液压与气压传动计算题

《液压与气压传动》计算题

2－1 某液压油的运动粘度为32 mm2/ s ，密度为900 kg／m3，其动力粘度是多少？

2－2 已知某油液在20℃时的运动粘度 ?20 = 75 mm2/s ，在80℃时为 ?80 = 10 mm2/s，试求温度为60℃ 时的运动粘度。

2－3 压力表校正仪原理如图所示。已知活塞直径d = 10 mm，螺杆导程L = 2 mm，仪器内油液的体积模量K = 1.2×103 MPa。当压力表读数为零时，仪器内油的体积为200 mL。若要使压力表读数为21MPa，手轮要转多少转？

2－4 图中，液压缸直径D = 150 mm，活塞直径d ＝100 mm，负载F = 5×104 N。若不计液压油自重及活塞或缸体重量，求a、b两种情况下的液压缸内的压力。

2－5 某压力控制阀如图所示，当p1= 6 MPa时，阀动作。若d1 = 10 mm，d2 = 15 mm，p2 = 0.5 MPa ，试求。

（1）弹簧的预压力FS；

（2）当弹簧刚度 k = 10 N/ m时的弹簧预压缩量 x。

2－6 在图所示液压缸装置中，d1 = 20 mm，d2 = 40 mm，D1＝75 mm，D2 =

125 mm，qvl = 25 L／min。求v1 、v2和qv2 各为多少？

2－7 油在钢管中流动。已知管道直径为50 mm，油的运动粘度为40 mm2/s，如果油液处于层流状态，那么可以通过的最大流量是多少？

2－8如图所示，油管水平放置，截面1－1、2－2处的内径分别为d1＝5 mm，d2 = 20 mm，在管内流动的油液密度 ? = 900 kg／m3，运动粘度? = 20 mm2/s。若不计油液流动的能量损失，试解答：

（1）截面1－1和2－2哪一处压力较高？为什么？

（2）若管内通过的流量qv＝30 L／min，求两截面间的压力差?p 。

2－9 液压泵安装如图所示，已知泵的输出流量qv = 25L／min，吸油管直径d = 25 mm，泵的吸油口距油箱液面的高度 H = 0.4 m。设油的运动粘度? = 20 mm2/s，密度为? = 900 kg／m3。若仅考虑吸油管中的沿程损失，试计算液压泵吸油口处的真空度。

2－10 图所示液压泵的流量 qv = 60 L／min，吸油管的直径d = 25 mm，管长l = 2 m，过滤器的压力降 ?p? = 0.0l MPa（不计其它局部损失）。液压油在室温时的运动粘度? = 142 mm2/s，密度 ? = 900 kg／m3 ，空气分离压 pd = 0.04 MPa。求泵的最大安装高度Hmax。

2－11 水平放置的光滑圆管由两段组成（如图所示），直径分别为 d1＝10 mm和 d0 = 6 mm，每段长度 l = 3 m。液体密度 ? = 900kg／m3，运动粘度? ＝0.2×10-4 m2/s，通过流量qv = 18 L／min，管道突然缩小处的局部阻力系数 ?= 0.35。试求管内的总压力损失及两端的压力差（注：局部损失按断面突变后的流速计算）。

2－12如图所示，油在喷管中的流动速度 v1= 6 m/s ，喷管直径 dl = 5mm，油的密度 ? = 900 kg／m3，在喷管前端置一挡板，问在下列情况下管口射流对挡板壁面的作用力F是多少？

（1）当壁面与射流垂直时（图a）； （2）当壁面与射流成60°角时（图b）。

2－13 内径d = l mm的阻尼管内有q = 0.3 L／min的流量流过，液压油的密度 ? = 900 kg／m3，运动粘度 ? = 20 mm2／s，欲使管的两端保持1MPa的压差，试计算阻尼管的理论长度。

2－14 某圆柱形滑阀如图所示，已知阀心直径d = 2 cm，进口油压p1 = 9.8 MPa，出口油压p2 = 9.5 MPa ，油的密度? = 900 kg／m3，阀口的流量系数Cq = 0.65，阀口开度x = 2 mm。求通过阀口的流量。

2－15 液压泵输出流量可手动调节，当qvl = 25 L／min时，测得阻尼孔R（见图2－33）前的压力为p1 = 0.5 MPa；若泵的流量增加到qv2 = 50 L／min，阻尼孔前的压力p2 将是多大（阻尼孔R分别按细长孔和薄壁孔两种情况考虑？）

2－16 如图所示阻塞受 F = 100 N 的固定作用力而下落，缸中油液经缝隙泄出。设缝隙厚度 ? = 0.05 mm，缝隙长度l = 70 mm，柱塞直径 d = 20 mm，油的动力粘度 ? = 50×103 Pa·s。试计算

（1）当柱塞和缸孔同心时，下落0.l m所需时间是多少？

（2）当柱塞和缸孔完全偏心时，下落0.l m所需时间又是多少？

3－1某液压泵的输出油压p = 10 MPa，转速n = 1450 r／min，排量 V = 100 mL／r，容积效率?v = 0.95，总效率? = 0.9，求泵的输出功率和电动机的驱动功率。

3－2某变量叶片泵的转子外径d = 83 mm，定于内径D = 89 mm，叶片宽度b = 30 mm。求：

（1）当泵的排量V＝16mL／r时，定子与转子间的偏心量有多大？ （2）泵的最大排量是多少？

3－3 某轴向柱塞泵的斜盘倾角? = 22°30′，柱塞直径d = 22 mm，柱塞分布圆直径D = 68 mm，柱塞数z = 7。若容积效率?v＝0.98，机械效率?m = 0.9，转速n = 960 r／min，输出压力p = 10 MPa，试求泵的理论流量、实际流量和输入功率。

3－4 液压马达的排量V = 10 mL／r，入口压力p l = 10 MPa，出口压力p2 = 0.5 MPa，容积效率?v = 0.95，机械效率?m = 0．85，若输入流量qv = 50 L／min，求马达的转速n、转矩T、输入功率Pi和输出功率Po各为多少？

3－5 某液压泵的排量为V，泄漏量 ?qv＝kl p（kl 为泄漏系数，p为工作压力）。此泵可兼作马达使用，当泵和马达的转速相同时，其容积效率是否相同？

4－1已知单杆液压缸缸简内径D＝100 mm，活塞杆直径d ＝50 mm，工作压力p1 = 2 MPa，流量qv = 10 L／min，回油压力p2 = 0.5 MPa。试求活塞往返运动时的推力和运动速度。

4－2 如图所示，已知单杆液压缸的内径 D = 50 mm，活塞杆直径 d = 35 mm，泵的供油压力p = 2.5 MPa，供油流量 qv = 8 L／min。试求：

（1）液压缸差动连接时的运动速度和推力。

（2）若考虑管路损失，则实测 p1≈ p，而p2 = 2.6 MPa，求此时液压缸的推力。

4－3 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qv ，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。

4－4 图所示两个结构相同相互串联的液庄缸，无杆腔的面积Al ＝100×- 4

10 m2，有杆腔的面积A2 = 80×10- 4 m2，缸1的输入压力p1= 9 MPa，输入流量qv = 12 L／min，不计损失和泄漏，求：

（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 = 0.5 p1）时，两缸各能承受多少负载？

（3）缸1不承受负载（F1 = 0）时，缸2能承受多少负载？

4－5 设计一单杆活塞式液压缸，要求快进时为差动连接，快进和快退（有杆腔进油）时速度均为0.1 m／s，工进时（无杆腔进油，非差动连接）可驱动的负载为25000 N，回油压力为0.2 MPa，采用额定压力为6.3 MPa、额定流量为25 L／min的液压泵，试确定：

（1）缸筒内径和活塞杆的直径；

（2）若缸筒材料选用无缝钢管，其许用应力 [?]＝5×107 N／m2，计算缸筒的壁厚。

7－1 液压泵输出流量 qvp＝10 L／min，缸的无杆腔面积 Al＝50cm2，有杆腔面积 Al＝25cm2，溢流阀的调定压力pY ＝2．4 MPa，负载F ＝10kN。节流阀口视为薄壁孔，流量系数Cq＝0．62。液密度? ＝900 kg／m3，节流阀口通流面积AT ＝0．01cm2 ,试求：

（1）液压泵的工作压力pP；

（2）活塞的运动速度v；

（3）溢流损失?PY。和回路效率?。

7－2 如题7－l所述的其它已知条件，若负载F ＝0，试求：。 （1）液压泵的工作压力pP； （2）液压缸两腔压力p1和p2。

7－3 如题7－1 所述的其它已知条件，若节流阀的最小稳定流量qvmin＝50 mL／min，试求：

（1）回路所对应的节流阀口面积 AT和缸速vmin多大？

（2）若将回路改为进油节流调速回路，则对应的AT和vmin多大？

（3）将上二结果作比较，能说明什么？

7－4 如图为用调速阀的进油节流加背压阀的调速回路。负载F ＝9000 N，缸的两腔面积 A1＝50 cm2 ，A2＝20 cm2。背压阀的调定压力pb ＝0．5 MPa。泵的供油流量qv＝30 L／min。不计管道和换向阀压力损失，试问：

（1）欲使缸速恒定，不计调压偏差，溢流阀最小调定压力pY多大？ （2）卸荷时能量损失多大？

（3）背压若增加了pb，溢流阀调定压力的增量否?pY应有多大？

7－5 双泵供油，差动快进一工进速度换接回路有关数据如下：泵的输出流量 qv1 ＝ 16 L／min，qv2 ＝ 4 L／min，所输油液的密度? ＝ 900 kg／m3，运动粘度? ＝ 20X 10－3 m2／s ；缸的大小腔面积 A1 ＝100 cm2、A2 ＝60 cm2；快进时的负载 F ＝1 kN；油液流过方向阀时的压力损失?pv ＝ 0.25 MPa，连接缸两腔的油管 ABCD的内径 d ＝ 1.8 cm，其中ABC段因较长（L＝3m），计算时需计及其沿程损失，其它损失及由速度、高度变化形成的影响皆可忽略。试求：

（1）快进时缸速v和压力计读数？

（2）工进时若压力计读数为8 MPa，此时回路承载能力多大（因流量小，不计损失）？

（3）液控顺序阀的调定压力宜选多大？

7－6 图示调速回路中，泵的排量Vp＝105 mL／r，转速 np＝1000 r／min，容积效率?vp＝0.95。溢流阀调定压力pY ＝ 7 MPa。液压马达排量VM＝160 mL

／r，容积效率?VM ＝0.95，机械效率?mM ＝ 0.8，负载转矩T ＝16 N·m。节流阀最大开度ATmax＝0.2 cm2（可视为薄壁小孔），其流量系数Cq ＝ 0.67，油液密度? ＝900 kg／m3。不计其它损失。试求：

（1）通过节流阀的流量qVT；

（2）液压马达的最大转速nMmax、输出功率P和回路效率?。并请解释为何效率很低？

（3）若将pY提高到8.5MPa，则nMmax将为多大？

7－7 图示液压回路，限压式变量叶片泵调定后的流量压力特性曲线如图示，调速阀调定的流量为2.5 L／min，液压缸两腔的有效面积A1＝2A2＝50 cm2，不计管路损失，求

（1）缸的大腔压力p1；

（2）当负载F＝0和F＝9000 N时的小腔压力p2；

（3）设泵的总效率为0.75，求系统在前述两种负载下的总效率。

9－1 设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床，要求液压系统完成： （1）工件的定位与夹紧，所需夹紧力不得超过6000N；

（2）机床进给系统的工作循环为快进一工进一快退一停止。机床快进、快退速度为6 m／min，工进速度为30～120 mm／min，快进行程为200 mm，工进行程为50 mm，最大切削力为 25000N；运动部件总重量为15000 N，加速（减速）时间为0．1s，采用平导轨，静摩擦系数为0．2，动摩擦系数为0．l。

9－2 一台专用铣床，铣头驱动电动机功率为7.5 kw，铣刀直径为120 mm，转速为350 r／min，如工作台、工件和夹具的总重量为5500 N，工作台行程为400 mm，快进、快退速度为4.5 m／min，工进速度为60～1000 mm／min，加速

（减速）时间为0.05 s，工作台采用平导轨，静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1，试设计该机床的液压系统。

9－3 设计一台小型液压机的液压系统，要求实现快速空程下行－慢速加压－保压－快速回程－停止的工作循环。快速往返速度为3 m／min，加压速度为40～250 mm／min，压制力为200 kN，运动部件总重量为20 kN。

10－1 设湿空气的压力为0.1013 MPa，温度为20 ℃，相对湿度为50％，求： （1）绝对湿度；（2）含湿量；（3）气温降到多少摄氏度时开始结露水（露点）？

10－2 在常温 t＝20 ℃ 时，将空气从0.1 MPa（绝对压力）压缩到0.7 MPa（绝对压力），求温升 ?t 为多少？

10－3 从室温（20 ℃）时把压力为 1 MPa的压缩空气通过有效截面积为 25 mm2的阀口，充入容积为 90 L的气罐中，压力从0.25 MPa上升到 0.68 MPa时，充气时间及气罐的温度t2为多少？当温度降至室温后，罐内压力为多少？

10－4 容积为 100 L的气罐，通过总有效截面积为 50 mm2的回路放气，压力从p1＝0.5 MPa（表压）放气成大气压p2，试求放气时间。气罐内原始温度为 20 ℃，并计算气罐中压力为p1时的瞬时流量。

10－5 空气压缩机向容积为 40 L的气罐充气直至 p1＝0.8 MPa时停止，此时气罐内温度 t1＝40 ℃，又经过若干小时，缸内温度降至室温 t＝10 ℃，问：

（1）此时，罐内表压力为多少？ （2）此时，罐内压缩了多少室温为 10 ℃的自由空气（设大气压力近似为 0.1 MPa）？

12－1 单杆双作用气缸内径D＝125mm，活塞杆直径径＝36mm，工作压力p＝0.5 MPa，气缸机械效率为0.9，求该气缸的前进和后退时的输出力各为多少?

12－2 单杆双作用气动缸内径为50mm，行程为300mm，活塞杆直径20mm，每分钟往复运动10次，求该缸的自由空气耗气量，设工作压力为0.6 MPa。

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