1-1什么是流体传动?除传动介质外,它由哪几部分组成?各部分的主要作用是什么?
答:以流体为工作介质,在密闭容器中实现各种机械的能量转换、传递和自动控制的技术称为流体传动。
动力元件——将原动机的机械能转换为执行机构所需要的流体液压能。包括液压泵、空压机。
执行元件——将由动力元件输入的流体液压能转换为负载所需的新的机械能。包括液压气动缸和液压气动马达。
控制元件——对系统中流体的压力、流量或流动方向进行控制或调节。包括压力阀、流量阀和方向阀等。
辅助元件——流体传动系统中的各种辅助装置。如油箱、过滤器、油雾器等。
1-2液压系统中的压力取决于什么?执行元件的运动速度取决于什么?液压传动是通过液体静压力还是液体动压力实现传动的?
答:液压系统中的压力取决于外负载的大小,与流量无关。
执行元件的运动速度取决于流量Q,与压力无关。
液压传动是通过液体静压力实现传动的。
第二章
2-3 液压油液的黏度有几种表示方法?它们各用什么符号表示?它们又各用什么
答:(1)动力黏度(绝对黏度):用μ表示,国际单位为:Pa ?s (帕?秒);工程单位:P (泊)或cP (厘泊)。
(2)运动黏度: 用ν表示,法定单位为s
m 2
,工程制的单位为St (沲,s
cm
2
),
cSt (厘沲)。
(3)相对黏度:中国、德国、前苏联等用恩氏黏度oE ,美国采用赛氏黏度SSU ,英国采用雷氏黏度R ,单位均为秒。
2-11如题2-11图所示为串联液压缸,大、小活塞直径分别为D 2=125mm,D 1=75mm;大、小活塞杆直径分别为d 2=40mm,d 1=20mm ,若流量q=25L/min 。求v 1、v 2、q 1、q 2各为多少? 解: 由题意 4
1
πD 211ν =q ∴ 1ν=4q/π D 21=0.094m/s
又 ∵q=4
1πD 222ν ∴2ν=0.034m/s
q 1=
41
π(D 21-d 21)1ν=3.86x104-m 3/s=23.16L/min q 2=41π(D 22-d 2
2)2ν=3.74 x104-m 3/s=22.44 L/min
2-13求题2-13图所示液压泵的吸油高度H 。已知吸油管内径d=60mm ,泵的流量q=160L/min ,泵入口处的真空度为2×104Pa ,油液的运动黏度υ=0.34×10-4m 2/s,密度ρ=900kg/m 3,弯头处的局部阻力系数ξ=0.5,沿程压力损失忽略不计。
解:设吸油管入口处截面为1-1截面,泵入口处的截面为2-2截面 列1-1、2-2截面处的伯努利方程:
ξρραρραP gh u P gh u P +++
=++
22
2
2212
1
112
2
由1u A 1=2u A 2 ∵A 1>>A 2 所以1u <<2u ,1u 可忽略不计,且h w 忽略不计 ∴
01=P ,0,011==h u ;
)(
943.0)min (59.56)1060(4101604
2
332
2s m m d
q u ==???==--ππ230012.166410
34.01060943.0Re 4
3
<=???==--v ud
∴该状态是层流状态,即221==αα
)(10242a p P ?-=, s H h s m u ==22),(943.0
)(08.2002
)943.0(9005.02
2
2
2a p u P =??=?
=ρξξ
代入伯努利方程:
08
.2008.99002
)
943.0(90021020002
4+??+??+?-=++s H )
(15.28
.990008
.2002
)943.0(90021022
4m H s =?-??-
?=
∴液压泵的吸油高度s
H
为2.15m.
2-14 题2-14图所示的柱塞直径d=20mm ,缸套的直径D=22mm ;长l=70mm ,柱塞在力F=40N 的作用下往下运动。若柱塞与缸套同心,油液的动
力粘度μ=0.784×10-6Pa.s ,求柱塞下落0.1m 所需的时间。 解:当柱塞往下运动时,缸套中的油液可以看成是缝隙流动
∴ Q=l
dh μπ123
p ?-
2dh π0ν 由题意 h=2d D -=1mm 以柱塞为研究对象有
F+P 0A=F f +P 1A ∴p ?= P 1- P 0=A
F F f
-
又Θ F f =μA
dy du =μπdl h
v
∴p ?=
2
4d F π-hd l μ4ν 而Q=A ν=4
1
πd 2ν
∴41πd 2
ν=l dh μπ123p ?-2dh π0ν =l dh μπ123(24d
F π-hd l μ4ν)-2dh π0ν )463(42
23h d
h d ld F
h v +
+=
πμ=?+?+????????=
-)
001.002
.04
001.0602.03(02.007.0104.7814.340
001.042233 0.32m/s
∴t=
32
.01
.0=0.3125s
第三章
3-1要提高齿轮泵的压力须解决哪些关键问题?通常都采用哪些措施? 答:要解决:1、径向液压力不平衡 2、轴向泄漏问题 为了减小径向不平衡力的影响,通常可采取:
1)缩小压油腔尺寸的办法,压油腔的包角通常< 45o ;
2)将压油腔扩大到吸油腔侧,使在工作过程中只有1~2个齿起到密封作用。利用对称区域的径向力平衡来减小径向力的大小;
3)还可合理选择齿宽B 和齿顶圆直径De 。高压泵可↑B ,↑ De ;中、低压泵B 可大些,这样可以减小径向尺寸,使结构紧凑。
4)液压平衡法:在过渡区开设两个平衡油槽,分别和高低压腔相同。这种结构可使作用在轴承上的力↓,但容积效率(ηv )↓ 齿轮泵的泄漏途径主要有三条:
端面间隙泄漏(也称轴向泄漏,约占75~80%),指压油腔和过渡区段齿间的压力油由齿间根部经端面流入轴承腔内(其与吸油腔相通)。
径向间隙泄漏(约占15~20%),指压油腔的压力油经径向间隙向吸油腔泄漏。 齿面啮合处(啮合点)的泄漏,在正常情况下,通常齿面泄漏很小,可不予考虑 。 因此适当的控制轴向间隙的大小是提高齿轮泵容积效率的重要措施。
3-2叶片泵能否实现正反转?请说出理由并进行分析。
答:不能。因为定量叶片泵前倾130
,是为了减小压力角,从而减轻磨损。而变量叶片泵后倾240
,有利于叶片紧贴定子内表面,有利于它的伸出,有效分割吸压油腔。
3-4已知液压泵的输出压力p 为10MPa ,泵的排量q 为100ml/r ,转速n 为1450r/min ,泵的容积率v η=0.90,机械效率m η=0.90,计算: 1)该泵的实际流量; 2)驱动该泵的电机功率。
解:
理论流量q t =qn=100x1450=145000ml/min=145l/min v η=
t
q q
?实际流量q=v η q t =0.90x145=130.5l/min m η=T
q p t
ω.?ωT=
m t q p η.=6090.010*********????-=26851.8w P i =ωT=26852w
3-5 某机床液压系统采用一限压式变量泵,泵的流量-压力特性曲线ABC 如题3-5图所示。液压泵总效率为0.7。如机床在工作进给时,泵的压力p=4.5MPa ,输出流量q=2.5L/min ,在快速移动时,泵的压力p=2MPa ,输出流量q=20L/min ,问限压式变量泵的流量压力特性曲线应调成何种图形?泵所需的最大驱动功率为多少?
解:在图上标出D 点(2MPa ,20L/min ),过D 点作线段AB 的平行线,交q 轴于G 点。在图上再标出E 点(4.5 MPa ,2.5 L/min ),过E 点作线段BC 的平行线,交p 轴于H 点。GD,EH 相交于F 点。
A(0,27.5) B (45,25)D (20,20)所以G (0,21.1) B (45,25)C (63,0)E (45,2.5)所以H (48.5,0) 所以GF 为y=-0.06x+21.1 HF 为y=-1.39x+67.42 所以F 点(34.8,19)
所以P i =p o
P η=p
pq
η=607.01019108.343
5????-=1574.3w