液压与气压传动习题库及参考答案.docx
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液压与气压传动习题库及参考答案
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ηVp,总效率为ηp。
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,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=/min
〔2〕ηv=q/qt;
〔3〕ηm
〔4〕Pi=pq/(60×;
〔5〕Ti=9550P/n=9550×
3、已知某液压泵的输出压力为5MPa,排量为10mL/r,机械效率为,容积效率为,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×
〔2〕P=pqηv/60=5×10×1200×0.9/(60×
〔3〕Pi=P/η×
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,机械效率ηPm;液压马达的排量VM=10mL/r,容积效率ηMV,机械效率ηMm=,泵出口和马达进油管路间的压力损失为,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=10×10×10−3×1450×75KW
〔2〕PPi=PPo/ηp=PPo/(ηPVηMm)=2.69KW
PM=PP−ΔP
〔3〕TM=pMVMηVM/2π×10×π=13.6Nm
〔4〕nM=-npVpηPVηMV/VM=1450×10××2/10=1r/min
5、如下图,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。
假设液体的密度为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;出口压力为;此时的总效率ηM;容积效率ηVM;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×-0.49)×250×0.9/0.92=362.4N·m
〔2〕液压马达的输出功率
PMO=ΔpM·qM·ηM-0.49)×22×
〔3〕液压马达的转速
nM=qM·ηMV/VM=22×103×
7、以下图为两结构尺寸相同的液压缸,A1=100cm2,A2=80cm2,p1,q1=15L/min。
假设不计摩擦损失和泄漏,试求:
〔1〕当两缸负载相同(F1=F2)时,两缸能承受的负载是多少?
〔2〕此时,两缸运动的速度各为多少?
解:
列方程:
联合求解得p2Pa,F1=F2=5000N
v1=q1/A1=/s;v2A1=v1A2,v2=/s
8、如下图三种形式的液压缸,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,假设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
9、如下图液压回路,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=2,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:
=×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
10、如下图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·A1×100×10-4×106=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、如下图液压系统,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、如下图,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,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
F2=P2A1
13、如下图液压系统中,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、分析以下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,顺序阀的调整压力为3MPa,问以下情况时A、B点的压力各为多少?
〔1〕液压缸活塞杆伸出时,负载压力pL=4MPa时;
〔2〕液压缸活塞杆伸出时,负载压力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。
16、图示回路,溢流阀的调整压力为5MPa,减压阀的调整压力为,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;pB=5MPa
〔3〕pA=0MPa;pB=0MPa
18、夹紧回路如以下图所示,假设溢流阀的调整压力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。
19.如以下图所示,已知变量泵最大排量VPmax=160mL/r,转速nP=1000r/min,机械效率ηmp,总效率ηp;液压马达的排量VM=140mL/r,机械效率ηmM,总效率ηM,系统的最大允许压力,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
2.1一粘度计如图示,已知:
,细管直径,管长,设在内,油位从下降到,求油液的运动粘度。
2.2如图示,一液压泵从油箱吸油,液压泵排量,液压泵转速,油液粘度,密度,吸油管长,吸油管直径,计算时要考虑管中的沿程损失,不计局部损失。
试求:
〔1〕为保证泵的吸油腔真空度不超过,泵离油箱液面的最大允许安装高度;
(2〕当泵的转速增加或减少时,此最大允许安装高度将怎样变化?
2.3流量的液压泵从油箱吸油,油液粘度,密度,吸油管直径,泵口离油箱液面的安装高度,管长,吸油管入口处的局部阻力系数。
试求泵吸油腔处的真空度。
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2.4如图示,一流量的液压泵,安装在油面以下,油液粘度,,其它尺寸如图示,仅考虑吸油管的沿程损失,试求液压泵入口处的表压力。
2.5流量的液压泵,将密度,粘度的液压油通过内径的油管输入有效面积的液压缸,克服负载使活塞作均匀速运动,液压泵出口至液压缸中心线高度〔设管长〕,局部压力损失,试求液压泵的出口压力。
解:
通过细长管流量
式中
解:
〔1〕对截面ⅠⅡ列伯努利方程,以油箱液面为基准面
沿程损失
〔2〕当泵的转速增加时,管内流速增加,速度水头与压力损失与成正比也增加,因此吸油高度H将减小。
反之,当泵的转速减少时,H将增大。
解:
对油箱液面与泵入口处到伯努利方程,以油箱液面为基准面
真空度:
解:
对截面ⅠⅡ列伯努利方程,以油箱液面为基准面
解:
对截面ⅠⅡ列伯努利方程,以截面Ⅰ为基准面
六、回路分析
1、以下图所示液压系统是采用蓄能器实现快速运动的回路,试答复以下问题:
〔1〕液控顺序阀3何时开启,何时关闭?
〔2〕单向阀2的作用是什么?
〔3〕分析活塞向右运动时的进油路线和回油路线。
答:
〔1〕当蓄能器内的油压到达液控顺序阀3的调定压力时,阀3被打开,使液压泵卸荷。
当蓄能器内的油压低于液控顺序阀3的调定压力时,阀3关闭。
〔2〕单向阀2的作用是防止液压泵卸荷时蓄能器内的油液向液压泵倒流。
〔3〕活塞向右运动时:
进油路线为:
液压泵1→单向阀2→换向阀5左位→油缸无杆腔。
蓄能器→换向阀5左位→油缸无杆腔。
回油路线为:
油缸有杆腔→换向阀5左位→油箱。
2、在图示回路中,
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