液压传动东南大学习题解答.pdf

第 1 页 第第 1 章章 思考题和习题解思考题和习题解 1-1 液压千斤顶如图 1-7 所 示。小活塞直径 15 mm，行程 10 mm，大活塞直径 60 mm，重物产生 的力F2= 48000 N，手压杠杆比 L：l = 750：25，试求： （1）此时密封容 积中的液体压力 p 是多少？（2）杠 杆端施加力 F1为多少时，才能举起 重物？（3）在不计泄漏的情况下， 杠杆上下动作一次，重物的上升高度 2 s是多少？（4）如果小活塞摩擦力 175N，大活塞摩擦力 2000N，并且杠杆上下一次 密封容积中液体外泄 0.2cm3，重复上述计算。 解： （1）密封容积中的压力为F2除以大活塞的直径： 2 3 2 48000 17 (60 10 ) 4 F p A MPa （2）杠杆施加的力要大于油压的阻力，即： lp FLFl 63 2 1 17 10(15 10 )3002 4 p FpA N 25 100 750 lp l FFF L N （3）由体积相等 2 1 21 2 15 10()0.625 60 A SS A mm 答：密封容积中的液体压力 p= 17MPa，杠杆端施加力 F1 =100 N，重物的上升高 度 2 S=0.625 mm。 （4）考虑摩擦和泄漏时： 解： （1）密封容积中的压力为F2加摩擦力除以大活塞的直径： 3 2 480002000 17.69 (60 10 ) 4 F p A MPa L lF1 F2 题 1-7 图 第 2 页 （2）杠杆施加的力要大于油压的阻力，考虑摩擦，即： (175) lp FLFl 油压阻力： 63 2 1 17.69 10(15 10 )3125 4 p FpA N 杠杆施加的力： 25 (175)(3125 175)110 750 l l FF L N （3）考虑密封容腔中外泄： 11 2 2 0.2 100 0.554 S A S A mm 答：密封容积中的液体压力 p= 17.69MPa，杠杆端施加力 F1 =110 N，重物的上升 高度 2 S=0.554 mm。 1-2 如下图所示，两液压缸的结构和尺寸均相同，无杆腔和有杆腔的面积各为 1 A 和 2 A， 12 2AA，两缸承受负载 1 F和 2 F，且 12 2FF，液压泵流量为q，求并联和串联 时，活塞移动速度和压力。 并联时：如图 a， 因受力 12 2FF，两缸顺序动作，右缸（负载 2 F）先动到端点，系统压力升高，左 缸开始动，两缸速度相同， q v A 。压力由负载决定，左缸压力 12 1 11 2FF p AA ，右缸压 力 2 2 1 F p A 第 3 页 串联时：如图 b， 速度由泵的流量决定：左缸 1 1 q v A ，右缸 22 21 2 11 AqA vv AA 压力由负载决定：左缸 2 21 112 1 111 1.252.5 F AF AFF p AAA ，右缸 2 2 1 F p A 1-3 液压传动系统有液压泵，液压阀、液压缸、油箱、管路等元件和辅件，还要 有电动机，而电气驱动系统只要一台电动机就行了，为什么说液压传动系统的体积质 量小呐？ 答：这里指的主要是液压动力元件（液压泵）与发电机，液压执行元件（液压马 达）与电动机的比较，对系统而言应具体问题具体分析。 与电动机相比，在同等体积下，液压执行元件能产生出更大的动力，也就是说， 在同等功率下，液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑，即：它具有大的功率密度或 力密度，力密度在这里指工作压力。随着液压技术的提高，液压系统可以使用高压， 则功率密度越大，出力大，体积小。在同等功率下，液压马达的体积是电动机的 12 左右。 1-4 液压传动系统中，要经过两次能量的转换，一次是电动机的机械能转化为液 压泵输出的液体能，另一次是输入执行元件的液压能转换为执行元件输出的机械能， 能量的转化是有损失的，为什么要使用液压传动系统呐？ 答：液压传动的优点： （1）与电动机相比，在同等体积下，液压装置能产生出更大的动力，也就是说， 在同等功率下，液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑，即：它具有大的功率密度或 力密度，力密度在这里指工作压力。 （2）液压传动容易做到对速度的无级调节，而且调速范围大，并且对速度的调节 还可以在工作过程中进行。 （3）液压传动工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。 （4）液压传动易于实现过载保护，能实现自润滑，使用寿命长。 （5）液压传动易于实现自动化，可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量进 行调节和控制，并能很容易地和电气、电子控制或气压传动控制结合起来，实现复杂 的运动和操作。 （6）液压元件易于实现系列化、标准化和通用化，便于设计、制造和推广使用。 对于具体设备或装置是否选用液压传动要具体分析，要与其它传动相比较，要充 分发挥液压传动的优点避开其缺点。 第 4 页 第第 2 章章 思考题和习题解思考题和习题解 2-1 有密闭于液压缸中的一段直径150d mm、长400l mm 的液压油，体积膨 胀系数 41 6.5 10 K ，密闭容积的一端的活塞可移动。如果活塞的外负载力不变， 油温从20上到25，求活塞位移。 解：体积膨胀系数 1 V TV 2 VV 11 VTV 42 22 6.5 1045150400 4 11.7 150150 44 V S mm 答：活塞位移 11.7mm。 2-2 同 2-1，如果活塞不能动，液压缸是刚性的，试问由于温度变化，液压缸内 的压力升高多少？ 解：当压力不变时液体体积膨胀量： 2 4943 0 150400 6.5 1045102.0665125 10 m 4 VVT 压力增大将膨胀后体积压缩为原体积， 液体体积弹性模量 P V V K 0 一般取 3 0.7 10 MPaK 324 2 0 0.7 10150400 45 6.5 10 4 20.475 150400 4 KV P V MPa 答：压力升高 20.47 MPa。 2-3 某液压液在大气压下的体积是 3 1050 m3，当压力升高后，其体积减少到 3 109 .49 m3，取液压液的体积模最为0 .700K MPa，试求压力升高值。 解：根据体积模量公式 0 1V KP kV 3 3 0 700 (5049.9) 10 1.4 50 10 KV p V MPa 答：压力升高值 1.4MPa。 2-4 图 2-4 所示为标准压力表检验一般压力表的活塞式压力计。机内充满油液， 其液体压缩率 10 1075. 4 k 2 m /N。机内的压力由手轮丝杠和活塞产生。活塞直径 第 5 页 10dmm，丝杠螺距2pmm。当压力为1 . 0MPa时，机内油液体积200Vml，试 求为在压力计内形成 20MPa 的压力。手轮要摇多少转? 解：先求V，由液体压缩率 0 VP V k 1066103 0 4.75 10(200.1) 10200 1018905 101.89mlVkP Vm 转一圈产生的体积为： 2 20.157ml 4 d V 需要转数为： 12 V n V 答：手轮要摇 12 转 2-5 如图 2-5 所示液压缸，其缸筒内径120Dmm，活塞直径 d=119.6mm,，活 塞长度 L = 140mm，若油的动力粘度065. 0Pa S。活塞回程要求的稳定速度为 5 . 0vm/s，试求不计油液压力时拉回活塞所需的力 F。 解：内摩擦力 dy du AF 第 6 页 AdL 33 0.5 0.065 140 10119.6 108.55 (140 119.6)2 du FA dy N 答： 需要的力为 8.55N。 2-6 滑动轴承由外径 d=99.6mm 的轴和内径100Dmm，长度120lmm 的轴套 所组成，如图 2-6 所示。在均匀的缝隙中充满了动力粘度051. 0Pa S的润滑油（油 膜厚度为 0.2mm） 。试求使轴以转速 n=480r/min 旋转所需的转矩。 解：内摩擦力 dy du AF 100480 0.051 0.10.1224.14N 60 0.2 du FA dy 0.1 24.141.2Nm 22 D TF 答：所需的转矩 1.2N m 2-7 图 2-7 所示，直径为 200mm 的圆盘，与固定圆盘端面间的间隙为 0.02mm， 其间充满润滑油，油的运动粘度 5 103 v 2 m /s，密度为 900 3 kg/m，转盘以 1500r/min 转速旋转时，试求驱动转盘所需的转矩。 第 7 页 解：由内摩擦力公式： du FA dy ， 在半径 r 处微小环带2dArdr上的摩擦力为： 22 2 2200 0.02 durn dFdArdrnr dr dy 其微小摩擦力矩为： drnrrdFdT 32 200 总摩擦力矩为： 0.1 23 0 524 200 200 3 10900 3.14(1500/60) 0.1 /40.0333Nm TdTnr dr 答：驱动转盘需要扭矩 0.0333Nm。 2-8 动力钻度2 . 0Pa s 的油液充满在厚度为 h 的缝隙中，如图 2-8 所示。若忽 略作用在截锥体上下表面的流体压力。试求将截锥体以恒速 n 旋转所需的功率。已 知： 45，45amm，60bmm，2 . 0hmm，90nr/min。 解：内摩擦力 dy du AF 在半径 r 处微小环面积上的摩擦力为： 2222 0 222 2901 0.2 246 sin0.2sin60sin45 1 683.76 0.707 dudrnrdr dFArrr dr dy r drr dr 3 83.76dTdFrr dr 2 1 4 0.105 3443 0.045 83.7683.7621 (0.1050.045 )2.466 10 Nm 4 r r r Tr dr 注：式中 1 2 45mm 4560105mm ra rab 第 8 页 3 2.466 10290 600.023WPT 答：需要驱动功率 0.023W. 第 9 页 第第 4 章章 思考题和习题解思考题和习题解 4-1 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，试说明图 4-27 所示各种工况下液压泵出口处的工作压力值。 （不计管路压力损失及液压缸和马达机械 损失） 。 解：a）0 p p ；b）0 p p ；c） p pp ；d） p F p A ；e） 2 p m T p V 。 4-2 液压泵的额定流量为 100 L/min，液压泵的额定压力为 2.5 MPa，当转速为 1 450 r/min 时，机械效率为m=0.9。由实验测得，当液压泵的出口压力为零时，流量为 106 L/min；压力为 2.5 MPa 时，流量为 100.7 L/min，试求： （1）液压泵的容积效率V是多少？ （2）如果液压泵的转速下降到 500 r/min，在额定压力下工作时，计算液压泵的流 量是多少？ （3）计算在上述两种转速下液压泵的驱动功率是多少？ 解： （1）液压泵的容积效率V： v t q q 1007 106 095 . . （2）泵泄漏量 106 100.75.3l/minq 泵输出流量： 2 22 500 1065.331.25l/min 1450 t n qVnqqq n （3）在第一种情况下： 63 3 0 1 2.5 10106 10 4.9 10 W 0.9 60 tt i mm Ppq P 在第二种情况下： 63 3 2 2 2.5 10(500 1450) 106 10 1.69 10 W 0.9 60 t i m pq P 答：液压泵的容积效率V为 0.95，在液压泵转速为 500r/min 时，估算其流量为 31.25l/min，液压泵在第一种情况下的驱动功率为 4.9103W，在第二种情况下的驱动功 第 10 页 率为 1.69103W。 4-3 设液压泵转速为 950r/min，排量168 p VmL/r，在额定压力 29.5 MPa 和同 样转速下，测得的实际流量为 150L/min,额定工况下的总效率为 0.87，试求： 1）泵的几何流量；2）泵的容积效率；3）泵的机械效率；4）泵在额定工况下， 所需电动机驱动功率；5）驱动泵的转矩。 解：理论流量 6 .15960/950168Vnq =2660ml/s 容积效率 94. 0 6 .159 150 V 机械效率926. 0 94. 0 87. 0 V m 泵在额定工况下的所需驱动功率： 8 .84 6087. 0 105 .2910150 63 pq pKW 驱动泵的转矩： 95014. 32 608 .84 2 n P T 0.85KN 答：理论流量 2660ml/s；容积效率 0.94；机械效率 0.926； 泵在额定工况下的所需驱动功率：84.8KW； 驱动泵的转矩：0.85KN 4-4 试分析双作用叶片液压泵配油盘的压油窗口端开三角形槽，为什么能降低压 力脉动和噪声? 答：在配油盘压油窗口开三角形减振槽后，使工作容积逐渐与压油腔连通，压力变 化率变小，就可以降低流量、压力脉动和噪声。 4-5 双作用叶片液压泵两叶片之间夹角为z/2，配油盘上封油区夹角为，定 子内表面曲线圆弧段的夹角为(图 4-28)，它们之间应满足怎样的关系?为什么？ 第 11 页 答： 避免困油 z 2 保证吸压油腔不连通 4-6 某床液压系统采用限压式变量泵。泵的流量压力特性曲线 ABC 如图 4-29 所示。泵的总效率为 0.7，如机床在工作进给时泵的压力和流量分别为 4.5MPa 和5 . 2 L/min 在快速移动时，泵的压力和流量为 2.0MPa 和20L/min，试问泵的特性曲线应调 成何种形状?泵所需的最大驱动功率为多少? 解：工进功率27. 0 607 . 0 105 . 4105 . 2 63 pq pKW 快进功率95. 0 607 . 0 100 . 21020 63 pq pKW 最大功率5 . 1 607 . 0 105 .191025. 3 63 pq pKW 第 12 页 最大功率：1.5 kW 4-7 某组合机床动力滑台采用双联叶片泵作油源，如图 4-30 所示，大、小泵的额 定流量分别为 40L/min 和 6L/min。快速进给时两泵同时供油，工作压力为 1 MPa。工 作进给时大流量泵卸荷（卸荷压力为 0.3MPa） （注：大流量泵输出的油通过左方的卸 荷阀 3 回油箱） ，由小流量泵供油，压力为 4.5 MPa 若泵的总效率为 0.8，试求该双联 泵所需的电动机功率为多少? 解：快进时： 96. 0 608 . 0 10110)640( 63 pq pKW 工进时 81. 0 608 . 0 105 . 4106103 . 01040 6363 pq pKW 第 13 页 4-8 某液压马达的进油压力为 10 MPa，排量200ml/r，总效率为 0.75，机械效率 为 0.9，试计算： 1）该马达的几何转矩。2）若马达的转速为 500r/min，则输入马达的流量为多 少?3）若外负载为 200N m（n = 500r/min）时，该马达输人功率和输出功率各为多少? 解：几何转矩： 5 .318 14. 32 102001010 2 66 PV TNm 马达输入流量 2 9 . 0/75. 0 10500200 3 v Vn q L/S 输出功率：5 .106050014. 322002nTpKW 输入功率14 75. 0 5 .10 pq pKW 答：马达的几何转矩 318.5Nm，马达的转速为 500r/min，则输入马达的流量为 2L/s；外负载为 200N m（n= 500r/min）时，该马达输人功率 10.5kW输出功率为 14kW。 4-9 液压马达，要求输出转矩为 52.5N m，转速为 30r/min，马达排量为 105mL/r，马达的机械效率和容积效率均为 0.9，出口压力 2 p=0.2MPa，试求马达所需 的流量和压力各为多少? 解：输入流量 5 . 3 9 . 0 1010530 3 v Vn q L/min 输入压力 52.5 2 m PV T Nm 49. 3 9 . 010105 28. 65 .52 6 pMPa 考虑出口背压 0.2MPa，所以输入 3.69MPa。 答：马达需要流量 3.5L/min压力 3.69MPa。 4-10 单叶片摆动液压马达，叶片底端和顶端的半径分别为 1 R=50mm 和 2 R=120mm，叶片宽度为 b=40 mm，回油压力 P2=0. 2MPa，摆动马达的机械效率 0.9， 若负载转矩为 1000Nm，试求摆动马达的输入油液压力 p1 是多少? 解：单叶片摆动液压马达扭矩公式： 第 14 页 )( 2 21 2 1 2 2 ppRR b T 带入数据： 9 . 0)102 . 0)(05. 012. 0( 2 04. 0 1000 6 1 22 p 解得： 1 4.87MPap 答：摆动马达的输入油液压力 1 4.87MPap 。 4-11 双叶片摆动液压马达的输人压力 P1=4MPa, q=25L/min，回油压力 P2=0.2MPa，叶片的底端半径 Rl=60mm,顶端半径 R2 = 110mm，摆动马达的容积效率和 机械效率均为 0.9，若马达输出轴转速 n=13.55r/min，试求摆动马达叶片宽度 b 和输出 转矩 T。 解：对双叶片摆动马达，角速度为： )( 2 1 2 2 RRb q v 3 22 6.28 13.5525 100.9 60(0.110.06 ) 60b 解得：1 .31bmm 对双叶片摆动马达，输出转矩为： m ppRRbT)( 21 2 1 2 2 3226 31.1 10 (0.110.06 )(40.2) 100.9904NmT 解得：904NmT 答：马达叶片宽1 .31bmm，输出转矩904NmT 。 第 15 页 第第 5 章章 思考题和习题解思考题和习题解 5-1 如图 5-23 所示三种结构形式的液压缸，活塞和活塞杆直径分别为 D、 d， 如进人液压缸的流量为 q，压力为 P，试分析各缸产生的推力、速度大小以及运动方 向。(提示：注意运动件及其运动方向) 解：a）缸体速度： 4 )( 22 dD q A q v ，缸体向左运动。 缸体推力 4 )( 22 dD ppAF b）缸体速度： 4 2 d q A q v ，缸体向右运动 缸体推力 4 2 d ppAF c）缸体速度： 4 2 d q A q v 缸体推力 4 2 d ppAF 缸体向右运动 5-2 如图 5-24 所示，与工作台相连的柱塞液压缸，工作台质量为 980kg，缸筒与 柱塞间摩擦阻力1960 f F N，D=100mm ，d=70mm，30mm 0 d ，试求：工作台在 0.2s 时间内从静止加速到最大稳定速度 v=7m/min 时，液压泵的供油压力和流量各为多 少? 第 16 页 解：加速度 2 7 0.584/ 0.2 60 v am s t 对缸体受力分析： aF d p f 9808 . 9980 4 2 12136.32584. 09808 . 9980196000385. 0p 求得：P=3.15 MPa 最大流量： 2 3 7 1026.92L/min 4 d qvA 答：液压泵供油压力 P=3.15 MPa；流量26.92L/min。 5-3 如图 5-25 所示两个单柱塞缸，缸内径为 D，柱塞直径为 0 d，其中一个柱塞 缸的缸固定，柱塞克服负载而移动；另一个柱塞固定，缸筒克服负载而运动。如果在 这两个柱塞缸中输入同样流量和压力的油液，试问它们产生的速度和推力是否相等?为 什么? 解：1：柱塞移动： 第 17 页 柱塞速度： 4 2 d q A q v 输出力 4 2 d ppAF 2：缸体移动： 缸体速度： 4 2 d q A q v 输出力 4 2 d ppAF 答：可以看出两中情况下，速度相等，出力相等。运动是相对的。 5-4 如图 5-26 所示两个结构和尺寸均相同相互串联的液压缸，无杆腔面积 22 1 1 10 mA ，有杆腔面积 22 2 0.8 10 mA ，输入油压力 1 p=0.9MPa,输人流量 1 q=12L/min。不计损失和泄漏，试求： 1）两缸承受相同负载时( 21 FF )，负载和速度各为多少? 2）缸 1 不受负戟时(0 1 F)，缸 2 能承受多少负载? 3）缸 2 不受负载时(0 2 F)，缸 1 能承受多少负载? 解：1）由 21 FF ， 11122 Fp Ap A 122 ApF 联立求得： 2 0.5MPap 4 221 0.5 10 NFp A 3 1 1 2 1 12 10 0.02m/s 60 1 10 q v A 3 2 2 2 1 12 100.8 0.016m/s 60 1 10 q v A 答：负载 5000N，速度0.02m/s， 2 0.016m/sv 2）由0 1 F， 对 1 缸的活塞受力平衡： 1122 p Ap A得 2 1.125MPap 第 18 页 缸 2 输出力 221 1.125 1 11250NFp A 答：缸 2 最大承受负载11250N 3）由0 2 F，得 2 0p ， 输出力 62 111 0.9 101 109000NFp A 答：缸 1 承受最大负载 9000N。 5-5 液压缸如图 5-27 所示，输入压力为 P1，活塞直径为 D，柱塞直径为 d，试求 输出压力 P2为多大? 解：由活塞杆受力平衡： 44 2 2 2 1 d p D p 得： 2 2 12 d D pp 5-6 一单杆活塞缸快进时采用差动连接，快退时油液输人缸的有杆腔，设缸快 进、快退的速度均为 0.1m/s，工进时杆受压，推力为 25000N。已知输入流量 q=25L/min，背压 p2=0. 2MPa，试求： 1）缸和活塞杆直径 D、d。 2）缸简壁厚，缸筒材料为 45 钢。 3）如活塞杆铰接，缸筒固定，安装长度为 1.5m，校核活塞杆的纵向稳定性。 解：1，快进差动连接： 2 3 2 14. 360 41025 1 . 0 4 dd q A q v 得 d=73mm 快退时油进入有杆腔： )75(60 10254 1 . 0 4 )( 22 3 22 DdD q A q v 第 19 页 0053. 010 60 10254 75 3 22 D 得 D=105mm 工进时：p D PN D ppAF 4 105. 014. 3 4 25000 4 222 P12.89+0.2MPa 2）求缸筒的壁厚： 假设10/D， 6 6 1.5 3 100.0105 1.9 2 2 6005 10 y P D mm 验证，实际满足 3）活塞杆稳定性校核： 3 K K K F n F F 查表得 85 1 ，2 2 ，120 21 4 3.14 / 644 K DD rJA A 8207. 0/6/45 . 1/drl K 所以 6 2 2 2 102.2 5-576143E1.433286181 2.16365625 ) 2 038. 0 5 . 1 ( 4 1 5000 1 1 075. 0 4 490 )( 1 k K r l fA F 733333N 3 2200000 3 K K K F n F F 答，稳定。 5-7 液压缸如图 5-28 所示，缸径 D =63mm，活塞杆径 d=28mm，采用节流口可调 式缓冲装置，环形缓冲腔小径 c d= 35 min，试求缓冲行程 c l=25mm，运动部件质量 m = 2000 ，运动速度 0 v=0.3m/s,摩擦力 f F=950N，工作腔压力 p p=7MPa 时的最大缓冲压 力。如缸筒强度不够时该怎么办? 第 20 页 解：由节流口可调式冲击压力公式： 2 max 2 c c c mv pp Al 2 2 max 1 2 2 pp cf c c cc c p A lmvF l mv p AlAl 式中： 23 2 2 1013. 2)( 4 mdDA cc 23 2 2 105 . 2)( 4 mdDA cp 63322 max 33 7 102.5 1025 100.5 2000 0.3950 0.0252000 0.3 2.13 100.0252.13 100.025 2 p m a x 9 . 4 61 . 6 9p 答： max 11.3MPap 如果缸筒强度不够，可适当开大节流口，增大行程。 第 21 页 第第 6 章章 思考题和习题解思考题和习题解 6-1 如图 6-68 所示：圆柱形阀心， D=20mm，d=10mm，阀口开度 x =2mm。压 力 油 在 阀 口 处 的 压 力 降 为3 . 0 1 pM P a， 在 阀 腔 a 点 到 b 点 的 压 力 降 03. 0 2 pMPa，油的密度9000 3 kg/m，通过阀口时的角度 o 69，流量系数 65. 0 d C，试求油液对阀心的作用力。 解：稳态液动力： cos2 22 PxCwCCF Vrvdbs 5 . 4933. 003. 0002. 002. 0165. 02 bs F N 50933. 0)3 . 003. 0(002. 002. 0165. 02 bs F N 答： 油液对阀心的作用力 3.58N。 6-2 图 6-69 所示液压缸直径 D=100mm，杆径 d=60mm ，负载 F2000N，进油 压力5 p pMPa，滑阀阀心直径mmdv30，阀口开度mmxv4 . 0，射流角 o 69， 阀口速度系数98. 0 v C，流量系数62. 0 d C。不考虑沿程损失，求阀心受力的大小和 方向，以及活塞运动的速度。 第 22 页 解：驱动负载需要的压力： 2222 20008000 0.39MPa ()3.14 (0.10.06 ) 4 F p DdA 利用薄壁小孔流量公式： 6 3 0 222 (50.39) 10 0.620.03 0.00040.02359m /s 900 dd pp qC ACDx 活塞速度： 22 22 778 4 0.155m/s 3.14(10060 ) () 4 q v Dd 稳态液动力：cos2 22 PxCwCCF Vrvdbs NFbs197933. 061. 41077. 398. 062. 02 5 通流截面： 53 1077. 3104 . 003. 014. 3 VVx dA 力使阀口关闭。 6-3 如 图6-70所 示 液 压 缸 ， 4 11 1030 A 2 m， 4 2 1012 A 2 m， 30000FN，液控单向阀用作闭锁以防止液压缸下滑，阀的控制活塞面积 k A是阀心 承压面积 A 的三倍。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? 第 23 页 解：开启前对油缸筒受力分析，向下的力等于向上的力： 2 1 22 4 )( 4 DppdDF K 得控制活塞面积 k A是阀心承压面积 A 的三倍，即： 1 3ppK 联立： KK pp 31030101230000 44 求得：Pk=3.85MPa P1=11.55MPa 答：需要 3.85MPa 打开阀，此时缸中最高压 11.55MPa。 6-4 如图 6-71 所示回路，内泄式液控单向阀的控制压力由电磁阀控制。试车时发 现电磁铁断电时，液控单向阀无法迅速切断油路；此外，开启液控单向阀所需的控制 压力 pk也较高。试分析原因并提出改进的方法。 答：原因：电磁铁断电时，控制腔压力不能迅速卸掉；原因是内泄式，故开启时 所需控制压力较高，改进方法：用二位三通电磁阀，断电时接通油箱，用外泄式液控 单向阀。 第 24 页 答 O P M Y H 6-6 图 6-72 所示系统中溢流阀的调整压力分别为3MPa A p 。1.4MPa B p ， 2MPa C p 。试求当系统外负载为无穷大时，液压泵的出口压力为多少？如将溢流阀 B 的遥控口堵住，液压泵的出口压力又为多少? 答 ：1，泵出口压力 2MPa，解释：此时 B 的遥控口接 C，B 不起作用，直接通 过。 第 25 页 2，3MPa 解释：此时 BC 实现串联，开启压力为 1.4+23MPa，所以打不开，由 A 决定压力。 6-7 图 6-73 所示两系统中溢流阀的调整压力分别为4MPa A p ，3MPa B p ， 2MPa C p 。当系统外负载为无穷大时。液压泵的出口压力各为多少？对图 6-73a 的系 统。请说明溢流量是如何分配的? 答：a：2MPa, 流量 qBqC。 解释：AB 通过控制口流出，先导口不起作用，由压力由 C 决定压力，远程调 压，主阀芯打开，通过控制口流向下一阀。 b：6MPa 解释：B 卸荷，AC 串联，流量相等。 6-8 图 6-74 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）当液压泵出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）当液压泵出口压力由于工作缸快进，压力降到 1.5MPa 时（工件仍处于夹紧状 态） ，A，C 点压力各为多少? 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? 第 26 页 答：1）工件夹紧时，夹紧缸压力即为减压调整压力，pA=pC=2.5MPa 减压阀开口 很小，这时仍有一部分油通过减压阀阀芯的小开口（或三角槽） ，将先导阀打开而流 出，减压阀阀口始终处于工作状态。 2）泵的压力突然降到 1.5MPa 时，减压阀的进口压力小于调整压力，减压阀阀口 全开而先导阀处于关闭状态，阀口不起减压作用，pA=pB=1.5MPa。单向阀 后的 C 点 压力，由于原来夹紧缸处于 2.5MPa，单向阀在短时间内有保压作用，故=2.5MPa 以免 夹紧的工件松动。 3）夹紧缸作空载快速运动时，pC=0，A 点的压力如不考虑油液流过单向阀造成的 压力损失，pA=0，因减压阀阀口全开，若压力损失不计，则 pB=0 由此可见，夹紧缸空 载快速运动时将影响到泵的工作压力。 6-9 如图 6-75 所示的减压回路，已知液压缸无杆腔、有杆腔的面积分别为 42 100 10 m ， 42 50 10 m ，最大负载 F1=14000N、F2=4250N，背压 p=0.15MPa，节流 阀的压差 p=0.2MPa，试求: 1）A，B，C 各点压力（忽略管路阻力） 。 2）液压泵和液压阀 1、2、3 应选多大的额定压力? 3）若两缸的进给速度分别为 2 1 3.5 10 m/sv ， 2 2 4 10 m/sv 。液压泵和各液压 阀的额定流量应选多大? 第 27 页 解：1）负载产生的压力： 4 14000 11.4MPa 100 10 F p A 4 4250 20.425MPa 100 10 F p A 背压在无杆腔产生压力 0.075MPa B 点压力由负载决定：0.425+0.0750.5MPa。 pA =1.6MPa； pB=0.5 MPa； pC =1.4 MPa；负载决定。 2）选额定压力 2.5MPa。 3）缸 1 回油流量 423 50 103.5 10106010.5L/minqAV 缸 2 回油流量 423 50 104 10106012L/minqAV 总流量为 423 100 10(3.54) 10106045L/minqAV 额定流量 所有的25L/min p q 背压阀 16L/min b q 6-10 如图 6-76 所示回路，顺序阀和溢流阀串联，调整压力分别为 x p和 y p，当 系统外负载为无穷大时，试问 1）液压泵的出口压力为多少? 2）若把两阀的位置互换，液压泵的出口压力又为多少? 答：1，顺序阀在前： yx pp 时 xp pp ； yx pp 时 yp pp 2，溢流阀在前： yxp ppp 解释：顺序阀常闭。压力达到才开启，类似溢流阀。 6-11 如图 6-77 所示回路，顺序阀的调整压力3 x p MPa，溢流阀的调整压力 5 y pMPa，试问在下列情况下 A、B 点的压力各为多少? 1）液压缸运动，负载压力4 L pMPa 时。 2）如负载压力 L p变为 1MPa 时。 3）活塞运动到右端时。 答：1，4 BA ppMPa 顺序阀打开，直接联通，压力损失不计了 2，1 A pMPa，负载决定，3 B pMPa 顺序阀没全打开。 第 28 页 3，5 BA ppMPa 顺序阀顺序动作，溢流阀溢流。 6-12 如图 6-78 所示系统，液压缸的有效而积 4 21 10100 AAm2，液压缸 I 负 载35000FN，液压缸 II 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、2MPa，试求下列三种工况下 A、 B 和 C 处的压力。 1）液压泵起动后，两换向阀处于中位时。 2）1YA 通电，液压缸 I 运动时和到终端停止时。 3）1YA 断电，2YA 通电，液压缸 II 运动时和碰到固定挡块停止运动时。 解：缸负载产生压力5 . 3 10100 35000 4 pMPa 第 29 页 1，4 BA ppMPa 2 C pMPa 2，缸 1 运动时 5 . 3 BA ppMPa 顺序阀打开，2 C pMPa 运动终止 4 BA pp MPa 2 C pMPa 3，1YA 断电，2YA 得电，缸 2 动时 0 cBA pppMPa 1YA 断电，2YA 得电，缸 2 到位时 4 BA ppMPa 2 C pMPa 6-13 如图 6-79 所示八种回路，已知：液压泵流量，液压缸无杆腔面积 4 1 1050 A m2，有杆腔面积 4 2 1025 A m2。溢流阀调定压力4 . 2 Y p MPa，负 载 FL及节流阀通流而积 AT均已标在图上，试分别计算各回路中活塞的运动速度和液 压泵的工作压力。 （设62. 0 d C, 3 870kg/m） 第 30 页 解：a：2 1050 10000 4 1 A F pMPa 小于溢流阀压力，泵工作压力由负载决定的为 2 MPa。 速度 3 4 10 10 2m/min 50 10 q v A b：2 . 0 1050 1000 4 1 A F pMPa 小于溢流阀压力，泵工作压力负载决定的 0.2 MPa。 速度 3 4 10 10 2m/min 50 10 q v A c：负载产生的压力 2 1050 10000 4 1 A F pMPa 节流阀压差 0.8 MPa， 泵出口压力 2.4 MPa，得截流阀的压差为 0.8 MPa 节流阀流量 6 453 22 0.8 10 10.62 0.01 102.6 100.0159m /min 870 T P qCA 泵流量： 3 0.01m /minq 缸速： 3 4 1.59 10 0.64m/min 25 10 q v A d：负载产生压力： 2 1050 10000 4 1 A F pMPa 节流阀流量 6 633 0 22 0.8 10 0.62 5 10607.9 10 m /min 870 d P qC A 大于 5， 泵流量： 33 10 10 m /minq 缸速： 3 4 10 10 2m/min 50 10 q v A 泵压 2.4 MPa 870 2 10562. 060/1010 63 P 25. 1p MPa 第 31 页 缸前压力为 0.625MPa 节流阀流量： 6 0.62 5 101.65L/min T qCAP 3 4 5 10 2m/min 25 10 q v A e：负载和被压产生压力： 15. 215. 0 1050 10000 23 . 0 4 1 A F pMPa 节流阀流量 6 633 0 22 0.25 10 0.62 8 10607.1 10 m /min 870 d P qC A 缸速： 3 4 7.1 10 1.42m/min 50 10 q v A 泵压 2.4 MPa f：负载和被压产生压力： 15. 215. 0 1050 10000 23 . 0 4 1 A F pMPa 节流阀流量为泵流量， 6 633 0 2210 0.62 15 106010 10 m /min 870 d Pp qC A 节流阀压差：0.14MPa 泵压 2.29 MPa 泵没泄荷，缸速 3 4 10 10 2m/min 50 10 q v A 3 4 7.1 10 1.42m/min 50 10 q v A g：泵压 2.0 节流阀流量 6 633 0 22 2 10 0.62 1 10602.52 10 m /min 870 d P qC A 缸速： 3 4 (102.52) 10 1.50m/min 50 10 q v A h：泵压 2.0 时 节流阀流量 第 32 页 6 633 0 22 2 10 0.62 5 106012.6 10 m /min 870 d P qC A 所以缸速：0， 节流阀流量为泵流量， 6 633 0 2210 0.62 5 106010 10 m /min 870 d Pp qC A 节流压差 1.26MPa 6-14 液压缸活塞面积 4 10100 Am2，负载在 50040000