106×100×10-4＝9000N3-5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，d0＝30mm，试求：工作台在0.2时间内从静止加速到最大稳定速度v＝7m/min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F总=m(v2-v1)/t=980×7/(0.2×60)=571.67N工作台开始上升时F-G-Ff=F总则F=F总+G+Ff=571.67+980×10+1960=12331.67N又根据柱塞缸推力公式可得F=pлd02ηm/4,ηm=1注意此处应取d0＝30mmp=4F/лd02=4×12331.67/[3.14×(30×10-3)2]=17.45Mpa又根据柱塞缸速度公式v=4qηv/лd02,ηv=1可得7q=лd02v/4=3.14×(30×10-3)2×7×103/4=4.95L/min3-6一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0.1m/s,工作时杆受压，推力为25000N。已知输入流量q=25L/min,背压20.2pMpa，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324vqVd其中1v33442510/60'730.13.14qdmmV取d=75mm因为快进快退得速度相同，所以D='2103dmm,取D=105mm（2）45号钢600,[]600/5120bMpaMpa设此时为薄壁1.5310522[]21202.5ypDmm取其中yp的值，查表8-7可取为3Mpa3-7图为定量泵和定量马达系统。泵输出压力Pp＝10Mpa，排量Vp＝10mL/r，转速np＝1450r/min，机械效率ηmp＝0.9，容积效率ηvp＝0.9，马达排量Vm＝10mL/r，机械效率ηmm＝0.9，容积效率ηvm＝0.9，泵出口和马达进口间管道压力损失0.2MPa，其它损失不计，试求：①泵的驱动功率；②泵的输出功率；③马达输出转速、转矩和功率。解：①P驱=ppvpnP/ηmp=10×106×10×10-6×1450/(60×0.9)=2.69Kw8②P出=pvnηvp=10×106×10×10-6×1450×0.9/60=2.18Kw③泵的输出等于马达的输入量Vmnm/ηvm=vPnPηvp所以nm=vPnPηvpηvm/Vm=10×10-6×1450×0.9×0.9/(10×10-6)=1174.5r/min马达的输出功率P=pvnηvm=（10－0.2）×106×10×10-6×(1174.5/60)×0.9=1.73KW马达的转矩T=p/2πn=1730/(2×3.14×(1174.5/60))=14.03N.m3-8图示系统，泵和马达的参数如下：泵的最大排量max115/pVmLr，转速1000/minpnr，机械效率0.9mp，总效率0.84p；马达排量max148/pVmLr，机械效率0.9mm，总效率0.84p，回路最大允许压力rp=8.3Mpa，若不计管道损失，试求：1）马达最大转速及该转速下的的输出功率和输出转矩。2）驱动泵所需的转矩。解：泵的流出流量等于流入马达的流量pmqq即有maxmMppvpvmnVnVqmax0.840.8410001150.90.9676.9/148ppvpvmmmnVnrminV输出转矩66118.310148100.917622rmmmTpVNm输出功率0676.92217612.560mpnTkw9驱动泵所需的转矩maxmax168.822PrPmpmppVpVTNm3-9图示为变量泵和定量马达系统，低压辅助泵输出压力yp=0.4Mpa，泵的最大排量max100/pVmLr，转速1000/minpnr，容积效率0.9vp，机械效率0.85mp。马达相应参数为50/mmVmLr，，0.95vm，0.9mm。不计管道损失，当马达的输出转矩为40mTNm，转速为160/minmnr时，求变量泵的排量，工作压力和输入功率。解：泵的流出流量等与流入马达的流量pmqq0.90.9510050609.36/ppVVmLr由马达的输出转矩12mmmTpV622405.5850100.9mmmTpMpaV5.98ypppMpa由pVpppqnV得10009.36173/6