液壓與氣壓傳動_課后題答案

1、第1章 思考題和習(xí)題解1.3 液壓傳動系統(tǒng)由哪幾部分組成？各組成部分的作用是什么？答：（1）動力裝置：動力裝置是指能將原動機的機械能轉(zhuǎn)換成為液壓能的裝置，它是液壓系統(tǒng)的動力源。（2）控制調(diào)節(jié)裝置：其作用是用來控制和調(diào)節(jié)工作介質(zhì)的流動方向、壓力和流量，以保證執(zhí)行元件和工作機構(gòu)的工作要求。（3）執(zhí)行裝置：是將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置，其作用是在工作介質(zhì)的推動下輸出力和速度（或轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速），輸出一定的功率以驅(qū)動工作機構(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、過濾器、蓄能器、冷卻器、管件、管接頭以及各種信號轉(zhuǎn)換器等。它們是一些對完成主運動起輔助作用的元件，在系統(tǒng)中是必不

2、可少的，對保證系統(tǒng)正常工作有著重要的作用。（5）工作介質(zhì)：工作介質(zhì)指傳動液體，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？它們各用什么符號表示？它們又各用什么單位？答：（1）動力粘度h ：動力粘度又稱為絕對粘度，由式：確定。（2）運動粘度n ：液體的動力粘度與其密度的比值被稱為液體的運動粘度，即： （3）相對粘度：1.7 國家新標準規(guī)定的液壓油液牌號是在多少溫度下的哪種粘度的平均值？答：我國液壓油的牌號是用它在溫度為40時的運動粘度平均值來表示的。例如32號液壓油，就是指這種油在40時的運動粘度平均值為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時的容積為2 L。求在壓力升高到10 MPa時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 液壓傳動的介質(zhì)污染原因主要來自哪幾個方面？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：這主要指液壓傳動系統(tǒng)在工作過程中所產(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、通流截面、流量、平均流速、層流、紊流和雷諾數(shù)。答：理想液體：既無粘性又不可壓縮的假想液體。定常流動：流體流動時，流體中任何點處的壓力、速度和密度都不隨時間而變化，稱這種流動

5、為定常流動。 通流截面：液體在管道中流動時，垂直于流動方向的截面稱為通流截面。 流量：在單位時間內(nèi)流過某一通流截面的液體體積稱為體積流量，簡稱流量。 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)點互不干擾、液體的流動呈線狀或?qū)訝?、且平行于管道軸線。 紊流：液體質(zhì)點的運動雜亂無章，除了平行于管道軸線的運動外，還存在劇烈的橫向運動。 雷諾數(shù)：由平均流速、管徑d和液體的運動粘度三個參數(shù)組成的無量綱數(shù)用來表明液體的流動狀態(tài)。2.5 說明連續(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液體的能量守恒定律。實際液體的伯努利方程比理想液體伯努利方程多了一項損耗的能量和比動能項中的動能修正系數(shù)。理想液體伯努利方程：const實際液體伯努利方程：2.7 如題2.7圖中所示的壓力閥，當p=6 MPa時，液壓閥動作。若d=10 mm，d=15 mm，p= 0.5 MPa，試求：（1）彈簧的預(yù)壓力Fs；（2）當彈簧剛度k=10 N/mm時的彈簧預(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，當用32號液壓油，并且油溫為40時，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為層流。在吸油管路11截面（液面）和22截面（泵吸油口處）列寫伯努利方程：式中：，（因為）。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 從能量的觀點來看，液壓泵和液壓馬達有什么區(qū)別和聯(lián)系？從結(jié)構(gòu)上來看，液壓泵和液壓馬達又有什么區(qū)別和聯(lián)系？答：從能量的觀點來看，液壓泵是將驅(qū)動電機的機械能轉(zhuǎn)換成液壓系統(tǒng)中的油液壓力能，是液壓傳動系統(tǒng)的動力元件；而液壓馬達是將輸入的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，輸出扭矩和轉(zhuǎn)速，是液壓傳動系統(tǒng)的執(zhí)行元件。它們都是能量轉(zhuǎn)換裝置。從結(jié)構(gòu)上來看，它們基本相同，都是靠密封容積的變化來工作的。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載，負載越大，工作壓力越大。液壓泵的工作壓力是指在實際工作時輸出油液的壓力值，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)運轉(zhuǎn)時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、液壓馬達的摩擦損失忽略不計，而題圖4.3（c）中的支路上裝有節(jié)流小孔，試說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 如何計算液壓泵的輸出功率和輸入功率？液壓泵在工作過程中會產(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；機械損失是指因摩擦

10、而造成的轉(zhuǎn)矩上的損失。3.5 試說明齒輪泵的困油現(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，于是總有兩對齒輪同時嚙合，并有一部分油液因困在兩對輪齒形成的封閉油腔之內(nèi)。當封閉容積減小時，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)熱并使軸承等機件受到附加的不平衡負載作用；當封閉容積增大時，又會造成局部真空，使溶于油液中的氣體分離出來，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補償端面

11、間隙，其裝置有浮動軸套式和彈性側(cè)板式齒輪泵。3.7 試說明葉片泵的工作原理。并比較說明雙作用葉片泵和單作用葉片泵各有什么優(yōu)缺點。答：葉片在轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)可靈活滑動，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時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、定子和轉(zhuǎn)子間便形成了一個個密封的工作腔。當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時葉片向外伸出，密封工作腔容積逐漸增大，產(chǎn)生真空，于是通過吸油口和配油盤上窗口將油吸入。葉片往里縮進，密封腔的容積逐漸縮小，密封腔中的油液往配油盤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，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，當轉(zhuǎn)速為1 450 r/min時，機械效率為=0.9。由實驗測得，當液壓泵的出口壓力為零時，流量為106 L/min；壓力為2.5 MPa時，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，估算液

13、壓泵的流量是多少？（3）計算在上述兩種轉(zhuǎn)速下液壓泵的驅(qū)動功率是多少？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，估算其流量為34.7L/min，液壓泵在第一種情況下的驅(qū)動功率為4.9´103W，在第二種情況下的驅(qū)動功率為1.69´103W。3.10 某組合機床用雙聯(lián)葉片泵YB 4/16×63，快速進、退時雙泵供油，系統(tǒng)壓力p = 1 MPa。工作進給時， 大泵卸荷（設(shè)其壓力為0），只有小泵供油，這時系統(tǒng)壓力p = 3 MPa，液壓泵效率h = 0.8。試求：（1）所

14、需電動機功率是多少？（2）如果采用一個q = 20 L/min的定量泵，所需的電動機功率又是多少？解：（1）快速時液壓泵的輸出功率為： W工進時液壓泵的輸出功率為： W電動機的功率為： W（2）電動機的功率為： W答：所需電動機功率是1646 W，如果采用一個q = 20 L/min的定量泵，所需的電動機功率是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)運動時的推力和運動速度。解：（1）無桿腔進油時： N m/s（2）有桿腔進

15、油時： N m/s 答：當無桿腔進油時的活塞推力是1.08´104 N，運動速度是0.021 m/s；當有桿腔進油時活塞的推力是0.875´104 N，運動速度是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）液壓缸差動連接時的運動速度；（2）若缸在差動階段所能克服的外負載F = 1 000 N，缸內(nèi)油液壓力有多大（不計管內(nèi)壓力損失）？解：（1） m/s （2） MPa 答：液壓缸差動連接時的運動速度是0.17 m/s；若缸在差動階段所能克服的外負載F=1 000 N時，缸

16、內(nèi)油液壓力是1.04 MPa。4.3 一柱塞缸柱塞固定，缸筒運動，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和運動速度。解：，答：柱塞缸所產(chǎn)生的推力等于，運動速度等于。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，在不計壓力損失且F = 28 000 N時，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、活塞桿的外負載，在不計損失的情況下，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，>，當油缸2的活塞運動時，試求、和液壓泵的出口壓力各是多少？題4.6圖解：已知：，當油缸2動作時，而油缸1不運動，此時，4.7 設(shè)計一單桿活塞液壓缸，要求快進時為差動連接，快進和快退（有桿腔進油）時的速度均為6 m/min。工進時（無桿腔進油，非差動連接）可驅(qū)動的負載為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（缸筒材料選用無縫鋼管）是多少

18、？解：（1）活塞缸直徑： m缸筒直徑： m按國家標準規(guī)定，取活塞桿直徑 mm， mm。（2）MPa MPa， MPa，取；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)有一個二位三通閥和一個二位四通閥，如題5.1圖所示，請通過堵塞閥口的辦法將它們改為二位二通閥。問：（1）改為常開型的如何堵？（2）改為常閉型的如何堵？請畫符號表示（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)作為泄油口單獨接管引回油箱）。答：（1）二位四通閥；（2）改為常開（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（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)液壓缸的無桿腔面積，液流通過單向閥和非工作狀態(tài)下的減壓閥時，其壓力損失分別為0.2 MPa和0.3 MPa。求：當負載分別為0 kN、7.5 kN和30 kN時，（1）液壓缸能否移動？（2）A、B和C三點壓力數(shù)值各為多少？解：，液壓缸快速空載運動，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 液壓缸能運動；kN，MPa液壓缸不能運動，單向閥不能打開，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。有桿腔進油時，無桿腔回油流量很大，為避免使用大通徑二位四通閥，可用一個液控單向閥分流，請畫回路圖。 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。（分析時參見先導(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)的負載趨于無限大時，液壓泵的工作壓力是多少？答：（a）圖中，三個溢流閥串聯(lián)。當負載趨于無窮大時，則三個溢流閥都必須工作，則MPa；（b）圖中，三個溢流閥并聯(lián)。當負載趨于無窮大時，A必須工作，而A的溢流壓力取決于遠程調(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?。╬A > pB），并且所在支路有足夠的負載。說明支路的出口壓力取決于哪個減壓閥？為什么？答：（a）圖中，兩個減壓閥串聯(lián)，且pA>pB，當負載趨于無窮大時，支路出口壓力取決于B閥。因為調(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，兩個減壓閥并聯(lián)，支路出口壓力取決于A閥，當負載