液压与气压传动课后习题答案

2) emax?D?d?3mm 2Vmax?2?BDemax?50.3ml/r

3-16 一变量轴向柱塞泵,共9个柱塞,其柱塞分布圆直径D=125mm,柱塞直径d=16mm,若液压泵以3000r/min转速旋转,其输出流量为q=50L/min,问斜盘倾角多少度(忽略泄漏的影响)?

参考答案:

由斜盘轴向柱塞泵实际输出流量公式为:

q??4d2D?tan??zn?v

因为忽略泄漏,故容积效率?v?1,将已知参数代入,可求得:

tan??4q?2?dDzn50?10?34?603000??0.0162?0.125?9?60?0.073

??4.17?

3-17 已知某液压马达的排量V=250mL/r,液压马达入口压力为p1=10.5MPa,出口压力p2=1.0MPa,其总效率ηm=0.9,容积效率ηv=0.92,当输入流量q=22L/min时,试求液压马达的实际转速n和液压马达的输出转矩T。

参考答案:

由q?Vn?v得马达实际转速为

22?10?3q?60n?v??0.92?1.349r/s?80.96r/min V250?10?6马达输出转矩为

?pV(10.5?1)?106?250?10?6?pV?m??0.9?378.2Nm T??mT?2?2?2?

3-18 某液压泵的排量为V,泄漏量?q?klp(kl为泄漏系数,p为工作压力)。此泵可作马达使用,当泵和马达的转速相同时,其容积效率是否相同?

参考答案:

对于马达其容积效率为:

?mv?q理q实q实q理?Vn

Vn??q对于泵而言其容积效率为:

?pv??Vn-?q Vn由上述两式可知,转速相同时,其容积效率实不相等的。

3-19 单叶片摆动液压马达的供油压力p1=2MPa,供油流量q=35L/min,回油压力p2=0.3MPa,缸体内径D=240mm,叶片安装轴直径d=80mm,设输出轴的回转角速度ω=0.7rad/s,试求叶片的宽度b和输出轴的转矩T。

参考答案:

??2?n?2q??D?2?d?2?得叶片宽度为 b????????2?????2??2?35?10?32q60b???0.1302m?130.2mm 2222??D??d????0.24??0.08??????????0.7????????2222????????????????输出轴转速为:

??D?2?d?2?bT??p1?p2?????????1416Nm

2???2??2???

第4章 液压缸

4-1 什么是液压缸的差动连接?差动连接应用在什么场合? 参考答案:

单杆活塞缸有一种非常重要的工作方式,即两腔同时通入压力油,这种油路连接方式称为差动连接。在忽略两腔连通油路压力损失的情况下,差动连接时液压缸两腔的油液压力相等。但由于无杆腔受力面积大于有杆腔,活塞向右的作用力大于向左的作用力,活塞杆作伸出运动,并将有杆腔的油液挤出,流进无杆腔,加快活塞杆的伸出速度。

与非差动连接无杆腔进油工况相比,在输入油液压力和流量相同的条件下,活塞杆伸出速度加快但输出推力减小。利用差动连接,可以在不加大油源流量的情况下得到较快的运动速度。这种连接方式被广泛应用于各种具有“快进”、“工进”速度切换的液压系统中。

4-2 当机床工作台的行程较长时应采用什么类型的液压缸?这时如何实现工作台的往

复运动? 参考答案:

柱塞缸最大的特点是柱塞不与缸筒接触,运动时靠缸盖上的导向套来导向,因而对缸筒内壁的精度要求很低,甚至可以不加工,工艺性好,成本低,特别适用于行程较长的场合,如龙门刨床、导轨磨床、大型拉床等。

柱塞与工作部件连接,缸筒固定在机体上(也可以改变固定方式,使柱塞固定,缸筒带动工作部件运动)。油液进入缸筒,推动柱塞向右运动,但反方向时必须依靠其他外力驱动,单独柱塞缸通常竖直安装,靠重力返回。为了得到双向运动,柱塞缸常成对反向布置使用。

4-3 液压缸为什么要设缓冲装置? 参考答案:

当运动件的质量较大,运动速度较高时,由于惯性力较大,具有较大的动量。在这种情况下,活塞运动到缸筒的终端时,会与端盖发生机械碰撞,产生很大的冲击和噪声,严重影响加工精度,甚至引起破坏性事故,所以在大型、高压或高精度的液压设备中,常常设有缓冲装置,其目的是使活塞在接近终端时,增加回油阻力,从而减缓运动部件的运动速度,避免撞击液压缸端盖。

4-4 液压缸为什么要设排气装置? 参考答案:

液压系统往往会混入空气,使系统工作不稳定,产生振动、噪声及工作部件爬行和前冲等现象,严重时会使系统不能正常工作。因此设计液压缸时必须考虑排除空气。

在液压系统安装时或停止工作后又重新启动时,必须把液压系统中的空气排出去。对于要求不高的液压缸往往不设专门的排气装置,而是将油口布置在缸筒两端的最高处,通过回油使缸内的空气排往油箱,再从油面逸出,对于速度稳定性要求较高的液压缸或大型液压缸,常在液压缸两侧的最高位置处(该处往往是空气聚积的地方)设置专门的排气装置。

4-5 已知单杆液压缸缸筒内径D=100mm,活塞杆直径d=50mm,工作压力p1=2MPa,流量q=10L/min,回油压力p2=0.5MPa。试求活塞往返运动时的推力和速度。

参考答案:略。

4-6图示三种结构形式的液压缸,活塞和活塞杆直径分别为D、d,如果进入液压缸的流量为q,压力为p,试分析各液压缸产生的推力F和速度v的大小。

题4-6图

参考答案:

a) F=(D2?d2)p ;v=

4?q? b)F=d2 ; v=

2(D?d)42?4q?4

2dc )F=d2 ; v=

?4q?4

d24-7 如图所示两个结构相同相互串联的液压缸,无杆腔的面积A1=100×10-4m2,有杆腔面积A2=80×10-4m2,缸1输入压力p1=0.9MPa,输入流量q1=12L/min,不计损失和泄漏,

1)两缸承受相同负载(F1=F2)时,该负载的数值及两缸的运动速度。

2)缸2的输入压力是缸1的一半(p2?1p2)时,两缸各2

题4-7图

能承受多少负载?

3)缸1不承受负载(F1=0)时,缸2能承受多少负载?

参考答案: 1)

缸1的受力平衡方程式

p1A1?p2A2?F1

缸2的受力平衡方程式

p2A1?F2

由于F1=F2,联立求解可得:

p2?A1p1?0.5MPa

A1?A2故有:F1?F2?p2A1?4000N 缸1运动速度为:

v1?q?0.02m/s A1缸1运动速度为:

v1?v1A2?0.016m/s A1同理可解得2)和3)。

4-8 某一差动液压缸,要求V快进=V快退,求:活塞面积A1和活塞杆面积A2之比应为多少?

参考答案:

v快进?qq,v快退?

A1?A2A2据题意V快进=V快退 故可得:A1?2A2

4-9 一柱塞缸柱塞固定,缸筒运动,压力油从空心柱塞中通入,压力为p,流量为q,

缸筒内径为D,柱塞外径为d,柱塞内孔直径为d0。试求缸所产生的推力和运动速度。

参考答案:

柱塞缸所产生推力为:F?柱塞缸的运动速度为:

?d24p

v?q ?d4

第5章 液压控制阀

5-1 单向阀和液控单向阀各有什么作用?它们在原理、结构及图形符号上有何异同? 参考答案:

普通单向阀是使油液只能沿一个方向流动,不许它反向倒流。液控单向阀结构上多一个控制口,当控制口处无压力油通入时,它的工作机制和普通单向阀一样;压力油只能从入口流向出口,不能反向倒流。当控制口有控制压力油时,因控制活塞一侧通泄油口,活塞移动,推动顶杆,使入口和出口接通,油液就可在两个方向自由通流。(符号略)

5-2分别绘出直动型和先导型溢流阀、顺序阀、减压阀的原理图,指出测压面和主阀口的部位,并说明它们的反馈力是指向主阀口的开启方向还是关闭方向。 参考答案:

略。

5-3 为什么高压大流量时溢流阀要采用先导型结构? 参考答案:

由于先导式溢流阀导阀阀芯一般为锥阀,受压面积较小,所以用一个刚度不太大的弹簧即可调整较高的开启压力,用调压手轮调节调压弹簧的预紧力,就可调节溢流阀的溢流压力,所以多用于高压大流量时。

5-4有两个压力阀,由于铭牌脱落,分不清哪个是溢流阀,哪个是减压阀,又不希望把阀拆开,如何根据其特点作出正确判断? 参考答案:

减压阀比溢流阀多一个泄漏油孔,即减压阀有三个油孔,溢流阀有两个油孔。

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