1-1 某液压油在大气压下的体积是
解:
由
1-2 用恩式粘度计测的某液压油(
解:
1- 3图示为一粘度计,若D=100mm,d=98mm,l=200mm,外筒转速n=8r/s时,测得转矩T=40N
解:设外筒内壁液体速度为
由
两边积分得
1-4图示一液压缸,其缸筒内径D=12厘米,活塞直径d=厘米,活塞长度L=14厘米,若油的粘度
解:对活塞列平衡方程:
对上式两边积分得:
1-5 如图所示,一具有一定真空度的容器用一根管子倒置一液面与大气相通的水槽中,液体与大气相通的水槽中,液体在管中上升的高度h=1m,设液体的密度为
解:设
取水槽液面为基面,列出静力学基本方程:
则真空度为:
1-6 如图所示,有一直径为d,质量为m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
解:由题意知:
1-7液压缸直径D=150mm,柱塞直径d=100mm,液压缸中充满油液。如果柱塞上作用着F=50000N的 力,不计油液的重量,求图示的两种情况下液压缸中压力分别等于多少?
解 :由图中分析知,在两种情况下,作用在柱塞上的面积均为
1-8图示容器A中的液体的密度ρA=900Kg/m3,B中液体的密度为ρB=1200 Kg/m3, ZA=200mm, ZB =180mm,h=60mm,U形管中的测试介质是汞,试求A,B之间的压力差。
解:此为静压力问题,可列出静压力平衡方程:
PA+ρA g ZA=ρB g ZB + ρ水银g h + PB
得 ΔPAB=PA -PB=ρB g ZB + ρ水银g h -ρA g Z
=1200××+×103×-900××=8350 Pa
1-9 如图所示,已知水深H=10m,截面
解:对0-0和2-2截面列理想液体能量方程:
对2-2和1-1截面列理想液体能量方程:
显然,
且有连续方程:
由
则2处的表压力即
1-10 如图示一抽吸设备水平放置,其出口和大气相通,细管处截面积
解:对截面和建立液体的能量方程:
连续方程
又
方程(1)(2)(3)联立,可得流量
1-11有一液压缸,流量为25L/min,吸油管直径25mm,泵的吸油口比油箱液面高出400mm。如只考虑吸油管中500mm的沿程压力损失,油液的运动粘度为 30
解:如图,对1-1截面和2-2截面建立液体能量方程:
其中,
沿程压力损失
所以,真空度为
p=
1-12泵从一个大的油池中抽吸油液,流量为q=150L/min,油液的运动粘度
解:吸油管油液速度:
故油在管中为层流流动。
以油池液面为基准,定为1-1截面,泵吸油处为2-2截面,列能量方程:
其中,
所以,真空度 Pa-P2 =
1-13 图示水平放置的固定导板,将直径d=0.1m,而速度为V=20m/s的射流转过90度角,求导板作用于液体的合力大小和方向(
解:射流流量
对射流列X轴方向的动量方程
对射流列Y轴方向的动量方程
导板作用于液体的合力
1-14 如图所示的安全阀,阀座直径d=25mm,当系统压力为时,阀的开度x=5mm为,通过的流量q=600L/min,若阀的开启压力为,油液的密度为900kg/m3,弹簧的刚度k=20N/mm,求油液的出流角。
解:对安全阀阀心列平衡方程
其中,
而
联立以上得,
1-15有 一管径不等的串联管道,大管内径为20mm,小管内径为10mm,流过粘度为30
1-16运动粘度
解:由于油在水平管道中流动,此管道为等径直管,所以产生沿程压力损失:
=
P2=P1-ΔPλ=4- MPa=
1-18 有一薄壁节流小孔,通过的流量为q=25L/min,压力损失为,试求节流孔的通流面积,设流量系数Cd=,油液的密度900kg/m3
解:由
1-19圆柱形滑阀如图所示:已知阀芯直径d=2cm,进口液压
解:当阀的开口较小时,可看作薄壁小孔,阀口的流量截面积:
流过阀口的流量:
1-20图示柱塞直径d=19.9mm,缸套直径D=20mm,长l=70mm,柱塞在力F=40N作用下向下运动,并将油液从隙缝中挤出,若柱塞与缸套同心,油液的动力粘度μ=×10-,问柱塞下落0.1 m所需的时间。
解:此问题为缝隙流动问题,且为环形缝隙
其中,
代入数据得,
1-21 在一直径D=25mm的液压缸中放置着一个具有4条矩形截面
解:由题意得,四条槽可以看作四个细长孔。
水力直径
则所求的流量:
1-22 如图所示,已知泵的供油压力为,薄壁小孔节流阀Ⅰ的开口为0.02m2,薄壁小孔节流阀Ⅱ的开口为0.01m2,求活塞向右运动的速度v为多少?缸中活塞面积A=100cm2,油的密度900kg/m3,负载16000N,液流的流量系数Cd=。
解: 对活塞列平衡方程,得
流过节流阀Ⅰ的流量
活塞的速度
2-1 已知液压泵的额定压力和额定留量,不计管道内压力损失,说明图示各种工况下液压泵出口处的工作压力值。
解:a)
d)
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 Py,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Py,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Py值。
2-3试分析影响液压泵容积效率
答:容积效率表征容积容积损失的大小。
由
而泄露量与泵的输出压力成正比,因而有
2-4 泵的额定流量为100L/min,额定压力为,当转速为1450r/min时,机械效率为ηm=。由实验测得,当泵出口压力为零时,流量为106 L/min,压力为 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 MPa时的流量100.7 L/min为实际流量,则
ηv= /106==95%
②qt=106×5001450 L36.55 L0.95 L34.72 L168L150L950 L159.6 L
阀A,B,C串联,其中阀B的遥控口接油箱,故B的调整压力为pB=0Mpa。当阀C道通后,其进口压力是2MPa,而此压力又反馈作用于阀B,使阀B的调整压力成为pB+pC=2MPa,同理,使的阀A的调整压力成为pA+pB+pC=6MPa,故泵的出口压力pp=6Mpa。
4-4 如图所示,溢流阀的调定压力为4Mpa,若不计先导油流经主阀心阻尼小
时的压力损失,试判断下列情况下的压力表读数:
1)YA断电,且负载为无穷大 2)YA断电,且负载为2 Mpa
2)3)YA断电,且负载压力为2Mpa
解:1)压力表读数为4Mpa。
此时,阀的遥控口不通油箱,压力表测的的为阀的调整压力,即4Mpa。
2) 压力表读数为2Mpa。
此时,由于系统实际工作压力小于溢流阀的调整压力,故溢流阀不溢流,压力表测的的为实际工作压力,即2Mpa。
3) 压力表读数为0Mpa。此时,由于阀的遥控口接通油箱,则作用于压力表的遥控口油压为0 Mpa,所以压力表读数为0Mpa.
4-5试确定在图示回路中,在下列情况中液压泵的出口压力:
1) 全部电磁铁断电 2)电磁铁2YA通电,1YA断电
铁2YA断电,1YA通
解:1)泵的出口压力PP= Mpa
此时,先导溢流阀和直动溢流阀串联,当调整压力为的溢流阀导通时,其入口压力为,而此压力又反馈作用于先导溢流阀,使得先导溢流阀的调整压力变为5+=,所以泵的出口压力为。
2)泵的出口压力PP= Mpa
当泵的出口压力为3MPa时,调整压力为3MPa的溢流阀导通,此时,先导溢流阀的开启压力变为0,并导通,同时其出口油压使得调整压力为的溢流阀导通,而此压力又反馈作用于先导溢流阀,使得先导溢流阀的调整压力变为3+=,所以泵的出口压力为。
3)泵的出口压力PP= Mpa
此时,先导溢流阀的遥控口接通油箱,其开启压力变为0,所以泵的出口压力为
4-6如图所示系统,溢流阀的调定压力为5Mpa,减压阀的调定压力为。试分析下列各工况,并说明减压阀阀口处于什么状态?
1)当泵口压力等于溢流阀调定压力时,夹紧缸使工件夹紧后,A,C点压力各为多少?
2)当泵出口压力由于工作缸快进,压力降低到时(工件原处于夹紧状态),点压力各为多少?
答:1)PA=PC=, PB=5MPa;减压阀阀口处于关闭状态。
工件夹紧后,由于泵的流量继续输出,使得A点和C点的压力同时升高,当升高到减压阀的调定压力时,减压阀工作,阀口关闭,并稳定A,C两点压力为其调定压力;B点的压力为溢流阀的调定压力5Mpa。
2)PA=PB=, PC=;减压阀阀口处于打开状态。
当泵的出口压力降到时,溢流阀和减压阀都不工作,溢流阀阀口关闭,B点压力PB=PP=; 减压阀阀口打开,即相当于一个通道,所以PA=PB=;由于单向阀的作用,C中的压力仍为刚才的压力,即。
3)PA=PB=PC=0Mpa;减压阀阀口处于打开状态
当夹紧缸在夹紧工件前作空载运动时,负载压力PL=0MPa,因为 PL小于减压阀的调整压力,所以减压阀阀口全开,PC=PB=PL=0MPa; 由于溢流阀阀口关闭,所以PA=PB=0MPa
4-7 图4- 121所示回路,溢流阀的调定压力为5MPa,减压阀的调定压力为,活塞运动时负载压力为1MPa,其它损失不计,试求:
1)活塞在运动期间和碰到死档板后处压力;
2)如果减压阀的外泄油口堵死,活塞碰到死档板后处压力。
答:1)活塞在运动期间,PA=PB=1MPa
活塞运动期间,由于负载压力小于减压阀调整压力,使得减压阀阀口处于开口状态,所以PB=PA,同时B点压力低于溢流阀调整压力,使得该阀关闭,所以 PA=PB=1MPa
活塞碰到死档板后,PA=,PB=5MPa
此时,由于泵的流量继续输出,使得A点压力升高,当A点压力升高到大于减压阀调整压力时,减压阀工作,使得PA稳定在;因缸已停止运动,故没有经减压阀阀口通向缸的流量,随着泵流量的输出,只有一小股经减压阀泄油口回油箱的流量,所以,B点压力很快憋高,并最终把溢流阀阀开,使B点压力稳定在该阀的调整压力,即5MPa。
2)PA=PB=5MPa
把减压阀外泄油口堵住后,增大了阀心弹簧腔的压力,活塞碰到死档板后,随着泵流量的继续输出,使得减压阀阀口打开,A点B点压力很快憋高,最终打开溢流阀,使得A点和B点压力稳定在该阀的调整压力,即5Mpa。。
4-8 如图所示的减压回路,一只液压缸无杆腔,有杆腔的面积分别为100cm2,50cm2,最大负载F1=14000N,F2=4250N,背压p=, 节流阀2的压差Δp=,求:
1)A,B,C各点压力(忽略管路阻力);
2)泵和阀1,2,3应选多大的额定压力?
3)若两缸的进给速度分别是V1=3.5cm/s, V2=4cm/s,泵和阀的额定流量应选多大?
解:1)由上面的缸的活塞受力平衡,可有 Pc=F/A1=14000/(100×10-4) Pa= MPa
A处压力与C处压力相差节流阀2的压差,可有
PA= Pc+ MPa = MPa
由下面的缸的活塞杆力的平衡,可有
PB A1 =F2 + P A2
所以 PB = (F2 + P A2)/ A1
=(4250+50×10-4××106)/100×10-4Pa
=
2)为了回路能符合要求,并保证安全,泵和阀1,2,3的额定压力均应按系统地最大工作压力选取,选标准值。
3)流入上面液压缸的流量
流入下面液压缸的流量
流经背压阀的流量
由于两个液压缸不同时工作,故选择
4-9如图所示的回路,顺序阀的调整压力
1) 液压缸运动时,负载压力
2) 如负载压力
3) 活塞运动到右端时
解:1)PA=PB=4MPa
当B点压力达到3MPa时,顺序阀打开,而要使缸运动,泵的输出压力必须大于等于4 MPa,此时,溢流阀关闭,PA=PB=4MPa。
2)PA=1MPa,PB=3MPa
此时,只需顺序阀打开,且使A点压力等于负载压力1 MPa即可,所以PA=1MPa,PB=3MPa。
3) PA=PB=5MPa
液压缸运动时,顺序阀始终保持开启,当活塞运动到右端不动时,由于泵的流量继续输出,从而使得A、B点压力同时升高,当达到溢流阀的调整压力5MPa时, 溢流阀溢流定压,此时,PA=PB=5MPa。
4-10如图所示系统,缸Ⅰ,Ⅱ上的外负载力F1=20000N,F2=30000N,有效工作面积都是A=50cm2,要求缸Ⅱ先于缸Ⅰ动作,问:
1)顺序阀和溢流阀的调定压力分别为多少?
2)不计管路阻力损失,缸Ⅰ动作时,顺序阀进,出口压力分别为多少?
解:1)P溢>P顺>6 MPa
缸Ⅱ动作时需要的压力为:
P= F2/A=30000/50×10-4pa=6 Mpa
要保证回路正常工作,需P溢>P顺,而要保证缸Ⅱ先于缸Ⅰ动作,需顺序阀的调定压力大于缸Ⅱ动作时需要的压力,即P顺>6 MPa。综上述得P溢>P顺>6 MPa
2)顺序阀的进口压力:4MPa, 顺序阀的进口压力为该阀的调整压力(>6MPa)
缸Ⅰ动作时需要的压力为:
P= F1/A=20000/50×10-4pa=4 Mpa
所以,顺序阀的出口压力应为4Mpa;要保证顺序阀开启工作,顺序阀的进口压力为该阀的调整压力(>6MPa)。
4-11如图所示的回路,顺序阀和溢流阀串联,调整压力分别为pX和pY,当系统外负载为无穷大时,问:
1)泵的出口压力为多少?
2)若把两阀的位置互换,泵的出口压力又为多少?
解:1)Px>Py时,PP=Px;Px y时,PP=Py。 当Px>Py时,因负载无穷大,在顺序阀入口油压憋到顺序阀调整压力时,顺序阀打开并打开溢流阀,此时,泵的出口压力PP=Px 当Px y时,在顺序阀开启瞬间,泵的压力为Px,但因负载无穷大,当泵的出口油压憋高到溢流阀的调整压力时,溢流阀溢流定压,此时泵的出口压力PP=Py。 2)PP=Px+ Py 调换位置后,当顺序阀导通时,其入口压力为Px,而此压力又反馈作用于溢流阀,使得溢流阀调定压力变为Px+Py,故,此时泵的出口压力PP=Px+ Py 4-12如图所示,a,b回路参数相同,液压缸无杆腔面积 解: a)活塞运动时,PB= PA=2Mpa 此时PB= 2Mpa小于减压阀的调整压力,所以减压阀阀口打开,PB= PA=2Mpa 活塞运动到终点时,PB=3Mpa,PA=5Mpa 活塞到终点时,由于泵的流量继续输出,使得B点压力升高,当B点压力升高到大于减压阀调整压力时,减压阀工作,使得PB稳定在3MPa; 因缸已停止运动,故没有经减压阀阀口通向缸的流量,随着泵流量的输出,只有一小股经减压阀泄油口回油箱的流量,所以,A点压力很快憋高,并最终把溢流阀阀开,使A点压力稳定在该阀的调整压力,即5MPa。 b) 活塞运动时,PB=2 Mpa ,PA=3Mpa 此时,要使活塞运动,只需打开顺序阀即可,所以PA=3Mpa,PB=2 Mpa 活塞运动到终点时,PB=PA=5Mpa 液压缸运动时,顺序阀始终保持开启,当活塞运动到右端不动时,由于泵的流量继续输出,从而使得A、B点压力同时升高,当达到溢流阀的调整压力5MPa时, 溢流阀溢流定压,此时,PA=PB=5MPa。 4-13 如图系统,液压缸的有效面积A1=A2=100cm2,缸Ⅰ负载Fl=35000N,缸Ⅱ运动时负载为零,不计摩擦阻力、惯性力和管路损失。溢流阀、顺序阀和减压阀的调定压力分别为4MPa、3MPa和2MPa,求下列三种工况下A、B和C处的压力。 1)液压泵启动后,两换向阀处于中位; 2)1YA通电,液压缸Ⅰ运动时和到终端终止时; 3)1YA断电,2YA通电,液压缸Ⅱ运动时和碰到档快停止运动时; 1) PA= PB=4MPa PC=2MPa 当泵出口压力达到2MPa时,减压阀工作,使得PC=2MPa,此后,随泵的流量继续输出,顺序阀打开,此后溢流阀打开,最后使得得PA= PB=4MPa(溢流阀调定压力) 2)运动时,PC=2MPa PA= PB= 缸运动时的压力P =P=FL/A=35000/100×10-4Pa= 缸运动时,顺序阀一直开启,溢流阀关闭,PA= PB= 减压阀工作,PC=2MPa 终端时,PC=2MPa PA= PB=4MPa 缸终端时,PC还是2MPa,顺序阀一直开启,当活塞运动到右端不动时,由于泵的流量继续输出,从而使得A、B点压力同时升高,当达到溢流阀的调整压力4MPa时, 溢流阀溢流定压,此时,PA=PB=4MPa。 3)运动时,PA= PB=PC=0 缸运动时,负载压力为0,此时减压阀口全开,所以PA=PC=0 顺序阀关闭,所以PB=0 终端时,PC=2MPa,PA= PB=4MPa 缸终端时,液压缸负载无穷大,使得减压阀工作,PC=2MPa,由于泵的流量继续输出,从而使得A、B点压力同时升高,当达到溢流阀的调整压力4MPa时, 溢流阀溢流定压,此时,PA=PB=4MPa。 4-14 下列八种回路,已知,液压泵流量qp=10L/min,液压缸无杆腔面积A1= 50cm2,有杆腔面积A2=25cm2,溢流阀调定压力Pp=,负载Fl及节流阀通流面积均已标在图上,试分别计算各回路中活塞的运动速度和液压泵的工作压力。 解:A)对活塞列平衡方程: 因为 活塞速度 B)活塞平衡方程: 因为 所以,溢流阀关闭,泵流量全部进入缸,液压泵工作压力为 活塞速度 C)活塞平衡方程 流过节流阀流量: 活塞运动速度: 活塞运动所需流量: 则,活塞运动时,溢流阀处于稳定溢流状态,所以 D)活塞平衡方程 流过节流阀流量, 活塞运动速度: 需流量为: 显然不可能,由此可知,节流阀口太大,不起作用,活塞实际运动速度为: 流过节流阀实际流量: 节流阀前后压差: 由活塞受力平衡方程得,泵实际工作压力: 故溢流阀做安全,处于关闭状态。 E)对活塞列平衡方程: 则 设泵出口压力是溢流阀调定压力,则节流阀压差: 流过节流阀流量: 所以溢流阀溢流,液压泵工作压力 活塞运动速度: F)与e类似, 流过节流阀流量: 显然不可能,由此知节流阀不起节流作用,活塞实际速度为: 节流阀前后压差: 泵实际工作压力: g)对活塞列平衡方程: 节流阀前后压差: 流过节流阀流量: 所以,溢流阀关闭,泵工作压力为2MPa。 活塞运动速度为: H)对活塞列平衡方程: 节流阀前后压差: 流过节流阀流量: 显然不可能,由此知节流阀不起节流作用。 节流阀实际压差: 故泵工作压力为。 由于节流阀不起节流作用,泵输出的流量全部经节流阀流回油箱,故活塞运动速度V=0。 4-15 如图所示回路中, 1)回油腔背压 2)当负载 解:1)对活塞列平衡方程: 其中,P1由溢流阀调定, 2)由上述方程得, 所以 (3)当泵的流量略有变化时,由于溢流阀的作用,进口压力基本保持恒定,无需修改。 4-16液压缸活塞面积A=100cm2,负载在500~40000N的范围内变化,为使负载变化是活塞运动速度恒定,在液压缸进口处使用一个调速阀。如将泵的工作压力调到其额定压力,试问这是否合适? 解:缸的最大工作压力P=F/A=40000/10-2 Mpa =4 Mpa。因调速阀正常工作时的压差要保持在~,所以泵的工作压力 Pp=P+△P=4+ Mpa=~ 如果将泵的工作压力调到,虽然调速阀有良好的稳定流量特性,但对节省泵的能耗不利。 4-17如图所示为插装式锥阀组成换向阀的两个例子。如果阀关闭时A,B有压差,试判断电磁阀通电和断电时,图a和b的压力油能否开启锥阀而流动,并分析各自是作何种换向阀使用的。 答:电磁阀通电: 对a)图,和作用力方向都向上,阀心可以开启,当 对B)图,同理,当 电磁阀断电: 对a)图,要开启阀心,阀心受力( 对B)图,要开启阀心,阀心受力( 6-1 在图示回路中,若溢流阀的调整压力分别为 解:1)换向阀下位接入回路时,即关闭 2)换向阀上位接入回路时,阀1和阀2并联,泵的工作压力为两者调整压力的较小者,故, 6-2在图示回路中,已知活塞运动时的负载F=1200N,活塞面积A=15×10-4,溢流阀调整值为Pp=,两个减压阀的调整压力分别为pj1= MPa和pj2=2 MPa,如油液流过减压阀及管路时的损失可略去不计,试确定活塞在运动时和停在终端位置处时,A,B,C三点压力值。 解:1)运动时, 2)停在终端位置时, 此时,液压阀的负载无穷大,使得减压阀2、1相继工作,故 6-3 如图6-7所示的平衡回路中,若液压缸无杆面积为 解:顺序阀最小调整压力 溢流阀最小调整压力: 6.4 如教材6-10图所示的回油节流调速回路,已知液压泵的供油量 1)液压缸工进时液压系统的效率 2)当负载为0时,活塞的运动速度和回油腔的压力。 解: 1) 2) 对液压缸列平衡方程 在F=0时,回油路压力 此时,有杆腔回油量(节流阀过流量) 在F=40000N时,回油压力 此时,有杆腔回油量(节流阀过流量) 两式相比得 6.5 如教材6-9a所示的进油节流调速回路,已知液压泵的供油流量 1)活塞的运动速度 2)溢流阀的溢流量和回路的效率 3)当节流阀的开口面为和时,分别计算液压缸的运动速度和以溢流阀的溢流量 解: 1)液压缸活塞平衡方程为: 设泵出口压力 则节流阀过流量 所以,溢流阀稳定溢流,活塞运动速度 2) 溢流阀溢流量 回路效率 3)当 同 1) 节流阀过流量 溢流阀工作,溢流阀溢流量 活塞运动速度 当 同理 显然不可能,所以节流阀不起作用 活塞运动速度 溢流阀当安全阀用 6-6 在6-58所示的调速阀节流调速回路中已知 1)不计调压偏差时溢流时溢流阀调整压力 2)液压缸所能达到的最高工作压力是多少? 3)回路的最高效率为多少? 解:1)无杆腔流量, 当负载为3000N时,对液压缸列平衡方程: 所以, 2)由以上等式 此时 3)回路最高效率
¥29.8
¥9.9
¥59.8