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液压课后习题

2-1 已知液压泵的额定压力和额定留量,不计管道压力损失,说明图示各种工况下液压泵出口处的工作压力值。

解:a)0p = b)0p = c)p p =∆d)Fp A=e)2m m T p V π=2-2如图所示,A 为通流截面可变的节流阀,B 为溢流阀。

溢流阀的调整压力是P y ,如不计管道压力损失,试说明,在节流阀通流截面不断增大时,液压泵的出口压力怎样变化?答:节流阀A 通流截面最大时,液压泵出口压力P=0,溢流阀B 不打开,阀A 通流截面逐渐关小时,液压泵出口压力逐渐升高,当阀A 的通流截面关小到某一值时,P 达到P y ,溢流阀B 打开。

以后继续关小阀A 的通流截面,P 不升高,维持P y 值。

2-3试分析影响液压泵容积效率v η的因素。

答:容积效率表征容积容积损失的大小。

由1v t tq qq q η∆==- 可知:泄露量q ∆越大,容积效率越小 而泄露量与泵的输出压力成正比,因而有111v t nk k pq v η==- 由此看出,泵的输出压力越高,泄露系数越大,泵排量越小,转速越底,那么容积效率就越小。

2-4泵的额定流量为100L/min,额定压力为2.5MPa,当转速为1450r/min时,机械效率为ηm=0.9。

由实验测得,当泵出口压力为零时,流量为106 L/min,压力为2.5 MPa时,流量为100.7 L/min,试求:①泵的容积效率;②如泵的转速下降到500r/min,在额定压力下工作时,计算泵的流量为多少?③上述两种转速下泵的驱动功率。

解:①通常将零压力下泵的流量作为理想流量,则qt=106 L/min由实验测得的压力为2.5 MPa时的流量100.7 L/min为实际流量,则ηv=100.7 /106=0.95=95%②qt=106×500/1450 L/min =36.55 L/min,因压力仍然是额定压力,故此时泵流量为36.55×0.95 L/min=34.72 L/min。

③当n=1450r/min时,P=pq/(ηv ηm)=2.5×106×100.7×10-3/(60×0.95×0.9)w=4.91kw当n=500r/min时,P=pq/(ηv ηm)=2.5×106×34.7×10-3/(60×0.95×0.9)w=1.69kw2-5设液压泵转速为950r/min,排量=168L/r,在额定压力29.5MPa和同样转速下,测得的实际流量为150L/min,额定工况下的总功率为0.87,试求:(1)泵的理论流量;(2)泵的容积效率;(3)泵的机械效率;(4)泵在额定工况下,所需电机驱动功率;(5)驱动泵的转矩。

解:① qt =Vpn=168×950 L/min =159.6 L/min②ηv =q/qt=150/159.6=94%③ηm=η/ηv =0.87/0.9398=92.5%④ P=p q/η =29.5×106×150×10-3/(60×0.87)w=84.77kw⑤因为η=p q/T ω所以T=p q/ηω= p q/(2ηлn )=29.5×106×150×10-3/(2×0.87×3.14×950)N m g =852.1N m g2-6 分析双作用叶片泵配油盘的压油窗口端开三角须槽,为什么能降低压力脉动和噪声?答:在配油盘压油窗口开三角眉槽后,处于两片间的封油区容积逐渐与压油腔相通,压力变化率小,就可降低流量,降低压力脉动和噪声。

2-7双作用叶片泵两叶片之间夹角为,配油盘上封油区夹角为ε,定子区表面曲线圆弧段的夹角为β,它们之间应满足怎样的关系?为什么? 答:为了保证配油盘的吸、压油窗口在工作中能隔开,必须ε≥2л/Z ; 为了防止产生困油、气穴现象,必须β≥ε。

2-8 试分析外反馈压力式变量叶片泵q p -特性曲线,并叙述改变AB 段上下位置,BC 段的斜率和拐点B 的位置的调节方法。

答:曲线形状分析:1) 曲线AB 段。

在此段,泵的反馈作用力小于泵的弹簧预紧力,泵的偏心距为初始最大值不变,泵的流量也是最大值,并保持不变,曲线AB 段近似水平。

但由于压力增加,泄漏也增加,故曲线AB 段随压力的增加而略有下降。

2)拐点B 。

在B 点,泵的反馈作用力刚好等于泵的弹簧预紧力。

对应的工作压力c s 0x p =k x /A ,其值由弹簧预压缩量0x 确定。

3)曲线BC 段。

在此段,泵的反馈作用力大于泵的弹簧预紧力,定子左移,偏心距减小,泵的流量也减小。

当泵的工作压力高到接近于C (实际上不能达到)点压力时,泵的流量已很小,这时因压力较高,故泄漏也增多,当泵的流量只能全部用于弥补泄漏时,泵的实际对外输出流量为零,这时,偏心距已很小且不会再变小,泵的工作压力也不会再升高,这就是C 点。

影响曲线形状的因素:1)改变柱塞的初始位置,可以改变初始偏心距的大小,从而改变泵的最大输出流量,即使曲线AB 段上、下平移。

2)改变弹簧刚度,可以改变曲线BC 段的斜率,弹簧刚度大,BC 段斜率小,刚度小,BC 段斜率大。

3)改变弹簧预紧力的大小,可改变压力c p 的大小,从而使曲线拐点左、右平移。

3-1 图示三种结构的液压缸,活塞和活塞杆直径分别为D ,d ,如进入液压缸的流量为q ,压力为p ,试分析各缸产生的推力,速度大小以及运动方向。

解:对于图a 22()4F pD d π=- ()22224()4q q gV A D d D d ππ===-- 杆受拉,液压缸左移对于图b ()2222444F P D D d Pd πππ⎡⎤=--=⎢⎥⎣⎦由式:()22244D V q D d V ππ=+-24qV dπ=杆受压,液压缸右移 对于图c 24F pd π= 2244q q gV A d d ππ===杆受压,液压缸右移3-2图示两个结构和尺寸均相同相互串联的液压缸,无杆腔面积A 1=100cm 2,有杆腔面积A 2=80cm 2,缸1输入压力P 1=0.9MPa ,输入流量q 1=12 L/min 。

不计损失和泄漏,试求:①两缸承受相同负载时(F 1= F 2),负载和速度各为多少? ②缸1不受负载时(F 1=0),缸2能承受多少负载? ③缸2不受负载时(F 2=0),缸1能承受多少负载?解:① 对缸1和2的活塞分别列平衡方程F 1=P 1 A 1-P 2 A 2F 2=P 2 A 1 其中,F 1=F 2 联立以上方程得,P 2=0.9×106×100×10-4/(80×10-4+100×10-4)Pa =0.5×106Pa 负载:F 1=F 2= P 2 A 1=0.5×106×100×10-4=5000N 缸的速度:V 1=q 1/ A 1=12×10-3/(100×10-4)m/min =1.2m/min 又由 V 1 A 2= V 2 A 1得 V 2=V 1 A 2/ A 1=0.96m/min ② 由 F 1=P 1 A 1-P 2 A 2=0 得 P 2=P 1 A 1/ A 2=1.125 MPaF 2= P 2 A 1=1.125×106×100×10-4=11250 N③ 由 F 2= P 2 A 1=0 得 P 2=0F 1=P 1 A 1=0.9×106×100×10-4N =9000 N3-3图示液压缸,输入压力为1p ,活塞直径为D ,柱塞直径为d ,求输出压力2p ,为多少? 解:由受力可知:112222122211144()p A p A p D p d Dp p dππ==∴=即 3-4差动连接液压缸,无杆腔面积A 1=100cm2,有杆腔面积A 2=40 cm2,输入油压力p =2 MPa ,输入流量q =40 L/min ,所有损失忽略不计,试求: ①液压缸能产生最大推力;②差动快进时管允许流速为4m/s ,进油管径应选多大? 解:① 液压缸的推力 F= P 1(A 1-A 2)ηm 故 F max =P 1×(A 1-A 2)×1=2×106×(100-40)×10-4×1N =1.2×10-4N=12kN② 活塞运动速度V =q/(A 1-A 2)=40×10-3/(60×60×10-4)m/s =1/9 m/s又 V A 1= V 管A 管故 A 管=(1/9)×100×10-4/4=лd 2/4 d=18.8mm 应取20mm3-5图示一个与工作台相连的柱塞缸,工作台质量980Kg ,缸筒柱塞间摩擦阻力F f =1960N ,D=100mm,d =70mm ,d 0=30mm ,试求:工作台在0.2时间从静止加速到最大稳定速度v =7m/min 时,泵的供油压力和流量各为多少?解: 根据动量定理,Ft=mv 2-mv 1所以F 总=m(v 2-v 1)/t=980×7/(0.2×60)=571.67N 工作台开始上升时 F-G-F f =F 总则F=F 总+G+ F f =571.67+980×9.8+1960=12135.67N 又根据柱塞缸推力公式 可得2,14m m F pd πηη==2324412135.673.153.14(7010)F p pa Mpa d π-⨯===⨯⨯ 又根据柱塞缸速度公式24,1V VV q q v A dηηηπ===,可得 232333.14(7010)710/min 26.9/min 44d vq m L π-⨯⨯⨯⨯===3-6一单杆油压快进时采用差动连接,快退时油压输入缸的有杆腔,设缸的快进快退速度均为0.1m/s,工作时杆受压,推力为25000N 。

已知输入流量q=25L/min,背压20.2p Mpa =, 试求:(1)缸和活塞直径D ,d;(2)缸筒壁厚,缸桶材料为45号钢 解:(1)由于快进时为差动连接24vqV dηπ=快进其中1v η≈ 由式得,3442510/60'730.1 3.14qd mm mm V π-⨯⨯===⨯快进 取d=75mm因为快进快退得速度相同,所以'103=mm,取D=105mm 按上式的D 和d 取值,对V 快进与V 快退的实际值进行验算322442510V /3.140.075600.094/0.1/q m sd m s m sπ-⨯⨯==⨯⨯=≈快进()()32222442510/60 3.140.1050.0750.098/0.1/g V m sD d m s m sπ-⨯⨯==-⨯⨯-=≈快退可见,D 和d 的取值能够满足快进和快退的速度均为0.1m/s 的要求。

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