液压习题 - 图文

1、 如图示，液压泵以Q=25L/min的流量向液压缸供油，液压缸直径D=50mm，活塞杆直径d=30mm，进 回油管直径d1=d2=10mm，试求活塞运动速度及油液在进 回油管中的流速。能否直接应用连续性方程计算两油管中的流速？

解：由已知流量可求得进油管流速 vQ?25*103*4

1???*12?31847cm/min?5.31m/s4d21

由进入液压缸的流量可求得活塞运动速度 v?Q??25*103*42?*521274cn/min?0.21m/s 4D 回油腔应用连续性方程

1

?v??(D2?d2)4?v2??4d12

所以 v2?v?4

(D2?d2)?4?v?d12D2?d2d1252*32?0.21*?3.36m/s 21计算液压缸进 回油管中的流速时，不能直接应用连续性方程，

因为进油管和回油管已经被活塞隔开，液流以不连续。 第一页

1.

某液压泵铭牌上标有转速n=1450r/min，额定流量

5

Q=60L/min，额定压力PH=80*10Pa，泵的总效率为0.8，试求 1）该泵应选的电机功率2）若该泵使用在特定系统中，该系统要求泵的工作压力p=40*10Pa，该泵应选的电机功率。

解：驱动液压泵的电机功率的确定，应按照液压泵的使用场合进行计算。当不明确液压泵的使用场合时，可按铭牌上的额定压力、额定流量进行计算，当泵使用压力确定，则应按其实际使用压力机型功率计算。

1） 因为不知道泵的实际使用压力，故选取额定压力进行功率计算：

N?P?Q5

?80*105*60*10?3?10*103W?10kw

0.8*602） 因为泵的实际工作压力已经确定，故选取实际使用压力进行功率计算：

2

N?P?Q?40*105*60*10?3??5*103W

0.8*605

2. 对额定压力为25*10Pa的液压泵进行性能试验，实际台原理如图，试述如何测定该泵容积效率?？

v

6.7 压力表 8-背压阀 9-换向阀 10-量筒

答：在图示实验台上测试液压泵容积效率?V的方法与步骤如下：

1> 先将背压阀完全打开，用量桶测量泵在零压下运转所能输出的流量，即理论流量Qt

调整背压阀，用量筒测量泵在额定压力<25?10Pa>下运行所能输出的流量 ，即实际 流量 Q。

3>计算该泵的容积效率?V

5.定量叶片泵转速n=1500r/min，在输出压力为63?10Pa时，输出流量531/min，这时实测泵轴消耗功率为7KW当泵空载卸荷时，输出流量为561/min，试求该泵的容积效率?V 及总效率?

3

55解： 取空载流量 作为理论流量Q0，可得

?V?Q53??0.946Q056

泵的输出功率可由下式得

N出?P?Q?63?105?53?10?3/80?5565W?5.565KW

总效率?为输出功率N出和输入功率N入之比

N出5.565????0.795N入7

6.某齿轮泵其额定流量Q=1001/min，额定压力p=25?10，泵的转速n=1450r/min，泵的效率?m=0.9，实验测得，当泵出口的压力P=0时，其流量Q1=1071/min，试求：

1>泵的容积效率?V

2>泵的转速n=500r/min时，估算泵在额定压力下工作时的流量Q’是多少，该转速下泵的容积效率?V为若干

3>种不同转速下泵的驱动功率。

解：1>常将零压力下泵的输出功率视为理论流量。故该泵的容积效率为

2>排量是不随转速变化的，可得

故n’=500r/min时，其理论流量为Q0'?q?n'?0.74?500?37l/r

4

'5?V?Q100??0.93Q1107

q?Q1107??0.074l/rn1450

齿轮泵的泄露渠道主要是端面泄露，这种泄露属于两平行平面圆盘间隙的差压流动（忽略齿轮端面与端面间圆周运动所引起的端面间隙中的液体剪切流动），由于转速变化时，其压差?p，轴向间隙?等参数 均未变，故其泄露量与n=1500r/min是相同，其值为

?Q?Q1?Q?107?100?7l/min

所以 当n’=500r/min时，泵在额定压力下工作的流量Q’为

Q'?Q0'??Q?37?7?30l/min 其容积效率

?V?Q'30??0.81Q0'37

2> 所需的驱动功率

n=1500r/min时,

pQ25?105?100?103N???4978W?4.987KW?m??V60?0.9?0.93

n’=500r/min时,假设机械效率不变, ?m=0.9

p?Q'25?105?30?10?3?'???1715W?1.72KW???'60?0.9?0.81mV

7，斜盘式轴向柱塞泵的斜盘倾角为22.5°，柱塞直径d=22mm，柱塞分布圆直径D=68mm,柱塞个数Z=7，设该设备的容积效率为0.98，机械效率0.90，转速n=960r/min,试计算该泵的平均理论流量和实际流量。诺泵的输出压力P=10,000,000Pa 求所需电机功率

解 根据轴向柱塞泵的平均理论流量计算公式，得 Q理= (π/4 )×d×Z×D×tan a ×n

5

2

=(π/4 )×0.022×7×0.068×tan 2233’ ×960,000 =72L/min

考虑容积效率，泵的实际流量为 Q实=Q理×nv=72×0.98=70.56 L/min 所需电机功率为 N电=P×Q实/( nv×nm)

=10,000,000×70.56×10×10/(60×0.98×0.90) =13.3kw

8. 如图 已知单杆活塞缸内径D=90mm，活塞杆直径d=60mm,进入油缸的流量Q=251L/Min 进油压力P1=60×10Pa,回油压力P2=5×10Pa, 试判断并计算图示各连接方式时，油缸运动的方向及速度大小？最大牵引力方向及大小？

解：图a) 所示油缸： 运动方向：向左 运动速度: Qv??5

5

-3

-3

2。

4?D?d?22??25?10?3?4?90?60?10?22??7.08m?6min最大牵引力：向左

F????D42?d2P1?2??4D2?P25??0.0942?0.06?60?10???40.092?5?105?18016N图b)所示油缸：运动方向：向右

运动速度：

v?

Q?4?25?10?3D2?4?3.93m?0.092min6

最大牵引力：向右

???F?D2?P?D2?d2??P1244

??25225???0.09?60?10?0.09?0.06?5?10 44?36385N

9、某液压系统执行元件采用单杠活塞缸，进油腔面积A1 =20 cm, 油腔面A2 =12cm,活塞缸进油箱管路的压力损失△P1=5×10Pa ,回油管的压力损失△P2=5×10Pa缸的负载F=3000N ,试求：

1）缸的负载压力PL为多少？

5

5

，

2

2

2）泵的工作压力PP为多少？

解：1）负载压力PL与进油腔压力并不一定相等， PL=

3000F=

A120?10-4=15×105Pa

2)由活塞缸受力方程 P1A1=F+P2A2 式中P2=△P2 得 P1=

AF+△P22A1A1= PL+△P21220A2A1

=15×105+5×105×=18×105Pa

泵的工作压力PP为

PP= P1+△P1=18×105+5×105=23×105Pa

10．图示各液压缸的供压力P为20×105Pa，供油量Q为

7

30L/min,各液压缸内孔断面为100cm2，活塞杆(或柱塞)的断面为50 cm2，不计容积损失和机械损失，试确定各液压缸或活塞杆(柱塞)的运动方向，运动速度及牵引力(或推力）的值。

缸筒运动方向：向左

缸筒运动速度 v=QA2牵引力

30?10-3=

50?10-4=6m/min

(a、b两缸速度相等，c、d两缸负载相等) F=PA2=20×10×50×10=10000N

（b）图所示为两个活塞杆固定的单杆活塞缸并联型式。 缸筒运动方向：向左缸筒运动速度：

V=(0.5×Q)/A1=(0.5×30×10/100×10=1.5 m/min 牵引力：

F=PA1=20×10×100×10=20000N

8

5

-4

-3

-4

5

-4

（c）图所示为一单杆活塞缸差动联接型式。 缸筒运动方向：向左 缸筒运动速度：

V=Q/A2=30×10/50×10=6 m/min 牵引力：

F=PA2=20×10×50×10=10000N

d) 图所示为两个活塞杆固定的双杆活塞缸串联型式。缸桶运动方向：向右

缸桶运动速度：牵引力：F?

11、如图所示，流量为5Lmin的油泵驱动两个并联油缸，已知活塞A重10000N，活塞B重5000N，两个油缸活塞工作面积均为100cm2,溢流阀的调整压力为20?105Pa，设初始两活塞都处于油缸下端，试求两活塞的运动速度和油泵的工作压力。

Q30?10?3v???6mmin ?4A1?A2(100?50)?105

-4

-3

-4

11p?(A1?A2)??20?105?(100?50)?10?4?5000N 22 解 根据液压系统的压力决定于外负载这一结论，由于活塞

9

A、B重量不同，可知：

活塞A的工作压力：

pA?GA10000??10?105Pa ?4AA100?10活塞B的工作压力

pB?GB50005??5?10Pa ?4AB100?10故两活塞不会同时运动。

1） 活塞B动，A不动，流量全部进入油缸B，此时

Q5?10?3vB???0.5m/min?4AB100?10vB?0 pp?pB?5?105Pa2） 活塞B运动到顶端后，系统压力pp继续升高，当压力pp继续升高，当压力升高至pA时，活塞A运动，流量全部进入缸A，此时

Q5?10?3vA???0.5/min?4AA100?10 vB?0pp?pA?10?105Pa3） 活塞A运动到顶端后，系统压力pp继续升高，直至溢流阀打开，流量全部通过溢流阀回油箱，油泵压力稳定在溢流阀的调整压力，即pp=2?105Pa

12、一液压马达流量q=80 cm3,负载扭矩为50N〃m时，测得其机械效率为0.85，将此马达作泵使用，在工作压力为46.2

?105Pa时，其机械损失扭矩与上述马达工况相同，求此时泵的机械

10

效率。

解：作马达用时，其机械损失扭矩△M为：

?M=

M?mp?M=

50?50?8.824N?m 0.85 将马达作泵使用时，其实际输出液压转矩为

pq46.2?105?80?10?6M???58.85N?m p2 π2π由于做泵使用时，其机械损失扭矩与马达工况相同，故其理论输入扭矩Mop为

Mop?Mp??M?58.85?8.824?67.674N?m 故此时泵的机械效率为 ?mp?

13. 图示为某溢流阀的流量——压力特性曲线。当定量泵输出的流量Qp?10Lmin全部通过该阀时，其调定压力Pt?50?105pa，开启压力Pc?40?105Pa，试问：

1） 当溢流阀的溢流量Q?4Lmin时，溢流损失功率?N和执行元件的有效功率N各是多少？

2） 当溢流量为1Lmin时，溢流阀的稳压性能如何？

MpMop?58.85?0.87 67.674 11

?105Pa

解 1）当溢流量Q = 4 l/min时，所对应的溢流阀进口压力（即泵输出压力），可由流量—压力特性曲线查得：P = 49 × 10Pa

所以，此时的溢流损失为ΔN = P × Q = 49 ×10× 4 × 10

3

5

-

5

/ 60 = 327W

执行元件的有效功率为N = P( QP - Q ) = 49 × 10× (10 - 4) × 10

- 3

5

/ 60 = 490W

2）溢流量为1 l/min时，从流量—压力特性曲线可查得泵输出压力为44×10Pa。但该点对应的特性曲线形状为平缓段，只要溢流量稍有变化，就会引起较大的压力波动，因而该工作点的稳压性能较差。通常，为使溢流阀有较好的稳压性能，希望溢流阀的工作压力高于特性曲线拐点处的压力，即最小溢流量应大于2 - 3 l/min,使其对应的特性曲线段较陡。而当溢流量为4 l/min时，泵的输出压力为49×10Pa，若溢流量增至10 l/min,泵的输出压力为50×10Pa，可见在较陡曲线段溢流阀有较好的稳压性能。

14.图示液压系统中，油缸活塞直径D = 100mm，活塞杆直径d = 70mm，活塞及负载的总重量FG = 15000 N，提升时要求在0.15 S

12

5

5

5

内均匀地达到稳定上升速度v = 6 m/min，停止时活塞不能下落，若不计损失，试确定溢流阀及顺序阀的调整压力。

解： 顺序阀的调整压力Px应能平衡活塞及负载的总重：

Px?FG??D42?d2??15000??0.142?0.072??37.5?105Pa

溢流阀的调整压力Py：

提升时，要克服活塞及负载的总重FG 和因加速产生的惯性力PG

提升时的平均加速度为

a?v6??0.667m/s2 t60?0.1513

提升时产生的惯性力为

PG?FG15000?a??0.667?1020N g9.81所以溢流阀的调整压力为

Py?FG?PG??D42?d2??15000?1020?4?0.12?0.072???40?105Pa

15．如图示，两个减压阀并联，已知减压阀的调整压力为：

PJ1?20?105Pa，溢流阀的调整压力Py?45?105Pa，活塞运动时，负载

力F?1200N 活塞面积A?15cm2 ，减压阀全开时的局部压力损失及管路损失不计。试确定：

（1） 活塞在运动史和待到终止位置时，A、B、C个点出的压力为多少？

（2） 若负载力增加到F?4200N，所有阀门的调整之仍为原来数值，这时A、B、C个点出的压力为多少？

PJ1P2A F PyB 1 PJ2C 2 解 1） 活塞运动时：

PL=F/A=1200/15*10=8*10 Pa

14

?45因为P(l)

PL升高。当PL= Pj1时，减压阀1的先导阀打开，减压阀口关小。减压阀2得阀口仍处于全开状态，来自泵的压力又将使PL继续升高。同时压力又还从反向流径减压阀1的先导口，使减压阀1得阀口完全关闭。直至压力上升到PL= Pj2时，减压阀2得阀口关小，处于平衡状态的减压阀2保持一小开口状态，维持出口压力为调定压力值，即

PC= PA=Pj2=35*10Pa 溢流阀必然处于工作状态，即 PB=Py=45*10 Pa 2） 当负载力F=4200N时

PL=F/A=4200/15*10=28*10?5 Pa

因为PL>Pj1,因而减压阀1得阀口关闭。压力油经减压阀2进入油缸，由于PL< Pj2,

减压阀2的阀口处于全开状态，此时 PA= PC= PB= PL=28*10Pa 活塞运动之终端位置时： 同1）分析，即

PC= PA= Pj2=35*10 Pa

15

55?4555 PB= Py=45*10Pa

由以上分析可知，活塞运动之终端后，由缸内的压力由并联的减压阀中调定值较高的那个减压阀决定。

5 16

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