液压与气压传动 - 左建明主编 - 第四版 - 课后答案

液压与气压传动课后答案（左健民）

第一章液压传动基础知识

1-1液压油的体积为18?10?3m3，质量为16.1kg，求此液压油的密度。 解： ?=m16.1==8.94?102kg/m3 -3v18?101-2 某液压油在大气压下的体积是50?10?3m3，当压力升高后，其体积减少到

49.9?10?3m3，取油压的体积模量为K?700.0Mpa，求压力升高值。

解： ?V?V'?V0'?49.9?10?3?50?10?3m3??1?10?4m3

?Pk?V700?106?1?10?4V0知： ?p??由K???pa?1.4Mpa ?3?VV050?101- 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?cm,试求其油液的动力粘度。

解：设外筒内壁液体速度为u0

u0?n?D?8?3.14?0.1m/s?2.512m/sT???Ar?2?rl由 ???两边积分得

T220.422(?)?(?)???2?ldD?2?3.14?0.20.0980.1pa?s?0.051pa?s

u00.512Ff

du??dy??du dy1-4 用恩式粘度计测的某液压油（??850kg/m3）200Ml流过的时间为t1=153s，

20?C时200Ml的蒸馏水流过的时间为t2=51s，求该液压油的恩式粘度?E，

运动粘度?和动力粘度?各为多少？ 解：?E?6.31t1153)?10?6m2/s?1.98?10?5m2/s ??3 ??(7.31?E??Et251 ??????1.68?10?2Pa?s

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??1000kg/m3，试求容器内真空度。

解：设P0为大气压，Pa为绝对压力，则真空度：

P?P0?Pa

取水槽液面为基面，列出静力学基本方程：

p0p?h?a ?g?g则真空度为： pa?p??gh?1000?9.8?1?9.8?103pa

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?，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：由题意知：

F?G??g(x?h)A

4(F?G)?x??h2?g?d

1-7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

水银

得 ΔPAB＝PA -PB＝ρB g ZB + ρg h -ρA g Z

＝1200×9.8×0.18＋13.6×103×0.06－900×

9.8×0.2Pa=8350 Pa

2

1-9 如图所示，已知水深H=10m,截面A1?0.02m2,A2?0.04m2，求孔口的出流流量以及点２处的表压力（取??1，不计损失） 解：对0-0和2-2截面列理想液体能量方程：

p0V02p2V22????H 1 ?g2g?g2g对2－2和1-1截面列理想液体能量方程：

p2V22p1V12 2 ????g2g?g2g显然，p1?p2?pa v0?v2,故v0?0 且有连续方程：V1A1?V2A2?q 3

由123联立解得：

?q?v1A1?2gHA1?2?9.8?10?0.02?0.28m3/s

则２处的表压力即 p'?p2?pa?p2?p1?v?v??221222gH?(2q2)A2?

2?9.8?10?(?

20.282)0.04?1000pa?0.0735Mpa

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

A1?3.2?10?4m2，出口处管道截面积A2?4A1，h=1m，求开始抽吸时，水平管中所必需通过的流量q（液体为理想液体，不计损失）。

解：对截面和建立液体的能量方程：

22PVPV1?1?2?2 （1） ?g2g?g2g 3

连续方程

V1A1?V2A2 （2）

又 P1??gh?P2 （3） 方程（1）（2）（3）联立，可得流量

q?V2A2?2gh2?9.8?1?4A1??4?3.2?10?4m3/s?1.462L/s 15151-11 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（??1000kg/m3） 解：射流流量

3.14?0.12v??20m3/s?0.157m3/s q?Av?44?d2对射流列X轴方向的动量方程

“—”表示力的方向FX??q(0?v)?1000?0.157?(?20)N??3141.6N（与X轴正方向相反） 对射流列Y轴方向的动量方程

FY??q(v?0)?1000?0.157?20N?3141.6N 导板作用于液体的合力

F合?FX2?FY2?3141.62?3141.62N?4442.2N，方向与X轴正方向成

135?

1-12如图所示的安全阀，阀座直径d=25mm，当系统压力为5.0Mpa时，阀的开度x=5mm为，通过的流量q=600L/min，若阀的开启压力为4.3Mpa，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 F液?F 弹簧?F液动其中，F液??pA?(5?4.3)?106? 而 v1?

?4d2 F弹簧?kx F液动??q(v2cos??v1)

q2??p2?p v2?Cd ?CdA??4

(?pA?kx)??q联立以上得，cos???qc2pdqA 代入数据得，??28.2o

?1-14有一液压缸，其流量为q=32L/min，吸油管直径20mm，液压泵吸油口距离

液面高500mm。如只考虑吸油管中500mm的沿程压力损失，油液的运动粘度为 20?10?6m2/s，油液的密度为900kg/m3，问泵的吸油腔处的真空度为多少？

解：如图，对1-1截面和2-2截面建立液体能量方程：

p1v12p2v22 ???h?+hw ?g2g?g2g其中，v0?v2,故v0?0 p1?pa

得到真空度：

pa?p2??gh?112?v??ghw??gh??v2??P（?P表示沿程压力损失）

22v2?q/A2?32?10?3160????(32?10?3)24m/s?0.663m/s

Re?vd??0.663?0.02?663?2320，所以流态为层流 ?620?10沿程压力损失

75l?V22?l1?P?????75????V22?687.6Pa

Red2V2dd2所以，真空度为

1p=900?9.8?400?10?3+?900?0.8492+687.6pa=4539.9pa

21-15运动粘度?=40×10－6m2/s的油液通过水平管道，油液密度ρ=900kg/m3，管

道内径d=10mm,l=5m,进口压力P1＝4.0MPa, 问流速为3 m/s时，出口压力P2为多少？

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：

5

64L?v264?L?v2 ?p???Red2vdd264?40?10?65900?32??pa?0.192Mpa =

3?0.010.012 P2＝P1－ΔPλ＝4－0.192 MPa＝3.81Mpa

1-16 有一薄壁节流小孔，通过的流量为q=25L/min，压力损失为0.3Mpa，试求

节流孔的通流面积，设流量系数Cd=0.61，油液的密度900kg/m3 解：由q?CdA A?2??p?，得

Cdq=2??p25?10?32?0.3?10660?0.61?900

m2?2.65?10?5m2

?1-17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=0.784×10－3Pa.s，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

?dh3?dhq0??p?u0

12?l2D?d4F0.1?d2其中，h?，q0?u0A?， ?p?

2?d2t4代入数据得，t?20.8s

1-18如图所示的液压系统从蓄能器A到电磁阀B的距离l=4m,管径d=20mm,壁

5厚??1mm，管内压力2Mpa，钢的弹性模量E=2.2?10Mpa，液体密度

??900kg/m3，??5m/s体积模量k?1.33?103Mpa，求，当阀瞬间关闭、

0.02和0.05关闭时，在管路中达到的最大压力各为多少？ 解：压力冲击波的传播速度

6

1.33?109?900Cd??m/s?1148.04m/s?39dk20?101.33?10 1?1??311?E1?102.2?102l2?4tc??s?0.007sc1148.04（1） 阀瞬间关闭，属于直接冲击， 此时管道内瞬间压力升高值

?p??cvtc0.007?900?1148.04?5?pa?1.81Mpa t0.02k 管中最大压力

pmax?p0??p?2?1.81Mpa?3.81Mpa

（2） t=0.02>tc，属于间接冲击 此时管道内瞬间压力升高值 ?p??cv管中最大压力

tc0.007?900?1148.04?5?pa?0.72Mpa t0.05pmax?p0??p?2?0.72Mpa?2.72Mpa

（3） t=0.05>tc,属于间接冲击 此时管道内瞬间压力升高值

?p??cvtc0.007?900?1148.04?5?pa?0.72Mpa t0.05管中最大压力

pmax?p0??p?2?0.72Mpa?2.72Mpa

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第二章液压动力元件

2-1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，当转速为1200r/min时，泵的输出功率和驱动泵的电动机的功率各为多少？

解：泵的输出功率：Pp?ppqp60?ppnv?v605?10?10-3?1200?0.9==0.9KW

60 驱动泵的电动机的功率：Ptp?Pp?p?0.9=0.95KW 0.952-2设液压泵转速为950r/min，排量＝168L/r，在额定压力29.5MPa和同样转速下，测得的实际流量为150L/min，额定工况下的总功率为0.87，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，所需电机驱动功率； (5)驱动泵的转矩。

解：① qt＝Vpn=168×950 L/min =159.6 L/min

② ηv =q/qt=150/159.6=94% ③ ηm =?/ηv =0.87/0.9398=92.5%

④ P=p q/? =29.5×106×150×10-3/（60×0.87）w=84.77kw ⑤ 因为?=p q/T ω 所以T=p q/?ω

= p q/（2?лn）

=29.5×106×150×10-3/（2×0.87×3.14×950）N?m =852.1N?m

2-3某变量叶片泵转子外径d=83mm，定子内径D=89mm，叶片宽度B=30mm，试求：

1）叶片泵排量为16mL/r时的偏心量e。 2）叶片泵最大可能的排量Vmax。 解：

8

2-4 试分析外反馈压力式变量叶片泵q?p特性曲线，并叙述改变AB段上下位置，

BC段的斜率和拐点B的位置的调节方法。

答：曲线形状分析：

1） 曲线AB段。在此段，泵的反馈作用力小于泵的弹簧预紧力，泵的偏心距为初始最大值不变，泵的流量也是最大值，并保

持不变，曲线AB段近似水平。但由于压力增加，泄漏也增加，故曲线AB段随压力的增加而略有下降。

2）拐点B。在B点，泵的反馈作用力刚好等于泵的弹簧预紧力。对应的工作压力pc=ksx0/Ax，其值由弹簧预压缩量x0确定。 3）曲线BC段。在此段，泵的反馈作用力大于泵的弹簧预紧力，定子左移，偏心距减小，泵的流量也减小。当泵的工作压力高到接近于C（实际上不能达到）点压力时，泵的流量已很小，这时因压力较高，故泄漏也增多，当泵的流量只能全部用于弥补泄漏时，泵的实际对外输出流量为零，这时，偏心距已很小且不会再变小，泵的工作压力也不会再升高，这就是C点。 影响曲线形状的因素：

1）改变柱塞的初始位置，可以改变初始偏心距的大小，从而改变泵的最大输出流量，即使曲线AB段上、下平移。

2）改变弹簧刚度，可以改变曲线BC段的斜率，弹簧刚度大，BC段斜率小，刚度小，BC段斜率大。

3）改变弹簧预紧力的大小，可改变压力pc的大小，从而使曲线拐点左、右平移。

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第三章液压执行元件

3-1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

压力为p2=1.0Mpa，其总效率?m=0.9，容积效率?v=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。

q??v22?103?0.92==80.96r/min 解：液压马达的实际转速：n=V250 液压马达的输出转矩：

0.9?v?p?V0.92? T=Tt?m=??m=??p?V=（10.5-1）?250=369.96N?m

2?2?2?3.143-3图示两个结构和尺寸均相同相互串联的液压缸，无杆腔面积A1＝100cm2，有杆腔面积A2＝80cm2，缸1输入压力P1＝0.9MPa，输入流量q1＝12 L/min。不计损失和泄漏，试求：

①两缸承受相同负载时（F1= F2），负载和速度各为多少？ ②缸1不受负载时（F1＝0），缸2能承受多少负载？ ③缸2不受负载时（F2＝0），缸1能承受多少负载？

解：① 对缸1和2的活塞分别列平衡方程

F1＝P1 A1－P2 A2

F2＝P2 A1 其中，F1＝F2

联立以上方程得，

P2=0.9×106×100×10-4/（80×10-4+100×10-4）Pa =0.5×106Pa 负载：

F1＝F2= P2 A1=0.5×106×100×10-4=5000N 缸的速度：

V1＝q1/ A1=12×10－3/（100×10-4）m/min =1.2m/min 又由 V1 A2= V2 A1

得 V2＝V1 A2/ A1=0.96m/min ② 由 F1＝P1 A1－P2 A2=0 得 P2＝P1 A1/ A2=1.125 MPa

F2= P2 A1=1.125×106×100×10-4=11250 N

10

?

③ 由 F2= P2 A1=0 得 P2＝0

F1＝P1 A1＝0.9×106×100×10-4N =9000 N

3-4 课本教材

第四章液压控制元件

4-1 如图所示液压缸，A1?30cm2,A2?120cm2,F?30000N,液控单向阀作用锁以防止液压缸下滑，阀的控制活塞面积Ak是阀心承受面积A的3倍。若摩擦力，弹簧力均忽略不计，试计算需要多大的控制压力才能开启液控单向阀？开启前液压缸中最高压力为多少？

解：对刚缸体作受力分析有 PA11?PkA2?F

11

由于控制面积Ak为阀心承压面积的3倍 故开启阀需

pkAk?p1A 即3pk?p1 取临界条件3pk?p1

3pkA1?pKA1?F ?pk?F?3.85Mpa

3A1?A2开启最高压力 p1?3pk?11.55Mpa

4-2 弹簧对中型三位四通电液换向阀的先导阀及主阀的中位机能能否任意选

定？答：不能。

4-3 二位四通阀用作二位三通或而为二通阀时应如何连接？

答：作二位三通阀，将回油口T堵死。

作二位二通阀，将回油口T和某一工作油接通。

4-4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2.5Mpa。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1.5Mpa时（工件原处于

夹紧状态），A.C点压力各为多少？

3）夹紧缸在夹紧工件前作空载运动时，A.B.C点压力各为多少？

答：1）PA=PC=2.5MPa, 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2.5Mpa；B点的压力为溢流阀的

调定压力5Mpa。

2）PA=PB=1.5Mpa, PC=2.5Mpa;减压阀阀口处于打开状态。

当泵的出口压力降到1.5Mpa时，溢流阀和减压阀都不工作，溢流阀阀口

12

关闭，B点压力PB=PP=1.5MPa; 减压阀阀口打开，即相当于一个通道，所以PA=PB=1.5MPa;由于单向阀的作用，C中的压力仍为刚才的压力，即2.5MPa。

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

4-5 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）

13

2）运动时，PC=2MPa PA= PB=3.5MPa

缸运动时的压力PI =PII=FL/A=35000/100×10-4Pa=3.5MPa 缸运动时，顺序阀一直开启，溢流阀关闭，PA= PB=3.5MPa 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II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。

4-8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6.3MPa，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0.4～0.5Mpa，所以泵的工作压力

Pp=P+△P=4+0.4(0.5) Mpa=4.4～4.5Mpa

如果将泵的工作压力调到6.3MPa，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。

4-9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pB?pA时，油

液从B?A；当pA?pB，油液A?B。

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对B）图，同理，当pB?pA时，油液从B?A；当pA?pB，油液A?B。

电磁阀断电：

对a）图，要开启阀心，阀心受力（pBA2?pAA2）的方向要向上，所以，需pB?pA，此时，油液从B?A。

对B）图，要开启阀心，阀心受力（pAA1?pBA1）的方向要向上，所以，需pA?pB，此时，油液从A?B。

第五章液压辅助元件

5-1某液压系统，使用YB叶片泵，压力为6.3Mpa，流量为40L/min。试选油管的尺寸。

5-2一单杆液压缸，活塞直径为100mm，活塞杆直径为56mm，行程为500mm，现有杆腔进油，无杆腔回油，问由于活塞的移动而使有效底面积为200cm2的油箱内液面高度的变化是多少？

5-3皮囊式蓄能器容量为2.5L，气体的充气压力为2.5Mpa，当工作压力从p1=7Mpa变化到4Mpa时，蓄能器能输出的油液体积为多少？

第六章液压基本回路

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6-1 在图示回路中，若溢流阀的调整压力分别为py1?6Mpa,py2?4.5Mpa。泵出口处的负载阻力为无限大，试问在不计管道损失和调压偏差时：1) 换向阀下位接入回路时，泵的工作压力为多少？B点和C点的压力各为多少？2）换向阀上位接入回路时，泵的工作压力为多少？B点和C

点的压力各为多少？

解：1）换向阀下位接入回路时，即关闭py2的外泄油口（但换向阀有泄漏）。则泵的工作压力

pp?py1?6Mpa,pB?6Mpa,pc?1.5?6Mpa（视换向阀的泄漏情况而定） 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，pp?py2?4.5Mpa，pB?4.5Mpa,pC?0Mpa（通油箱）。 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＝4.5MPa，两个减压阀的调整压力分别为pj1＝3.5 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，pA?pB?pC?0.8Mpa此时，Pc=F/A=1200/（15×10－4）Pa＝0.8MPa，即p?pj1,p?pj2，故两减压阀都不工作，阀口常开，相当于

一通道，又p?pY，溢流阀关闭，所以，pA?pB?pC?0.8Mpa 2)停在终端位置时，pA?3.5Mpa,pB?4.5Mpa,pC?2Mpa

此时，液压阀的负载无穷大，使得减压阀2、1相继工作，故

pC?2Mpa,pA?3.5Mpa，随着泵的流量继续增加，B点压力迅速憋高，使得该溢流阀工作，故pB?4.5Mpa。

6-3 如图6-7所示的平衡回路中，若液压缸无杆面积为A1?80?10?4m2，有杆面积

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A2?40?10?4m2，活塞与运动部件自重G=6000N，运动时活塞上的摩擦力为向下运动时要克服负载阻力为FL?24000N，试问顺序阀和溢流阀Ff?2000N，的最小调整压力各为多少？

解：顺序阀最小调整压力

P?G6000?pa?1.5Mpa， A240?10?4溢流阀最小调整压力： P?FL?Ff?P2A2?GA24000?2000?1.5?106?6000?pa?3.25Mpa

80?10?46.4 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

qp?25L/min，负载40000N，溢流阀调整压力pp?5.4Mpa，液压缸无杆面积为A1?80?10?4m2，有杆面积A2?40?10?4m2，液压缸工进速度

v?0.1m8/m，不考虑管路损失和液压缸的摩擦损失，试计算：in

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） ?c?FV40000?0.18/60??6.7% p?q?5.4?106?20?10?3/602） 对液压缸列平衡方程

P?1A1?P2A2在F=0时，回油路压力

6?4PAPA5.4?10?80?10P20?11?Y1?Pa?10.8MPa ?4A2A240?10l F 17

此时，有杆腔回油量（节流阀过流量）

q0?CdA02?P??CdA02P20? （1）

在F=40000N时，回油压力

P5.4?106?80?10?4?400001A1?FlP21??Pa?0.8MPa

A240?10?4此时，有杆腔回油量（节流阀过流量）

q0?CdA02?P??CdA02P20??A2V

?40?10?4?0.18/60m3/s?12?10?6m3/s （2）

两式相比得 q0?2P2010.86?q1??12?10?6m3/s?44.1?10?m/3s P210.8?6q044.?110 V???0.01m1s/?6c6m?4A240?10/ min6.5 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

qp?6L/min，溢流阀调定压力pp?3.0Mpa，液压缸无杆腔面积A1?0.03?10?4m2，负载为4000N，节流阀为薄壁孔口，开口面积为

AT?0.01?10?4m2,Cd?0.62,??900kg/m2，求 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： P1A1?F P1?F4000?Pa?2MPa ?4A120?10设泵出口压力 Pp?PY，

18

则节流阀过流量

q?CdAT2?P?0.6?22?(?3?2)?6100.?01?10 900?4??5 ?2.9?210m3s?/qP??0.?13m130 s/所以，溢流阀稳定溢流，活塞运动速度

?5q2.9?210?3 V??m/s?14.6?10m s/?4A120?102）溢流阀溢流量

?3 qy?qp?q?0.1?10??52.?92m130s?/??43 00.m7s1/ 回路效率

FV4000?14.6?10?3 ?c???19.4%

p?q?3?106?0.1?10?33）当AT?0.03?10?4m2时 同 1） 节流阀过流量

2?(3?2)?10?6q节1=0.62?0.03?10?=8.67?10-5m3/s

900-4溢流阀工作，溢流阀溢流量

?3 qy?qp?q节1?0.1?10??58.?76m130s?/43 10?0.?1m24s/活塞运动速度

q节18.76?10?5V??m/s?43.8?10?3m/s ?4A120?10当AT?0.05?10?4m2时

5同理 q节2?14.?6?1m03s?/p?33 s?q?0.1m10/显然不可能，所以节流阀不起作用

q节2?qp?0.1?10?3m3/s

活塞运动速度

q节20.1?10?3V??m/s?0.05m/s

A20?10?4

19

溢流阀当安全阀用 qy?0 6-6 在

6-58

所示的调速阀节流调速回路中已知

qp?25L/min，A1?100?4m2，A2?50?10?4m2，F由0增至30000N时活塞向右移动速度基本无变化，V?0.2m/min，若调速阀要求的最小压差为

?pmin?0.5Mpa，试求：

1）不计调压偏差时溢流时溢流阀调整压力py是多少？泵的工作压力是多少？ 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，

q?VA1?0.2?100?10?4m3/s?2L/min?qp所以溢流阀处于稳定溢流状态， pp?py

当负载为3000N时，对液压缸列平衡方程：

p1A1?p2A2?FLmax 式中，p1?pY,p2??pmin

A2?pmin?FLmax50?10?4?0.5?106?30000所以，pY??pa?3.25Mpa ?4A1100?10 2）由以上等式p1A1?p2A2?FLmax知，p1?pY恒定，当FL最小时，p2最大 此时p2?A1100pY??3.25Mpa?6.5Mpa A250FV3?104?0.23）回路最高效率?c???7.4% ?36ppqp3.25?25?10?106-7 如教材6-16所示的限压式变量泵和调速阀的容积节流调速回路，若变量泵的拐点坐标为（2Mpa,10L/min），且在pp?2.8Mpa时qp?0，液压缸无杆面积为有杆面积A2?25?10?4m2，调速阀的最小工作压差为0.5Mpa，背A1?50?10?4m2，压阀调压值为0.4Mpa，试求：

20

1）在调速阀通过的流量q=5L/min时，回路的效率是多少？ 2）若q不变，负载减小4/5时，回路的效率为多少？ 3）如何才能使负载减小后的回路得以提高？ 解： 1)在稳态工作时，qp?q1，由其调速特性图知pp? 则 p1?pp??p?(2.4?0.5)Mpa?1.9Mpa ?c?2?2.8Mpa?2.4Mpa 2p1?p2A2/A1pp?1.9?0.4?25/50?70.8%

2.4'F'/A11 2）在负载减小4/5，即F?1/5F ?c???c?14.2%

pp5' 3）宜采用差压式变量泵和节流阀组成的容积节流调速回路，当时，?c?p1?1.9Mpa度较低的系统。

6-8 有一液压传动系统，快进时需最大流量25L/min，工进时液压缸工作压力为

p11.9??86%，该回路适合负载变化大，速

p1??p1.9?0.5p1?5.5Mpa，流量为2L/min，若可采用单泵流量为25L/min和双联泵流量为4L/min及25L/min两种泵分别对系统供油，设泵的总效率为??0.8，溢流阀调定压力pP?6.0Mpa，双联泵中低压泵卸荷压力p2?0.12Mpa，不计其他损失，计算分别采用这两种泵供油时系统得效率（液压缸效率为100%） 解：采用单泵：

快进时 工作压力p=0，???0 工进时 ??p1q15.5?2?1??80%?5.8% ppqp6?25p1q15.5?2?1??80%?36.6% ppqp6?4 采用双泵： 快进时 ??0 工进时 ??

第七章典型液压传动系统

7-1根据图7-1的YT4543型动力滑台液压系统图，完成以下各项工作：1）写出

21

差动快进时液压缸左腔压力p1与右腔压力p2的关系式。2）说明当滑台进入工进状态，但切削刀具尚未触及被加工工件时，什么原因使系统压力升高并将液控顺序阀4打开？3）在限压式变量的p-q曲线上定性表明动力滑台在差动快进、第一次工进、第二次工进、止挡铁停留、快退及原位停止时限压式变量叶片泵的工作点。

7-2图7-7所示的压力机液压系统能实现“快进——慢进——保压——快退——停止”的动作循环。试读懂此液压系统图，并写出：1）包括油液流动情况的动作循环表；2）标号元件的名称和功能。 第八章液压伺服和电液比例控制技术

8-1液压伺服系统与液压传动系统有什么区别？使用场合有何不同？

答：液压伺服系统通过电气传动方式，将电气信号输入系统来操纵有关的液压控制元件动作，控制液压执行元件使其随输入信号而动作。这类伺服系统中电液两部分之间都采用电液伺服阀作为转换元件。电液伺服系统根据被控物理量的不同分为位置控制、速度控制、压力控制等。液压传动是根据机械设备的工作要求，选用适当的液压基本回路经有机组合而成。

液压伺服系统在工业自动化设备、航空、航天、冶金和军事装备中得到广泛应用；液压传动系统的应用涉及机械制造、轻工、纺织、工程机械、船舶、航空和航天等各个领域。

8-2电液伺服阀的组成和特点是什么？它在电液伺服系统中起什么作用？ 答：电液伺服阀通常由电气—机械转换装置、液压放大器和反馈（平衡）机构三部分组成。电气—机械转换装置用来将输入的电信号转换为转角或直线位移输出。输出转角的装置称为力矩马达，输出直线位移的装置称为力马达。液压放大器接受小功率的电气—机械转换装置输入的转角或直线位移信号，对大功率的压力油进行调节和分配，实现控制功率的转换和放大。反馈和平衡机构使电液伺服阀输出的流量或压力获得与输入电信号成比例的特性。伺服阀控制精度高，响应速度快，特别是电液伺服系统易实现计算机控制。

电液伺服阀是电液司伺服系统中的放大转换元件，它把输入的小功率电流信号，转换并放大成液压功率（负载压力和负载流量）输出，实现执行元件的位移、速度、加速度及力控制。它是电液伺服系统的核心元件，其性能对整个系统的特性有很大影响。

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8-3电液比例阀由哪两大部分组成？它具有什么特点？

答：电液比例阀由常用的人工调节或开关控制的液压阀加上电气—机械比例转换装置构成。常用的电气—机械比例转换装置是有一定性能要求的电磁铁，它能把电信号按比例地转换成力或位移，对液压阀进行控制。在使用过程中，电液比例阀可以按输入的电气信号连续地、按比例地对油液的压力、流量和方向进行远距离控制，比例阀一般都具有压力补偿性能，所以它的的输出压力和流量可以不受负载变化的影响，它被广泛地应用于对液压参数进行连续、远距离控制或程序控制、但对控制精度和动态特性要求不太高的液压系统中。 8-4微机电液控制系统的主要组成是什么？有何特点？

答：微机电液控制系统的主要组成除常规的液压传动系统以外，通常还有数据采集装置、信号隔离和功率放大电路、驱动电路、电气—机械转换器、主控制器（微型计算机或单片微机）及相关的键盘及显示器等。这种系统一般是以稳定输出（力、转矩、转速、速度）为目的，构成了从输出到输入的闭环控制系统。是一个涉及传感技术、计算机控制技术、信号处理技术、机械传动技术等技术的机电一体化系统。这种控制系统操作简单，人机对话方便；系统功能强，可以实现多功能控制；通过软件编制可以实现不同的控制算法，且较易实现实时控制和在线检测。

第九章液压系统的设计与计算 第十章气压传动基础知识

10-1在常温t=20℃时，将空气从0.1Mpa（绝对压力）压缩到0.7Mpa（绝对压力），求温升为多少？

10-2空气压缩机向容积为40L的气罐充气直至pt=0.8Mpa时停止，此时气罐内温度t1=40℃，又经过若干小时罐内温度降至室温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℃的只有空气（设大气压力近似为0.1MPa）？

[解] 已知：

p1?0.8MPa

T1?(273?40)K?

T2?(273?10)K?

313K283K23

由等容过程状态方程可得

T2283

p2?p1?0.8?MPa?

T1313

则表压力为

2

由等温过程状态方程可得 2 12 1 则 12

即罐内压缩了248L室温为10°C的自由空气。 第十一章气源装置及气动辅助元件 11-1简述活塞式空气压缩机的工作原理。

0.72MPap?(0.72?0.1)MPa?0.62MPap0.72V?V??40L?288Lp0.1ΔV?V?V?(288?40)L?248L答：活塞式空气压缩机是通过曲柄连杆机构使活塞作往复运动而实现吸、压气，并达到提高气体压力的目的。单级单作用压缩机工作原理图主要由缸体1、活塞2、活塞杆3、曲柄连杆机构4、吸气阀5和排气阀6等组成。曲柄由原动机（电动机）带动旋转，从而驱动活塞在缸体内往复运动。当活塞向右运动时，气缸内容积增大而形成部分真空，外界空气在大气压力下推动吸气阀5而进入气缸中；当活塞反向运动时，吸气阀关闭，随着活塞的左移，缸内空气受到压缩而使压力升高，当压力增至足够高（即达到排气管路中的压力）时排气阀6打开，气体被排出。并经排气管输送到储气罐中。曲柄旋转一周，活塞往复行程一次，即完成一个工作循环。但压缩机的实际工作循环是由吸气、压缩、排气和膨胀四个过程所组成。

11-2简述油雾器的工作原理及分类。

答：油雾器是以压缩空气为动力，将润滑油喷射成雾状并混合于压缩空气中，使该压缩空气具有润滑气动元件的能力。油雾器的工作原理如图所示，假设气流通过文氏管后压力降为p2，当输入压力p1和p2的压差△p大于把油吸引到排出口所需压力ρgh时，油被吸上，在排出口形成油雾并随压缩空气输送出去。若已

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知输入压力为p1，通过文氏管后压力降为p2。而△p=p1-p2，但因油的粘性阻力是阻止油液向上运动的力，因此实际需要的压力差要大于ρgh，粘度较高的油吸上时所需的压力差就较大。相反，粘度较低的油吸上时所需的压力差就较小，但是粘度较低的油即使雾化也容易沉积在管道上，很难到达所期望的润滑地点。因此，在气动装置中要正确选择润滑油的牌号。 油雾器的分类：

不给油润滑：采用橡胶材料作为滑动部位的密封件，密封件带有滞留槽结构内存润滑脂来润滑。

喷油润滑：有油雾器和集中润滑元件两种。

注意事项：1、不给油润滑元件也可给油润滑，一旦给油，中途不得停止供油。 2、绝对不要使用锭子油和机油，以免使密封件膨胀。趋势：不给油润滑已很普 遍，而给油润滑逐渐减少。将润滑油进行雾化并注入空气流中，随压缩空气流入需要润滑的部位达到润滑的目的。

11-3气电转换器和电气转换器在气动系统中各有何作用？

答：气电转换器是将压缩空气的气信号转变成电信号的装置，即用气信号（气体压力）接通或断开电路的装置，也称之为压力继电器。在安装气电转换器时应避免安装在振动较大的地方，且不应倾斜和倒置，以免使控制失灵，产生误动作，造成事故。

电气转换器的作用正好与气动转换器的作用相反，它是将电信号转换成气信号的装置。实际上各种电磁换向阀都可作为电气转换器。

11-4气源装置中为什么要设置储气罐，其容积和尺寸应如何确定？

答：储气罐的作用是消除压力波动，保证输出气流的连续性；储存一定数量的压缩空气，调节用气量或以备发生故障和临时需要应急使用，进一步分离压缩空气中的水分和油分。储气罐一般采用圆筒状焊接结构，有立式和卧式两种，一般以立式居多。立式储气罐的高度为其直径的2-3倍，同时应使进气管在下，出气管在上，并尽可能加大两管之间的距离，以利于进一步分离空气中的油和水。同时，每个储气罐应有以下附件：

1） 安全阀 调整极限压力，通常比正常工作压力高10%。 2） 清理、检查用的孔口。

3） 指示储气罐罐内空气压力的压力表。

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4） 储气罐的底部应有排放油水的接管。

在选择储气罐的容积时，一般是以空气压缩机每分钟的排气量为依据选择的。即当排气量小于每分钟0.6立方米时，取储气罐体积为1.2立方米；当排气量等于每分钟6.0-30立方米时，取储气罐容积为1.2-4.5立方米；当排气量大于每分钟30立方米时，取储气罐容积为4.5立方米。

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