液压与气压传动（胡竟湘）(4)

35、解释溢流阀的压力流量特性。

答：在溢流阀调压弹簧的预压缩量调定以后，阀口开启后溢流阀的进口压力随溢流量的变化而波动的性能称为压力流量特性或启闭特性。 36、解释局部压力损失。

答：局部压力损失：液体流经管道的弯头、接头、突然变化的截面以及阀口等处时，液体流

速的大小和方向急剧发生变化，产生漩涡并出现强烈的紊动现象，由此造成的压力损失。

37、如果与液压泵吸油口相通的油箱是完全封闭的，不与大气相通，液压泵能否正常工作？ 答：液压泵是依靠密闭工作容积的变化，将机械能转化成压力能的泵，常称为容积式泵。液压泵在机构的作用下，密闭工作容积增大时，形成局部真空，具备了吸油条件；又由于油箱与大气相通，在大气压力作用下油箱里的油液被压入其内，这样才能完成液压泵的吸油过程。如果将油箱完全封闭，不与大气相通，于是就失去利用大气压力将油箱的油液强行压入泵内的条件，从而无法完成吸油过程，液压泵便不能工作了。

38、试分析单杆活塞缸差动连接时无杆腔受力及活塞伸出速度。

解：两腔用油管连通，并向两腔同时输入高压油，因此，两腔的压力是相等的，但 由于两腔的有效工作面积不等，因此，产生的作用力也不等，无杆腔的推力大于有杆腔的推 力，故活塞能向右运动，并使有杆腔的油液流入无杆腔去，使无杆腔的流量增加，加快了向 右运动的速度。

F3?P1?A1?A2??PA?qp?qg?qp?v3?4q?4?D22?D??2?d22???p1??4d

2?4?D2?d?v?43DV3

2?d液压传动系统中，执行元件的工作压力取决于（负载），而其运动速度取决于（流量）。 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： POP?ppqp60?ppqtp?Vp60?ppVPnp?Vp60?10?200?10?3?1450?0.9560?45.9KW

Pip?POp电机所需功率为：

?p?45.90.9?51KW

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； （5）驱动泵的转矩T。 （4）在额定工况下，驱动液压泵的电动机功率Pi； 解：（1）qt=Vn=950×168÷1000=159.6L/min （2）ηv=q/qt =150/159.6=0.94；

（4） Pi=pq/(60×0.87)=84.77kW； （5）Ti=9550P/n=9550×

（3）ηm=0.87/0.94=0.925 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； （3）电动机驱动功率。

（2）液压泵输出功率； 解：（1）η=ηVηm=0.95×0.9=0.855 （3）Pi=P/η=0.9/(0.95×0.9)=1.05kW （2）P=pqηv/60=5×10×1200×0.9/(60×1000)= 0.9kW

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=10×10×10×1450×0.9/60=2.175KW

?3

（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=-npVpη

PVηMV/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、下图为两结构尺寸相同的液压缸，A1=100cm2，A2=80cm2，p1=0.9Mpa，q1=15L/min。若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：

?P1?A1?P2?A2?F2?P2?A1?F2 ??F1?F2?联合求解得p2=0.5MPa，F1=F2=5000N v1=q1/A1=0.025m/s；v2A1=v1A2，v2=0.020m/s

8、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。

ddDDdPqPqPqa)b)C)D F??4p(D2?d)2V?4q答：（a） ；

?4pd2?(D?d)4q22 ；缸体向左运动

F?V?（b）答：

F? ；

pd2?d4q2 ；缸体向右运动

?4V?（c）答： ；

?d2 ；缸体向右运动

2

9、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=50cm，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 = 2.4Mpa FL =10000N

P1·A1=FL P1= FL/ A1=10000/(50×10)=2 MPa 节流阀的压差：ΔP = P1=2 MPa

q?CdAT2?P0.62?0.01?10?4-4

2?2?10870?26节流阀的流量：

qp?q?=10?10?3=4.2×10 m /s

-23

/60?4.2?10?4活塞的运动速度：V =

A1=

50?10=150cm/min

有泵的工作压力：PⅠ= PP = 2 Mpa 活塞的运动速度：V =150 cm/min

2

10、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=100cm，有杆腔面积A2=80cm，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？

1A1P1q1A2P2v12

2F1v2F2 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

P1?A1A1?A2?0.9?100?10?4?4故：P2=

(100?80)?10= 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*10/100*10=0.02 m/s V2=q2/ A2=0.02*80*10-4/100*10-4=0.16 m/s

-3-4

P1 A1= P2 A2+F1

F1=0；P2= P1 A1 /A2=1.125MPa

P2=F2/ A1 F2= P2 A1=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，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。

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