液压传动典型例题及解答

第二章液压油和液压流体力学基础[题目1]在图2-1所示管道中，当油在管道内流动时，用测压计测A、曰两点间的压力损失hw=1.91m油柱。A、B点间距离l=3m，d=20mm，油在管中流速v=1m／s，=920kg/m3。水银的密度=13600kg／m3。试求在管中油流方向不同时，差压计读数值△h为多少?图2-1[解答]（1）油流方向从A一B列出伯努利方程wBBAAhgvgpgvgp212022得wBAghglpp（1）以水银差压计的0—0为等压面11hgglphgpHgBA（2）将式2代人式1，得wwHgghglghglgh)()(1所以mhhHgw139.09201360092091.11（2）油流方向从B一A时wABhgplgp)(lhgppwAB以水银差压计的0—0为等压面22hgglphgpBHgA得：mhhHgw139.09201360092091.12[题目2]某流量Q=16L／min的油泵安装在油面以下，如图2-2所示。设所用油液=917kg／m3，粘度=1lcSt，管径d=18mm。如不考虑油泵的泄漏，且认为油面能相对保持不变(即油箱容积相对较大)。试求不计局部损失时油泵入口处的绝对压力。图2-2[解答](1)求吸油管内油液的流速vsmdQAQv/048.1)1018(60/1016442332(2)求吸油管内液流的雷诺数Re）（近似取层流1)(2320171510111018048.12163vdRe(3)求沿程压力损失△pLpavdLRvdLpeL6.26912048.1917101810)20200(171575275223222(4)求油泵人口处的绝对压力p2列出油面I—I与油泵人口处Ⅱ一Ⅱ两选定断面处的伯努利方程式Lhgvgphgvgph2222222111由于油箱液面为相对静止，故vl=O。以Ⅱ一Ⅱ为基准面，故h2=0。因不计局部损失，故h=0。则上式变为Lhgvgpgph222211整理后得Lhgvgphgp222112即papapvpghghvpghpLL52522211221121003.11031026.26912048.191710107081.991722注：取大气压力为p1=105Pa[题目3]在图2-3中，液压缸的有效面积A=50cm2，负载F=12500N，滑阀直径d=20mm，同心径向间隙h=0.02mm，间隙配合长度l=5mm，油液粘度=10×10-6m2/s，密度=900kg/m3，泵的供油量q=10L/min，若考虑油液流经滑阀的泄漏，试按同心和完全偏心两种不同情况计算活塞的运动速度。图2-3[解答]1）系统工作压力pMPaPaAFp5.2105.2105012500642）缝隙前后的压力差△pMPapp5.23）同心时的泄漏量△q及活塞的速度smpldhq/1065.4105.21059001010121002.002.0212236636933min/4.194/0324.010501065.460/1010463cmsmAqqv4）完全偏心时的泄漏量△q‘及活塞的速度smqq/10625.111065.45.25.2'366min/186/0310.0105010625.1160/1010''463cmsmAqqv第三章液压泵和液压马达[题目1]液压泵转速为950r／min，排量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O.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，所需电动机驱动功率。5）驱动泵的转矩。[解答]1）泵的理论流量min/6.159950101683LnVqpt2）泵的容积效率94.06.159150tVqq3）泵的机械效率926.094.087.0Vm4）额定工况下，所需电动机驱动功率kWWpqP77.841077.8487.060/10150105.2933615）驱动泵的转矩NmnPTii5.85260/95021077.8423[题目2]已知液压泵的额定压力PH，额定流量qH，忽略管路损失。试说明所示各种情况下，液压泵的工作压力分别为多少（压力计读数）？并说明理由。图3-1[解答]图a所示，液压泵与油箱直接相连，泵的输出流量全部流回油箱，泵的出口压力为大气压力，其相对压力pp=O，压力计读数为零。图b所示，液压泵输出的压力油，通过节流阀流回油箱。节流阀压差为△p，节流阀出口接油箱，因此节流阀进口压力就等于△p。而液压泵的出口与节流阀进口相连，所以液压泵出口压力为△p，压力计读数值是△p。图c所示，液压泵出口与液压缸大腔相连，大腔的压力p=F／A，所以泵的出口压力p=F／A，即压力计读数是p=F／A值。图d所示，液压泵的出口处，既与液压缸的大腔相连，又与油箱相连。由于液压泵的出口处与油箱相连，所以其出口压力为大气压力，压力计的读数为零，因此液压缸大腔的压力也为零，由于压力不足，不能克服负载，活塞不运动。图e所示，液压泵的出口与溢流阀和节流阀的进口相连，液压泵输出的液压油一部分通过节流阀输入给系统；而另一部分流向溢流阀，当溢流阀达到它的调整压力时，方能有溢流作用，因此液压泵的出口压力就是溢流阀的调整压力py，而压力计的示值决定于系统的负载压力，其值为p计=py-△p。图f所示，液压泵的出口与液压马达相连，所以液压泵出口压力不计管路损失就是液压马达入口的压力。液压泵出口的压力MMMqTp压力计的读数也是MMMqTp[题目3]一液压泵与液压马达组成的闭式回路，液压泵输出油压pp=1OMPa，其机械效率mp=0.95，容积效率vp=0.9，排量qp=lOmL／r；液压马达机械效率mM=0.95，容积效率vM=0.9，排量qM=lOmL／r。若不计液压马达的出口压力和管路的一切压力损失，且当液压泵转速为1500r／min时，试求下列各项：(1)液压泵的输出功率；(2)电动机所需功率；(3)液压马达的输出转矩；(4)液压马达的输出功率；(5)液压马达的输出转速(nM)。图3-2[解答](1)液压泵的输出功率P0PkWqnPQPPVpppPppP25.2609.01010150010606030(2)电动机所需功率PipkWPPPmpVpPppiP63.295.09.025.200(3)液压马达的输出转矩TMNmqPqPTmMMpmMMMM1.1595.02101010102266(4)液压马达的输出功率POMkWPPPmMVMpMiMM92.195.09.025.200(5)液压马达的输出转速nMmin/1215109.09.0150010rqnqqQqQqQqQnMVMVpPPMVMVpiPMVMPMVMMMiMM第四章液压缸[题目1]在图4-1(a)所示的液压回路中，所采用的是限压式变量叶片泵。图(b)示出了该泵调定的流压特性。调速阀调定的流量为Q2=2.5L／min，液压缸两腔的有效作用面积A1=50cm2、A2=25cm2。在不考虑任何损失时，试计算：(1)液压缸左腔的压力pl；(2)当负载FL=0时的p2；(3)当负载FL=9000N时的p2。图4-1[解答](1)左腔的压力pl因min/550255.21221LAAQQ故由流压特性曲线可查得Pap511022(2)FL=0时的p2PaAAppApFApApL552112222211104425501022(3)FL=9000N时的p2PaAFAppFApApLL5445211222111081025900010501022[题目2]图4-2为两个相同的液压缸串联，它们的无杆腔有效工作面积A1=80cm2，有杆腔的有效工作面积A2=50cm2。输入油液压力p=600kPa，输入的流量q=12L／min，求如果两缸的负载F1=2F2时，两缸各能承受多大的负载（不计一切损失）？活塞的运动速度各为多少？若两缸承受相同的负载（即F1=F2），那么该负载的数值为多少？若缸1不承受负载（即F1=O），则缸2能承受多大的负载？图4-2[解答]（1）两缸的负载为F1=2F2时活塞A产生的推力211APFApBA活塞B产生的推力12ApFB当F1=2F2时，2112APApApBBA又ppA（液压泵出口压力）所以MPaPaAAAppB23.0103.25080280106255211活塞B承受的负载kNNApFB84.118401080103.24512活塞A承受的负载kNFF68.384.12221活塞的运动速度scmAAvvscmAqvABA/56.180505.2/5.2608010121231（2）两缸的负载F1=F2时则211APApApBBAMPaPaAAAppAB37.0107.350808010655211于是kNNApFFB96.229601080107.345121（3）当F1=0时则21APApBAMPaPaAAppAB96.0106.950801065521kNNApFB68.776801080106.94512第五章液压阀[题目1]图5-1中各溢流阀的调整压力p1=5MPa，p2=3MPa，p3=2MPa。问外负载趋于无穷大时，泵的工作压力如何？图5-1[解答]当外负载趋于无穷大时，液压泵输出的全部流量，通过溢流阀溢回油箱。当二位二通阀断电时，因溢流阀外控口被堵死，泵出口压力决定于p1，即p1=5MPa。当二位二通阀通电时，溢流阀外控口被接通，泵出口压力决定于远程调压阀的最小调整压力，即p2=2MPa。[题目2]图5-2所示为夹紧回路，溢流阀的调整压力p1=5MPa，减压阀的调整压力p2=2.5MPa，试分析活塞快速运动时，A、B两点的压力各为多少？减压阀的阀芯处于什么状态？工件夹紧后，A、B两点的压力各为多少？减压闷的阀芯又处于什么状态？图5-2[解答]1.主油路无负载1）夹紧液压缸活塞快速运动此时夹紧液压缸不受力，若忽略一切损失，夹紧液压缸的压力p=O，因此B点的压力pB=0，A点的压力等于B点压力加上减压阀的压差，即PA=△p（△p为减压阀的压差）。此时减压阀的阀芯处于开度最大的位置。2)工件夹紧之后液压缸受力，液压缸内的压力等于减压阀的调整压力p2，因此B点的压力pB=2.5MPa。A点压力等于溢流阀的调整压力p1，即pA=5MPa。此时减压闷的阀芯处于开度为零（关闭阀的开口状态）。2.主油路有负载1）夹紧液压缸活塞快速运动A点压力pA随主油路负载而变化。负载大，则压力高；负载小，则压力低。面B点的压力pB=0（因夹紧液压缸无负载）。减压阀的阀芯处于开度最大的位置。2）工件夹紧之后夹紧液压缸受力，液压缸内的压力等于减压阀的调整压力p2，因此B点压力pB=p2=2.5MPa。A点压力等于溢流阀的调整压力，即PA=p1=5MPa。减压阀的阀芯处于开度为零状态。[题目3]如图5-3所示的液压回路。已知液压缸的有效工作面积分别为Al=A3=