《液压与气压传动》(李笑-第1版)习题答案

第1章液压流体力学基础1-1谋液压油体积为200cm3，密度为900kg/m3，在50oC时流过恩氏粘度计所需时间1153st=，200C时200mL蒸馏水流过的时间251st=。问该液压油的恩氏粘度0E50、运动粘度2(m/s)ν、动力粘度(Pas)μ⋅各为多少？恩氏粘度：012153351tEt===运动粘度：6626.31(7.313)1019.810(m/s)3υ−−=×−×=×动力粘度：6219.8109001.78210Pasμυρ−−==××=×⋅1-7如题1-7图所示，输送密度3900kg/mρ=液体的管道，已知15mh=，A点压力5510PaAp=×，B点压力54.510PaBp=×。试判别液体的流动方向。解：A点的能量：22AAAApvJZggρ=++B点的能量：22BBBBpvJZggρ=++A点和B点的能量差222222()2AABBABABABABABpvpvJJZZggggppvvZZggρρρ⎛⎞−=++−++⎜⎟⎝⎠−−=+−+由于管道的直径不变，根据流量的连续性方程可知ABvv=，于是555104.510(015)9009.85.67159.33mABJJ×−×−=+−×=−=−所以，液体由B点流向A点。1-9将流量q=16L/min的液压泵安装在油面以下，已知油的运动粘度ν=0.11cm2/s，油的密度ρ=880kg/m3，弯头处的局部阻力系数ξ=0.2，其它尺寸如题1-9所示。求液压泵入口处的绝对压力。解：管内液流速度：32161040.85m/s603.140.02qvA−××===××局部压力损失：228800.850.20.2317.963.58Pa22vpξρξ×Δ==×=×=沿程压力损失：42223232320.111088020.851316.48Pa0.02lvlvpddλμυρ−×××××Δ====题1-73422230.852010Re15452320(0.11107575200108800.851541.8PaRe2154520102vdlvpdλνρ−−−−××===×××Δ===×层流）泵入口处的绝对压力：22255528800.851.01108809.8(0.7)63.581316.4821.01106036.8317.963.581316.481.05310Paavppghppξλρρ=−−−Δ−Δ×=×−××−−−−=×+−−−=×5521.01106036.8317.963.581541.81.05110Pap=×+−−−=×1-11如题1-11图所示，有一个力F=3000N作用在直径D=50mm的液压缸活塞上，该力使油液从液压缸缸底壁面上的孔口流出，孔口直径d=20mm，忽略活塞的摩擦，求作用在液压缸缸底壁面上的力。设孔口的速度系数Cv=0.97，流量系数Cd=0.63，油液密度3900kg/mρ=。解：缸内负载形成的压力p：52244300015.28710Pa3.140.05FFpADπ×====××通过缸底小孔的流量q：025232243.14215.287100.630.0249000.0115m/sddpqCApCdρπρΔ==××=×××=小孔通流截面处的流速v0:：02040.01150.0236.7m/sqvAπ×==×=活塞的运动速度v1:02140.01150.055.875m/sqvAπ×==×=取缸内液体为控制体积，设缸底对缸内液体的作用力为R，根据动量方程01()FRqvvρ−=−则01()30009000.0115(36.75.875)2680.1NRFqvvρ=−−=−××−=则缸内液体对缸底壁面的力数值上等于R，方向与R相反。1-13．如题1-13图所示，一个水深为2m、水平截面积为3m×3m的水箱，底部接一直径d=150mm、长2m的竖直管，在水箱进水量等于出水量下作恒定流动，求点3处的压力及出流速度。略去各种损失。解：（1）对1-2列伯努利方程：2211221222pvpvhhggggρρ++=++因为121,0apppv==≈，所以2122()29.8(1120)8.855m/svghh=−=××++−=由于竖直管为等直径管，因此有328.855m/svv==（2）对2-3列伯努利方程：2233223222pvpvhhggggρρ++=++因为32vv=，2app=，所以55331.0131010009.810.91510Paappghρ=−=×−××=×第2章液压泵2-7液压泵的额定压力为31.5MPa,排量V=168mL/r,在额定转速950n=r/min下工作。在额定压力下实测流量150L/minq=，额定工况下的总效率0.88η=。求1）泵的理论流量tq；2）额定工况下的容积效率vη和机械效率mη；3）额定工况下，泵的输出功率oP和所需电动机的驱动功率iP4）额定工况下，驱动泵的转矩iT解：1）316810950159.6tqVn−==××=L/min2）1500.939893.98%159.6vtqqη====/0.88/0.93980.93693.6%mvηηη====3）3631501031.510/6078.7510onPqp−==×××=×W33/78.7510/0.8889.5210ioPPη==×=×W389.5210/2900.323.14950/60iiTPnπ×===××Nm⋅2-13(1)调节流量调节螺钉，减小定子与转子间最大偏心距，使AB段曲线向下平移至A’B’(2)调节调压弹簧，减小其预压缩量，使BC段曲线向右平移。(3)泵的最大驱动功率''633max3.251019.5101.5110W0.760BBipqPη−×××===××第3章液压马达与液压缸3-3(1)(2)泵输出的实际流量Pq：663101015000.922510m/s=13.5L/min60PPVPqVnη−−×××===×泵输出的功率：661010225102250WOPPPPpq−=×=×××=泵的驱动功率：22502632W0.950.9OPPmPVPPPηη===×(3)马达的输出转速636225100.920.25r/s=121510r/min1010PvmmnqnVη−−×××===××马达的输出功率Pm663()(100.5)10225100.950.9=1.82810WPmmvmPmppDPqηη−−=−×××=−××××××马达输出转矩Tm31.82810223.1420.2514.4NmmmmPTnπ×==××=3-7%第3章第7题3-7D=90;%缸径=90mmd=60;%杆径=60mmF1=10000;%N,负载力F2=F1;q=25;%L/min,液压泵的流量q=25L/minA1=3.14*(D*1e-003)^2/4;%缸1无杆腔的压力A2=3.14*((D*1e-003)^2-(d*1e-003)^2)/4;%缸1有杆腔的压力%缸2无杆腔的压力p3p3=(F2/A1)p2=p3;%缸1有杆腔的压力p2p1=(F1+p2*A2)/A1%%缸1无杆腔的压力p1即泵的输出压力v1=(q*1e-003)/(A1*60)%缸1的运动速度v2=v1*A2/A1%缸2的运动速度p3=1.5727e+006p1=2.4464e+006v1=0.0655=3.93m/minv2=0.0364=2.18m/min第4章液压控制阀习题4-2原因:由于M型中位机能,使泵出口压力等于0,因此电液换向阀的控制压力等于0,即使电磁铁动作(通电),电液换向阀的主阀芯也不能动作(移动),因此缸不动作。习题4-3（a）P=0.2+0.3+0.4=0.9MPa（b）P=min{0.2，0.3，0.4}=0.2MPa习题4-61YA状态-+-+2YA状态--++Pa压力0044Pb压力0246习题4-10条件减压阀进口压力减压阀出口压力减压阀阀口状态（1）PyPj,PjPlPlPl全开（2）PyPj,PjPlPlPl全开（3）PyPj,Pj=PlPyPj半开半关（4）PyPj,Pj=∞PyPj半开半关，开口很小习题4-13溢流阀减压阀顺序阀功能稳定、限定进口压力稳定出口压力利用进口压力控制开启阀口常态常关常开常关出口连接接油箱接工作油路接工作油路出口压力0大于0大于0弹簧腔油路阀体内部引到出口（内泄）单独引到油箱（外泄）单独引到油箱（外泄）基本应用旁接泵出口、执行元件进口串联在某一支路上，提供二次压力串联在执行元件进口习题4-14不能。因为调速阀无论是定差减压阀在前还是在后，一旦做好后，其进出口就定死了，不能随意反接。一旦反接，其中的减压阀则处于开口最大，无法自动调整节流阀两端压差，而失去压力补偿作用，仅相当于一个节流阀。第6章液压基本回路习题6-1（1）泵卸荷：泵6经过3向系统供油，同时进入4。当工作部件停止运动，系统压力升高，5发信号，1通电，2打开（卸荷），泵6从2流回油箱而卸荷。（2）蓄能器4和压力继电器5的作用：保压（补漏）、控制1通电卸荷。习题6-2（1）二位二通电磁阀通电时：Pp=3MPa（2）二位二通电磁阀断电时：Pp=5MPa习题6-4（a）不能：FL↗==〉P1↗==〉△Pt↘==〉Q↘==〉V↘（b）能：FL↗==〉（P1不变）P2↘==〉△Pt不变（=Pj）==〉Q不变==〉V不变习题6-5（1）不能实现顺序动作。（2）因为顺序阀入口压力不变。（A缸在运动中、到终点后，顺序阀入口压力都是溢流阀调定而不变）（3）改进：改顺序阀为外控式，控制压力为节流阀的出油口。习题6-7（1）当油缸大腔流量为0时，其压力P最大。即Qt1=Qt2Qt1=Cd*At1*sqrt(2(Py-P)/ρ)Qt2=Cd*At2*sqrt(2(P-0)/ρ)由以上三式可得：P=16*105Pa（2）由上式可得Qt1=Qt2=0.4*10-4m3/s=2.4L/min溢流阀流量Qy=Qp-Qt1=10-2.4=7.6（L/min）习题6-11（1）两换向阀处于中位：4MPa,4MPa,2MPaABCPPP===（2）I14I1350003.5MPa10010LIFpA−===×1YA通电，缸I运动过程中:3.5MPa,3.5MPa,2MPaABCPPP===Pa=F/A1=3.5Pb=3.5Pc=2缸I运动到终点后:4MPa,4MPa,2MPaABCPPP===Pa=Pb=4Pc=2（3）II14II100MPa10010LIIFpA−===×1YA断电,2YA通电,缸II运动过程中:0MPaABCPPP===Pa=Pb=Pc=0缸2运动到终点后:4MPa,4MPa,2MPaABCPPP===Pa=Pb=4,Pc=2习题6-12(1)原理说明略(2)电磁铁动作顺序表(＋：通电，－：断电)快进工进快退停止1YA＋＋－－2YA－－＋－3YA＋－－－(3)液控单向阀作用：快进与工进的油路转换，快退的进油路。习题6-15（1）这是顺序动作回路和双泵供油快进回路。夹紧动作时缸I无杆腔的工作压力即为减压阀的调整压力61415000110Pa=1MPa5010LjFpA−===××缸II快进时无杆腔的工作压力：21314380001.6MPa5010FpA−===×缸II工进时工作压力：64224432432000011025104.5MPa5010FpApA−−++×××===×因此，溢流阀的调定压力324.5MPaypp==顺序阀的调定压力Px=1.6~4.5MPa（2）计算缸II的快进、工进流量Q快=V21*A3=（50*10-4）*（5/60）=4.17*10-4m3/s=25L/minQ工=V22*A3=（50*10-4）*（0.6/60）=0.5*10-4m3/s=3L/min工进时由泵1单独供油，溢流阀溢流（泵2卸荷），考虑溢流阀的最小稳定流量为Qy=3L/min，所以:Qp1=Q工+Qy=3+3=6(L/min)Qp2=Q快-Qp1=25-6=19(L/min)(4)计算缸II的快进、工进所需的电