液压与气压传动复习完整版

液压与气压传动复习行动者有力!11液压与气压传动复习1、如图所示，油流以V1=6m/s的速度进入水平放置的弯管内，已知θ=60度，入口和出口管道内径分别为D1=30cm，D2=20cm，在1-1断面处的静压力为1.05X105Pa，在2-2断面处的静压力为0.42X105Pa，油液密度为ρ=900kg/m3，试计算作用在弯管上的力在x和y方向上的分量。解：取断面1-1和2-2间的油液为控制体积。首先分析作用在该控制体积上的外力。在控制表面上油液所受到的总压力为设弯管对控制体积的作用力F,它在x、y方向的分力分别为、，列出在x方向和y方向的动量方程，x方向y方向式中:故:液压与气压传动复习行动者有力!22、为弯管对油液的作用力，液体对弯管的作用力与此力大小相等，方向相反。2、试根据伯努利方程推导容积式液压泵吸油高度和泵吸油口的真空度的表达式，（设油箱液面压力p0=0；液面高度h0=0）并分析影响吸油高度的因素。h为液压泵的吸油高度，分析其表达式，可知泵的吸油高度与以下因素有关：1)p2为吸油压力，若p2小于大气压力，减小p2值可增大吸油高度h，但p2越小，真空度越大，当p2小到空气分离压时就会产生气穴，引起噪声。由此可知，为避免在泵的吸油液压与气压传动复习行动者有力!33口处出现空穴，所以泵的安装高度不能过高。2)加大吸油管直径，降低流速v2，可减少动能a2v2/2g的损失；由于流速降低，使沿程压力损失h，也减少，故都可增大泵的吸油高度。为保证液压泵吸油充分，液压泵安装高度一般取h0．5m。3、如图所示，用文氏流量计测定水平管中的流量，假定管中液体是水，截面l的直径d1=0.2m，截面2的直径d2=0.1m，而两截面压力差p=p1-p2=13730Pa(假设水理想流体作稳定流动，ρ=1000kg／m3)，试确定管中流量q。解：对1-2两截面列写伯努力方程：gvzrpgvzrp2222222111假设流体紊流流动，动能修正系数与流量q的关系0,12121ZZ。流体在1-2两截面的流速与流量q的关系分别为2114dqv，2224dqv所以41422221221182ddqvvp将已知参数代人上式，可求得管中流量：q=0.0425m3/s(2.55m3/min)4、如图示一抽吸设备水平放置，其出口和大气相通，细管处截面积A2＝3.2cm2,出口处管道截面积A2=4A1，h=1m，求开始抽吸时，水平管中所必须通过的流量q(液体为理想液体，不计损失)。液压与气压传动复习行动者有力!44A1A2h水箱解：对截面和建立液体的能量方程：22112222PVPVgggg（1）连续方程1122VAVA（2）又12PghP（3）方程（1）（2）（3）联立，可得流量43221229.81443.210/1.462/1515ghqVAAmsLs5、如图所示，活塞下方充满油液（ρ=900kg/m3,运动黏度30X10-6m2/s）,活塞上方通大气。活塞杆上端的重物W=16X103N，活塞直径为D=32cm，不考虑活塞的自重及运动副之间的摩擦力，分别计算下面三种情况的活塞运动速度。1）、活塞开薄壁小孔，d=5mm，活塞与缸筒间无泄漏；（Cd=0.62）2）、活塞开细长孔，d=1mm，l=10mm，活塞与缸筒间无泄漏；（Re75）3）、活塞上无孔，活塞和缸筒之间的间隙为0.2mm，活塞宽度为B=30mm；（忽略剪切运动）液压与气压传动复习行动者有力!55WBDpd5、如图所示，由一直径为d，重量为G的活塞浸在液体中，并在力F的作用下处于静止状态。若液体的密度为ρ，活塞浸入深度为h，试确定液体在测压管内的上升高度x。解：设柱塞侵入深度h处为等压面，即有(F+G)/(πd2/4)=ρg(h+x)导出：x=4(F+G)/(ρgπd2)−h1、如图所示的容器，有一直径D=200mm的钢球堵塞着垂直壁面上直径d=150mm的圆孔。试求钢球（密度为8000kg/m3）恰好处于平衡状态时容器内油液（密度为820kg/m3）的高度H。如图所示；作用在活塞上的外力F=3000N，活塞直径D=50mm；若使油液从液压缸底部的锐缘孔口流出，孔口直径d=10mm，流量系数Cd=0.61,油液密度=900kg/m3；不计摩擦，试求作用在液压缸缸底壁面上的力。φDFφd液压与气压传动复习行动者有力!66解：(1)取缸内液体为控制体，活塞及液压缸缸底壁面对液体的总(轴向)作用力为RRF(为液压缸缸底壁面对液体的轴向作用力)，则由动量方程得)(vvqRFo(2)作用在活塞上的外力F使液压缸内油液产生的压力为PaAFp521028.1505.014.343000流经液压缸底部锐缘孔口的流量：5201028.159002401.014.361.02pACqd/sm1079.233(3)根据流量连续性方程。孔口液流速度：m/s55.3501.01.31079.244232dqvo活塞运动速度：m/s42.105.01.31079.244232Dqv(4)将q、v0、v代入动量方程，可求得液压缸底部对油液的作用力：)42.155.35(1079.29003000)(3vvqFRoN3.2914根据牛顿第三定律，液体作用在缸底壁面的力NRR3.2914(方向向右)1、什么叫液压泵的工作压力，最高压力和额定压力？三者有何关系？液压与气压传动复习行动者有力!77工作压力：系统工作时的压力，随负载大小变化。最高压力：短时或瞬时允许的超过额定压力的压力。额定压力：泵允许的长期运行的最高压力，通常是泵的设计压力。最高压力大于额定压力。额定压力大于或等于工作压力2、齿轮泵的径向力不平衡是怎样产生的?会带来什么后果?消除径向力不平衡的措施有哪些?答：齿轮泵产生径向力不平衡的原因有三个方面：一是液体压力产生的径向力。这是由于齿轮泵工作时，压油腔的压力高于吸油腔的压力，并且齿顶圆与泵体内表面存在径向间隙，油液会通过间隙泄漏，因此从压油腔起沿齿轮外缘至吸油腔的每一个齿间内的油压是不同的，压力逐渐递减。二是齿轮传递力矩时产生的径向力。这一点可以从被动轴承早期磨损得到证明，径向力的方向通过齿轮的啮合线，使主动齿轮所受合力减小，使被动齿轮所受合力增加。三是困油现象产生的径向力，致使齿轮泵径向力不平衡现象加剧。影响：齿轮泵由于径向力不平衡，把齿轮压向一侧，使齿轮轴受到弯曲作用，影响轴承寿命，同时还会使吸油腔的齿轮径向间隙变小，从而使齿轮与泵体内产生摩擦或卡死，影响泵的正常工作。消除径向力不平衡的措施：1）缩小压油口的直径，使高压仅作用在一个齿到两个齿的范围，这样压力油作用在齿轮上的面积缩小了，因此径向力也相应减小。有些齿轮泵，采用开压力平衡槽的办法来解决径向力不平衡的问题。如此有关零件（通常在轴承座圈）上开出四个接通齿间压力平衡槽，并使其中两个与压油腔相通，另两个与吸油腔相通。这种办法可使作用在齿轮上的径向力大体上获得平衡，但会使泵的高低压区更加接近，增加泄漏和降低容积效率。3、什么是困油现象？外啮合齿轮泵、双作用叶片泵和轴向柱塞泵存在困油现象吗？它们是如何消除困油现象的影响的？液压与气压传动复习行动者有力!88答：液压泵的密闭工作容积在吸满油之后向压油腔转移的过程中，形成了一个闭死容积。如果这个闭死容积的大小发生变化，在闭死容积由大变小时，其中的油液受到挤压，压力急剧升高，使轴承受到周期性的压力冲击，而且导致油液发热；在闭死容积由小变大时，又因无油液补充产生真空，引起气蚀和噪声。这种因闭死容积大小发生变化导致压力冲击和气蚀的现象称为困油现象。困油现象将严重影响泵的使用寿命。原则上液压泵都会产生困油现象。外啮合齿轮泵在啮合过程中，为了使齿轮运转平稳且连续不断吸、压油，齿轮的重合度ε必须大于1，即在前一对轮齿脱开啮合之前，后一对轮齿已进入啮合。在两对轮齿同时啮合时，它们之间就形成了闭死容积。此闭死容积随着齿轮的旋转，先由大变小，后由小变大。因此齿轮泵存在困油现象。为消除困油现象，常在泵的前后盖板或浮动轴套（浮动侧板）上开卸荷槽，使闭死容积限制为最小，容积由大变小时与压油腔相通，容积由小变大时与吸油腔相通。在双作用叶片泵中，因为定子圆弧部分的夹角配油窗口的间隔夹角两叶片的夹角，所以在吸、压油配流窗口之间虽存在闭死容积，但容积大小不变化，所以不会出现困油现象。但由于定子上的圆弧曲线及其中心角都不能做得很准确，因此仍可能出现轻微的困油现象。为克服困油现象的危害，常将配油盘的压油窗口前端开一个三角形截面的三角槽，同时用以减少油腔中的压力突变，降低输出压力的脉动和噪声。此槽称为减振槽。在轴向柱塞泵中，因吸、压油配流窗口的间距≥缸体柱塞孔底部窗口长度，在离开吸（压）油窗口到达压（吸）油窗口之前，柱塞底部的密闭工作容积大小会发生变化，所以轴向柱塞泵存在困油现象。人们往往利用这一点，使柱塞底部容积实现预压缩（预膨胀），待压力升高（降低）接近或达到压油腔（吸油腔）压力时再与压油腔（吸油腔）连通，这样一来减缓了压力突变，减小了振动、降低了噪声。液压与气压传动复习行动者有力!994、某齿轮泵节圆直径d=28mm，齿数Z=10，齿宽B=16mm，在其进口压差为Δp=10MPa，转速为n=3000r/min，齿轮泵的容积效率为ηpv=0.9。求：泵的排量和实际输出流量。若已知泵的机械效率ηpm为0.88，计算泵的输入功率。5、某双作用叶片泵曲面短半径r=35.35mm，长半径R=37.8mm，叶片宽度b=20mm，叶片厚度δ为2.25mm，叶片倾角为θ=12°，叶片数Z=10，泵的转速为n=1500r/min。已知泵的工作压力为14MPa时，其输出流量为27L/min，试求泵的容积效率？解：泵的理论流量为：min/4.30cos222LnZrRrRBq所以泵的效率为：89.04.30/27pv6、某斜轴式轴向2泵斜盘倾角为'3022，柱塞直径为d=22mm，柱塞在缸体上分布圆直径D=68mm，柱塞数Z=7，其容积效率98.0pv，机械9.0pm，转速min/960rnp，泵进出口的压差MPaPp10。试计算泵的理论输出流量，实际输出流量及泵的输入功率是多少？某轴向柱塞泵直径d=22mm，分度圆直径D=68mm，柱塞数z=7，当斜盘倾角为α=22°30′，转速n=960r/min，输出压力p=10MPa，容积效率ηv=0.95，机械效率ηM=0.9时，试求：1）泵的理论流量；（m3/s）2）泵的实际流量；（m3/s）3）所需电机功率。（kW）（0.0012；0.00114；11.3）解：l=Dsinα=68*tgα=28.12v=(pi/4)d2*l=0.785*22*22*28.12=10684mm3ql=zvn=7*10684*960/60=0.0012（m3/s）qs=ql*ηv=0.00114（m3/s）N=p*qs/ηM*ηv=11.3（kW）7、某轴向柱塞泵直径d=22mm，分度圆直径D=68mm，柱塞数z=7，当斜盘倾角为α=22°30′，转速n=960r/min，输出压力p=10MPa，容积效率ηv=0.95，机械效率ηM=0.9时，试求：1）泵的理论流量；（m3/s）2）泵的实际流量；（m3/s）3）所需电机功率。（kW）（0.0012；0.00114；11.3）液压与气压传动复习行动者有力!1010解：11.3(kw)ηηpqP所需电机的功率：)sm(101.14ηqq泵的实际流量：)sm(101.2nVq泵的理论流量：)(m101.045Dztanα4πdV排量：mv33vt33t3528、某径向柱塞马达实际输出扭矩T=250Nm；进出口工作压差MPap10，其容积效率94.0mV，机械效率9.0