第14讲 液压传动的基本概念-【单招零距离】机械专业综合（上）

二、选择题 　１５．B　１６．B　１７．C　１８．B　１９．C　２０．D　２１．D 　２２．B　２３．C　２４．B　２５．D　２６．B　２７．B　２８．B 　２９．A　３０．B 【拓展提升】 　１．(１)凸缘联轴器　(２)万向联轴器 (３)弹性柱销联轴器　(４)十字滑块联轴器 (５)套筒联轴器　(６)齿式联轴器 (７)安全联轴器 第１４讲　液压传动的基本概念 【同步精练一】 一、填空题 　１．油液、变化、压力 　２．动力部分、执行部分、控制部分、辅助部分 　３．压力、流量 　４．黏、可压缩性、不可、黏度 　５．单位时间、体积、qv、m３/s 　６．前阻后推、负载、p、Pa 　７．相等,不相等 　８．密闭,其值不变,静压传递 　９．流量,平均流速 　１０．大,大 二、选择题 　１１．D　１２．A　１３．B　１４．C、B、C　１５．B　１６．D 　１７．D　１８．A　１９．D 三、分析简答题 　２０．(１)qv泵 ＝８×１０－４m３/s (２)p２＝０．６７MPa (３)qvT ＝３×１０－４m３/s (４)qvy ＝４×１０－４m３/s 四、计算题 　２１．(１)p１＝０MPa (２)v１＝qp/A１＝０．１m/s (３)∵p１＝py＝２．４MPa　p１A１＝p２A２＋F ∴p２＝０．８MPa (４)v２＝qT/A２＝０．００８m/s (５)Δq＝qp－v２A１ ＝５×１０－４－０．００８×５０×１０－４ ＝４．６×１０－４m３/s. 　２２．(１)p１＝ F１ A１＝ １×１０３N １×１０－３m２＝１MPa (２)py×A１＝F２＋Δp×A２ py ＝ F２＋Δp×A２ A１ ＝ ５×１０３＋０．５×１０６×０．８×１０－３ １×１０－３ ＝５．４MPa (３)qv２＝A１×v２＋３ ＝１×１０－３×５×１０－２×６×１０４＋３＝６L/min (４)qv１＋qv２＝A１×v１ qv１＝A１×v１－qv２＝１×１０－３×０．３×６×１０４－６ ＝１２L/min 【同步精练二】 一、填空题 　１．液阻,沿程 　２．流量、内泄、外泄、１．１~１．３ 　３．压力、流量、Pa、m３/s、功率(P) 　４．工作介质、润滑剂、自润滑 　５．大些 　６．小于１ 二、计算题 　７．(１)９．４１kW　(２)７．０６kW 　８．(１)qv＝７．２×１０－４m３/s p＝３．５×１０６Pa　　　　适用 (２)P电＝ p额×qv额 η ＝ ５．２×１０６×８．５×１０－４ ０．８５ ＝５．２ (kW) (３)v２＝ qv泵 A２ ＝ ７．２×１０－４ ０．００１ ＝０．７２ (m/s) 　９．(１)p泵 ＝５．２×１０６＜p额 qv泵 ＝３×１０－４m３/s＜qv额 该泵适用 (２)６．８２５kW (３)０．２９m/s 【拓展提升】 　１．(１)１．７MPa　(２)２９．５L/min　(３)０．２L/min (４)１．０６２５kW 　２．(１)０．０５m/s　(２)５×１０－４m３/s　(３)４MPa (４)２５００W 第１５讲　液 压 元 件 【同步精练一】 一、填空题 　１．最高　排气塞　２．定量 　３．２　３　４．输油量　工作压力 　５．大中型,２ 　６．机械摩擦,流量损失,机械损失 　７．偏心距大小,偏心方向 　８．差动 　９．７２,５ 􀅰３７４􀅰 总复习方案􀅰参考答案 单招零距离·机械专业综合（上） 28.可以使同一根轴上存在两种不同转速的离合器为()。 A.摩擦离合器 B.超越离合器 C.侧齿离合器 D.以上都不对 29.机器在运转过程中如要降低其运动速度或让其停止运动，常可以使用()。 A.制动器 B.联轴器 C.离合器 D.B或C 30.高速转动时，允许两轴间有较大的角位移且工作中产生附加动载荷的联轴器为( ）。 A.齿式联轴器 B.十字滑块联轴器 C.凸缘联轴器 D.万向联轴器 拓展提升 1.下列情况下，分别选用何种类型的联轴器较为合适？ (1)刚性大，对中性好的轴： (2)轴线相交的两轴间连接： (3)正反转多变，起动频繁，冲击小的两轴间连接： (4)轴间径向位移较大，转速低，无冲击的两轴间连接： (5)转速高，载荷平稳，中小功率的两轴间的连接： (6)转速高，载荷大，正反转多变，起动频繁的两轴间连接： (7)当机器过载或冲击太大时需要安全保护： 第14讲 液压传动的基本概念 考纲要求 要求 内容 掌握 1.液流连续性原理和静压传递原理 2.液压传动功率的计算和泵的选用 理解 1.液压传动的工作原理 2.流量、流速和压力的概念 了解 1.液压系统的组成和主要特点 2.压力损失和流量损失的概念 ·162· 总复习方案·第一部分机械基础 知识体系 液压传动的特点 液压传动的工作原理 工作原理及系统的组成 液压传动的组成部分 液压元件的图形符号 〔基本概念 压力{静压传递原理 液 两大重要参数 压力的建立及传递 传 基本概念 流量 液流连续性原理 的 原因 本概念 压力损失{分类 估算 原因 有关损失及功率计算流量损失分类 估算 液压缸功率计算 功率计算{液压泵功率计算 电动机功率计算 考点分布 1.近3年的考点分析 年份 知识点 题型 分值 液压传动的工作原理 填空题 2分 2018 快进时无杆腔压力的计算和活塞杆移动速度的计算、工进时调 计算题 10分 速阀两端压力差的计算和通过溢流阀流量的计算 液压元件两端的压力差、液阻与通过元件的流量之间的关系 填空题 2分 2019 液压缸的速度、液压泵的供油量、液压泵的工作压力、驱动液压 计算题 10分 泵的电动机功率的计算 活塞快进、工进速度的计算：工进时滋流阀调定压力的计算、液 2020 计算题 10分 压泵输出功率的计算。 2.常考点 (1)液压系统工作原理、系统组成 (2)压力损失和流量损失产生原因及分类 (3)液压泵的选择 (4)简单回路的参数计算（求压力、负载、流量、速度、功率等） (5)静压传递原理、液流连续性原理的应用 ·163· 单招零距离·机械专业综合（上）】 知识梳理 1.基本概念 (1)工作原理 工作介质 密封容积 传递运动 油液 能量转换 油液压力 传递动力 (液压能=一机械能) 黏性— 温度影响最大（温度高、黏度小、反之亦然） 油液特性 可压缩性—能量储存（体积不可压缩） 2.液压系统的二大参数（见下表）】 流量 描述油液流动的两大参数 平均流速 参数 相关计算推论 流量 3.1m3/s=6×10L/min.(铭牌：L/min) (q.) 1g.=y 2.q,=v·A 平均流速 1.0= A 2.=(液压缸) t 3.V话察=V油 (0) 4.v与q。、A有关、与p无关 5.A一定、q。变→℃变 3.液压系统的二大原理 液流连续性 二大原理 静压传递 (1)压力的形成：前阻后推，取决于负载，负载并联时，压力取决于压力最小值。 (2)压力的分级。（见下表） 单位：MPa 压力分级 低压 中压 中高压 高压 范围 ≤2.5 >2.5~8 >8~16 >16~32 (3)压力的计算 F P-A 式中，F的单位为N,A的单位为m2,p的单位为Pa。1(MPa)-1X10(Pa)。 (4)两大原理的说明（见下表） ·164· 总复习方案·第一部分机械基础 原理 重要的结论 1.无分支管路中，通过每一截面的流量相等 液流连续性 2.无分支管路中的任意点：q1=q2=qa=… 3.无分支管路中的任意点：A101=A22=A3v?=…,面积大流速小 1.密封容积内，压力处处相等 静压传递 2.静压力方向垂直指向承压表面 3.压力若有变化，压力变化值处处相等 4.压力、流量损失 (1)压力损失 压力损失 原因 沿程损失（等截面） →液阻 能量损失 局部损失（变截面） (局部损失是主要的压力损失) 功率浪费 压力损失的后果 油液发热、黏度下降 原因 泄漏 内泄漏→高压向低压 (2)流量损失 (压力差)外泄漏→内部向外部 (3)压力流量损失的估算 压力损失：K压=1.3~1.5（结构复杂或长取大值） 流量损失：K=1.1~1.3(结构复杂或长取大值) 5.系统功率计算（定量泵）（见下表）】 功率 计算 F=P缸·A P红 P缸=F·U =p·9血 A P泵=p泵·q原=K压·K聚·p虹·q南 P (p某：最高压力、q:最大流量) [P翠·9（变量泵） n P电 9菜·9（定量泵） P电配= P机·9（定、变量泵）（中：额定压力、9：额定流量） 6.液压泵的校验 只有同时满足9溪二9)泵才适用 p桑<p额 q率、p桑—计算的泵的参数 9板、力额 泵的参数（铭牌所标） ·165· 单招零距离·机械专业综合（上）】 典例精析 【例1】题图1一14一1所示的系统中，活塞的工 回程◆→工作行程 作循环为“快进→工进→快退→停止”。已知活塞快进 速度等于快退速度的2倍。定量泵的额定压力p领为 5.2×10°Pa.液压缸无杆腔有效作用面积A1=0. 03m2,活塞快进速度v快=0.08m/s,工进速度v1= 0.02m/s。阀5的压力差△p=0.5MPa,阀4的开启 压力为lMPa。阀6的调定压力为4MPa,忽略摩擦 和管道压力损失。试计算： (I)快进时液压泵的工作压力为多少MPa; 中M米5 (2)工进时克服的负载F为多少N; (3)工进时通过阀6的溢流量qs为多少L/min; (4)工进时液压泵的输出功率为多少kW; (5)与该泵匹配的电动机功率为多少kW(取？=0.8) 山 【解析】本题解题的关键是：(1)能够正确地分 图1一14一1 析快进与工进状态下的进回油路线；(2)能正确地建 立快进与工进状态下的力平衡方程式，工进状态下要考虑节流阀的压力差；(3)明确液压泵的 额定流量可通过快进状态下液压泵的流量求解；(4)熟记压力、流量、功率各种计算公式。本题 的易错点是：(I)液压泵额定流量的求解；(2)活塞有效面积的求解。 【答案】(1)p案=0MPa (2),口快进=20快越 ∴.q聚/A:=q泵/A2.A2=2A3 又A1=A2+A3 ∴A,=3A:=0.01m2A:=0.02m 建立工进状态下活塞力平衡方程式： p1A1=2A,十F(p1为液压缸无杆腔压力，p2为液压缸无杆腔压力) (4-0.5)×105A1=1×10A2+F ∴.F=8.5×104N (3)qr进=vx进A1=0.02×0.03=6×10-4m3/s 9桑=v快进Ag=0.08×0.01=8X10-4m3/s q6=q秦-qr进=8×10-4-6X10-4=2X10-4m3/s=12L/min (4)P=p暴×q泰=4×108×8×10-4=3.2kW (5)P电起=p额×q颜/7=5.2×10×8×104/0.8=5.2kW 【例2】图1一14一2为双泵并联供油回路，已知泵的输出流量q。1=3×10-‘m3/s,92= 0.8×10-4m3/s,液压缸两腔的有效面积A1=80×10-4m2,A2=60×10-4m2,调速阀的进出 油口压力差△p=0.6MPa,试计算： (1)快进时（外负载F=0)活塞的最快速度为多少m/s? ·166· 总复习方案·第一部分机械基础 (2)工作进给时外负载F=5.24×10N,此时液压缸无 杆腔的压力是多少MPa? (3)若工作进给时流经调速阀的油液流量为0.48×10· m3/s,则由溢流阀3溢出油液的流量为多少m3/s? 【解析】本题的核心是要弄清两个难点，第一，系统快 进、工进时双泵是怎样工作的？第二是调速阀前后的压力差在 系统中起到了什么作用。据图分析可知：快进时，双泵供油；工 进时泵1卸荷，泵2供油（单泵）。调速阀前后压力差在本系统 中就是背压值。当然，快进时系统为差动回路也不能看错。基 于上述认识再去计算，得出正确答案就不难了。 【答案】(1)快进时的最快速度 图1一14-2 V5%83X10十0.8x100.19m8 20×10-4 (2)工进时，液压缸无杆腔的压力 建立活塞力平衡方程式p工进·A1=F十p#·A2 中：为调速阀前后的压力差 px送·80×104=5.24×104+0.6×10°×60×10-4 pr进=7X10Pa=7MPa (3)溢流阀溢出的流量 需分两步去计算，先求速度，后求流量 V进=A-0,48X10 60×10 -=0.008m/s 9,数=92一qv缸 9t=Vx进·A1=0.008×80×10-4=0.64×104m3/s 9￥=0.8×10-4-0.64×10-4=0.16×10-4m3/5 【例3】如图1一14一3所示两液压缸，左液压缸左腔输入油液的压力为p=2MPa,流量q, =10.5×104m/s,左液压缸的油液进入右液压缸的左腔，液压缸的横截面积分别为A1=5×10-3m, A2=8×10-3m2,A,=1.2×10-2m2,试求右活塞杆所能克服的负载F和运动速度v。 B a L 图1一14一3 【解析】本题主要考核液流连续性原理与静压传传递原理的应用，图中一缸为增压缸，另 一缸为普通单出杆缸，同学们做题时要能分清油液的流向及力平衡方程建立的环境。 【答案】(1)对于左增压缸01=A, 建立力平衡方程 ·167· 单招零距离·机械专业综合（上） p·A2=p1·A1 1=p·A (2)对于右缸 左缸的油液进人右缸。 左缸的压力传递给右缸。 ①求速度 92 .0= A3 92=v1·A1 q·A1 o= 1·A1A2 9,·A110.5×10-4×5×10-3 A3 A3 A2·A3 8×103×1.2X10-=0.058m/s ②求压力 建立力平衡方程： p1·A3=F F=p1·A3=p· A2·A=2 8×10-3 A 5X10-×1.2X102×10=3.84X10(N 注：同学们可研究一下，如果图形变化如图1一14一4所示，结果又是怎样？（已知A4=6 ×10-3m2) p.q. 图1-14-4 【例4】题图1一14一5所示液压系统中，已知活 塞向右运动速度v=0.04m/s,外界负载F=10kN,活 塞有效工作面积A=0.008m2。系统简单且管路较短， 液压泵的qm颜=4.166×10-4m3/s,p瓶=2.5MPa。并根 据下列条件试计算： (1)若活塞运动过程中系统所受总阻力为2kN,求 系统能正常工作溢流阀的最小调定值； (2)若不计阻力，则该泵是否适用，并求出驱动该 泵的电机功率（泵的总效率为0.85）。 【解析】本题解题的关键是：(1)明确溢流阀的最 小调定值即系统正常工作时的最大压力值，找出此极 限关系。(2)能够正确地列出力平衡方程式。(3)此泵 是否适用应在求缸的最大压力和最大流量的基础上， 图1-14-5 考虑压力和流量损失得出泵的最高压力和最大流量，并与泵的额定值进行比较判别。(4)由于 ·168· 总复习方案·第一部分机械基础 液压泵为定量泵，因此P电=p桑·q颜。 【答案】(1)：p,·A=F+F) x= F+F1_(10+2)×1 A 0.008 -=1.5MPa (2)p聚=KF。·F =1.3 10×103 0.008 =1.625MPa<2.5MPa q=K·A·v=1.1×0.008×0.04=3.52×10-4m3/s<4.166×10-4m3/s ,此泵适用 P电=P系·9题=1.625X10°X4.166X10 -=0.796kW 7热 0.85 0同步精练一 一、填空题 1.液压传动以 为工作介质，利用密封容积的 传递运 动，依靠油液内部的 传递动力。 2.液压系统主要由 组成。 3.液压泵是提供一定 和 的油液的动力元件。 4.油液的两个最主要的特性是 和 ;通常油液近 似看做 压缩， 随温度的变化而变化。 5.流量是 内流过容器某截面的液体的 ;流量用 表示，单位为 6.液压传动系统的压力在 作用下形成，其大小取决于 ；压 力用 表示，单位为 7.理想液体在管径不等的无分支管路中作稳定流动时，通过每一截面积的流量 ,通过每一截面积的流速 8. 容器内静止油液中任意一点的压力如有变化，其压力变化值将传递给油液 的各点，且 。 这称为 原理（帕斯卡原理）。 9.描述油液流动时的两个主要参数是 和 10.当液压元件两端的压力差一定时，液阻越小，通过元件的流量越 ;当液压元 件的液阻一定时，元件两端的压力差越大，通过元件的流量越 二、选择题 11.下列元件中属于控制元件的是( A.电动机 B.液压泵 C.液压缸 D.换向阀 12.影响液压油黏度变化的主要因素是( ) A.温度变化 B.压力变化 C.容积变化 D.速度变化 13.液压马达是液压系统的(）。 A.动力部分 B.执行部分 C.控制部分 D.辅助部分 14.液压泵将电机的( )转变为油液的( );而液压缸又将这能量转变为工作机构 运动的()。 A.电能 B.液压能 C.机械能 D.热能 ·169· 单招零距离·机械专业综合（上） 15.当液压缸的截面积一定时，液压缸（或活塞）的运动速度取决于进入液压缸的液体的 (). A.压力 B.流量 C.流速 D.功率 16.当液压系统中同时受几个负载并联时，压力的大小等于()。 A.所有压力的代数和 B.最大压力与最小压力之差 C.所有压力中的最大值 D.所有压力中的最小值 17.水压机的大小活塞直径之比为100：1，小活塞的工作行程为20mm,如果大活塞要上 升2mm,则小活塞要工作( )次。 A.1 B.100 C.10 D.1000 18.如图1一14一6所示的液压缸，若活塞和活塞杆的面积之比为2：1，则进油量Q1与回 油量Q2的关系是()。 A.Q1=2Q2 B.2Q1=Q2 C.Q=Q2 D.Q1=4Q2 B卧 图1-14-6 图1-14-7 19.图1-14-7所示油管水平放置，液体在管内连续流动，若不考虑管内的能量损失，则截 面A、B两处的压力和平均流速下列说法正确的是()。 A.pA=B、VA=UB B.PAPBAUB C.pA<pB、VA>VB D.PA=PBUA>UB 三、分析简答题 20.图1-14-8为某液压系统图。已知液压缸无杆腔的有效面积为A1=400cm2,活塞杆的 有效面积为Aa=100cm2,溢流阀调定压力py=3MPa,活塞快进时的运动速度vk=0.08m/s, 活塞工进时受到的负载F=100kN,工进时的运动速度v工=0.01m/s。若元件的泄漏和损失 忽略不计，试计算： 7 2YA 图1-14-8 ·170· 总复习方案·第一部分机械基础 (1)泵的输出的流量q泰为 立方米每秒。 (2)调速阀的入口压力p2为 兆帕。 (3)工进时通过调速阀的流量qr为 立方米每秒。 (4)工进时通过溢流阀的流量为q为 立方米每秒。 四、计算题 21.图1-14-9为某铣床液压系统图。泵输出流量q。=5×10m3/s,溢流阀调定压力y= 2.4MPa,液压缸两腔有效面积分别为A1=50×10-4m2、A2=25×10-‘m2,铣削负载F=10kN, 铣削时通过调速阀的流量为qr-2×10-5m3/s。若元件的泄漏和损失忽略不计，试计算： (1)活塞快进时，p1为多少兆帕？ (2)活塞快进时，活塞运动速度V快为多少米每秒？ (3)活塞工进时，p2最大为多少兆帕？ (4)活塞工进时，活塞运动速度工为多少米每秒？ (5)活塞工进时，溢流阀的溢流量△q为多少立方米每秒？ P X▣ 1YA 图1-14-9 22.题图1-14-10所示的液压回路中，液压缸无杆腔的面积A1=1×10-3m2,有杆腔的面积 A2=0.8×10-3m2,快进和工进时负载分别为F1=1kN、F2=5kN,相应的活塞移动速度为v1 =0.3m/s、v2=0.05m/s。工进时油液通过节流阀6的压力差△p=0.5MPa,溢流阀7溢走的 油液流量为3L/min。不计其他损失，试计算： (1)快进时液压缸无杆腔的压力p1为多少MPa? (2)溢流阀7的调定压力p,是多少MPa? (3)泵8输出的流量qe为多少L/min? (4)泵1输出的流量q为多少L/min? 图1-14-10 ·171