液压系统基本回路思考与练习题答案.pdf

第六章第六章 液压系统基本回路液压系统基本回路 思考与练习思考与练习 6 6- -1 1液压系统基本回路按功能可分为哪几类？液压系统基本回路按功能可分为哪几类？ 答：基本回路就是能够完成某种特定控制功能的液压元件和管道组合而成 的液压回路。按功能分类：压力控制回路、方向控制回路、速度控制回路、多缸 动作控制回路。 6 6- -2 2压力控制基本回路有哪些？压力控制基本回路有哪些？ 答；主要包括调压回路、减压回路、保压回路、增压回路、释压回路、卸荷回路 和平衡回路等多种回路。 6 6- -3 3溢流阀在压力控制回路中有哪些作用？溢流阀在压力控制回路中有哪些作用？ 答：可用于定量泵系统的单级调压、多级调压、远程调压和泵卸荷等工况。 6 6- -4 4什么是卸荷回路？卸荷回什么是卸荷回路？卸荷回路常用哪些方法？路常用哪些方法？ 答：卸荷回路的功用是在液压泵驱动电动机不频繁启闭的情况下，使液压泵在 功率损耗接近于零的情况下运转，以减少功率损耗，降低系统发热，延长泵和 电机的寿命。 卸荷可分：变量泵系统的流量卸荷和定量泵系统的压力卸荷。流量卸荷主要是 使用变量泵，使泵仅为补偿泄漏而以最小流量运转，此方法比较简单，但泵仍 处在高压状态下运行，磨损比较严重。压力卸荷的方法是使泵在接近零压下运 转，常见的压力卸荷方式有以下几种： （1）二位二通阀卸荷：二位二通阀的规格必须与液压泵的额定流量相适应，常 用于泵流量小于 63L/min 的场合。 （2）M、H 型三位换向阀的中位卸荷：一般适用于压力较低和小流量场合。且 选用换向阀的通径应与泵的额定流量相适应。 （3）用先导型溢流阀和二位二通电磁阀组成的卸荷回路：这种回路比直接用二 位二通电磁阀的回路平稳，适合于大流量的系统。 （4）双泵供油回路中利用顺序阀作卸荷阀的卸荷方式 （5）限压式变量泵的卸载回路 （5）蓄能器的卸载回路 6 6- -5 5如何实现夹紧液压缸的保压？保压回路中单向阀有什么作用？如何实现夹紧液压缸的保压？保压回路中单向阀有什么作用？ 答：采用保压回路，如最简单的保压回路是使用密封性能较好的液控单向阀的回 路，但是阀类元件处的泄漏使得这种回路的保压时间不能维持太久。常用的保压 回路有：利用液压泵保压的保压回路；利用蓄能器的保压回路；自动补油保压回 路。保压回路中单向阀的作用是短时间内保证夹紧缸夹紧后，不受主系统压力降 低而使夹紧力下降的影响。 6 6- -6 6减压回路中，减压阀总是起减压作用吗？减压阀的非工作状态是什么情减压回路中，减压阀总是起减压作用吗？减压阀的非工作状态是什么情 况？况？ 答：减压阀在工作状态时起减压作用，非工作状态不起减压作用。其非工作状态 时减压阀芯不动，阀口常开。 6 6- -7 7 增压回路有什么作用？何为单作用增压缸的增压比？增压回路有什么作用？何为单作用增压缸的增压比？ 答：增压回路是在液压系统中的某一支路需要压力较高但流量不大时采用的回 路，其可节约能源，降低系统设计成本。单作用增压缸的增压比为大活塞面积与 小活塞 2 面积的比，即 2 2 d D K 。 6 6- -8 8何谓释压回路？释压回路中节流阀用什么作用？何谓释压回路？释压回路中节流阀用什么作用？ 答：释压回路：换向前缓慢释放高压腔内压力的回路。节流阀用于调节释压的快 慢。 6 6- -9 9不同控制方式的换向阀组成的换向回路各有何特点？不同控制方式的换向阀组成的换向回路各有何特点？ 答：手动换向阀因换向精度和平稳性不高，所以适用于间歇换向且无需自动化的 场合。电磁换向阀换向时间短，换向冲击大，换向力小，只适于小流量、平稳性 要求不高的场合，但易于实现自动化。机动换向阀换向位置精度高，换向作用于 阀芯的作用力大，是用于速度和惯性力较大的场合。液动或电液动换向阀换向精 度和平稳性好，适于流量达、换向精度和平稳性要求高的场合。 6 6- -1010M M 型、型、O O 型、型、P P 型、型、H H 型换向阀中位时可以实现哪些基本回路型换向阀中位时可以实现哪些基本回路? ? 答：用 O 型、M 型三位四通换向阀的中位可实现锁紧回路；用 M、H 型三位换 向阀的中位可实现卸荷回路；P 型三位换向阀的中位可实现差动快进回路。 6 6- -1111蓄能器在回路中有什么作用？蓄能器在回路中有什么作用？ 答：蓄能器在快速运动回路中起短期供油作用；蓄能器在保压回路中起补漏保 压作用；还可减少液压冲击或压力脉动。 6 6- -1212如何实现液压缸如何实现液压缸的锁紧？锁紧效果如何？的锁紧？锁紧效果如何？ 答： （1）由 O 型、M 型三位四通换向阀的中位实现液压缸的锁紧，锁紧效果差 适于锁紧时间短且要求不高的液压系统； （2）由液控单向阀实现液压缸的锁紧， 密封性好，泄漏少，锁紧效果好，最佳方案是与 Y 型中位机能的三位四通换向 阀配合使用，这样在换向阀处于中位时，液控单向阀的控制油路和输入油路都处 于零压状态，此时液控单向阀可以被可靠的关闭。 6 6- -1313如何实现液压缸的快速运动？如何实现液压缸的快速运动？ 答：可用差动连接的快速运动回路、双泵供油的快速运动回路、采用蓄能器的快 速运动回路、变量泵供油增速回路实现液压缸的快速运动。 6 6- -1414调速回路有哪些？节流调速回路有哪些？调速回路有哪些？节流调速回路有哪些？ 答：调速回路： （1）节流调速回路（定量泵、流量控制阀） （2）容积调速回路（变 量泵、变量液压马达） （3）容积节流调速回路（变量泵、流量控制阀） 。节流调 速回路： 进油路节流调速回路、 回油路节流调速回路和旁油路节流调速回路三种。 6 6- -1515进油节流调速回路有何速度负载特性？最大承载能力与节流阀开口有关进油节流调速回路有何速度负载特性？最大承载能力与节流阀开口有关 吗？在低速轻载时的速度刚度怎样？有哪些功率损失？回路效率如何？吗？在低速轻载时的速度刚度怎样？有哪些功率损失？回路效率如何？ 答：速度负载特性：在回路中调速元件的调定值不变的情况下，负载变化所引 起速度变化的性能。由公式分析，当 A、 T A不变时，随着负载 F 的增加，速度 V 下降较快，特别是在重载区的速度刚性比轻载区域的速度刚性更差。若在相同 F 的情况下，节流阀开口面积大的要比面积小的速度刚性差。最大承载能力为 Fmax=App，与节流阀开口大小无关。低速轻载时速度刚性较好。有溢流功率损 失和节流功率损失， 回路效率较低。 因此， 进油节流调速回路适用于轻载、 低速、 负载变化不大和对速度稳定性要求不高的小功率液压系统。 6 6- -1616进油和回油节流调速回路有什么不同点？进油和回油节流调速回路有什么不同点？ 答： （1）回油节流调速回路回油腔有一定背压，故液压缸能承受负值负载， 且运动速度比较平稳。 （2）进油节流调速回路容易实现压力控制。工作部件运动碰到死挡铁后， 液压缸进油腔压力上升至溢流阀调定压力，压力继电器发出信号，可控制下一 步动作。 （3）回油节流调速回路中，油液经节流阀发热后回油箱冷却，对系统泄漏 影响小。 （4）在组成元件相同的条件下，进油节流调速回路在同样的低速时节流阀 不易堵塞。 ( 5 ) 回油节流调速回路回油腔压力较高， 特别是负载接近零时， 压力更高， 这对回油管的安全、密封及寿命均有影响。 为了提高回路的综合性能，一般采用进油节流调速回路，并在回油路上加背 压阀。 6 6- -1717为提高进油节流调速回路的稳定性，常用的背压阀有哪些？为提高进油节流调速回路的稳定性，常用的背压阀有哪些？ 答：有单向阀、溢流阀和顺序阀三种。 6 6- -1818容积调速容积调速回路回路中中溢流阀起什么作用？常用哪一种溢流阀？为什么？溢流阀起什么作用？常用哪一种溢流阀？为什么？ 答：容积调速回路中溢流阀起限压保护作用，不溢流，不调压，故常用直动式溢 流阀，一是结构简单成本低，二是因变量泵本身根据出口压力调节输出流量，只 需考虑限压阀的开启压力，不需要考虑调压精度。 6 6- -1919说明变量泵说明变量泵变量马达的调速方法？变量马达的调速方法？ 答：系统在低速范围内调速时，先将液压马达的排量调为最大(使马达能获得最 大输出转矩)，然后改变泵的输油量，当变量泵的排量由小变大，直至达到最大 输油量时，液压马达转速亦随之升高，输出功率随之线性增加，此时液压马达 处于恒转矩状态；若要进一步加大液压马达转速，则可将变量马达的排量由大 调小，此时输出转矩随之降低，而泵则处于最大功率输出状态不变，故液压马 达亦处于恒功率输出状态。 6 6- -2020马达的输出转矩和转速与马达的排量有何关系？马达的输出转矩和转速与马达的排量有何关系？ 答： 马达的排量越大输出转矩越大， 但转速越低， 马达的排量越小输出转矩越小， 但转速越高。 6 6- -2121定压式容积节流调速回路中调定压式容积节流调速回路中调速阀有什么作用？分析该回路的工作特点。速阀有什么作用？分析该回路的工作特点。 答：调速阀调定进入液压缸或由液压缸流出的流量来调节液压缸的运动速度，并 使变量泵的输油量自动地与液压缸所需的流量相适应。 这种调速回路的特点是没 有溢流损失， 效率较高， 速度稳定性很好。 但负载较小时， 调速阀前后压差增加， 有较大的节流损失；低速时，泵的出口流量减少但压力增大，泄漏量增加。所以 该回路低速轻载时其效率较低。 故常用在速度范围大， 中小功率的机床进给系统。 6 6- -2222应用两个调速阀串联和并联实现二次进给时对两阀开口大小有何要求？应用两个调速阀串联和并联实现二次进给时对两阀开口大小有何要求？ 答：当两个调速阀串连或并联实现二次进给时，一次进给时的调速阀开口大，二 次进给时的调速阀开口小。 6 6- -2323顺序动作控制回路有哪几种？顺序动作控制回路有哪几种？ 答： （1）用压力控制的顺序动作回路：顺序阀控制、压力继电器控制顺序动作 回路； （2）用行程控制的顺序动作回路：行程阀控制、行程开关控制的顺序动 作回路。 6 6- -2424什么是同步动作回路？什么是多缸动作互不干扰回路？什么是同步动作回路？什么是多缸动作互不干扰回路？ 答：同步动作回路是使二个或二个以上的液压缸，在运动中保持相同位移 或相同速度的回路称为同步回路。 多缸动作互不干扰回路是防止液压系统中几个液压缸由于运动速度快慢 不同导致动作上的相互干扰，所设计的互不干扰回路。 6 6- -2525在图在图 6 6- -3030 所示的回路中，若溢流阀的调定压力分别为所示的回路中，若溢流阀的调定压力分别为MPapy6 1 ， MPapy5 . 4 2 。泵出口处负载无限大，不计管路损失和调压偏差。试问：。泵出口处负载无限大，不计管路损失和调压偏差。试问： （1 1） 二通阀在上位接入回路时，泵的工作压力是多少？二通阀在上位接入回路时，泵的工作压力是多少？ （2 2） 二通阀在下位接入回路时，泵的工作压力及二通阀在下位接入回路时，泵的工作压力及 B B 点的压力各为多少？点的压力各为多少？ 解： （1）MPapP6 （2）MPapp BP 5 . 4 6-26在图 6-31 所示的回路中，活塞运动时克服负载NF1200，活塞面积 24 1 1015mA ，溢流阀调定压力MPapy5 . 4，两个减压阀的调定压力分别为 MPapJ5 . 3 1 ，MPapJ2 2 ， 两个减压阀非工作状态时的压力损失均为MPa2 . 0。 不计管路损失，试确定活塞运动时和停止在终端位置时，A、B、C 三点的压力值。 解： （1）活塞运动时 MPaPa A F pC8 . 0108 . 0 1015 1200 6 4 1 MPapB0 . 1 MPapA2 . 1 （2）活塞停止在终端位置时 MPapA5 . 4 MPapB5 . 3 MPapC2 6-27在图在图 6-32 所示调速阀节流调速回路中，已知液压泵的出口流量所示调速阀节流调速回路中，已知液压泵的出口流量min/25Lqp， 24 1 10100mA ， 24 2 1050mA ，当负载，当负载 F由由 0 增加到增加到 30000N时要求活塞向右移时要求活塞向右移 动速度保持在动速度保持在min/2 . 0 mv ，若调速阀要求最小压差为，若调速阀要求最小压差为MPap5 . 0,试问：试问： （1）不计调压偏差时溢流阀的调定压力是多少？）不计调压偏差时溢流阀的调定压力是多少？ （2）液压缸可能达到的最高工作压力是多少？）液压缸可能达到的最高工作压力是多少？ （3）回路的溢流损失和节流损失各是多少？）回路的溢流损失和节流损失各是多少？ （4）回路的最高效率）回路的最高效率 max 是多少？是多少？ 解：1、负载为零，速度为min/2 . 0 mv 时 （1）溢流阀的调定压力 由FApAp 2211 得 11 22 1 A F A Ap p 或 MPa A A pppp yP 25. 0 10100 1050 5 . 0 4 4 1 2 1 （2）液压缸可能达到的最高工作压力：MPapp5 . 0 2 （3）回路的溢流损失和节流损失 因min/102101002 . 0 334 11 mvAq min/10110502 . 0 334 22 mvAq min/10231021025 3333 1 mqqq Py WqpP yyy 83.95 60 1023 1025. 0 3 6 WpqPJ33. 8 60 101 105 . 0 3 6 2 （4）回路的效率：为零 2、负载为 30000N，速度为min/2 . 0 mv 时 （1）溢流阀的调定压力 MPaPa A F A A pppp yP 25. 31025. 3 10100 30000 10100 1050 5 . 0 6 44 4 11 2 1 （2）液压缸可能达到的最高工作压力： 当泵达到调定压力，负载变为零时，有杆腔压力最大，即 MPa A Ap pp5 . 6 1050 1010025. 3 4 4 2 11 2max （3）回路的溢流损失和节流损失 WqpP yyy 83.1245 60 1023 1025. 3 3 6 WpqPJ33. 8 60 101 105 . 0 3 6 2 （4）回路的最高效率 max ：满载时系统效率最高 由07385. 0 60/10251025. 3 60/2 . 030000 36 max PPq p Fv 6 6- -2828图图 6 6- -2323 为调速阀的进油节流加背压阀的调速回路。负载为调速阀的进油节流加背压阀的调速回路。负载 F=9000NF=9000N，缸两，缸两 腔面积腔面积 24 1 1050mA ， 24 2 1020mA 。背压阀调定压力。背压阀调定压力MPapB5 . 0，泵的，泵的 供油量供油量min/30Lq ，调速阀要求最小压差为，调速阀要求最小压差为MPap5 . 0。不计管路和换向阀。不计管路和换向阀 压力损失压力损失，试问：，试问： （1 1）缸速恒定时，不计调压偏差，溢流阀的最小调定压力为多大？）缸速恒定时，不计调压偏差，溢流阀的最小调定压力为多大？ （2 2）克服负载时缸速为）克服负载时缸速为min/2 . 0 mv ，则溢流损失和节流损失各为多大？，则溢流损失和节流损失各为多大？ （3 3）回路效率是多少？）回路效率是多少？ （4 4）卸荷时能量损失多大？）卸荷时能量损失多大？ （5 5）背压阀增加）背压阀增加 B p溢流阀调定压力的增量则有多大？溢流阀调定压力的增量则有多大？ 解： （1）缸速恒定时，不计调压偏差，溢流阀的最小调定压力 由 FApAp 2211 且 1min pppp Py MPapp B 5 . 0 2 MPa A F A A ppp By 5 . 2 101050 9000 1050 1020 5 . 05 . 0 644 4 11 2 min （2）克服负载缸速为min/2 . 0 mv 时的 溢流损失和节流损失 因 min/101010502 . 0 344 11 mvAq min/10291011030 3333 1 mqqq Py 故 W qpP yyy 33.1208 60/1029105 . 2 36 WpqPJ33. 8 60 1010 105 . 0 4 6 1 （3）回路效率 024. 0 60/1030105 . 2 60/2 . 09000 36 PP H qp Fv （4）卸荷时能量损失：即背压损失 WqpP PBB 25060/1030105 . 0 36 （5）背压阀增加 B p溢流阀调定压力的增量 11 2 min A F A A ppp By 11 2 min A F A A pppp BBy BByyy p A A pppp4 . 0 1 2 6 6- -2929如图如图 6 6- -3434 所示，液压回路与限压式变量叶片泵调定后的流量压力特性曲所示，液压回路与限压式变量叶片泵调定后的流量压力特性曲 线，调速阀调定流量为线，调速阀调定流量为 2.5L/min2.5L/min，液压缸两腔面积，液压缸两腔面积 24 21 10502mAA ，不计，不计 管路损失，试问管路损失，试问: : (1)(1)液压缸左腔工作压力是多少？液压缸左腔工作压力是多少？ (2)(2)当负载当负载 F=900NF=900N 和和 F