左健民液压与气压传动第五版课后答案1-11章

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 3m 3，质量为16.1kg ，求此液压油的密度
解：
=m = 16.1
3 =8.9
4 102kg/m 3
v 18 10 1-2某液压油在大气压下的体积是 50 10 3m 3
，当压力升高后，其体积减少到
49.9 10 3m 3，取油压的体积模量为 K 700.0Mpa ，求压力升高值。

V V ' V 0
49.9 10 3 50 10 3m 3 1 10 4m 3
P
k -V 700
5, J
10
pa 1.4Mpa
V 0
50 10
两边积分得
1-4用恩式粘度计测的某液压油( 850kg / m 3 )200MI 流过的时间为h=153s ,
20 C 时200MI 的蒸馏水流过的时间为t 2 =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:
1- 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U 0
u 0 n D
8 3.14 0.1m/s 2.512m/s
F f T
A
rg2 rl
丄 du
由
dy du
dy
T 2 2
F7(d D
U 0
0.4 (
2 2、 2 3.14 0.2 (0.098
0.1
0.512
P a gs 0.051p a gs
解:
立空3
t 2 51
(7.31 E
6.31
、 E )
10 6m 2
/s
5
2
1.98 10 5
m 2
/s
g 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R为大气压，Pa为绝对压力，则真空度：
P P o P a
取水槽液面为基面，列出静力学基本方程：
P o h P a
g g
则真空度为：P a P gh 100 0 9.8 1 9.8 1 03 pa
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:
g(x h)
4(F G) g
d2
1- 7图示容器A中的液体的密度P A = 900Kg/m 3,B中液体的密度为P B= 1200 Kg/m 3，Z A=200mm, Z B =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：
P A + P A g Z A =p B g Z B + p 水银 g h + P B
得 A P AB = P A -P B =p B g Z B + p 水银 g
h - p A g Z
=1200 X 9.8 X 0.18 + 13.6 X 103 X 0.06
— 900 x _ 2 2
1-9如图所示，已知水深 H=10m,截面A 0.02m, A ? 0.04m ，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:
由1 2 3联立解得:
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
P 0 V 。

2 g 2g
对2 — 2和1-1 匹百H
g 2g
截面列理想液体能量方程:
2
P 2 W
g 2g g
显然，Pl
P 2
P a
且有连续方程:
V 1A 1 V 12 2g V o = V 2,故 V o
V 2 A 2 q
vd -2gHA (
2 9.8
10 0.02 0.28m 3/s 则2处的表压力即
P P 2 P a P 2 P 1
2 9.8 10 (
0.28
、
0.04
1000pa 0.0735Mpa
9.8 X0.2Pa=8350 Pa
2
2gH
A i 3.2 10 4m 2，出口处管道截面积 A 4入,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）
R
g V 12 2g
P 2 V 22 g 2g
(1)
连续方程
MA V 2A 2
(2) 又 R gh P 2
(3)
方程（1） （ 2） （ 3）联立，可得流量
q V 2A 2 J 等 4A 1 J
2 1
4 3.2 10 4m 3/s 1.462L/S
1-11图示水平放置的固定导板，将直径 d=0.1m,而速度为^= 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/m 3）
解：射流流量
对射流列X 轴方向的动量方程
F X q （0 v ） 1000 0.157 （ 20） N 3141.6N “一” 表示力的方向
与X 轴正方向相反） 对射流列丫轴方向的动量方程
导板作用于液体的合力
q Av
d 2 v
4
3.14 0.12
4
20m 3/s 0.157m 3/s
q(v 0)
1000 0.157 20N 3141.6N
解：对截面和建立液体的能量方程:
F 合F Y
「3141.61 2 3141.62N 4442.2N ，方向与 X 轴正方向成
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 6 m 2/s ，油液的密度为900 kg/m 3，问泵的吸油腔处的
真空度为多少？
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/m 3，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
F 液动 q(v 2 cos
联立以上得，cos
(VpA kx)
qc
d p
q
q
A
代入数据得,
o
28.2
1-14有一液压缸
, V
其中，F 液 VpA
F 弹簧 kx
m/s 0.663m / s
3 2
(32 10 3)2
所以，真空度为
-m 2 2.65 10 5m 2
6
2 0.
3 10 900
32 10 3
60 -
4
沿程压力损失
0.663 0.02 20 10 6
663 2320，所以流态为层流
75
V 2d -1 V 22 687.6Pa
d 2
v 2 q/A
p= 900 9.8 400 10 3+
1
2
900 0.8492+687.6 p a =4539.9 P a
1-15运动粘度 =40 X 10 -6m 2/s 的油液通过水平管道，油液密度
p =900kg/m
管道内径d=10mm,l=5m, 进口压力P 1 = 4.0MPa,问流速为 3 m/s 时,
口压力P 2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:
x/ 64 L v
2
64 L v 2
Vp
R e d 2 vd d 2 64 40 10 6
乂 心 pa 0.192Mpa
3 0.01
0.01 2
P 2 = P 1 — A P x = 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 ，
求节流孔的通流面积，设流量系数
C d =0.61，油液的密度900kg/m 3
解：由q C d A
2 VP
，得
25 10 3
60 0.61
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
的动力粘度尸0.784 X 10 -3Pa.s ,问柱塞下落0.1 m 所需的时间。

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,
壁厚 1mm ，管内压力2Mpa ，钢的弹性模量E=2.2 105Mpa ，液体密度
900kg/m 3， 5m/s 体积模量k 1.33 10‘Mpa ，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
2l 2 4 t c s 0.007 s
c 1148.04
且为环形缝隙
dh 3
dh q 。

Vp u 12 l
2
D d 其中，h
，q °
2
0.1 d 2 4F
u °A - ，Vp
t 4
d 2
1.33 109 1148.04m/s
(1)
阀瞬间关闭，属于直接冲击,
此问题为缝隙流动问题,
^00
m/s
1
20 10 3 1.33 109 1 10 3 2.2 1011
此时管道内瞬间压力升高值
管中最大压力
P max P o p 2 1.81Mpa 3.81Mpa
此时管道内瞬间压力升高值
管中最大压力
此时管道内瞬间压力升高值
管中最大压力
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?
，排量二168L/r ，在额定压力29.5MPa 和同样
150L/min ，额定工况下的总功率为 0.87，试求:
可编辑
t c cv — t
900 1148.04 5
0.007 002
pa
1.81Mpa
(2) t=0.02> t c ， 属于间接冲击
cv t c
900 1148.04 t
5 吨 pa 0.72Mpa
0.05
p max
p 0 p 2 0.72Mpa 2.72Mpa
(3) t=0.05> t c ,属于间接冲击
cv t c
900 1148.04 t
四pa 0.72Mpa
0.05
p max
p 0 p 2 0.72 Mpa 2.72Mpa
解：泵的输出功率:
P P
P p q p 60
P p nv 60
5 10 10-3 1200 0.9
60
=0.9KW
驱动泵的电动机的功率:
R P
P p 0.9
0.95
=0.95KW 2-2设液压泵转速为950r/min
转速下，测得的实际流量为
(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 q t = V p n=168 X950 L/min =159.6 L/min
②n =q/q t=150/159.6=94%
③n m = / n v =0.87/0.9398=92.5%
④P=p q/ =29.5 X106X150 X10-3/ (60 X0.87 ) w=84.77kw
⑤因为=p q/T 3
所以T=p q/ 3
=p q/ (2 jn)
=29.5 X106X150 X10-3/ (2 X0.87 X3.14 X950 ) Ngm
=852.1 Ngm
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：
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
P
可编辑
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P c二k s X o/A x，其值由弹簧预压缩量X。

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 （实际上不能达至V）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P c的大小，从而使曲线拐点左、右平移。

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 v = 22 103
=80.96r/min 解：液压马达的实际转速:
250
液压马达的输出转矩:
0.9
p V= 092
(10.5-1) 250=369.96N?m 2 3.14
3- 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
A i = 100cm 2 有杆腔面积A 2 = 80cm 2,缸1输入压力P 1 = 0.9MPa ，输入流量12 L/min 。

不计损失和泄漏，试求：
① 两缸承受相同负载时（F 1= F 2）,负载和速度各为多少?
② 缸1不受负载时（F 1 = 0）,缸2能承受多少负载？
③ 缸2不受负载时（F 2= 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
F 1 = P 1 A 1 — P 2 A 2
F 2 = P 2 A 1
其中，F 1 = F 2
联立以上方程得，
P 2=0.9 X 106X 100 X 10-4/ (80 X 10-4+100 X 10-4) Pa =0.5 X 106Pa
负载:
F 1 = F 2= P 2 A 1=0.5 X 106X 100 X 10-4 =5000N
缸的速度:
V 1 = q 〃 A 1=12 X 10 — 3/ (100 X 10-4) m/min =1.2m/min
又由
V 1 A 2= V 2 A 1 得 V 2 = V 1 A 2/ A 1 =0.96m/min
②由 F 1 = P 1 A 1 — P 2 A 2=0
T=T t m 题卜？闍
得P2= P1 A1/ A2=1.125 MPa
F2= P2 A I=1.125 X106X100 X10-4=11250 N
③由F2= P2 A I=0得P2 = 0
F i = P i A I = 0.9 X106X100 X10-4N =9000 N
第四章液压控制元件
4- 1 如图所示液压缸，A1 30cm2, A2 120cm2, F 30000 N , 液控单向阀作用锁以防止液压缸下滑，阀的控制活塞面积A k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？
开启最高压力 P 1 3p k 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？ 解：对刚缸体作受力分析有 PA P k A 2 F
由于控制面积A k 为阀心承压面积的3倍
P k A k P i A 即3p k P i 取临界条件3p k Pi
P k _F 3A 1 A 2 3.85Mpa
故开启阀需
3P k A p K A i F
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）P A=P c=2.5MPa, P B=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) P A=P B=1.5Mpa, P C=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
关闭，B点压力P B=P p=1.5MPa;减压阀阀口打开，即相当于一个通道，所以
P A=P B=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) P A=P B=P C=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P L=0MPa, 因为P L 小于减压阀的调整压力，所以减压阀阀口全开，P C=P B=P L=0MPa; 由于溢流阀阀口关闭，所以
P A=P B=0MPa
4-5如图系统，液压缸的有效面积A i=A2=100cm 2,缸I负载F i=35000N,缸U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U运动时和碰到档快停止运动时；
1）P A= P B=4MPa P c=2MPa
当泵出口压力达到2MPa时，减压阀工作，使得P c=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P A= P B=4MPa （溢流阀调定压力）
2）运动时，P c=2MPa P A= P B=3.5MPa
缸运动时的压力P I =P II=F L/A=35000/100 x lO-4Pa=3.5MPa
缸运动时，顺序阀一直开启，溢流阀关闭，P A= P B=3.5MPa
减压阀工作，P c=2MPa
终端时，P c=2MPa P A= P B=4MPa
缸终端时，P c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，P A=P B=4MPa。

3）运动时，P A= P B=P C=0
缸II 运动时，负载压力为0，此时减压阀口全开，所以P A=P C=0 顺序阀关闭，所以P B=0
终端时，P C=2MPa ，P A= P B=4MPa
缸终端时，液压缸负载无穷大，使得减压阀工作，P C=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，P A=P B=4MPa 。

4-8 液压缸活塞面积A=100cm 2,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
P p=P+ ZP=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P B P A时，油液从B A ;当P A P B，油液A B。

对B)图，同理，当P B P A时，油液从B A ；当P A P B，油液
AB
电磁阀断电:
对a)图，要开启阀心，阀心受力(P B A2P A A2)的方向要向上，所以，需P B P A，此时，油液从B A。

对B)图，要开启阀心，阀心受力(P A A I P B A )的方向要向上，所以，需P A P B，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200cm 2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
6- 1 在图示回路中，若溢流阀的调整压力分别为
P y1 6Mpa, P y2 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：* li
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P y2的外
泄油口（但换向阀有泄漏）。

则泵的工作压力
p P p y1 6Mpa, p B 6Mpa,p c 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，P p P y2 4.5Mpa，P B 4.5Mpa, P c 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 X10 -4, 溢流阀调整值为P p = 4.5MPa，两个减压阀的调整压力分别为p j1 = 3.5 MPa 和p j2 = 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，P A P B P c 0.8Mpa 此时，
P c=F/A=1200/ （15 X10 -4）Pa=
0.8MPa，即p P j1,p P j2，故两减压阀都不
工作，阀口常开，相当
于一通道，又p P Y，溢流阀关闭，所以，P A P B P C 0.8Mpa
2）停在终端位置时，p A 3.5Mpa, p B 4.5Mpa, p C 2Mpa
此时，液压阀的负载无穷大，使得减压阀2、1相继工作，故
P C 2Mpa, P A 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P B 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 A 80 10 4m2,有杆面积
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
2)
6000 40 10 4
Pa
1.5Mpa ，
溢流阀最小调整压力:
F L Ff
叭
G 24000 2000
巴
106 6 0 00
pa 3.25Mpa
A
一…4 4
80 10
4 6.4 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
q p 25L/min ，负载40000N ，溢流阀调整压力P p 5.4Mpa ，液压缸无杆
面积为A 80 10 4m 2,有杆面积 A 40 10 4m 2，液压缸工进速度
0.18m/min ，不考虑管路损失和液压缸的摩擦损失，试计算: 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:
c 旦
40000
°.
18/60
6.7%
p q 5.4 106 20 10 3/60
对液压缸列平衡方程
P A 1 R A 2 F 1
在F=0时，回油路压力
F f 2000 N ，向下运动时要克服负载阻力为F L 24000 N ，试问顺序阀和溢流阀
的最小调整压力各为多少?
解：顺序阀最小调整压力
此时，有杆腔回油量（节流阀过流量）
在F=40000N 时，回油压力
此时，有杆腔回油量（节流阀过流量）
6.5 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
q p 6L/min ，溢流阀调定压力P p 3.0Mpa ，液压缸无杆腔面积 A 0.03 10 4m 2，负载为 4000N ，节流阀为薄壁孔口，开口面积为
4 2 2
「
A 0.01 10 m ,C d 0.62,
900kg / m ，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:
Bo
PA
PYA
5.4 106 80 104
40 10
Pa 10.8MPa
q 。

C d A 0
2~P
(1 )
1~21
PA F l
A
5.4 106 80 10
40000
40 10
Pa 0.8MPa
40 10 4 0.18/ 60m 3/s 12 10 6m 3/s
(2)
12 10 6m 3/s 44.1 10 6m 3/s
40 10 4
0.011m/s 66Cm/min
C d A 0
q。

A 2V
A 2
RA F p 匚
4000
4 Ra 2MPa A ,
20 10 4
设泵出口压力 P p l~Y , 则节流阀过流量
q 吟
2 P
0.62 °.
01 104
：
2(3
900
106
5
3
3
3 .
2.92 10 m /s q p 0.1 10 m /s
所以，溢流阀稳定溢流，活塞运动速度
5
2.92 10 3
厂
m/s 14.6 10 m/s
20 104
2）溢流阀溢流量
活塞运动速度
当 A 0.05 10 4m 2时
q y
q p
0.1 10 3 2.92 10
5
m 3/s 0.7 10 4 m 3 / s
回路效率
FV
4000 14.6 103 3 106 0.1 10 3
19.4%
3)当 A T 0.03 10 4m 2 时
同1）节流阀过流量
q 节产0.62 0.03 10-4
2
©900 e 6 二
8.
67 10
^
3
/s <
q p
0.1 10
^3
/s
溢流阀工作，溢流阀溢流量
q y
q p
q 节 1 0.1 10 3 8.76 10 5m 3/s 0.124 10 4m 3/s
^%/s 20 104
43.8 10 3m/s
4
2 ）由以上等式PA P 2A 2 F Lmax 知，Pi P Y 恒定，当F L 最小时，P 2最大
同理
q 节2 14.6 10 5 m 3 / s q p 0.1 10 3 m 3 / s
显然不可能，所以节流阀不起作用
q 节 2 q p 0.1 10 3m 3/s
活塞运动速度
V
q 节
2
A
3
0.1 10
4m/ s 0.05m/ s
20 10 4
溢流阀当安全阀用
q y 0
6-6 在 6-58 所 示的调速阀节流调速回路中已知 q p 25L/min ，A 1 100 4m 2，A 2 50 10 4m 2，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 P min 0.5Mpa ，试求： 1 ）不计调压偏差时溢流时溢流阀调整压力 P y 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） 回路的最咼效率为多少？ 解：1）无杆腔流量， q VA 0.2 100 10 4m 3/s 2L/min q p
所以溢流阀处于稳定溢流状态， P p P y
当负载为3000N 时，对液压缸列平衡方程: P1A P 2A 2 F L max 式中，P 1 P Y , P 2
P min
所以，P Y
P min
L max
50 10 4 0.5 106
100 10
30000
Pa 3.25Mpa
A
100
此时 p 2
1
p Y
3.25Mpa 6.5Mpa
A 2
50
6-7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P p 2.8Mpa 时q p 0，液压缸无杆面积 为A 50 10 4m 2
,有杆面积A 2 25 10 4m 2，调速阀的最小工作压差为0.5Mpa ，
背压阀调压值为0.4Mpa ，试求：
1） 在调速阀通过的流量q=5L/mi n 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，q p q 1，由其调速特性图知P p
P 1 P p Vp (2.4 0.5)Mpa 1.9Mpa
R P 2A 2/A 1 1.9 0.4 25/ 50 ---------------- ----------------------- 70.8%
P P
溢流阀调定压力P P 6.0Mpa ，双联泵中低压泵卸荷压力 P 2 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%）
P 1 1.9Mpa 时， ——— 86%，该回路适合负载变化大，速
P 1 Vp 1.9 0.5
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
3）回路最咼效率
FV P p q p
3 1 0
4 * 0.2 3.2
5 25 103
106
7.4%
Mpa 2.4Mpa
2.4 在负载减小4/5，即F 1/5F
F '/A
c
P p
1
c
14.2%
5 c
0.8，
解：采用单泵：
快进时工作压力p=0，0
工进时pg
P p q p
5 5 2
1 . 80%
6 25
5.8%
采用双泵：快进时0工进时p1q1 5.5 2
虫180% 36.6% P p Q p 6 4
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“快进一一慢进一一保压一一，快退一
—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。

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可编辑
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 C时，将空气从O.IMpa （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 C,又经过若干小时罐内温度降至室温t=10 C,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 °C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 313K
T2 （273 10）K 283K
可编辑
由等容过程状态方程可得
T2283
p2 p—0.8 MPa 0.72MPa
T1313
则表压力为
p2(0.72 0.1)MPa 0.62MPa
由等温过程状态方程可得
V1匹V2072 40L 288L
P l 0.1
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。

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
可编辑
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pl和p2的压差邙大于把油吸引到排出口所需压力P gh时，油被吸上，在排出口形成油雾并随压缩空气输送出去。

若已知输入压力为pl，通过文氏管后压力降为p2。

而邙=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P gh，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可编辑。