液壓與氣壓傳動(dòng)_課后題答案

1、第1章 思考題和習(xí)題解1.3 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由哪幾部分組成？各組成部分的作用是什么？答：（1）動(dòng)力裝置：動(dòng)力裝置是指能將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成為液壓能的裝置，它是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源。（2）控制調(diào)節(jié)裝置：其作用是用來(lái)控制和調(diào)節(jié)工作介質(zhì)的流動(dòng)方向、壓力和流量，以保證執(zhí)行元件和工作機(jī)構(gòu)的工作要求。（3）執(zhí)行裝置：是將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置，其作用是在工作介質(zhì)的推動(dòng)下輸出力和速度（或轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速），輸出一定的功率以驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)做功。（4）輔助裝置：除以上裝置外的其它元器件都被稱為輔助裝置，如油箱、過(guò)濾器、蓄能器、冷卻器、管件、管接頭以及各種信號(hào)轉(zhuǎn)換器等。它們是一些對(duì)完成主運(yùn)動(dòng)起輔助作用的元件，在系統(tǒng)中是必不

2、可少的，對(duì)保證系統(tǒng)正常工作有著重要的作用。（5）工作介質(zhì)：工作介質(zhì)指?jìng)鲃?dòng)液體，在液壓系統(tǒng)中通常使用液壓油液作為工作介質(zhì)。1.6 液壓油液的粘度有幾種表示方法？它們各用什么符號(hào)表示？它們又各用什么單位？答：（1）動(dòng)力粘度h ：動(dòng)力粘度又稱為絕對(duì)粘度，由式：確定。（2）運(yùn)動(dòng)粘度n ：液體的動(dòng)力粘度與其密度的比值被稱為液體的運(yùn)動(dòng)粘度，即： （3）相對(duì)粘度：1.7 國(guó)家新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的液壓油液牌號(hào)是在多少溫度下的哪種粘度的平均值？答：我國(guó)液壓油的牌號(hào)是用它在溫度為40時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度平均值來(lái)表示的。例如32號(hào)液壓油，就是指這種油在40時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度平均值為32 mm2/s。1.8 密閉容器內(nèi)液壓油的體積壓縮系數(shù)

3、k為1.5×10/MPa，壓力在1 MPa時(shí)的容積為2 L。求在壓力升高到10 MPa時(shí)液壓油的容積為多少？解：根據(jù)體積壓縮系數(shù)公式： 可得：L則：壓縮后油的容積為Vt = 2 - 0.027 = 1.973 L答：壓縮后油的容積為1.973 L1.12 液壓傳動(dòng)的介質(zhì)污染原因主要來(lái)自哪幾個(gè)方面？應(yīng)該怎樣控制介質(zhì)的污染？答：液壓油液被污染的原因是很復(fù)雜的，但大體上有以下幾個(gè)方面：（1）殘留物的污染（2）侵入物的污染：液（3）生成物的污染：這主要指液壓傳動(dòng)系統(tǒng)在工作過(guò)程中所產(chǎn)生的金屬微粒、密封材料磨損顆粒、涂料剝離片、水分、氣泡及油液變質(zhì)后的膠狀物等所造成的液壓油液污染?？刂莆廴镜姆椒?/p>

4、主要有：（1）減少外來(lái)的污染：（2）濾除系統(tǒng)產(chǎn)生的雜質(zhì)：（3）控制液壓油液的工作溫度：（4）定期檢查更換液壓油液第2章 思考題和習(xí)題解2.3 如題2.3圖所示的連通器內(nèi)裝兩種液體，其中已知水的密度r= 1000 kg/m，h= 60 cm，h= 75 cm，試求另一種液體的密度 r是多少？題2.3圖解：在1-1等壓面上，有：則：kg/ m3答：另一種液體的密度是800 kg/ m3。2.4 解釋下述概念：理想流體、定常流動(dòng)、通流截面、流量、平均流速、層流、紊流和雷諾數(shù)。答：理想液體：既無(wú)粘性又不可壓縮的假想液體。定常流動(dòng)：流體流動(dòng)時(shí)，流體中任何點(diǎn)處的壓力、速度和密度都不隨時(shí)間而變化，稱這種流動(dòng)

5、為定常流動(dòng)。 通流截面：液體在管道中流動(dòng)時(shí)，垂直于流動(dòng)方向的截面稱為通流截面。 流量：在單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)某一通流截面的液體體積稱為體積流量，簡(jiǎn)稱流量。 平均流速：流量與通流截面積的比值即為平均流速。 層流：液體質(zhì)點(diǎn)互不干擾、液體的流動(dòng)呈線狀或?qū)訝睢⑶移叫杏诠艿垒S線。 紊流：液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)雜亂無(wú)章，除了平行于管道軸線的運(yùn)動(dòng)外，還存在劇烈的橫向運(yùn)動(dòng)。 雷諾數(shù)：由平均流速、管徑d和液體的運(yùn)動(dòng)粘度三個(gè)參數(shù)組成的無(wú)量綱數(shù)用來(lái)表明液體的流動(dòng)狀態(tài)。2.5 說(shuō)明連續(xù)性方程的本質(zhì)是什么？它的物理意義是什么？答：連續(xù)性方程的本質(zhì)是質(zhì)量守恒定律。它的物理意義是單位時(shí)間流入、流出的質(zhì)量流量的差等于體積V中液體質(zhì)量的變化

6、率。2.6 說(shuō)明伯努利方程的物理意義并指出理想液體伯努利方程和實(shí)際液體伯努利方程有什么區(qū)別？答：伯努利方程表明了流動(dòng)液體的能量守恒定律。實(shí)際液體的伯努利方程比理想液體伯努利方程多了一項(xiàng)損耗的能量和比動(dòng)能項(xiàng)中的動(dòng)能修正系數(shù)。理想液體伯努利方程：const實(shí)際液體伯努利方程：2.7 如題2.7圖中所示的壓力閥，當(dāng)p=6 MPa時(shí)，液壓閥動(dòng)作。若d=10 mm，d=15 mm，p= 0.5 MPa，試求：（1）彈簧的預(yù)壓力Fs；（2）當(dāng)彈簧剛度k=10 N/mm時(shí)的彈簧預(yù)壓縮量x0。題2.7圖解：（1）=431.75（N）432（N）（2）=0.043（m）=43（mm）答：彈簧的預(yù)壓力Fs為432

7、 N，預(yù)壓縮量為43 mm。2.9如題2.9圖所示，液壓泵的流量q = 25 L/min，吸油管直徑d = 25 mm，泵口比油箱液面高出400 mm。如果只考慮吸油管中的沿程壓力損失，當(dāng)用32號(hào)液壓油，并且油溫為40時(shí)，液壓油的密度 r = 900 kg/m。試求油泵吸油口處的真空度是多少？解：吸油管路中液壓油的流速：m/s 雷諾數(shù)：<2320 吸油管路中液壓油的流動(dòng)為層流。在吸油管路11截面（液面）和22截面（泵吸油口處）列寫(xiě)伯努利方程：式中：，（因?yàn)椋?。則：其中：kg/m3，m， m/s， Pa將已知數(shù)據(jù)代入后得： Pa 答：液壓泵吸油口真空度為0.004764 MPa。題2.9圖

8、第3章 思考題和習(xí)題解3.1 從能量的觀點(diǎn)來(lái)看，液壓泵和液壓馬達(dá)有什么區(qū)別和聯(lián)系？從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，液壓泵和液壓馬達(dá)又有什么區(qū)別和聯(lián)系？答：從能量的觀點(diǎn)來(lái)看，液壓泵是將驅(qū)動(dòng)電機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓系統(tǒng)中的油液壓力能，是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力元件；而液壓馬達(dá)是將輸入的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，輸出扭矩和轉(zhuǎn)速，是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行元件。它們都是能量轉(zhuǎn)換裝置。從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，它們基本相同，都是靠密封容積的變化來(lái)工作的。3.2 液壓泵的工作壓力取決于什么？液壓泵的工作壓力和額定壓力有什么區(qū)別？答：液壓泵的工作壓力取決于負(fù)載，負(fù)載越大，工作壓力越大。液壓泵的工作壓力是指在實(shí)際工作時(shí)輸出油液的壓力值，即液壓泵出油口處的壓力

9、值，也稱為系統(tǒng)壓力。額定壓力是指在保證泵的容積效率、使用壽命和額定轉(zhuǎn)速的前提下，泵連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)允許使用的壓力限定值。3.3如題3.3圖所示，已知液壓泵的額定壓力和額定流量，設(shè)管道內(nèi)壓力損失和液壓缸、液壓馬達(dá)的摩擦損失忽略不計(jì)，而題圖4.3（c）中的支路上裝有節(jié)流小孔，試說(shuō)明圖示各種工況下液壓泵出口處的工作壓力值。題3.3圖答：，。3.4 如何計(jì)算液壓泵的輸出功率和輸入功率？液壓泵在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生哪兩方面的能量損失？產(chǎn)生這些損失的原因是什么？答：液壓泵的理論輸入功率為，輸出功率為。功率損失分為容積損失和機(jī)械損失。容積損失是因內(nèi)泄漏、氣穴和油液在高壓下的壓縮而造成的流量上的損失；機(jī)械損失是指因摩擦

10、而造成的轉(zhuǎn)矩上的損失。3.5 試說(shuō)明齒輪泵的困油現(xiàn)象及解決辦法。答：齒輪泵要正常工作，齒輪的嚙合系數(shù)必須大于1，于是總有兩對(duì)齒輪同時(shí)嚙合，并有一部分油液因困在兩對(duì)輪齒形成的封閉油腔之內(nèi)。當(dāng)封閉容積減小時(shí)，被困油液受擠壓而產(chǎn)生高壓，并從縫隙中流出，導(dǎo)致油液發(fā)熱并使軸承等機(jī)件受到附加的不平衡負(fù)載作用；當(dāng)封閉容積增大時(shí)，又會(huì)造成局部真空，使溶于油液中的氣體分離出來(lái)，產(chǎn)生氣穴，這就是齒輪泵的困油現(xiàn)象。消除困油的辦法，通常是在兩端蓋板上開(kāi)卸荷槽。3.6 齒輪泵壓力的提高主要受哪些因素的影響？可以采取哪些措施來(lái)提高齒輪泵的工作壓力？答：齒輪泵壓力的提高主要受壓力油的泄漏的影響。通常采用的方法是自動(dòng)補(bǔ)償端面

11、間隙，其裝置有浮動(dòng)軸套式和彈性側(cè)板式齒輪泵。3.7 試說(shuō)明葉片泵的工作原理。并比較說(shuō)明雙作用葉片泵和單作用葉片泵各有什么優(yōu)缺點(diǎn)。答：葉片在轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)可靈活滑動(dòng)，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的離心力以及通入葉片根部壓力油的作用下，葉片頂部貼緊在定子內(nèi)表面上，于是兩相鄰葉片、配油盤(pán)、定子和轉(zhuǎn)子間便形成了一個(gè)個(gè)密封的工作腔。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)葉片向外伸出，密封工作腔容積逐漸增大，產(chǎn)生真空，于是通過(guò)吸油口和配油盤(pán)上窗口將油吸入。葉片往里縮進(jìn)，密封腔的容積逐漸縮小，密封腔中的油液往配油盤(pán)另一窗口和壓油口被壓出而輸?shù)较到y(tǒng)中去，這就是葉片泵的工作原理。雙作用葉片泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜，吸油特性不太好，但徑向力平衡；單作用葉片泵存在不平衡的徑

12、向力。3.8 限壓式變量葉片泵的限定壓力和最大流量怎樣調(diào)節(jié)？在調(diào)節(jié)時(shí)，葉片泵的壓力流量曲線將怎樣變化？ 答：調(diào)節(jié)彈簧預(yù)緊力可以調(diào)節(jié)限壓式變量葉片泵的限定壓力，這時(shí)BC段曲線左右平移；調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)螺釘可以改變流量的大小，AB段曲線上下平移。3.9 液壓泵的額定流量為100 L/min，液壓泵的額定壓力為2.5 MPa，當(dāng)轉(zhuǎn)速為1 450 r/min時(shí)，機(jī)械效率為=0.9。由實(shí)驗(yàn)測(cè)得，當(dāng)液壓泵的出口壓力為零時(shí)，流量為106 L/min；壓力為2.5 MPa時(shí)，流量為100.7 L/min，試求：（1）液壓泵的容積效率是多少？（2）如果液壓泵的轉(zhuǎn)速下降到500 r/min，在額定壓力下工作時(shí)，估算液

13、壓泵的流量是多少？（3）計(jì)算在上述兩種轉(zhuǎn)速下液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率是多少？解：（1）（2） 34.7L/min（3）在第一種情況下：W在第二種情況下：W答：液壓泵的容積效率為0.95，在液壓泵轉(zhuǎn)速為500r/min時(shí)，估算其流量為34.7L/min，液壓泵在第一種情況下的驅(qū)動(dòng)功率為4.9´103W，在第二種情況下的驅(qū)動(dòng)功率為1.69´103W。3.10 某組合機(jī)床用雙聯(lián)葉片泵YB 4/16×63，快速進(jìn)、退時(shí)雙泵供油，系統(tǒng)壓力p = 1 MPa。工作進(jìn)給時(shí)， 大泵卸荷（設(shè)其壓力為0），只有小泵供油，這時(shí)系統(tǒng)壓力p = 3 MPa，液壓泵效率h = 0.8。試求：（1）所

14、需電動(dòng)機(jī)功率是多少？（2）如果采用一個(gè)q = 20 L/min的定量泵，所需的電動(dòng)機(jī)功率又是多少？解：（1）快速時(shí)液壓泵的輸出功率為： W工進(jìn)時(shí)液壓泵的輸出功率為： W電動(dòng)機(jī)的功率為： W（2）電動(dòng)機(jī)的功率為： W答：所需電動(dòng)機(jī)功率是1646 W，如果采用一個(gè)q = 20 L/min的定量泵，所需的電動(dòng)機(jī)功率是1250 W。第4章 思考題和習(xí)題4.1 已知單桿液壓缸缸筒直徑D = 100 mm，活塞桿直徑d = 50 mm，工作壓力=2 MPa，流量為q = 10 L/min，回油背壓力為= 0.5 MPa，試求活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的推力和運(yùn)動(dòng)速度。解：（1）無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí)： N m/s（2）有桿腔進(jìn)

15、油時(shí)： N m/s 答：當(dāng)無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí)的活塞推力是1.08´104 N，運(yùn)動(dòng)速度是0.021 m/s；當(dāng)有桿腔進(jìn)油時(shí)活塞的推力是0.875´104 N，運(yùn)動(dòng)速度是0.028 m/s。4.2 已知單桿液壓缸缸筒直徑D = 50 mm，活塞桿直徑d = 35 mm，泵供油流量為q = 10 L/min，試求：（1）液壓缸差動(dòng)連接時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度；（2）若缸在差動(dòng)階段所能克服的外負(fù)載F = 1 000 N，缸內(nèi)油液壓力有多大（不計(jì)管內(nèi)壓力損失）？解：（1） m/s （2） MPa 答：液壓缸差動(dòng)連接時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度是0.17 m/s；若缸在差動(dòng)階段所能克服的外負(fù)載F=1 000 N時(shí)，缸

16、內(nèi)油液壓力是1.04 MPa。4.3 一柱塞缸柱塞固定，缸筒運(yùn)動(dòng)，壓力油從空心柱塞中通入，壓力為p，流量為q，缸筒直徑為D，柱塞外徑為d，內(nèi)孔直徑為，試求柱塞缸所產(chǎn)生的推力F和運(yùn)動(dòng)速度。解：，答：柱塞缸所產(chǎn)生的推力等于，運(yùn)動(dòng)速度等于。4.4 如題4.4圖所示的葉片泵，銘牌參數(shù)為q = 18 L/min，p = 6.3 MPa，設(shè)活塞直徑D = 90 mm，活塞桿直徑d = 60 mm，在不計(jì)壓力損失且F = 28 000 N時(shí)，試求在各圖示情況下壓力表的指示壓力是多少？（p=2 MPa）題4.4圖解：（a） MPa（b） MPa（c）4.5 如題4.5圖所示的串聯(lián)油缸，和為有效工作面積，和是兩

17、活塞桿的外負(fù)載，在不計(jì)損失的情況下，試求，和各是多少？解：由，得；，題4.5圖4.6 如題4.6圖所示的并聯(lián)油缸中，>，當(dāng)油缸2的活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)，試求、和液壓泵的出口壓力各是多少？題4.6圖解：已知：，當(dāng)油缸2動(dòng)作時(shí)，而油缸1不運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，4.7 設(shè)計(jì)一單桿活塞液壓缸，要求快進(jìn)時(shí)為差動(dòng)連接，快進(jìn)和快退（有桿腔進(jìn)油）時(shí)的速度均為6 m/min。工進(jìn)時(shí)（無(wú)桿腔進(jìn)油，非差動(dòng)連接）可驅(qū)動(dòng)的負(fù)載為F = 25 000N，回油背壓力為0.25 MPa，采用額定壓力為6.3 MPa、額定流量為25 L/min的液壓泵，試確定：（1）缸筒內(nèi)徑和活塞桿直徑各是多少？（2）缸筒壁厚（缸筒材料選用無(wú)縫鋼管）是多少

18、？解：（1）活塞缸直徑： m缸筒直徑： m按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，取活塞桿直徑 mm， mm。（2）MPa MPa， MPa，??；材料取普通碳素鋼，則： MPa mm第5章 思考題和習(xí)題5.1 現(xiàn)有一個(gè)二位三通閥和一個(gè)二位四通閥，如題5.1圖所示，請(qǐng)通過(guò)堵塞閥口的辦法將它們改為二位二通閥。問(wèn)：（1）改為常開(kāi)型的如何堵？（2）改為常閉型的如何堵？請(qǐng)畫(huà)符號(hào)表示（應(yīng)該指出：由于結(jié)構(gòu)上的原因，一般二位四通閥的回油口O不可堵塞，改作二通閥后，原O口應(yīng)作為泄油口單獨(dú)接管引回油箱）。答：（1）二位四通閥；（2）改為常開(kāi)（常通）型二位二通閥，堵住B口（但由于特殊結(jié)構(gòu)O口不接）；（3）改為常閉（常斷）型二位二通閥，堵住

19、A口。 （1）二位三通閥；（2）改為常開(kāi)（常通）型二位二通閥，堵住B口；（3）改為常閉（常斷）型二位二通閥，堵住A口。5.2 題5.2圖中溢流閥的調(diào)定壓力為5 MPa，減壓閥的調(diào)定壓力為2.5 MPa，設(shè)液壓缸的無(wú)桿腔面積，液流通過(guò)單向閥和非工作狀態(tài)下的減壓閥時(shí)，其壓力損失分別為0.2 MPa和0.3 MPa。求：當(dāng)負(fù)載分別為0 kN、7.5 kN和30 kN時(shí)，（1）液壓缸能否移動(dòng)？（2）A、B和C三點(diǎn)壓力數(shù)值各為多少？解：，液壓缸快速空載運(yùn)動(dòng)，考慮到單向閥的壓力損失，則MPa，考慮到非工作狀態(tài)下的減壓閥壓力損失，MPa。kN，MPa考慮到單向閥的壓力損失，則MPa，小于減壓閥的調(diào)定壓力，考

20、慮非工作狀態(tài)下的減壓閥的壓力損失，則 MPa 液壓缸能運(yùn)動(dòng)；kN，MPa液壓缸不能運(yùn)動(dòng)，單向閥不能打開(kāi)，液壓閥處于工作狀態(tài)， MPa ， MPa。題圖5.1 題圖5.25.3 兩腔面積相差很大的單桿活塞缸用二位四通閥換向。有桿腔進(jìn)油時(shí)，無(wú)桿腔回油流量很大，為避免使用大通徑二位四通閥，可用一個(gè)液控單向閥分流，請(qǐng)畫(huà)回路圖。 缺答案！5.4 用先導(dǎo)式溢流閥調(diào)節(jié)液壓泵的壓力，但不論如何調(diào)節(jié)手輪，壓力表顯示的泵壓都很低。把閥拆下檢查，看到各零件都完好無(wú)損，試分析液壓泵壓力低的原因；如果壓力表顯示的泵壓都很高，試分析液壓泵壓力高的原因。（分析時(shí)參見(jiàn)先導(dǎo)式溢流閥工作原理圖6.16）答：液壓泵壓力低的原因可能

21、是阻尼孔被堵死，液壓泵壓力高的原因可能是先導(dǎo)閥被堵死。5.5 如題5.5圖所示的液壓系統(tǒng)中，各溢流閥的調(diào)定壓力分別為MPa、MPa和MPa。試求在系統(tǒng)的負(fù)載趨于無(wú)限大時(shí)，液壓泵的工作壓力是多少？答：（a）圖中，三個(gè)溢流閥串聯(lián)。當(dāng)負(fù)載趨于無(wú)窮大時(shí)，則三個(gè)溢流閥都必須工作，則MPa；（b）圖中，三個(gè)溢流閥并聯(lián)。當(dāng)負(fù)載趨于無(wú)窮大時(shí)，A必須工作，而A的溢流壓力取決于遠(yuǎn)程調(diào)壓閥B，B取決于C，所以MPa。5.6 在題5.6圖所示兩閥組中，設(shè)兩減壓閥調(diào)定壓力一大一小（pA > pB），并且所在支路有足夠的負(fù)載。說(shuō)明支路的出口壓力取決于哪個(gè)減壓閥？為什么？答：（a）圖中，兩個(gè)減壓閥串聯(lián)，且pA>pB，當(dāng)負(fù)載趨于無(wú)窮大時(shí)，支路出口壓力取決于B閥。因?yàn)檎{(diào)定壓力低的B閥先工作，然后是調(diào)定壓力高的A閥工作，故支路壓力取決于調(diào)定壓力低的B閥。（b）圖中，兩個(gè)減壓閥并聯(lián)，支路出口壓力取決于A閥，當(dāng)負(fù)載