一、计算:液压缸活塞直径D=0.1m ,活塞杆直径d=0.07m ,输入液压缸流量q v = 8.33×
10-4m 3
/s 。
试求活塞带动工作台运动的速度υ。
解:有效工作面积:22222()(0.10.07)0.0044
4
A D d m π
π
=
-=
-=
活塞带动工作台运动的速度υ: -4
8.33100.208/0.004
Q m s A υ⨯==
= 二、计算:已知某液压系统输出流量为25 L/min ,吸油管直径为25mm ,油液密度为900kg/m 3
,
运动黏度为20mm 2
/s ,液压泵吸油口距油箱液面的高度H =0.4m ,若仅考虑吸油管中的沿程损失,试求液压泵入口处的真空度。
解:分别取油箱油面及液压泵入口为流通截面1、2,列出伯努利方程
221111222211
22
w p gh p gh p ρραυρραυ++
=+++∆ 其中,
10.1013p MPa =, 10υ=, 10h =,20.5h m =
2
222
4010600.53(/)3.14(4010)4
q m s A υ--⨯===⨯⨯ 判断管道中油液流态
0.53100040
Re 530Re 40
d
c v
υ⨯⨯=
=
=<
油液在管中为层流,α2=2 带入伯努利方程,得:
221
0009009.80.590020.5302
p ++=+⨯⨯+⨯⨯+
24663p Pa =-
液压泵吸油口处真空度为4663Pa 。
三、应用:已知两条油管的内径分别为d 1=15mm ,d 2=20mm ,长度L1=10m ,L2=15m ;压力油的运动粘度62
4010/mm s υ-=⨯,密度ρ=900kg/m 3
,流量q=150L/min 。
临界雷诺数
2300e R =,求压力油通过每一条油管时的压力损失。
解:液流速度v1:-3
1211501014.15/600.0154Q m s A υπ⨯=
==⨯ -3
22
2150107.96/600.024
Q m s A υπ⨯===⨯
判别
解:将常用单位化为法定计量单位
31
150(/min)(/)400
q L m s ==
(1)油管内径10.015d mm =时,流速1v 为
122
1
4440014.15(/)0.015q q m s S d υππ⨯
====⨯ 液流的雷诺数R e 为
11614.150.015
53064010
e d R υυ-⨯=
==⨯ R e >R e 临,液流状态为紊流。
紊流的阻力系数λ为
0.037λ=
== 压力油流过管长10m 时的压力损失p ∆为
22
11090014.150.0372222469() 2.2()20.0152
L p Pa MPa d ρυλ⨯∆=⋅⋅=⨯⨯==
(2)油管内径d 2=0.02m 时,流速2v 为
222
1
444007.96(/)0.02q q m s S d υππ⨯
====⨯ 液流的雷诺数R e 为
22
6
7.960.025
49754010e v d R υ-⨯=
=
=⨯
R e <R e 临,液流状态为层流,层流的阻力系数λ为
75750.035Re 2175
λ=
== 压力油流经管长15m 时的压力损失p ∆为
22
215900 3.40.03520.0252
109242()0.109()
v d Pa Pa ρ⨯==⨯⨯
==L Δp λ. 四、图为一简单液压系统, 液压泵在额定流量为4.17×10-4 m 3 /s 、额定压力为2.5×106 Pa 的情况下工作,液压缸活塞面积为0.005m 2时,活塞杆面积为0.001m 2,当换向阀阀芯分别处在左、中、右位置时。
试求: (1)活塞运动方向和运动速度。
(2)能克服的负载。
解:当换向阀阀芯分别处在左位置时:活塞向右运动,运动速度为:
-4
11 4.17100.08/0.005
Q m s A υ⨯===
当换向阀阀芯分别处在中位置时:活塞向右运动,运动速度为:
-4
22 4.17100.417/0.001
Q m s A υ⨯===
当换向阀阀芯分别处在右位置时:活塞向左运动,运动速度为:
-4
33 4.17100.104/0.0050.001
Q m s A υ⨯===-
(2)能克服的负载
当换向阀阀芯分别处在左位置时:6
111220.005 2.51012500F A P A P Pa =-=⨯⨯= 当换向阀阀芯分别处在中位置时:6
220.001 2.5102500F A P Pa ==⨯⨯= 当换向阀阀芯分别处在右位置时:6
312()0.004 2.51010000F A A P Pa =-=⨯⨯= 五、任务三:所示系统,若不计管路压力损失时,液压泵的输出压力为多少?
解:(a)P=2MPa
(b)电磁铁通电时:P=0.5MPa
电磁铁不通电时:P=13MPa
(c)P=2MPa
(d)P=9MPa
任务四:图所示的回路中,溢流阀的调整压力为P Y=5MPa,减压阀的调整压力P J=2.5MPa。
试分析下列情况,并说明减压阀的阀口处于什么状态?
1)当泵压力P p=P Y时,夹紧缸使工件夹紧后,A、C点的压力为多少?
2)当泵压力由于工作缸快进而降到P Y=1.5MPa时,A、C点的压力各为多少?
3)夹紧缸在末夹紧工件前作空载运动时,A、B、C三点的压力各为多少?
解:1)当泵压力P p=P Y时,夹紧缸使工件夹紧后,A点的压力为2.5 MPa,C点的压力为2.5 Mpa。
2)当泵压力由于工作缸快进而降到P Y=1.5MPa时,A点的压力为1.5 MPa,C点的压力为
1.5 Mpa。
3)夹紧缸在末夹紧工件前作空载运动时,A、B、C点的压力为0 MPa。
六、任务五:所示的回油节流调速回路,假定溢流阀的调定压力为2.5MPa,系统工作时该阀阀口均打开,有油溢回油箱;活塞有效工作面积A=0.01m2,不计压力损失。
(1)当背压p2=0.5MPa时,负载F= 2*104N ;
当背压p 2=2.5MPa 时,负载F= 0 ; 当背压p 2=3MPa 时,负载F= 0 ;
(2)若节流阀开口不变,则以上三种情况下,活塞的运动速度
不相等 (相等、不相等);从溢流阀流出的油不相同 (相同、不相同)。
任务六:图示a 、b 回路参数相同,液压缸无杆腔面积A =50cm 2,负载F L =10000N ,各阀的调定压力如图所示,试分别确定a 、b 两回路在活塞运动时和活塞运动到终端停止时A 、B 两点的压力。
(1)活塞运动时
由液压缸的力平衡方程
此时B 点压力未达到减压阀的设定压力,减压阀的阀口全开,进、出油口互通,A 点压力与B 点压力相等。
MPa 2==B A p p
(2)活塞在终端停止时
活塞在终端停止时,减压阀的出口不再输出油液,它的出口压力从2MPa 升高到调定压力,并能够保持恒定,此时减压阀处于工作状态。
由于只有少量油液流经减压阀外泄流回油箱,油泵输出的液压油只能打开溢流阀返回油箱,故A 点压力应等于溢流阀的调定压力。
MPa 5=A p
MPa 21021050100006
4
=⨯=⨯==-Pa A F p L B L B F A p =⋅MPa
3=B p
2.b 回路由油泵、溢流阀、顺序阀、液压缸等元件组成。
(1)活塞运动时
由液压缸的力平衡方程
此时A 点压力应达到顺序阀的设定压力,否则顺序阀不能打开。
(2)活塞在终端停止时
活塞在终端停止时,顺序阀的出口不再输出油液,其出口压力快速升高,而顺序阀的进口压力也随之升高,直到油液打开溢流阀返回油箱。
故此时B 点和A 点的压力都等于溢流阀的调定压力。
MPa 5==A B p p
MPa 21021050100006
4
=⨯=⨯==-Pa A F p L B L B F A p =⋅MPa
3=A p。