液压习题答案2011

第2章习题1-1液压缸直径D=150mm，活塞直径d=100mm，负载F=5104N。若不计液压油自重及活塞及缸体质量，求如下图a,图b两种情况下的液压缸内压力。（a）：设液压缸压力为p根据流体静力学原理，活塞处于静力平衡状态，有：F=p·πd2/4p=4F/πd2=20104/3.140.12p=6.37106pa（b）：设液压缸压力为p根据流体静力学原理，活塞处于静力平衡状态，有：F=p·πD2/4p=4F/πD2=20104/3.140.152p=2.83106pa此题做法有待于考虑F=p·Πd2/4p=4F/Πd2=20104/3.140.12p=6.37106pa1-2如图所示的开式水箱（水箱液面与大气相通）。其侧壁开一小孔，水箱液面与小孔中心距离为h。水箱足够大，h基本不变（即小孔流出水时，水箱液面下降速度近似等于0）。不计损失，求水从小孔流出的速度（动能修正系数设为1）。（提示，应用伯努利方程求解）解：取水箱液面为1-1过流断面，小孔的外部截面为2-2过流断面，设大气压为p1?,0,:220,,p1-122121111vzppvhzp：根据伯努力方程：1-3判定管内流态：(1)圆管直径d=160mm，管内液压油速度u=3m/s；液压油运动黏度=114mm2/s；(2)圆管直径d=10cm，管内水的流速u=100cm/s。假定水温为20C（相应运动粘度为1.308mm2/s。解：管内流态根据雷诺数判断.雷诺数计算公式：(1)：23204211101140.163Re6-管内液流状态为：湍流状态（2）232076452101.30810.1Re6-管内液流状态为：湍流状态1-4如图，液压泵从油箱吸油，吸油管直径d=10cm，泵的流量为Q=180L/min,油液的运动粘度υ=20x10-6m2/s，密度ρ=900kg/m3，当泵入口处的真空度p=0.9x105pa时，求泵最大允许吸油的高度h。（提示：运用伯努利方程与压力损失理论）解：取油箱液面为1-1过流断面，油泵进油口为2-2过流断面，设大气压为p0m/s0.382/4,,--:220,0,p1-1222021101dQvhzppppvzpf：由伯努力方程得：whgvzgvz2gp2gp2222221111判断油管的流动状态：2320191010200.10.382vRe6-2d油管的流态为层流：动能修正系数为：22局部压力损失----沿程压力损失：层流状态：e/64R2382.09001.0e642hRpf2382.09001.0e642hRpf=21.99h带入伯努力方程得：gvgpghgvghgphhgvgppgvhppff22)99.211(2299.2122)(22gpgp2222222200将数据代入：h=10m1-5液压缸如图所示，活塞与负载质量为120kg，活塞直径d=39.8mm，缸筒直径D=40mm，液压缸封油长度L=40mm，油液运动黏度v=20mm2／s，比重ds=0.88。试求活塞下降速度。该题是圆环缝隙流问题，设求活塞下降速度v，油缸油液流量为Q：有公式：；活塞速度方向与液流方向相反，取“—”号；22/)(12)2/)((432dDdvLpdDdvdQ；其中：1000ds；21204dgp代入数据：第三章习题1．某液压泵几何排量为10ml/r，工作压力为107Pa，转速为1500r／min，泄漏系数b=2.510-6m1/Pas机械效率为0.90，试求(1)输出流量；(2)容积效率；(3)总效率；(4)理论输出和输入功率；(5)理论输入扭矩。答案：(1)理论流量为：Qt=q*n=10x1500x10-3=15L/min泄漏量Q1=b*⊿p=2.510-6x107=1.5L/min输出流量：Qe=Qt-Q1=13.5L/min(2)容积效率ηv=Qe/Qt=13.5/15=0.9(3)总效率ηv=ηv*ηj=0.81(4)理论输出功率和输入功率计算方法一理论输出功率NBt=p*QBt=107x15x10-3/60=2.5x103瓦输入功率NBi=NBt/ηBJ=2.5x103/0.9=2.77x103瓦计算方法二泵的实际输出功率NBe=p*QBe=107x13.5x10-3/60=2.25x103瓦输入功率NBi=NBe/ηB=2.25x103/0.81=2.77x103瓦(5)理论输入扭矩TBt=NBtx60/(2πn)=15.9Nm（注：实际输入扭矩TBe=NBix60/(2πn)=17.7Nm）2．某液压泵几何排量为12ml/r，工作压力为107Pa，理论流量为24l／min，容积效率为0.90，机械效率为0.80。试求(1)转速和角速度；(2)输出和输入功率；(3)液压泵输入轴上的扭矩。（1）QBt=q*n速度：n=QBt/q=24/(12x10-3)=2000r/min角速度：ω=2πn=2πx2000/60=66.67π/秒(2)输出功率NBout=Qe*p=Qt*ηv*p=24x10-3x0.9x10-7/60=3.6KW输入功率NBi=NBout/(ηv*ηv)=3.6/(0.9x0.8)=5KW(3)液压泵输入轴上的扭矩根据NBi=n*T/9550（注：此公式中n的单位是r/min,Nein的单位是KW，T为Nm）或根据公式NBi=2nπ*T（该公式中n的单位r/秒，NBi为瓦，T为Nm）T=NBi*9550/n=23.875Nm3．恒功率变量泵调速特性曲线及调速原理如图，简述其工作原理。A1,A2,A3表示变量泵三个不同的调定压力点,以A1点为例，即，此时变量泵的调定压力为A1，当主油路的压力p达到A1点的压力时，变量泵的流量调节机构开始工作，当主油路的压力p进一步增加，超过A1时，在流量调节机构的作用下，变量泵的排油量q减少，随着主油路压力p进一步的变化，变量泵的排油量q进一步变化,压力p和流量q的变化符合A1-B1-C1-D1曲线，并且在此过程中，p和q的乘积是常数，即主油路的压力功率输出Ne不变，即恒功率变量调速过程。同理，当变量泵的调定压力为A2,A3时，变量泵也有相同的恒功率调速过程。4．某液压马达几何排量250ml/r，入口压力为107Pa，背压为5105Pa；容积效率和机械效率均为0.90。若输入流量为100l／min．试求：(1)理论转速；(2)实际输出转速；(3)理论扭矩；(4)实际(输出)扭矩；(5)输入液压功率；(6)理论输出功率；(7)实际输出功率。答案：1）理论转速马达实际输入流量为Qme=100L/min,理论转速：nt=Qme/q=100x103/250=400r/min2)实际转速马达理论输出流量为Qmt=Qme*ηmv马达实际转速为：nmt=Qme*ηmv/q=100x103x0.9/250=360r/min3)理论扭矩马达输出口和输入口压力差为Δp=(107-5105)Pa马达输入功率Nein=Qme*Δp=100x10-3x(107-5105)/60=95000/6=15800W马达输出功率Neout=Nein*ηmv*ηmj=100x10-3x(107-5105)*0.81/60=12700W实际输出转扭矩（根据Nein=n*T/9550注：此公式中n的单位是r/min,Nein的单位是KW，T为Nm或根据公式Nein=2nπ*T，该公式中n的单位r/秒，Nein为瓦，T为Nm）Te=Neout*9550/nt=336.9Nm理论输出扭矩Tt=Neout*9550/(nt*ηmj)=374.33Nm（4）实际(输出)扭矩根据Ne=n*T/9550注：此公式中n的单位是r/min,Ne的单位是KW，T为Nm或根据公式Ne=2nπ*T，该公式中n的单位r/秒，Ne为瓦，T为Nm）Te=Neout*9550/nmt=336.9NmTe=Neout*9550/nmt=336.9Nm(5)输入液压功率；马达输入功率Nein=Qme*Δp=100x10-3x(107-5105)/60=95000/6=15800W(6)理论输出功率；液压马达的理论输出功率Ntout=nmt*Tt/9550=14111W(7)实际输出功率。马达输出功率Neout=Nein*ηmv*ηmj=100x10-3x(107-5105)*0.81/60=12700W5．某定量马达输出扭矩为25Nm，工作压力为5MPa，最低转速为500r／min，最高转速为2000r／min。机械效率和容积效率均为0.90，试求，(1)所需的最大和最小输入流量；(2)最大和最小输出功率。答案：思路：根据输出扭矩和转速可以求得马达的输出功率，根据容积效率和机械效率可以求出马达需要输入的功率，根据工作压力和输入功率可以求出马达的输入流量1）最大和最小输入流量先求最大和最小液压马达输出功率Neoutmax=ntmax*T/9550=2000x25/9550=5.235KWNeoutmin=ntmin*T/9550=2000x25/9550=1.309KW液压马达的最大和最小输入功率应为：Neinmax=Nemax/(ηmv*ηmj)=ntmax*T/(9550*ηmv*ηmj)=2000x25/(9550x0.9x0.9)=6.463KWNeinmin=Nemax/(ηmv*ηmj)=ntmin*T/(9550*ηmv*ηmj)=2000x25/(9550x0.9x0.9)=1.616KW液压马达的输入流量Qinmax=Neinmax/p=6.463x103/(5x106)=1.293m3/秒=77.556L/minQinmax=Neinmax/p=1.616x103/(5x106)=0.3237m3/秒=19.392L/min2)最大和最小输出功率Nemax=ntmax*T/9550=2000x25/9550=5.235KWNemin=ntmin*T/9550=2000x25/9550=1.309KW6．差动液压缸如图，若无杆腔面积A1=50cm2，有杆腔面积A2=25cm2，负载F=27.6103N，机械效率m=0.92，容积效率v=0.95。试求：(1)供油压力大小；(2)当活塞以95cm／min的速度运动时所需的供油量；(3)液压缸的输入功率。答案：(1)供油压力大小；因：F=p(A1-A2)ηm（注：参考书上没有考虑到机械效率ηm）故：p=F/(A1-A2)ηm=27.6x103/((50-25)x10-4)=1.2x107Pa(2)当活塞以95cm／min的速度运动时所需的供油量；因：V=Q*v/(A1-A2)故：Q=V*（A1-A2）/v==41.667x10-6m3/秒=2.5L/min(3)液压缸的输入功率。Nein=pQ=1.104x107x41.667x10-6=500W液压阀部分作业7．结合溢流阀的特点回答问题：1）先导式溢流阀主阀芯的阻尼小孔有何作用，可否加大或堵死；如果这样有什么后果?2)遥控口可否接油箱，如果这样，会出现何种情况？3)遥控口的控制压力的设定可否是任意的，与先导阀的限定压力有何关系？4)为使调压范围（5—70）105Pa的先导式溢流阀用于(5—140)105Pa的场合，将先导阀弹簧更换成刚度较硬的弹簧是否可行，说明原因。5）如果与4）相反，将先导阀弹簧更换成较软的弹簧是否可行，说明原因。答：1．先导式溢流阀主阀芯的阻尼小孔的作用在于：当先导阀开启时，阻尼小孔中有流速存在时，由于小孔对液流的阻尼作用，使得小孔两端产生压差，最终推动主阀芯动作，打开出油口。小孔加大会影响到小孔两端的压差大小，最终影响到主阀的响应特性；如果堵死了，由于主阀的弹簧预压力很小，会使得主阀芯很快打开，失去调压，定压的作用。2遥控口接油箱，溢流阀失去调压作用，此时，