0617液压传动作业及答案.doc

2-1、如图2-4（a）所示U型管测压计内装有水银，U型管左端与装有液体的容器相连，右端开口与大气相通，已知：，容器内液体为水，水银的密度为1） （1）    试利用静压力基本方程中等压面的概念，计算A点的相对压力和绝对压力2） （2）    又如图2-4（b）所示，容器内装有同样的水，试求A点处的真空度和绝对压力3）解：（1）取B-C为等压面（见图2-4a）U形测压计右支 U形测压计右支 因为，所以 =13.6×103×9.81×0.20+9.81×0.3（13.6×103-103）=63765N/㎡以上所得结果为相对压力，A处的压力为绝对压力0.101+0.064=0.165MPa（2）取B-C为等压面（见图2-4b），压力等于大气压力，故所以=101325-103×9.81×0.15-13.6×103×9.81×0.3=59828Pa≈0.06MPa以上计算结果为绝对压力，真空度为2-2、如图2-7所示的两种安全阀，阀芯的形状分别为球形和圆锥形，阀座孔直径d=10㎜，钢球和锥阀的最大直径D=15㎜当油液压力p1=10MPa时，压力油克服弹簧力顶开阀芯而溢油，溢油腔有背压p2=0.5MPa，试求两阀弹簧的预紧力。

答：球阀受p1作用向上的力为受p2作用向下的力为列出球阀受力平衡方程式式中为弹簧的预紧力，故锥阀阀芯受力情况和球阀相同故也相同2-3.如图2-10所示，液压泵以Q＝25L/min的流量向液压缸内径D＝50mm，活塞杆直径d＝30mm，油管直径d1＝d2＝15mm，试求活塞的运动速度及油液在进回油管中的流速解：计算液压缸进、回油管的流速时，不能直接应用连续性方程，因为进油管何回油管已为活塞所隔开有已知流量可求得进油管流速由进入液压缸的流量可求得活塞运动速度由连续性方程故回油路中流速为2-4.试用连续性方程和伯努利方程分析图2-12所示的变截面水平管道各截面上的压力设管道通流面积A1＞A2＞A3解：由连续性原理因为A1＞A2＞A3，所以，再由伯努利方程由于管道水平放置，故，上式可改写为因为，所以2-5.图2-15所示为文氏流量计原理图已知D1=200mm，D2=100mm当有一定流量的水通过时，水银柱的压力计读数h＝45mm水银柱不计流量损失，求通过流量计的流量提示：用伯努利方程，连续性方程和静压力基本方程联立求解）解：取D1处断面Ⅰ-ⅠD2处断面Ⅱ-Ⅱ，并以中心线为基准，列出伯努利方程由于z1＝z2＝0，并不计压力损失△p，故上式可简化为由连续性方程得代入上式后得所以由静压力基本方程所以 2-6.运动粘度的液压油以2.6L/s的流量通过内径为20mm的光滑金属管道。

试求其雷诺数，并判别其流态又要使管中的液流为层流，管径应至少为多少？解：油液在圆管中的流速故为紊流 以临界雷诺数代入上式得即管径至少为36mm才能得到层流流动2-7.密度，运动粘度得油液，以流量通过管长，内径的管道时，其压力损失是多少？又若流量增加到2.6L/s时，压力损失又是多少？解：首先求雷诺数判别流动状态，当流量为0.3L/s时故为流层，压力损失当流量为2.6L/s时，由上题可知，流态为紊态例1：图1中，两个液压缸水平放置，活塞5用以推动一个工作台，工作台的运动阻力为Fr活塞1上施加作用力F，缸2的孔径为20mm，缸4的孔径为50mm，Fr=1962.5N计算以下几种情况下密封容积中液体压力并分析两活塞的运动情况1） （1）    当活塞1上作用力F为314N时；（2） （2）    当F为157N时；（3） （3）    作用力F超过314N时解：（1）密封腔内液体压力为液体作用在活塞5上的力为由于工作台上的阻力FR为1963.5N，故活塞1通过液体使活塞5和工作台作等速运动，工作台速度为活塞1速度的4/252）密封腔内液体压力为作用于活塞5上的力为不足以克服工作台的阻力，活塞1和活塞5都不动。

3）由于工作台上阻力为1962.5N，由（a），当活塞1上作用力为314N时，两活塞即以各自的速度作等速运动故作等速运动时，活塞1上的力只能达到314N例2：图1-8中有两个同心圆筒，内筒外径 Ø100mm，内筒外壁与外筒内孔在半径方向的间隙为0.05mm筒长200mm，间隙内充满某种液体当外筒不转，内筒以每分钟120转的速度旋转时，测得所需转距1.44N·m（不计轴承上的摩擦转距）已知液体密度为870kg/m3 求液体的动力粘度和运动粘度  解：由F=μAdu/dz 因为间隙很小，所以可以看成F=μAU/h轴上的转距为所以 =3.6×10-2Pa·S  所以图1-8表示了一种测量油液粘度的方法例题3.1某泵的排量q=50 cm3/r，总泄露量 △Q = cp ，c= 29×10-5 cm3/Pa·min泵以1450r/min的转速转动，分别计算p=0，2.5，5和10Mpa时泵的实际流量和容积效率如泵的摩擦损失转距为2N·M，且与压力无关，试计算上述几种压力下的总效率当用电机带动时，电机功率为多大？解：泵的实际流量Q=QT – △Q= qn – cp =（50×1450 – 29·p×10-5）cm3/min 泵的容积效率ηPV=1 –△Q/QT=1-（29·p×10-5）/ (50×1450) 泵的机械效率ηPm = MT / MP = M / (MT +△M) 其中 M = p q / 2π = (p × 50 × 10-6)/2π N· m △M= 2 N · m所以 根据以上算式计算的结果列如下：     电动机功率N=PQ/ηP=（10 × 106 × 69.6 ×10-3）/（0.936 × 60）=12400W=12.4KW  例题3.2如果柱塞泵的配流盘偏离正确位置一定角度，会产生什么现象？当偏离90。

时又将有怎样的结果？解答：配流盘的正确位置应使其二配流槽对称于斜盘的顶点分布如果错开一角度，则配流槽将同时与密封容积处于减小和处于增大位置的柱塞相通，其实际吸入或排出的油液为这两部分体积之差，即实际排量减小当错开角度90时，减小和增加的密封容积相等 ，泵不再有流量输出故一般在装配时应保持配流盘的正确位置，但在个别泵中利用这一原理来改变泵的排量，成为变量泵例题3.3：液压马达的排量q等于50 cm ３／ r，泄漏量　△Ｑ＝cp，c＝３×１０－４cm３／Ｐa·min液压马达的摩擦转矩为４Ｎ·m，且假设与负载无关输入流量为５０Ｌ／min分别计算液压马达负载转矩为０，２０，４０，６０，８０Ｎ·m时的转速和总效率 解：液压马达的理论转矩MT＝　M　+　４Ｎ·ma马达的工作压力 泄露　　　△Ｑ＝　cp　＝　３·p　×　１０－４　cm３／min  　 总效率　　ηＭ＝ηＭm·ηＭv 计算结果列表如下：ＭＭ（Ｎ·m）０２０４０６０８０ＭＴ（Ｎ·m）４２４４４６４８４P（１０５Ｐa）５.０３０.２５５.３８０.４１０５.５△ △     Ｑ（cm３／min）１５０９００１６５８２４１２３１６５n（r／min）９９７９８２９６７９５２９３７ηＭv０.９９７０.９８２０.９６７０.９５２０.９３７ηＭm００.８３３０.９０９０.９３８０.９５２ηＭ００.８１８０.８７９０.８９２０.８９２例1：向一差动连接液压缸供油，液压油的流量为Q，压力为p。

当活塞杆直径变小时，其活塞运动速度v及作用力F将如何变化？要使v3/v2=2，则活塞与活塞杆直径之比应该为多少？解：因为差动连接时活塞杆截面积为其有效工作面积，故活塞杆直径减小时，作用力减小，速度提高因为 -----------------( 向右 ) --------（向左）  --- ------(差动连接) 所以即例2：为什么说伸缩式液压缸活塞伸出的顺序是从大到小，而空载缩回的顺序是由小到大？答：如果活塞上的负载不变，大活塞所需的压力较低，故伸出的大活塞先动但一般大活塞以及活塞杆上的摩擦力比小活塞大的多，故空载缩回时推动小活塞所需的压力较低，小活塞先动例3：一个单活塞杆液压缸，无杆腔进压力油时为工作行程，此时负载为55000N，有杆腔进油时为快速退回，要求速度提高一倍液压缸工作压力为7MPa，不考虑背压计算选用活塞和活塞杆直径和校核活塞杆的强度解：由式 所以 因为题中要求 活塞杆所受的压力为  远小于一般钢材的许用应力例题5－1一定量泵供油的液压系统，其四个液压缸顺序伸出，但同时缩回系统的最高压力p2=10MPa 最低工作压力 p1=7MPa。

一个工作循环的时间为10s ，工作循环中各阶段所需的流量及持续时间如图所示 求：（1） （1）    该系统使用蓄能器和不使用蓄能器时泵所需流量2） （2）    蓄能器的总容积解：（ 1 ）当不用蓄能器时，泵按系统中需要的最大流量选取，即Q=Qmax ＝0.95L/s采取蓄能器后，泵流量为 （ 2 ）蓄能器应有的工作容积极限为 = 1/2[︱0.46×10-3 - 0.183 × 10-3︱+︱0.46 × 10-3 - 0.6 × 10-3︱+︱0.46 × 10 -3– 0.317 × 10-3︱+︱0.46 × 10-3 - 0.25 × 10-3︱+︱0.46 × 10-3 - 0.95 × 10-3︱]×2=1.26 × 10-3 m3 各阶段需要的容积为 △V1=（ 0.46 – 0.183）× 10-3 × 2 = 0.554 × 10-3m3△V2=（ 0.46 - 0.6）× 10-3 × 2 = - 0.28 × 10-3m3△V3=（ 0.46 - 0.317）× 10-3 × 2 = 0.286 × 10-3 m3△V4=（0.46 - 0.25） × 10-3 × 2 = 0.42 × 10m3△ △    V5 =（0.46 – 0.95）× 10-3 × 2 = - 0.98 × 10m3 其中△V3 和 △V4 连续储存，相加为 △V3 + △V4 =0.706 × 10-3 m3 。

蓄能器的工作过程如下：存储0.554 × 10-3 m3，释放0.28 × 10-3 m3 ，存储0.706 × 10 -3m3，释放0.98 × 10-3 m3可见，取蓄能器的工作容积V =0.98 × 10-3 m3 足够了 系统工作时，流量在2秒内完全释放出来，故可以认为是绝热过程，取n = 1.4选波纹形气囊式蓄能器，取 p0 / p1 = 0.6 给定p1 = 7Mpa（绝对压力），p2 = 10Mpa，则p0 = 0.6p1 = 。