液压典型例题doc.docx
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液压典型例题doc
/m3。
试求在管中油流方向不同时,差压计读数值△
典型例题及解答
第二章液压油和液压流体力学基础
[题目1]
在图2-1所示管道中,当油在管道内流动时,用测压计测A、曰两点间的压力损失hw=油柱。
A、B点间距离l=3m,d=20mm,油在管中流速v=1m/s,?
=920kg/m3。
水银的密度?
=13600kg
h为多少?
图2-1
[解答]
(1)油流方向从A一B
列出伯努利方程
pA
0
vA2
pB
1
vB2
hw
g
2g
g
2g
得
pA
pB
gl
ghw
(1)
以水银差压计的
0—0为等压面
pA
gh1
pB
gl
Hggh1
(2)
将式2代人式1,得
h1g(Hg
)
(
gl
ghw)
gl
ghw
所以
h1
hw
1.91920
0.139m
13600
920
Hg
(2)油流方向从B一A时
pB
l
pA
hw
g
g
pB
pA
g(hw
l)
以水银差压计的
0—0为等压面
pA
Hggh2
pB
gl
gh2
得:
hw
1.91
920
m
h2
13600
0.139
Hg
920
[题目2]
某流量Q=16L/min的油泵安装在油面以下,如图
2-2所示。
设所用油液
?
=917kg/m3,
粘度?
=1lcSt,管径d=18mm。
如不考虑油泵的泄漏,且认为油面能相对保持不变
(即油箱容
积相对较大)。
试求不计局部损失时油泵入口处的绝对压力。
图2-2
[解答]
(1)
求吸油管内油液的流速
v
Q
4Q
416
103/60
v
d2
(18
103)2
1.048m/s
A
(2)求吸油管内液流的雷诺数
Re
vd
1.048
18
10
3
2320(层流()近似取
1)
Re
11
10
6
1715
1
2
(3)求沿程压力损失△pL
pL
L
v2
75
L
v2
75
(200
20)102
917
1.048
2
d
2
Re
d
2
1715
18
103
2
2691.6pa
(4)
求油泵人口处的绝对压力
p2
列出油面I—I
与油泵人口处Ⅱ一Ⅱ两选定断面处的伯努利方程式
h1
p1
v12
p2
v22
g
h2
g
hL
2g
2g
由于油箱液面为相对静止,故vl=O。
以Ⅱ一Ⅱ为基准面,故h2=0。
因不计局部损失,故h?
=0。
则上式变为
p1
p2
v22
h1
g
hL
g
2g
整理后得
p2
h1
p1
v22
g
g
hL
2g
即
p2
gh1
p1
v22
ghL
gh1
p1
v22
2
pL
2
917
9.81
70
102
105
917
1.0482
2691.6
1.03105
2
103102pa
pa
注:
取大气压力为p1=105Pa
[题目3]
2
在图2-3中,液压缸的有效面积A=50cm,负载F=12500N,滑阀直径d=20mm,同心径
向间隙h=0.02mm,间隙配合长度l=5mm,油液粘度?
=10×10-6m2/s,密度?
=900kg/m3,泵的供油量q=10L/min,若考虑油液流经滑阀的泄漏,试按同心和完全偏心两种不同情况计算活塞的运动速度。
图2-3
[解答]
1)系统工作压力p
p
F
12500
2.5
106
Pa2.5MPa
A
50
104
2)缝隙前后的压力差△
p
3)同心时的泄漏量△
q及活塞的速度
dh3
2
0.02
0.023
109
2.5
10
6
4.6510
6
m
3
/s
q2
p
12
10
106
900
5103
12
l
q
q
10
103/60
4.65106
194.4cm/min
v
A
50104
0.0324m/s
4)完全偏心时的泄漏量△
q‘及活塞的速度
q'
2.5
q2.5
4.65
106
11.625106m3/s
q
q'
10
10
3/60
11.625
106
0.0310m/s
186cm/min
v'
A
50
104
第三章液压泵和液压马达
[题目1]
液压泵转速为950r/min,排量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,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,所需电动机驱动功率。
5)驱动泵的转矩。
[解答]
1)泵的理论流量
qtVpn168103950159.6L/min
2)泵的容积效率
q
150
V
0.94
qt
159.6
3)泵的机械效率
0.87
m
0.926
V
0.94
4)额定工况下,所需电动机驱动功率
P1
pq29.5106
150103/60
84.77103W84.77kW
0.87
5)驱动泵的转矩
Pi
84.7710
3
Ti
852.5Nm
2n
2950/60
[题目2]
已知液压泵的额定压力PH,额定流量qH,忽略管路损失。
试说明所示各种情况下,液压泵的工作压力分别为多少(压力计读数)?
并说明理由。
图3-1
[解答]
图a所示,液压泵与油箱直接相连,泵的输出流量全部流回油箱,泵的出口压力为大气压力,其相对压力pp=O,压力计读数为零。
图b所示,液压泵输出的压力油,通过节流阀流回油箱。
节流阀压差为△p,节流阀出口
接油箱,因此节流阀进口压力就等于△p。
而液压泵的出口与节流阀进口相连,所以液压泵
出口压力为△p,压力计读数值是△p。
图c所示,液压泵出口与液压缸大腔相连,大腔的压力p=F/A,所以泵的出口压力p=F/
A,即压力计读数是p=F/A值。
图d所示,液压泵的出口处,既与液压缸的大腔相连,又与油箱相连。
由于液压泵的出
口处与油箱相连,所以其出口压力为大气压力,压力计的读数为零,因此液压缸大腔的压力
也为零,由于压力不足,不能克服负载,活塞不运动。
图e所示,液压泵的出口与溢流阀和节流阀的进口相连,液压泵输出的液压油一部分通
过节流阀输入给系统;而另一部分流向溢流阀,当溢流阀达到它的调整压力时,方能有溢流
作用,因此液压泵的出口压力就是溢流阀的调整压力py,而压力计的示值决定于系统的负载压力,其值为p计=py-△p。
图f所示,液压泵的出口与液压马达相连,所以液压泵出口压力不计管路损失就是液压马达入口的压力。
液压泵出口的压力
p
TM
qMM
压力计的读数也是pTM
qMM
[题目3]
一液压泵与液压马达组成的闭式回路,液压泵输出油压pp=1OMPa,其机械效率?
mp=,容
积效率?
vp=,排量qp=lOmL/r;液压马达机械效率?
mM=,容积效率?
vM=,排量qM=lOmL/r。
若
不计液压马达的出口压力和管路的一切压力损失,且当液压泵转速为1500r/min时,试求
下列各项:
(1)液压泵的输出功率;
(2)电动机所需功率;
(3)液压马达的输出转矩;
(4)液压马达的输出功率;
(5)液压马达的输出转速(nM)。
图3-2
[解答]
(1)液压泵的输出功率P0P
PpQp
PPnpqpVp
10150010103
0.9
P0P
60
60
2.25kW
60
(2)电动机所需功率
ip
P
P0p
P0P
2.25
PiP
2.63kW
p
Vpmp
0.90.95
(3)液压马达的输出转矩TM
PMqM
PpqM
10106
1010
6
TM
mM
mM
2
0.9515.1Nm
2
2
(4)液压马达的输出功率POM
P0MPiMMP0pVMmM2.250.90.951.92kW
(5)液压马达的输出转速nM
nM
QiM
QM
VM
QPVM
QiP
VpVM
qPnPVpVM
qM
qM
qM
qM
qM
10
1500
0.9
0.9
1215r/min
10
第四章液压缸
[题目1]
在图4-1(a)所示的液压回路中,所采用的是限压式变量叶片泵。
图
(b)示出了该泵调定
的流压特性。
调速阀调定的流量为
2
1
2
2
Q=/min,液压缸两腔的有效作用面积
A=50cm
、A2=25cm。
在不考虑任何损失时,试计算:
(1)液压缸左腔的压力pl;
(2)当负载FL=0时的p2;
(3)当负载FL=9000N时的p2。
图4-1
[解答]
(1)左腔的压力pl
因
Q1
Q2
A1
2.5
50
5
L/min
A2
25
故由流压特性曲线可查得
p1
22
105Pa
(2)F
=0时的p
2
L
p1A1
p2A2
FL
p2A2
p2
p1
A1
22
105
50
44105Pa
A2
25
(3)F
L=9000N时的p2
p1A1p2A2
FL
p1A1
FL
22
105
50
10
4
9000
10
5
Pa
p2
25104
8
A2
[题目2]
图4-2为两个相同的液压缸串联,它们的无杆腔有效工作面积
1
2
A=80cm,有杆腔的有效工
2
=2F2
作面积A2=50cm。
输入油液压力p=600kPa,输入的流量q=12L/min,求如果两缸的负载F1
时,两缸各能承受多大的负载(不计一切损失)?
活塞的运动速度各为多少?
若两缸承受相
同的负载(即F1=F2),那么该负载的数值为多少?
若缸
1不承受负载(即F1=O),则缸2能承
受多大的负载?
图4-2
[解答]
(1)两缸的负载为
F1=2F2时
活塞A产生的推力
pAA1F1
PBA2
活塞B产生的推力
F2
pBA1
当F=2F时,
pAA1
2pBA1
PBA2
1
2
又
pA
p(液压泵出口压力)
所以
pB
p
A1
6
10
5
80
10
5
Pa0.23MPa
2
2.3
2A1
A2
8050
活塞B承受的负载
F2pBA12.3105801041840N1.84kN
活塞A承受的负载
F1
2F2
2
1.84
3.68kN
活塞的运动速度
vA
q
12
103
2.5cm/s
A1
80
60
vB
vAA2
50
A1
2.5
1.56cm/s
80
(2)两缸的负载F=F时
1
2
则
pAA1
pBA1
PBA2
pB
pA
A1
A1
6
105
80
3.7105Pa0.37MPa
A2
80
50
于是
F1
F2
pBA1
3.7
105
80
104
2960N
2.96kN
1
(3)当F=0时
则
pAA1
PBA2
pB
pAA1
6
105
80
9.6
5
0.96MPa
A2
50
10Pa
F2
pBA1
9.6
105
80
104
7680N
7.68kN
第五章液压阀
[题目1]
图5-1中各溢流阀的调整压力p1=5MPa,p2=3MPa,p3=2MPa。
问外负载趋于无穷大时,泵的工作压力如何?
图5-1
[解答]
当外负载趋于无穷大时,液压泵输出的全部流量,通过溢流阀溢回油箱。
当二位二通阀断电时,因溢流阀外控口被堵死,泵出口压力决定于p1,即p1=5MPa。
当二位二通阀通电时,溢流阀外控口被接通,泵出口压力决定于远程调压阀的最小调整
压力,即p2=2MPa。
[题目2]
图5-2所示为夹紧回路,溢流阀的调整压力p1=5MPa,减压阀的调整压力p2=,试分析活塞
快速运动时,A、B两点的压力各为多少?
减压阀的阀芯处于什么状态?
工件夹紧后,A、B
两点的压力各为多少?
减压闷的阀芯又处于什么状态?
图5-2
[解答]
1.主油路无负载
1)夹紧液压缸活塞快速运动
此时夹紧液压缸不受力,若忽略一切损失,夹紧液压缸的压力p=O,因此B点的压力pB=0,A点的压力等于B点压力加上减压阀的压差,即PA=△p(△p为减压阀的压差)。
此时减压阀的阀芯处于开度最大的位置。
2)工件夹紧之后
液压缸受力,液压缸内的压力等于减压阀的调整压力p2,因此B点的压力pB=。
A点压力等
于溢流阀的调整压力p1,即pA=5MPa。
此时减压闷的阀芯处于开度为零(关闭阀的开口状态)。
2.主油路有负载
1)夹紧液压缸活塞快速运动
A点压力pA随主油路负载而变化。
负载大,则压力高;负载小,则压力低。
面B点的压力
pB=0(因夹紧液压缸无负载)。
减压阀的阀芯处于开度最大的位置。
2)工件夹紧之后
夹紧液压缸受力,液压缸内的压力等于减压阀的调整压力p2,因此B点压力pB=p2=。
A点
压力等于溢流阀的调整压力,即PA=p1=5MPa。
减压阀的阀芯处于开度为零状态。
[题目3]
如图5-3所示的液压回路。
已知液压缸的有效工作面积分别为Al=A3=100cm2,A2=A4=50cm2,
当最大负载FL1=14×103N,FL2=4250N,背压力p=×105Pa。
节流阀2的压差△p=2×105Pa时,试问:
(1)A、B、c各点的压力(忽略管路损失)各是多少?
(2)对阀1、2、3最小应选用多大的额定压力?
(3)快进速度vl=×10-2m/s,快进速度v2=4×10-2m/s时,各阀的额定流量应选用多大?
(4)
试选定阀1、2、3的型号(由液压传动设计手册或产品样本中查选
)。
(5)
试确定液压泵的规格、型号
(由液压传动设计手册或产品样本中查选
)。
图5-3
[解答]
(1)求A、b、c各点的压力
FL1
14
103
14
10
5
Pa
pC
100
104
A1
pApC
p
14
105
2
105
16
105Pa
FL2
A4
p
4250
50104
1.5105
10
5
Pa
pB
A3
100
104
5
(2)阀l、2、3的额定压力
按系统的最高工作压力16×105Pa作为各阀的额定压力。
待阀1、2、3的具体型号确定后,应使其额定压力值≥16×105Pa。
(3)计算流量Q
节流阀的过流量QT
QTA1v11001023.510121L/min
减压阀的过流量
QJ
QJA3
v2
100
102
4
101
24L/min
溢流阀的过流量
Q
Y
QY
QT
QJ
21
24
45L/min
选用各阀的额定流量为:
节流阀
25L/min;减压阀
25L/min;溢流阀
63L/min。
(4)确定阀l、2、3的型号
阀的型号应根据阀的额定压力和额定流量选用:
节流阀为L-63,减压阀为J-63,溢流阀为P-B63(广州机床研究所系列)。
(5)选定液压泵
选定液压泵的型号应满足回路中流量和压力的要求。
故选定齿轮泵CB-B50(广州机床研
究所系列)。
第六章辅助装置
[题目1]
一用折合式蓄能器使液庄泵卸荷的液压系统,如图所示。
已知液压缸的工作压力为
p=98×105Pa,若允许的压力下降率为?
=,在泵卸荷的时间内,系统的漏损量△V=。
试问蓄
能器的充气压力多大?
蓄能器的容量多大?
[解答]
(1)求充气压力p0
由题意知蓄能器维持的最高工作压力为p1=98×105Pa,由压力下降率求出蓄能器要维持的系统最低工作压力p2:
由
p1
p2
0.12
p1
有p2p1
p198105(1
0.12)
86.24
105Pa
则
p0
(0.8~0.85)
p2
(0.8~0.85)
86.24
105
(69~73.5)
105Pa
取
p072
105Pa
(2)求容量
0
V
△V=是蓄能器向系统的补油容量。
蓄能器慢速输油时,
n=1,由式(6-3)
有
VW(p2)
VWp1p2
Vp1p2
V0
p0
p2
(p1
p2)p0(p1
p2)p0
1
)
(
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