1、例题与习题,1液压油,2流体力学,3液压泵,8液压系统分析,4液压马达,5液压缸,6液压阀,7基本回路,流体力学基础部分,解：p=p0+ghp0=F/A=1000/(110-3)= 1106 N/ m2 p=p0+gh=1106+9009.80.5=1.0044106 N/ m21106 N/ m2 结论：液柱高度引起的压力gh很小，可忽略不计。,例1、如图所示容器内充满油（=900Kg/m3），活塞面积A=110-3 m2，F=1000N，求活塞下方深h=0.5m处的压力。,h,F,例2.U形管侧压计内装有水银，U形管左端与装有水的容器相通，右端开口与大气相通。已知：h=20，h=30，水银
2、密度为13.6103 Kg/m3，计算A点的相对压力和绝对压力。,解：取B-C为等压面：左支：pB=pA+gh1 右支：pC=汞g（h+h1） pB= pC pA+gh1=汞g（h+h1） pA=汞gh+（汞水）g h1=13.61039.80.2+（13.6103103）9.80.3 =63765 （N/m2）=0.064MPa(相对压力)pA =101325+637650.165 MPa(绝对压力),分析：该题要利用等压面的概念。,例3.求水从小孔流出的速度,取1-1、2-2两截面列伯努利方程条件分析：z1=h， z2=0，hw=0 1=0，1= 2=1 于是有当两处都开口时,时,例4：如
3、图所示一倾斜管道，其长度L=20m，直径d=10mm，两端高度差h=15m，液体密度=900kg/m3 ，运动粘度=45cst，两端压力分别为（1）p1=0.45MPa， p2=0.4MPa；(2) p1=0.45MPa， p2=0.25MPa求管中液流的流动方向和流速。,p2+ gh=0.5325MPap1 故油液从上向下流动。 p= p2+ghp1=8.23104Pa=32lv/d2,p1,p2,h,解：,例5：已知液压泵 q=25L/min，D=50mm，d=30mm，d1= d2=15mm，求v活塞， v 进油， v 回油,解：由流量连续性方程： q=v活塞A活塞=v进油A进油管 v活
4、塞= 4q /d2=251034/0.05260=0.21m/s v进油=4q / d12=251034/p0.015260=2.36m/s v回油=4q回油 / d22 q回油= v 活塞（D2d2）/4= v回油d22/4 v回油=v 活塞（D2d2）/ d22=0.21（502302）/ 152=1.49m/s,例6.文氏流量计由喇叭管和U型管组成，已知D1=200mm， D2=100mm水银柱压力计的读数为h=45mm时，求通过流量计水流的流量。,解 ：在缓变流段取断面I-I和II-II，选择0-0为零势面，则有伯努利方程,不计能量损失，取,连续性方程,例6.文氏流量计由喇叭管和U型管
5、组成，已知D1=200mm， D2=100mm水银柱压力计的读数为h=45mm时，求通过流量计水流的流量。,由于U型管中的液体静止不动，故遵守静力学的规律,取O1-O2等压面，则得,例2.7,已知液压泵q=1.510-3m3/s，D=100mm，F=30000N。回油腔压力近似为零。进油管内径d=20mm，H=5m，=7.2，=900kg/m3，=46mm2/s 求：进油路的压力损失与泵的供油压力。,例2.7 q=1.510-3m3/s，D=100mm，F=30000N。进油管内径d=20mm，H=5m，=7.2，=900kg/m3，=46mm2/s 求：进油路的压力损失与泵的供油压力,解：1
6、）计算压力损失进油管内流速：,判断流态：,为层流,沿程阻力系数：,压力损失：,例7.q=1.510-3m3/s，D=100mm，F=30000N。进油管内径d=20mm，H=5m，=7.2，=900kg/m3，=46mm2/s 求：进油路的压力损失与泵的供油压力,2）求泵的供油压力：,取1-1，2-2截面列伯努利方程,解：,例7.q=1.510-3m3/s，D=100mm，F=30000N。进油管内径d=20mm，H=5m，=7.2，=900kg/m3，=46mm2/s 求：进油路的压力损失与泵的供油压力,为动能变化量,1=2=2,故,近似公式：,解：2）求泵的供油压力：,例8.有一液压泵，流
7、量为25L/min，吸油管内径为25mm泵的吸油口比油箱液面高出h=400mm，如只考虑管长为500mm的吸油管中的沿程压力损失，油液的运动粘度为3010-6m2/s，液体密度=900kg/m3，试问泵的吸油腔处的真空度为多少？（取 ）,油液流动的雷诺数吸油管内油液流速沿程损失泵入口处的真空度为,例9.某液压系统采用管长25m，内径20mm的管道供油。设油液密度=900kg/m3，=40mm2/s，当流量为0.3L/s时，试计算其压力损失。又若流量增加到2.6L/s时，压力损失为多少？,解：1）首先求雷诺数判断流态当q=0.3L/s时，,判断流态：,为层流,压力损失：,2）当q=2.6L/s时
8、，,判断流态：,为紊流,压力损失：,沿程阻力系数：,【解】2）计算速度，判断流态,T2-10.水平放置的圆管,两段直径分别为d1=5mm，d2=20mm，每段长l=3mm。液体密度=900kg/m3，运动粘度为20mm2/s。若不计管内流动的能量损失，试问： 1）截面1-1和2-2哪一处压力较高？为什么？ 2）通过流量q=30L/min，求两截面间的压力差。,为层流,为紊流,计算两端压力差 取进出油口两断面列伯努利方程,解：吸油管内流速为 ：,例10.如图所示液压泵从一个大的油池中吸油，流量为q=25L/min，油液的运动粘度为3410-6m2/s，液体密度=900kg/m3，吸油管内径为60
9、mm，并设泵的吸油管弯头处局部阻力系数=0.2，吸油口粗滤网的压力损失p=0.0178MPa。如希望泵入口处的真空度不大于0.04 MPa，试求泵的吸油高度H。,按题意pa+p0.04MPa,解：吸油管内流速为 ：,例10.如图所示液压泵流量为q=60L/min，吸油管内径为d=25mm，管长l=2m，油液的运动粘度为14210-6m2/s，液体密度=900kg/m3，吸油口粗滤网的压力损失p=0.01MPa。空气分离压pd=0.04 MPa，试求泵的吸油高度H。,按题意pa+p0.04MPa,【解】1）计算速度，判断流态,例11.水平放置的光滑圆管由两段组成，直径分别为d1=10mm，d0=
10、6mm，每段长l=3mm。液体密度=900kg/m3，运动粘度为0.210-4m2/s，通过流量q=18L/min，管道突然缩小处的局部阻力系数=0.35，试求管内的总压力损失及两端的压力差。,为层流,为紊流,压力损失,【解】2）计算两端压力差取进出油口两断面列伯努力方程,例11.水平放置的光滑圆管由两段组成，直径分别为d1=10mm，d0=6mm，每段长l=3mm。液体密度=900kg/m3，运动粘度为0.210-4m2/s，通过流量q=18L/min，管道突然缩小处的局部阻力系数=0.35，试求管内的总压力损失及两端的压力差。,液压泵部分,例1.某液压泵的输出油压p=10MPa，转速n=1
11、450r/min，排量V=46.2mL/r，容积效率V =0.95，总效率 =0.90，求液压泵的输出功率和驱动泵的电机功率。,解：1）输出功率Po=pq=pqt =pnVV =10106145046.210-60.95/60=10.6KW2）求电动机的功率泵的输入功率Pi= Po/=10.6/0.9=11.77KW,例2.某液压泵在转速n=950r/min时，理论流量qt=160L/min。在同样的转速和压力p=29.5Mpa时，测得泵的实际流量为q=150L/min，总效率 =0.87，求： （1）泵的容积效率； （2）泵在上述工况下所需的电动功率； （3）泵在上述工况下的机械效率； （4
12、）驱动泵的转矩多大？,解：1）泵的容积效率 V=q/qt=150/160=0.94=94%2）P电机=Pi=Po/=pq/=29.5106（15010-360）/=84.77KW3）泵的机械效率m=/V=0.87/0.94=0.93=93%4）驱动泵的转矩：由P电机=2nT 可得T=P电机/（2n）=84.77103/（2950/60）=852N或 T=pV/（2）m=p（ qt /n）/（2m）=851N,在下面各图中，请指出各液压泵是什么液压泵。当各图输入轴按顺时方向旋转时，指出A、B口哪个为吸油口，哪个为压油口。,已知液压泵的额定压力和额定流量，若不计管道内压力损失，说明下图中液压泵出口
13、处的工作压力值,液压马达部分,例1 某减速机要求液压马达的实际输出转矩T=52.5Nm，转速n=30r/min，马达回油腔压力为零。设液压马达的排量VM=12.5cm3/r，液压马达的容积效率MV=0.9，机械效率Mm=0.9，求所需要的流量和压力各为多少？,解：1）由马达的转矩公式,2）由马达的转速公式,得马达的进出口压力差为,当马达回油腔为零时，马达的进口压力为29.3MPa,得马达的需要的流量,例2.某液压马达排量为VM=70mL/r，供油压力p=10MPa，输入流量q=100L/min，液压马达的容积效率MV=0.92，机械效率Mm=0.94，马达回油腔压力为0.2 MPa，试求： 1
14、）液压马达的输出转矩； 2）液压马达的转速。,解：1）液压马达的输出转矩,2）液压马达的转速,例3.某液压马达排量为VM=40mL/r，供油压力p=6.3MPa，转速n=1450r/min时，实际输入流量qM=63L/min，马达的实际输出转矩TM=37.5Nm，求液压马达的容积效率MV、机械效率Mm和总效率M。,解：1）液压马达的容积效率,3）液压马达的总效率,2）液压马达的机械效率,液压缸部分,例1.如图所示，已知液压缸活塞直径D=100mm，活塞杆直径d=70mm，进入液压缸的油液流量q=25L/min，进油压力p1=20105Pa，回油压力p2=2105Pa。试计算图示三种情况下的运动
15、速度大小、方向及最大推力。,解：由已知条件知液压缸的无杆腔和有杆腔的面积分别为,a图为缸筒固定，因大腔进油，小腔回油，故活塞向左运动。 运动速度：,最大推力,例1.如图所示，已知液压缸活塞直径D=100mm，活塞杆直径d=70mm，进入液压缸的油液流量q=25L/min，进油压力p1=20105Pa，回油压力p2=2105Pa。试计算图示三种情况下的运动速度大小、方向及最大推力。,解：由已知条件知液压缸的无杆腔和有杆腔的面积分别为,b图为活塞杆固定，因小腔进油，大腔回油，故缸筒向左运动。 运动速度：,最大推力,解：c图为活塞杆固定，两腔差动连接，故缸筒向右运动。 运动速度：,最大推力,可见：三
16、种情况下大腔进油时输出推力最大，而速度最慢。此例中有杆腔进油及差动连接情况下速度基本相同。,例1.如图所示，已知液压缸活塞直径D=100mm，活塞杆直径d=70mm，进入液压缸的油液流量q=25L/min，进油压力p1=20105Pa，回油压力p2=2105Pa。试计算图示三种情况下的运动速度大小、方向及最大推力。,下图所示的三个液压缸的杆径均为d，缸筒内径均为D，已知输入流量为q，分析各缸运动件的运动方向及写出推力F和速度v的表达式。（9分）,方向：,方向：,方向：,Fa=,Fb=,Fc=,va=,vb=,vc=,例2. 如下图所示，为两结构尺寸相同的液压缸，其有效作用面积A1=100cA2
17、=80c,p1=0.9MPa液压泵的流量q1=12L/min,若不计摩擦损失和泄漏，试求： 1)两缸负载相同时(F1=F2)，两缸的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？两缸的速度各为多少？ 3)缸2不受负载时(F2=0) ，缸1能承受多少负载？两缸的速度各为多少？,答案：5000N,0.02m/s,0.016m/s; 11250, 0.02m/s,0.016m/s;9000N,液压阀,符号识别,符号识别,考题类型,分析以下各回路中，溢流阀各起什么作用？（每小题2分，共12分）,例1.图示系统，溢流阀的调整压力为5MPa，顺序阀的调整压力为3MPa，问下列
18、情况时A、B 点的压力各为多少？ （1）液压缸运动时，负载压力pL=2.5或4 MPa 时 （2）活塞运动到终点时。,例2.求1）液压缸启动后两换向阀处于中位时，ABC三点的压力； 2）1YA、2YA通电，两缸运动过程中， ABC三点的压力； 3）两缸运动到终点时， ABC三点的压力；,由已知条件，缸1工作压力： p1=FL1/A1=35000/(10010-4)=3.5MPa 缸2工作压力： p2=FL2/A2=25000/(10010-4)=2.5MPa,液压缸启动后两换向阀处于中位时，液压泵的油液只能从溢流阀回油箱，故pA =5MPa。因顺序阀额定压力小于pA ，顺序阀开启， pB =
19、pA =5MPa。减压阀先导阀开启，减压阀开口关小，起减压稳压作用， pC =3MPa。,1）液压缸启动后两换向阀处于中位时，ABC三点的压力,2）2Y得电，缸2工进，由于减压阀出口工作压力小于调定压力，减压阀不起减压作用， pC =2.5MPa。溢流阀不开启， pA = pC =2.5MPa。因顺序阀调定压力大于pC ，顺序阀不开启。,缸2工进碰到死挡铁，缸2负载可视为无穷大，减压阀先导阀开启，减压阀开口关小，起减压稳压作用， pC =3MPa。液压泵的油液绝大部分从溢流阀回油箱，故pA =5MPa。顺序阀开启， pB = pA =5MPa。,p1=3.5MPa，p2 =2.5MPa,例2.
20、求1）液压缸启动后两换向阀处于中位时，ABC三点的压力； 2）1YA通电，缸1运动过程时和运动到终点时， ABC三点的压力； 3）,3）2Y失电，1Y得电，缸1运动时，顺序阀出口压力取决于负载， pB = 3.5MPa。顺序阀必须开启， pA = 4MPa。由于减压阀的作用， pC= 3MPa。 缸1运动中突然失去负载， pB = 0，由于顺序阀开启， pA = 4MPa。 pC= 3MPa。,注：减压阀的出口压力与出口工作负载有关，在出口的工作负载压力大于调定压力时，减压阀先导阀开启，减压阀开口管小，起减压稳压作用；顺序阀的进口压力必须大于等于其调定压力，而出口取决于负载，当负载压力大于调定
21、压力时，其进口压力等于负载压力。,p1=3.5MPa，p2 =2.5MPa,如图所示为一定位夹紧系统，试问（1）1、2、3、4各为什么阀？各起什么作用？（2）系统的工作过程,综合思考题,阀4为外控内泄顺序阀，作泵1的泄荷阀， 阀5为内控外泄顺序阀，作电液阀7的预控压力阀； 阀6为溢流阀，作系统安全阀； 阀9为内控内泄顺序阀，作平衡阀，以使重物G不因自重而下落。,题7-6,例3.阀4、5、6、9的名称及作用,3）基本回路：由泵1、2泄荷阀4、溢流阀6及单向阀3组成的双泵供油快速运动回路；由电液换向阀7 构成的换向回路；由预控压力阀5及M型中位机能的电液换向阀7组成的泄荷回路；由单向阀8及顺序阀9
22、构成的平衡回路等。,阀4设定了泵1的最高工作压力，其调定压力p4= p1 ，阀5的调定压力应保证电液换向阀的最低控制压力， p4 =0.30.5MPa；阀6设定了泵2的最高工作压力，其调定压力p6= p2 ；阀9要能平衡重力G，其额定压力p9 G/A,题7-6,2）阀4、5、6、9的压力设定,基本回路部分,例1. 试用定量泵、溢流阀、单杆缸、节流阀组成一回油路节流调速回路，并推导其速度-负载特性方程。,例2.试用液压泵、溢流阀、外控内泄顺序阀、单向阀组成双泵供油快速运动回路，并说明其工作原理。,例3.试用液压泵、溢流阀、两个调速阀、一个二位三通电磁换向阀、单杆液压缸组成一调速阀并联的速度换接回
23、路。图7.27,例4.试用液压泵、溢流阀、两个调速阀、一个二位二通电磁换向阀、单杆液压缸组成一调速阀串联的速度换接回路。图7.27,例5.图示回路中，液压泵的流量qP =0.16710-3m3/s，液压缸无杆腔面积A1=50cm2，液压缸有杆腔面积A2=25cm2，溢流阀的调定压力 py=24105Pa，负载F=10000N。节流阀口为薄壁孔，流量系数Cq =0.62，油液密度=900kg/m3，试求：节流阀口通流面积AT=0.01cm2时和0.05cm2的液压缸速度v、液压泵压力pp,解：1）当AT=0.01cm2时，设溢流阀开启由活塞受力平衡方程py A 1=p2A2+F 得,由节流阀压力
24、流量方程得,液压泵的流量 qP =16710-6m3/s q1qP,说明溢流阀开启的假设正确。活塞的运动速度,液压泵工作压力pp=pY=2.4MPa,q1=q2A1/A2=52.2810-6m3/s,解：2）当AT=0.05cm2时，设溢流阀开启，由活塞受力平衡方程py A 1=p2A2+F 得,由节流阀压力流量方程得,液压泵的流量 qP =16710-6m3/s q1 ，说明溢流阀开启的假设不成立。 此时节流阀开口面积太大，不起节流作用。 溢流阀关闭，液压泵流量全部进入液压缸。活塞运动速度为,q1=q2A1/A2=261.410-6m3/s,续,则： q2 =vA2=3.3410-22510-4=83.510-6m3/s,由节流阀压力流量方程得,由活塞受力平衡方程式pP A 1=p2A2+F 得,相似题型：7-3，7-4,液压系统分析,1、如图一液压系统，读懂该图，填写元件动作表，并填空。 1）阀2为 位 通 型中位机能 控制换向阀。 2）阀1的作用是 。 元件动作顺序表,2、如图一液压系统，读懂该图，填写元件动作表，并填空。 1）液压泵1为 量泵。 2）阀2的作用是 。 电磁铁动作顺序表,液压系统分析,
