2-1 如图2-1所示,具有一定真空度的容器用一根管子倒置于液面大气相通的水槽中,液体在管子中上升的高度h=1m,设液体的密度为ρ=1000kg/m3,求容器的真空度。
解答:管内绝对压力为p P + r h = pa
PH = pa – p = r h = ρgh = 9.8 * 103pa
图2-1
2-2 如图2-2所示,已知水深H=10m,截面A1=0.02m2,截面A2=0.04m2,且水流出时0-0水面下降速度约为0。求:
1)孔口的流出流量;
2)点2处的绝对压力(取α=1,ρ=1000kg/m3,不计损失)。
解答:
由:0-0—1-1截面
得:p0+ρgz0+α/2ρv02 = p1+ρgz1+α/2ρv12
(v0=0, p1=p0, α=1 )
v12gH14m/s
由:1-1—2-2截面
得:pa+1/2ρv12 = p2+1/2ρv22 (1) v1A1=v2A2 (2) 解得:p2=1.715*105pa, q=v1A1=0.28m3/s
图2-2
3-1 某液压泵的工作压力为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,求:
1)泵的输出功率; 2)泵的输入功率。 解:P0=pnvηv/60=900w
Pi=P0/η=900/(0.95*0.9)=1.053kw
3-2 某液压泵的转速为950/min,排量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)泵的理论流量qt
;
qt=nv=950*168/60=159.6L/min
2)泵的机械效率和容积效率; ηv=150/159.6=0.94; η
m=η
/ηv=0.926
3)泵在额定工况下,所需的输入功率; Pi=Pt/η
m=qt
p/η
m=84.77km
4)驱动泵的转矩。 Ti=Pi/(2πn)=852.5N.m
3-3 一限压式变量叶片泵特显曲线如图3-1所示,已知:qmax、pmax、pB,pB
1)泵输出的最大功率;
2)泵输出的最大功率时的压力。
解:A-B段,Pm=qmax.pB (1) BC段:q=qmpm/(pm-pB)-qmp/(pm-pB)
P=q.p=qm/(pm-pB)(pm.p-p2)
得:dP/dp=0,
p=1/2.pm, Pm=1/4(qm.pm2)/(pm-pB) (2)
比较(1)、(2)式:
得:Pmax= Pm=1/4(qm.pm)/(pm-pB)
2
图3-3
4-1 如图4-1所示,两个结构相同的相互串联的液压缸,无杆腔的面积A1=100×10-4m2,
2
有杆腔面积A2=80×10-4m,缸1的输入压力p1=0.9Mpa,输入流量q1=12L/min,不计损失、泄漏和大气压,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=p1/2)时,两缸各承受多少负载?
3)缸1不承受负载(F=0)时,缸2能承受多少负载?
解答:
p1A1=p2A2+F1 (1) p2A1=F2 (2)
1) F1=F2 (3)
联立解(1) (2) (3)得:F1=F2=5000N V1=q1/A1=1.2m/min=0.02m/s
V2=(V1A2)/A1=0.96m/min=0.016m/s 2) p2=1/2p1 (3)
联立解(1) (2) (3)得:F1=5400N、F2=4500N 3)F1=0 (3) 图4-1 联立解(1) (2) (3)得: F2=11250N
4-2 如图4-2,某液压缸快进、快退时输入流量相同,而快进时差动连接,求:
1)当υ快进=υ快退时,活塞面积A1和活塞杆面积A2之比; 2)当υ快进=2υ快退时,活塞面积A1和活塞杆面积A2之比。 解答: 1)V快进=q/A2
V快退=q/(A1-A2)
V快进=V快退 得:A1=2A2 2)V快进=2V快退 得:A1=3A2
6-1 如图所示,两阀调定压力分别为:py1、py2.
AB
py1 py2
解答:
pA=py1+py2
pB=py2
6-2
如图6-2所示回路中,若溢流阀的调整压力分别
为py1=6Mpa,py2=4.5Mpa。在不计管道损失和调压偏差时,求:
1)换向阀下位接入回路时, A、B、C点压力各
为多少?
2)换向阀上位接入回路时, A、B、C点压力各
为多少?
解答:
1)pp=py1=6Mpa, pB =pp=6Mpa , pC=6-py2=6-4.5=1.5MpAa
2)pp=py2=4.5Mpa, pB =4.5Mpa , pC=0Mpa
图6-1
图6-2
6-3 如图6-3所示回路中,溢流阀的调整压力为5Mpa,减压阀的调整压力为2.5Mpa,分析下列各种情况,求:
1)当液压泵压力等于溢流阀压力时,加紧缸(A2)使工件夹紧时,A、B、C点的压力各为多少?
2)在工作中,某时刻液压泵的出口压力降到1.5Mpa时(工件原先处于夹紧状态),A、B、C点的压力各为多少?
3)加紧缸(A2)在夹紧工件前做空载运动时,A、B、C点的压力各为多少?
解答:1) pA=py=5Mpa , pB=pC=pj=2.5Mpa
2) pA=1.5Mpa, pB=1.5Mpa, pC=2.5Mpa
3) pA=pB=pC=0Mpa
B A
图6-3
6-4如图6-4回路中,两液压缸有效面积为A1=A2=100×10-4m,缸Ⅰ的负载F=3.5×10-4N,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、减压阀的调整压力分别是4Mpa、3Mpa、2Mpa。求下列三种情况下A、B、C点的压力。
1)液压泵启动后,两换向阀处于中位;
2)1YA通电,液压缸Ⅰ活塞移动时、及移动到终点时;
3)1YA断电,2YA通电,液压缸Ⅱ活塞移动时、及活塞杆碰到固定挡铁停留时。
解答:pL=F/A1=3.5Mpa
1) pA =py=4Mpa , pB =4Mpa , pC=pj=2Mpa
2YA
2) 移动中:
pA =pL=3.5Mpa , pB =3.5Mpa , pC=2Mpa
1YA
终点时:
pA =py=4Mpa , pB =4Mpa , pC=2Mpa
A
B
C
3)移动中:
pA =pc=0Mpa , pB =px=3Mpa
终点时:
pA =pb=py=4Mpa , pC=2Mpa
图6-4
7-1如图7-1所示回路中,已知活塞运动时的负载F=1.2kN,活塞面积A=15×10-4m2,
溢流阀调整压力是pp=4.5Mpa,两个减压阀的调整压力分别是pj1=3.5Mpa、pj2=2Mpa,如果油液流过减压阀及管路时的损失不计,求:活塞在运动时、运动到终点停止时,A、B、C点的压力值。 解答:pL=F/A=0.8Mpa 运动时;
pA=pB =pc=pL=0.8Mpa , 终点时:
pc =pj2=2,
pA=pj2=3.5Mpa , pB=py=4.5Mpa
图7-1
7-2如图7-2所示回路中,已知液压泵的供油流量qp=25L/min,负载F=40000N,溢流阀
2
调定压力pp=5.4Mpa,液压缸无杆腔面积A1=80×10-4m2,有杆腔面积A2=40×10-4m,液压缸工作速度υ=0.18m/min,其中的节流阀阀口是薄壁小孔,不考虑管路损失和液压缸的摩擦损失,计算:
1)液压缸工进时液压系统的效率;
2)当负载F=0时,活塞的运动速度和回油腔压力。 解答:
1) ηc=P缸出/P泵出=F.v/(pp.qp)=5.33%
而q1= V1.A1 , p2=(py.A1-F)/A2=0.8Mpa
2) 由ppA1=p2A2,得:p2=A1/A2pp=2*py=10.8Mpa V2=qT/A2 , qT=K.AT.p21/2 → K.AT=V2/ p21/2 qT1/qT2=(0.8/10.8)1/2 ,qT2=3.674qT1,qT1=V1.A2 V2=qT2/A2=3.674 V1.A2/A2=0.66m/min
图7-2
7-3如图7-3所示回路中,已知qp=25L/min,A1=100×10-4m2,A2=50×10-4m2,F由0增至30000N时活塞向右移动速度基本无变化,υ=0.2m/min, 若调速阀要求的最小压差为Δpmin=0.5MPa,求:
1)不计调压偏差时溢流阀调整压力py是多少?泵的工作 压力为多少?
2)液压缸可能达到的最高工作压力是多少? 3)回路的最高效率为多少? 解答:
1)F最大时,对应Δpmin。
pyA1=F+p2A2 , 得:py=3.25Mpa ,pp=py=3.25Mpa 2)当F=0时,p2=p2max。
PyA1=p2A2, p2=A1/A2py=2py=6.5Mpa
3) ηc=(Fmax.V)/(qp.py)=7.38% 图7-3
7-4如图7-4所示容积节流调速回路中,若变量泵的拐点B坐标为(2Mpa,10L/min),且在pp=2.8MPa时,qp=0,液压缸无杆腔面积A1=50×10-4m2,有杆腔面积A2=25×10-4m2,调速阀的最小工作压差为Δpmin=0.5MPa,背压阀调整压力为0.4MPa,求:
1)在调速阀两端最小压差、通过的流量为q1=5L/min时,回路的效率为多少?
2)若q1不变,负载减小了4/5时,回路的效率为多少? 解答:
1)有图知: q1=5L/min时,
pp=(2.8+2)/2=2.4Mpa p1=pp-Δpmin=2.4-0.5=1.9Mpa
ηc1=(p1-p2A2/A1)/pp
2) q1不变→V不变 F2=1/5F1时,
ηc2=F2V/Pp =1/5F1V/Pp=1/5ηc1=1/5*70.8%=14.2% 图7-4
8-1 如图8-1所示,已知两液压缸的活塞面积相同,液压缸无杆腔面积A2=20×10-4m2,但负载分别为F1=8000N,F2=4000N,如溢流阀的调整压力为py=4.5MPa,分析减压阀调整压力分别是1MPa、2MPa、4MPa时,两液压缸先后动作顺序。 解答:对应F1、F2,p1=F1/A1=4Mpa,
p2=F2/A2=2Mpa
1)当pj=1Mpa时,V2=0, 缸1运动、缸2不动; 2)当pj=2Mpa时,pj>p2, 缸2运动到终点后, 缸1再运动;
3)当pj=4Mpa时,同2)情况一样。
9-1 根据YT4543型动力滑台液压系统图,完成以下工作:
1)写出差动连接快进时液压缸左腔压力p1与右腔压力p2的关系式。 图8-1 2)说明当滑台进入工进状态、但切削刀具还未触及被加工工件时,什么原因 使系统压力升高并将外控顺序阀打开的?
2)在限压式变量叶片泵的p-q曲线上,定性标明动力滑台在差动快进、第一次工进、第二次工进、挡铁停留、快退及原位停止时限压式变量叶片泵的工作点。 解答:
1)F=0,得:p1A1=p2A2
2)调速阀使泵压力增高(调速阀流量
终点停留时的工作点在pc。
11-1 如图:有一气缸活塞杆伸出运动受a、b、c三信号控制,当a,b,c中任一信号存在时,都可以实现活塞杆伸出运动。设计其控制回路。 解答:多解题。 解1:
解2:
15-4 绘制行程程序为A1C1B1D1B0A0C0D0的X-D图表。
2-1 如图2-1所示,具有一定真空度的容器用一根管子倒置于液面大气相通的水槽中,液体在管子中上升的高度h=1m,设液体的密度为ρ=1000kg/m3,求容器的真空度。
解答:管内绝对压力为p P + r h = pa
PH = pa – p = r h = ρgh = 9.8 * 103pa
图2-1
2-2 如图2-2所示,已知水深H=10m,截面A1=0.02m2,截面A2=0.04m2,且水流出时0-0水面下降速度约为0。求:
1)孔口的流出流量;
2)点2处的绝对压力(取α=1,ρ=1000kg/m3,不计损失)。
解答:
由:0-0—1-1截面
得:p0+ρgz0+α/2ρv02 = p1+ρgz1+α/2ρv12
(v0=0, p1=p0, α=1 )
v12gH14m/s
由:1-1—2-2截面
得:pa+1/2ρv12 = p2+1/2ρv22 (1) v1A1=v2A2 (2) 解得:p2=1.715*105pa, q=v1A1=0.28m3/s
图2-2
3-1 某液压泵的工作压力为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,求:
1)泵的输出功率; 2)泵的输入功率。 解:P0=pnvηv/60=900w
Pi=P0/η=900/(0.95*0.9)=1.053kw
3-2 某液压泵的转速为950/min,排量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)泵的理论流量qt
;
qt=nv=950*168/60=159.6L/min
2)泵的机械效率和容积效率; ηv=150/159.6=0.94; η
m=η
/ηv=0.926
3)泵在额定工况下,所需的输入功率; Pi=Pt/η
m=qt
p/η
m=84.77km
4)驱动泵的转矩。 Ti=Pi/(2πn)=852.5N.m
3-3 一限压式变量叶片泵特显曲线如图3-1所示,已知:qmax、pmax、pB,pB
1)泵输出的最大功率;
2)泵输出的最大功率时的压力。
解:A-B段,Pm=qmax.pB (1) BC段:q=qmpm/(pm-pB)-qmp/(pm-pB)
P=q.p=qm/(pm-pB)(pm.p-p2)
得:dP/dp=0,
p=1/2.pm, Pm=1/4(qm.pm2)/(pm-pB) (2)
比较(1)、(2)式:
得:Pmax= Pm=1/4(qm.pm)/(pm-pB)
2
图3-3
4-1 如图4-1所示,两个结构相同的相互串联的液压缸,无杆腔的面积A1=100×10-4m2,
2
有杆腔面积A2=80×10-4m,缸1的输入压力p1=0.9Mpa,输入流量q1=12L/min,不计损失、泄漏和大气压,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=p1/2)时,两缸各承受多少负载?
3)缸1不承受负载(F=0)时,缸2能承受多少负载?
解答:
p1A1=p2A2+F1 (1) p2A1=F2 (2)
1) F1=F2 (3)
联立解(1) (2) (3)得:F1=F2=5000N V1=q1/A1=1.2m/min=0.02m/s
V2=(V1A2)/A1=0.96m/min=0.016m/s 2) p2=1/2p1 (3)
联立解(1) (2) (3)得:F1=5400N、F2=4500N 3)F1=0 (3) 图4-1 联立解(1) (2) (3)得: F2=11250N
4-2 如图4-2,某液压缸快进、快退时输入流量相同,而快进时差动连接,求:
1)当υ快进=υ快退时,活塞面积A1和活塞杆面积A2之比; 2)当υ快进=2υ快退时,活塞面积A1和活塞杆面积A2之比。 解答: 1)V快进=q/A2
V快退=q/(A1-A2)
V快进=V快退 得:A1=2A2 2)V快进=2V快退 得:A1=3A2
6-1 如图所示,两阀调定压力分别为:py1、py2.
AB
py1 py2
解答:
pA=py1+py2
pB=py2
6-2
如图6-2所示回路中,若溢流阀的调整压力分别
为py1=6Mpa,py2=4.5Mpa。在不计管道损失和调压偏差时,求:
1)换向阀下位接入回路时, A、B、C点压力各
为多少?
2)换向阀上位接入回路时, A、B、C点压力各
为多少?
解答:
1)pp=py1=6Mpa, pB =pp=6Mpa , pC=6-py2=6-4.5=1.5MpAa
2)pp=py2=4.5Mpa, pB =4.5Mpa , pC=0Mpa
图6-1
图6-2
6-3 如图6-3所示回路中,溢流阀的调整压力为5Mpa,减压阀的调整压力为2.5Mpa,分析下列各种情况,求:
1)当液压泵压力等于溢流阀压力时,加紧缸(A2)使工件夹紧时,A、B、C点的压力各为多少?
2)在工作中,某时刻液压泵的出口压力降到1.5Mpa时(工件原先处于夹紧状态),A、B、C点的压力各为多少?
3)加紧缸(A2)在夹紧工件前做空载运动时,A、B、C点的压力各为多少?
解答:1) pA=py=5Mpa , pB=pC=pj=2.5Mpa
2) pA=1.5Mpa, pB=1.5Mpa, pC=2.5Mpa
3) pA=pB=pC=0Mpa
B A
图6-3
6-4如图6-4回路中,两液压缸有效面积为A1=A2=100×10-4m,缸Ⅰ的负载F=3.5×10-4N,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、减压阀的调整压力分别是4Mpa、3Mpa、2Mpa。求下列三种情况下A、B、C点的压力。
1)液压泵启动后,两换向阀处于中位;
2)1YA通电,液压缸Ⅰ活塞移动时、及移动到终点时;
3)1YA断电,2YA通电,液压缸Ⅱ活塞移动时、及活塞杆碰到固定挡铁停留时。
解答:pL=F/A1=3.5Mpa
1) pA =py=4Mpa , pB =4Mpa , pC=pj=2Mpa
2YA
2) 移动中:
pA =pL=3.5Mpa , pB =3.5Mpa , pC=2Mpa
1YA
终点时:
pA =py=4Mpa , pB =4Mpa , pC=2Mpa
A
B
C
3)移动中:
pA =pc=0Mpa , pB =px=3Mpa
终点时:
pA =pb=py=4Mpa , pC=2Mpa
图6-4
7-1如图7-1所示回路中,已知活塞运动时的负载F=1.2kN,活塞面积A=15×10-4m2,
溢流阀调整压力是pp=4.5Mpa,两个减压阀的调整压力分别是pj1=3.5Mpa、pj2=2Mpa,如果油液流过减压阀及管路时的损失不计,求:活塞在运动时、运动到终点停止时,A、B、C点的压力值。 解答:pL=F/A=0.8Mpa 运动时;
pA=pB =pc=pL=0.8Mpa , 终点时:
pc =pj2=2,
pA=pj2=3.5Mpa , pB=py=4.5Mpa
图7-1
7-2如图7-2所示回路中,已知液压泵的供油流量qp=25L/min,负载F=40000N,溢流阀
2
调定压力pp=5.4Mpa,液压缸无杆腔面积A1=80×10-4m2,有杆腔面积A2=40×10-4m,液压缸工作速度υ=0.18m/min,其中的节流阀阀口是薄壁小孔,不考虑管路损失和液压缸的摩擦损失,计算:
1)液压缸工进时液压系统的效率;
2)当负载F=0时,活塞的运动速度和回油腔压力。 解答:
1) ηc=P缸出/P泵出=F.v/(pp.qp)=5.33%
而q1= V1.A1 , p2=(py.A1-F)/A2=0.8Mpa
2) 由ppA1=p2A2,得:p2=A1/A2pp=2*py=10.8Mpa V2=qT/A2 , qT=K.AT.p21/2 → K.AT=V2/ p21/2 qT1/qT2=(0.8/10.8)1/2 ,qT2=3.674qT1,qT1=V1.A2 V2=qT2/A2=3.674 V1.A2/A2=0.66m/min
图7-2
7-3如图7-3所示回路中,已知qp=25L/min,A1=100×10-4m2,A2=50×10-4m2,F由0增至30000N时活塞向右移动速度基本无变化,υ=0.2m/min, 若调速阀要求的最小压差为Δpmin=0.5MPa,求:
1)不计调压偏差时溢流阀调整压力py是多少?泵的工作 压力为多少?
2)液压缸可能达到的最高工作压力是多少? 3)回路的最高效率为多少? 解答:
1)F最大时,对应Δpmin。
pyA1=F+p2A2 , 得:py=3.25Mpa ,pp=py=3.25Mpa 2)当F=0时,p2=p2max。
PyA1=p2A2, p2=A1/A2py=2py=6.5Mpa
3) ηc=(Fmax.V)/(qp.py)=7.38% 图7-3
7-4如图7-4所示容积节流调速回路中,若变量泵的拐点B坐标为(2Mpa,10L/min),且在pp=2.8MPa时,qp=0,液压缸无杆腔面积A1=50×10-4m2,有杆腔面积A2=25×10-4m2,调速阀的最小工作压差为Δpmin=0.5MPa,背压阀调整压力为0.4MPa,求:
1)在调速阀两端最小压差、通过的流量为q1=5L/min时,回路的效率为多少?
2)若q1不变,负载减小了4/5时,回路的效率为多少? 解答:
1)有图知: q1=5L/min时,
pp=(2.8+2)/2=2.4Mpa p1=pp-Δpmin=2.4-0.5=1.9Mpa
ηc1=(p1-p2A2/A1)/pp
2) q1不变→V不变 F2=1/5F1时,
ηc2=F2V/Pp =1/5F1V/Pp=1/5ηc1=1/5*70.8%=14.2% 图7-4
8-1 如图8-1所示,已知两液压缸的活塞面积相同,液压缸无杆腔面积A2=20×10-4m2,但负载分别为F1=8000N,F2=4000N,如溢流阀的调整压力为py=4.5MPa,分析减压阀调整压力分别是1MPa、2MPa、4MPa时,两液压缸先后动作顺序。 解答:对应F1、F2,p1=F1/A1=4Mpa,
p2=F2/A2=2Mpa
1)当pj=1Mpa时,V2=0, 缸1运动、缸2不动; 2)当pj=2Mpa时,pj>p2, 缸2运动到终点后, 缸1再运动;
3)当pj=4Mpa时,同2)情况一样。
9-1 根据YT4543型动力滑台液压系统图,完成以下工作:
1)写出差动连接快进时液压缸左腔压力p1与右腔压力p2的关系式。 图8-1 2)说明当滑台进入工进状态、但切削刀具还未触及被加工工件时,什么原因 使系统压力升高并将外控顺序阀打开的?
2)在限压式变量叶片泵的p-q曲线上,定性标明动力滑台在差动快进、第一次工进、第二次工进、挡铁停留、快退及原位停止时限压式变量叶片泵的工作点。 解答:
1)F=0,得:p1A1=p2A2
2)调速阀使泵压力增高(调速阀流量
终点停留时的工作点在pc。
11-1 如图:有一气缸活塞杆伸出运动受a、b、c三信号控制,当a,b,c中任一信号存在时,都可以实现活塞杆伸出运动。设计其控制回路。 解答:多解题。 解1:
解2:
15-4 绘制行程程序为A1C1B1D1B0A0C0D0的X-D图表。