液压计算题总题库.docx
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液压计算题总题库
五、计算题
1、某泵输出油压为10MPa,转速为1450r/min,排量为200mL/r,泵的容积效率为Vp=0.95,总效率为p=0.9。
求泵的输出液压功率及驱动该泵的电机所需功率(不计泵的入口油压)。
解:
泵的输出功率为:
电机所需功率为:
2、已知某液压泵的转速为950r/min,排量为VP=168mL/r,在额定压力29.5MPa和同样转速下,测得的实际流量为150L/min,额定工况下的总效率为0.87,求:
(1)液压泵的理论流量qt;
(2)液压泵的容积效率ηv;
(3)液压泵的机械效率ηm;
(4)在额定工况下,驱动液压泵的电动机功率Pi;
(5)驱动泵的转矩T。
解:
(1)qt=Vn=950×168÷1000=159.6L/min
(2)ηv=q/qt=150/159.6=0.94;
(3)ηm=0.87/0.94=0.925
(4)Pi=pq/(60×0.87)=84.77kW;
(5)Ti=9550P/n=9550×84.77/950=852Nm
3、已知某液压泵的输出压力为5MPa,排量为10mL/r,机械效率为0.95,容积效率为0.9,转速为1200r/min,求:
(1)液压泵的总效率;
(2)液压泵输出功率;
(3)电动机驱动功率。
解:
(1)η=ηVηm=0.95×0.9=0.855
(2)P=pqηv/60=5×10×1200×0.9/(60×1000)=0.9kW
(3)Pi=P/η=0.9/(0.95×0.9)=1.05kW
4、如图,已知液压泵的输出压力pp=10MPa,泵的排量VP=10mL/r,泵的转速nP=1450r/min,容积效率ηPV=0.9,机械效率ηPm=0.9;液压马达的排量VM=10mL/r,容积效率ηMV=0.92,机械效率ηMm=0.9,泵出口和马达进油管路间的压力损失为0.5MPa,其它损失不计,试求:
(1)泵的输出功率;
(2)驱动泵的电机功率;
(3)马达的输出转矩;
(4)马达的输出转速;
解:
(1)Ppo=ppqp=ppVpnpηPV=10×10×10−3×1450×0.9/60=2.175KW
(2)PPi=PPo/ηp=PPo/(ηPVηMm)=2.69KW
PM=PP−ΔP=10−0.5=9.5MPa
(3)TM=pMVMηVM/2π=9.5×10×0.9/2π=13.6Nm
(4)nM=-npVpηPVηMV/VM=1450×10×0.9×0.92/10=1200.6r/min
5、如图所示,由一直径为d,重量为G的活塞浸在液体中,并在力F的作用下处于静止状态。
若液体的密度为ρ,活塞浸入深度为h,试确定液体在测压管内的上升高度x。
解:
设柱塞侵入深度h处为等压面,即有
(F+G)/(πd2/4)=ρg(h+x)
导出:
x=4(F+G)/(ρgπd2)−h
6、已知液压马达的排量VM=250mL/r;入口压力为9.8Mpa;出口压力为0.49Mpa;此时的总效率ηM=0.9;容积效率ηVM=0.92;当输入流量为22L/min时,试求:
(1)液压马达的输出转矩(Nm);
(2)液压马达的输出功率(kW);
(3)液压马达的转速(r/min)。
解:
(1)液压马达的输出转矩
TM=1/2π·ΔpM·VM·ηMm=1/2π×(9.8-0.49)×250×0.9/0.92=362.4N·m
(2)液压马达的输出功率
PMO=ΔpM·qM·ηM/612=(9.8-0.49)×22×0.9/60=3.07kw
(3)液压马达的转速
nM=qM·ηMV/VM=22×103×0.92/250=80.96r/min
7、如图所示三种形式的液压缸,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,若不计压力损失和泄漏,试分别计算各缸产生的推力、运动速度大小和运动方向。
答:
(a)
;
;缸体向左运动
(b)答:
;
;缸体向右运动
(c)答:
;
;缸体向右运动
8、如图所示液压回路,已知液压泵的流量qp=10L/min,液压缸无杆腔活塞面积A1=50cm2,有杆腔活塞面积A2=25cm2,溢流阀调定压力PP=2.4Mpa,负载FL=10000N,节流阀通流面积AT=0.01cm2,试分别求回路中活塞的运动速度和液压泵的工作压力。
(设Cd=0.62,ρ=870kg/m3,节流阀口为薄壁小孔。
)
答,以题意和图示得知:
因工作压力:
PP=2.4MpaFL=10000N
P1·A1=FL
P1=FL/A1=10000/(50×10-4)=2MPa
节流阀的压差:
ΔP=P1=2MPa
节流阀的流量:
=
=4.2×10-2m3/s
活塞的运动速度:
V=
=
=150cm/min
有泵的工作压力:
PⅠ=PP=2Mpa活塞的运动速度:
V=150cm/min
9、如图所示两个结构和尺寸均相同的液压缸相互串联,无杆腔面积A1=100cm2,有杆腔面积A2=80cm2,液压缸1输入压力P1=0.9Mpa,输入流量q1=12L/min,不计力损失和泄漏,试计算两缸负载相同时(F1=F2),负载和运动速度各为多少?
答:
以题意和图示得知:
P1·A1=F1+P2·A2
P2·A1=F2
因:
F1=F2所以有:
P1·A1=P2·A2+P2·A1
故:
P2=
=0.5(MPa)
F1=F2=P2·A1=0.5×100×10-4×106=5000(N)
V1=q1/A1=(10×10-3)/(100×10-4)=1.2(m/min)
q2=V1·A2
V2=q2/A1=V1·A2/A1=0.96(m/min)
因此,负载为5000(N);缸1的运动速度1.2(m/min);缸2的运动速度0.96(m/min)。
11、如图所示液压系统,负载F,减压阀的调整压力为Pj,溢流阀的调整压力为Py,Py>Pj。
油缸无杆腔有效面积为A。
试分析泵的工作压力由什么值来确定。
解:
泵的工作压力P=0
12、如图所示,两个结构和尺寸均相同相互串联的液压缸,有效作用面积A1=100cm2,A2=80cm2,液压泵的流量qp=0.2*10-3m3/s,P1=0.9Mpa,负载F1=0,不计损失,求液压缸的负载F2及两活塞运动速度V1,V2。
解:
V1=q1/A1=0.2*10-3/100*10-4=0.02m/s
V2=q2/A2=0.02*80*10-4/100*10-4=0.16m/s
P2=F2/A1
P1A1=P2A2+F1
F1=0;P2=P1A1/A2=1.125MPa
F2=P2A1=112.5N
13、如图所示液压系统中,试分析在下面的调压回路中各溢流阀的调整压力应如何设置,能实现几级调压?
解:
能实现3级调压,各溢流阀的调整压力应满足Py1>Py2和Py1>Py3
14、分析下列回路中个溢流阀的调定压力分别为pY1=3MPa,pY2=2MPa,pY3=4MPa,问外负载无穷大时,泵的出口压力各位多少?
解:
(a)p=2MPa;(b)p=9MPa;(c)p=7MPa
15、图示回路,溢流阀的调整压力为5MPa,减压阀的调整压力为1.5MPa,活塞运动时负载压力为1MPa,其它损失不计,试分析:
(1)活塞在运动期间A、B点的压力值。
(2)活塞碰到死挡铁后A、B点的压力值。
(3)活塞空载运动时A、B两点压力各为多少?
答:
(1)pA=1MPa;pB=1MPa
(2)pA=1.5MPa;pB=5MPa
(3)pA=0MPa;pB=0MPa
16、图示回路,溢流阀的调整压力为5MPa,顺序阀的调整压力为3MPa,问下列情况时A、B点的压力各为多少?
(1)液压缸运动时,负载压力pL=4MPa;
(2)pL=1MPa时;
(3)活塞运动到终点时。
答:
(1)pA=4MPa;pB=4MPa
(2)pA=1MPa;pB=3MPa
(3)pA=5MPa;pB=5MPa
17、夹紧回路如下图所示,若溢流阀的调整压力p1=3Mpa、减压阀的调整压力p2=2Mpa,试分析活塞空载运动时A、B两点的压力各为多少?
减压阀的阀芯处于什么状态?
工件夹紧活塞停止运动后,A、B两点的压力又各为多少?
此时,减压阀芯又处于什么状态?
答:
当回路中二位二通换向阀处于图示状态时,在活塞运动期间,由于活塞为空载运动,并忽略活塞运动时的摩擦力、惯性力和管路损失等,则B点的压力为零,A点的压力也为零(不考虑油液流过减压阀的压力损失)。
这时减压阀中的先导阀关闭,主阀芯处于开口最大位置。
当活塞停止运动后B点压力升高,一直升到减压阀的调整压力2Mpa,并保证此压力不变,这时减压阀中的先导阀打开,主阀芯的开口很小。
而液压泵输出的油液(由于活塞停止运动)全部从溢流阀溢流回油箱,A点的压力为溢流阀的调定压力3Mpa。
18.如下图所示,已知变量泵最大排量VPmax=160mL/r,转速nP=1000r/min,机械效率ηmp=0.9,总效率ηp=0.85;液压马达的排量VM=140mL/r,机械效率ηmM=0.9,总效率ηM=0.8,系统的最大允许压力P=8.5Mpa,不计管路损失。
求液压马达转速nM是多少?
在该转速下,液压马达的输出转矩是多少?
驱动泵所需的转矩和功率是多少?
答:
(1)液压马达的转速和转矩液压泵的输出流量
液压马达的容积效率
液压马达的转速:
液压马达输出的转矩:
(2)驱动液压泵所需的功率和转矩
(a)驱动液压泵所需的功率
(b)驱动液压泵的转矩
或
19.泵和马达组成系统,已知泵输出油压pp=10MPa,排量Vp=1×10-5m3/r,机械效率ηpm=0.95,容积效率ηpv=0.9;马达排量Vm=1×10-5m3/r,机械效率ηmm=0.95,,容积效率ηmv=0.9,各种损失忽略不计,
试求:
1)泵转速np为1500r/min时,液压泵的理论流量qpt,液压泵的实际流量qp;(L/min)
2)泵输出的液压功率Ppo,所需的驱动功率Ppr,(W)
3)马达输出转速nm;(r/min)
4)马达输出转矩Tm;(N.m)
5)马达输出功率Pmo。
(W)
答:
1)液压泵的理论流量为:
qpt=Vpnp=2.5×10-4m3/s
液压泵的实际流量为:
qp=qptηpv=2.25×10-4m3/s
2)液压泵的输出功率为:
Ppo=ppqp=2250w
所需的驱动功率为:
Ppr=Ppo/ηpmηpv=2632w
∵pm=pp=10MPa,qm=qp=2.25×10-4m3/s
∴马达输出转速nm=qmηmv/Vm=1215r/min
4)马达输出转矩为:
Tm=pmVmηmm/2π=15.13N.m
5)马达输出功率为:
Pm=2πTmnm=1924w
20.某轴向柱塞泵直径d=22mm,分度圆直径D=68mm,柱塞数z=7,当斜盘倾角为α=22°30′,转速n=960r/min,输出压力p=10MPa,容积效率ηv=0.95,机械效率ηM=0.9时,试求:
1)泵的理论流量;(m3/s)2)泵的实际流量;(m3/s)3)所需电机功率。
(Kw)
解:
3.某液压泵在输出压力为6.3MPa时,输出流量为8.83×10-4m3/s,这时实测油泵轴消耗功率7Kw,当泵空载卸荷运转时,输出流量为9.33×10-4m3/s,求该泵的容积效率ηV=?
和总效率η=?
答:
以空载流量为理论流量,即qt=9.33×10-4m3/s,实际流量为q=8.83×10-4m3/s
所以ηV=q/qt=0.946
据已知,PO=pq=5247.9w,Pr=7000w
所以η=PO/Pr=0.75
4.有一径向柱塞液压马达,其平均输出扭矩T=24.5Nm,工作压力p=5MPa,最小转速nmin=2r/min,最大转速nmax=300r/min,容积效率ηv=0.9,求所需的最小流量和最大流量为多少?
解:
5.马达排量Vm=10×10-6m3,供油压力pM=10MPa,流量qM=4×10-4m3/s,容积效率ηmv=0.95,总效率η=0.75,求马达输出转矩TM、转速nM和实际输出功率PMo?
答:
马达输出扭矩TM=pM×Vm×η/(2πηmv)=12.57N.m
马达转速nM=qM×ηmv/Vm=38r/s=2280rpm
马达输出功率PMo=pM×qM×η=3Kw
6.液压泵输出油压P=20MPa,转速n=1450rpm,排量V=100ml/r,若容积效率
=0.95,总效率η=0.9,求该泵输出的液压功率P=?
和驱动该泵的电机功率P电机=?
7.马达输出转矩TM=170N.m,转速n=2700rpm,排量V=84ml/r,机械效率ηMm=0.85,容积效率ηMV=0.9,求马达所需供油压力p=?
和流量qM=?
8.一单杆液压缸快速向前运动时采用差动连接,快退时,压力油输入有杆腔。
假如泵的输出流量q=25L/mln,活塞往复快速运动的速度都是0.1m/s,求活塞和活塞杆的直径:
D=?
;d=?
解:
9.有一齿轮泵,铭牌上注明额定压力为10Mpa,额定流量为16L/min,额定转速为1000rpm,拆开实测齿数z=12,齿宽B=26mm,齿顶圆直径da=45mm,
求:
1)泵在额定工况下的容积效率ηv;
2)在上述情况下,当电机的输出功率为3.1KW时,求泵的机械效率ηm和总效率η。
解:
10.用一定量泵驱动单活塞杆液压缸,已知活塞直径D=100mm,活塞杆直径d=70mm,被驱动的负载FL=1.2×105N。
有杆腔回油背压为0.5Mpa,设缸的容积效率ηv=0.99,机械效率ηm=0.98,液压泵的总效率η=0.9。
求:
1)当活塞运动速度为100mm/s时液压泵的流量q(L/min);
2)电机的输出功率P(KW)。
(47.6;13.96)
解:
11.如图所示的夹紧回路中,如溢流阀的调整压力py=5MPa,减压阀调整压力pj=3MPa。
试分析下列各种情况,并说明减压阀阀芯处于什么状态。
1)当泵压力为5MPa时,夹紧液压缸使工件夹紧后,A点、B、C点压力为多少?
2)当泵压力由于其它工作缸的快进,压力降至2MPa时(工件原先处于夹紧状态):
这时,A点、B、C点压力为多少?
3)夹紧缸在未夹紧工件前做空载运动时,A、B、C三点压力为多少?
解:
1)此时,减压阀起减压作用,阀口减小,出口压力等于其调定压力,即:
pB=pC=pj=3MPa;而pA=5MPa;
2)主油路压力降至2MPa时,减压阀不起减压作用,阀口全开,pA=pB=2MPa,减压回路上,由于单向阀的作用,分隔了高低压油路,使pC=3MPa,保障了卡紧安全。
3)此时,减压阀不起减压作用,阀口全开,pA=pB=pC=0
12.图示进油节流调速回路,若油缸面积A1=2×10-3m2,溢流阀调定压力pP=3Mpa,泵流量qp=1×10-4m3/s,负载F=4000N,节流阀通流面积AT=1×10-6m2,流量系数Cd=0.62,油液密度ρ=900Kg/m3,略管道损失,
求活塞运动速度v=?
和通过溢流阀的流量qY=?
。
解:
P1=F/A1=2Mpa;
节流阀压差ΔP=PP-P1=1Mpa;
通过节流阀流量qj=CdAT(2ΔP/ρ)1/2=2.92×10-5m3/S
活塞运动速度v=qj/A1=1.42×10-2m/s;
溢流量qY=qP-qj=7.17×10-5m3/S。
13.图示回油节流调速回路,若液压缸无杆腔面积A1=60cm2,有杆腔面积A2=30cm2,溢流阀调定压力pp=2.4MPa,泵流量qp=10L/min,负载F=10000N,节流阀通流面积AT=0.01cm2,流量系数Cq=0.62,油液密度ρ=870Kg/m3,略管道损失,求:
1)活塞运动速度V=?
2)通过溢流阀的流量qY=?
3)溢流功率损失ΔPr和节流功率损失ΔPT
4)回路的效率η
解;
1)假设节流阀起节流作用,故p1=pp=2.4MPa
又p1A1=p2A2+F
∴p2=1.47MPa
故通过节流阀流量
qj=q2=CqAT(2p2/ρ)1/2=3.6×10-5m3/Ss=2.16L/min
又q1=q2A1/A2=4.32L/min ∴上述假设是正确的,故 1)活塞运动速度V=q2/A2=72cm/min=1.2×10-2m/s 2)通过溢流阀的流量qY=qp-q1=5.68L/min 3)溢流功率损失ΔPr=ppqY=227.2W 节流功率损失ΔPT=p2q2=52.92W 4)回路的效率η=FV/ppqp=30% 14.如图平衡回路,油缸D=100mm,d=70mm,活塞与负载总重量FG=15000N,提升时要求在t=0.15s内均匀达到升速v=6m/min,停止时,负载不能自行下落。 不计任何损失,求溢流阀和平衡阀的调定压力各为多少? 解; 顺序阀的调整压力Ps: 溢流阀的调整压力Py: 提升时的加速度: a=v/t=0.667m/s2 惯性力为: 溢流阀的调整压力Py: 15.图示回油节流调速回路,若油缸面积A1=50cm2,A2=25cm2,溢流阀调定压力P=3Mpa,略管道损失,求: 1)当负载F=0时,P2与P的比值? 2)回路最大承载能力? 解:
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