液压传动课件习题..ppt

武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 2020年3月14日星期六 1 例 某液压泵从油箱吸油 吸油管直径d 80mm 流量q 150L min 油液的运动粘度 60 10 6m2 s 900kg m3 弯头处的局部损失系数 1 0 2 吸油口粗滤油网上的压力损失 p 0 178 105Pa 试求 泵吸油口处的真空度不大于0 4 105Pa时 且不计弯头至泵进油口的管路长度及其压力损失 泵的最大安装高度可达多少 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 2020年3月14日星期六 2 解 1 求吸油管油液的流速 2 判断吸油管油液的流动状态 雷诺数为 油液的流动状态为层流 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 2020年3月14日星期六 3 3 求液压泵安装高度 取油箱油液表面为1 1计算面 也为零势能基准面 泵吸油口处为2 2计算面 建立伯努利方程 式中 p1 pa 大气压 v1 0 z1 0 z2 h 1 2 2 v2 v 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 2020年3月14日星期六 4 简化上式 则有 真空度 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 2020年3月14日星期六 5 因要求泵吸吸油口处真空度不大于0 4 105Pa 引入该条件到上式 则有 所以 安装高度为h 2 446m 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 2020年3月14日星期六 6 柱塞受F 100N的固定力作用而下落 缸中油液经缝隙泄出 设缝隙厚度 0 05 缝隙长度L 70 柱塞直径d 20 油的动力粘度 50 10 3Pa s 试计算当柱塞和缸孔同心时 下落0 1m所需时间是多少 例 解 根据柱塞运动状态有 其中 即柱塞下降0 1m排出的体积 柱塞下降速度 有 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 2020年3月14日星期六 7 例 已知中高压齿轮泵CBG2040的排量为40 6ml 该泵在1450r min转速 10MPa压力下工作 泵的容积效率 pv 0 95 总效率 p 0 9 求驱动该泵所需电动机的功率Ppi和泵的输出功率Ppo 解 求泵的输出功率 电动机功率 查电机手册 应选配功率为11kW的电机 则液压泵的输出功率为 电机功率即泵的输入功率 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 2020年3月14日星期六 8 例 巳知液压泵输出油压pp 10MPa 泵的机械效率 m 0 95 容积效率 V 0 9 排量Vp 10mL r 转速n 1500r min 液压马达的排量VM 10mL r 机械效率 mM 0 95 容积效率 vM 0 9 液压泵的输出功率 驱动液压泵的电动机功率 液压马达输出转速 液压马达输出转矩和功率 求 解 液压泵的输出功率 2020年3月14日星期六 9 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 电动机功率 马达的输出转速 不计管路中的流量损失 马达的理论流量 马达的输出转矩和功率 2020年3月14日星期六 10 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 例 如图所示的齿轮泵 1 试确定该泵有几个吸油口和压油口 2 若三个齿轮的结构相同 其顶圆直径 48mm 齿宽B 25mm 齿数z 14 n 1450r min 容积效率 试求 该泵的理论流量和实际流量 1 根据齿轮泵的工作原理可以确定 齿轮1 2的上部是吸油口 下部是排油口 齿轮2 3的上部是排油口 下部是吸油口 解 2 计算流量 理论流量 2020年3月14日星期六 11 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 其中模数 则所得到的理论流量为 实际流量 2020年3月14日星期六 12 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 例 已知某限压式变量叶片泵的流量 压力特性曲线如图所示 已知泵的总效率为0 7 如果系统在工作进给时 泵的压力Pp 4 5 105Pa 流量q 2 5L min 在快速移动时 泵的压力P p 2 0 105Pa 流量q 20L min 试问泵的压力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 通过做图来解 根据题目已知条件 由快进时的压力和流量可得工作点M 通过M点作AB的平行线 再根据工进时压力和流量可得工作点N 过N点作BC的平行线 两平行线相交于B 2020年3月14日星期六 13 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 则 A B C 即为调整后的流量 压力特性曲线 B 点对应的压力 流量为 p 32 5 105Paq 19 5L min 则变量泵的最大驱动功率可认为在拐点附近 故泵的最大驱动功率近似为 1 5kW 2020年3月14日星期六 14 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 例题 如图5 73所示液压回路 两液压缸结构完全相同 A1 20cm2 A2 10cm2 缸 缸负载分别为F1 8 103N F2 3 103N 顺序阀 减压阀和溢流阀的调定压力分别为3 5MPa 1 5MPa和5MPa 不考虑压力损失 求 1YA 2YA通电 两缸向前运动中 A B C三点的压力各是多少 两缸向前运动到达终点后 A B C三点的压力又各是多少 解 缸 右移所需压力为 溢流阀调定压力大于顺序阀调定压力 顺序阀开启时进出口两侧压力相等 其值由负载决定 故A B两点的压力均为4MPa 此时 溢流阀关闭 缸 右移所需压力为 Pa 1 5MPa 4MPa Pa 2020年3月14日星期六 15 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 两缸运动到终点后 负载相当于无穷大 两缸不能进油 迫使压力上升 当压力上升到溢流阀调定压力 溢流阀开启 液压泵输出的流量通过溢流阀溢流回油箱 因此A B两点的压力均为5MPa 而减压阀是出油口控制 当缸 压力上升到其调定压力 减压阀工作 就恒定其出口压力不变 故C点的压力仍为1 5MPa 因pC pJ 减压阀始终处于减压 减压后稳压的工作状态 所以C点的压力均为1 5MPa 2020年3月14日星期六 16 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 作业 P 166习题12 13 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 2020年3月14日星期六 17 例1 在下图的出口节流调速回路中 已知A1 20cm2 A2 10cm2 液压泵的流量为16L min 溢流阀的压力调定值为5MPa 通过调速阀的流量为0 5L min 液压缸的负载为F 5kN 试分析 电磁铁断电时 p1 p2 v 溢流阀的溢流量 q 电磁铁通电时 p1 p2 v 溢流阀的溢流量 q 解 由于回油路直接与油箱相通 活塞在快速运动中 溢流阀处于关闭状态 液压缸无杆腔工作压力由负载决定 所以p2 0 1分 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 2020年3月14日星期六 18 溢流量 qy 0 电磁铁通电时 构成出口节流回路 所以p1 py 5MPa 溢流量 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 2020年3月14日星期六 19 例2 在图示液压回路中 液压缸 为进给缸 无杆腔面积A1 100cm2 液压缸 为辅助缸 无杆腔面积A2 100cm2 溢流阀调定压力pY 4MPa 顺序阀调定压力pX 3MPa 减压阀调定压力pJ 1 5MPa 不考虑压力损失 试求 两缸空载运动时 以及运动到终点位置时 A B C D四点的压力 辅助缸 工作时 能产生的最大推力是多少 进给缸 要获得稳定的运动速度且不受辅助缸负载的影响 缸 允许的最大推力是多少 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 2020年3月14日星期六 20 解答 A点压力由缸 负载决定 最大受溢流阀调定压力控制 B点压力最小由顺序阀决定 最大受溢流阀调定压力控制 C点压力 减压阀不工作时 由缸 负载决定 最大受溢流阀调定压力控制 减压阀和顺序阀工作时 由B点压力决定 D点压力 减压阀不工作时 由缸 负载决定 减压阀工作时 由减压阀调定 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 2020年3月14日星期六 21 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 2020年3月14日星期六 22 缸 的最大推力由减压阀调定 当辅助缸 空载运动时 泵的工作压力pB为最小 pB pX 3MPa 当辅助缸 负载压力与减压阀调定压力pJ 1 5MPa相同时 泵的工作压力最高 pB pY 4MPa 由此可知 辅助缸 负载的变化对泵的工作压力是有影响的 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 2020年3月14日星期六 23 由调速阀原理可知 若能保持调速阀进出口压力差 p在0 5MPa以上 就能保证进给缸 获得稳定的运动速度 取pBmin 3MPa 则pA pB p 3 0 5 2 5MPa缸 允许的最大推力为F pA A1 25000N 25kN当缸 负载小于25kN时 即使辅助缸 的负载变为零 缸 的运动速度也不会受到影响 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 2020年3月14日星期六 24 图中 阀A C E F的压力调定值分别为4MPa 2 5MPa 1 5MPa 2MPa 工作油缸H的有效工作面积为A 50cm2 运动方向向右 其负载为FL 5KN 试分析 1 当油缸H运动时 夹紧油缸D的工作压力是多少 为什么 2 当油缸H运动到顶上死挡铁时 油缸D的工作压力是多少 为什么 3 当油缸H无负载地返回时 油缸D的工作压力是多少 为什么 例3 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 2020年3月14日星期六 25 解 1 油缸H向右运动时 其工作压力为 小于液控顺序阀的调定压力1 5MPa 液控顺序阀不工作 由于存在调速阀B 溢流阀打开 油泵出口压力由溢流阀A调定 为4MPa 大于减压阀的调定压力2 5MPa 故减压阀工作 D缸工作压力是减压阀的调定压力2 5MPa 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 2020年3月14日星期六 26 2 油缸H向右运动顶上死挡铁时 相当于负载无穷大 此时无油液流过节流阀 因而油缸H工作压力与泵出口压力相同 大于液控顺序阀的调定压力1 5MPa 液控顺序阀工作 于是先导式溢流阀的远程控制口起作用 其入口压力受阀F控制 为2MPa 因此油泵出口压力低于减压阀的调定压力2 5MPa 减压阀不工作 所以D缸工作压力是2MPa 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 2020年3月14日星期六 27 3 油缸H无负载向左运行时 其工作压力为0 因而液控顺序阀不工作 油泵出口压力由溢流阀A调定 为4MPa 大于减压阀的调定压力2 5MPa 故减压阀工作 D缸工作压力是减压阀的调定压力2 5MPa 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 2020年3月14日星期六 28 例4 如图所示液压系统中 泵1为低压大流量泵 泵2为高压小流量泵 它们的流量分别为20L min和5L min 单杆活塞缸活塞杆的运动速度方向和受力方向如图所示 快进时负载力F 0 工进时负载力F 20kN 活塞有效面积为A 40 10 4m2 溢流阀和顺序阀的调定压力分别为7MPa与3MPa 问 1 快进时 节流阀进口处的压力是多少 进入液压缸的流量是多少 活塞杆前进的速度是多少 2 工进时 泵1出口压力是多少 节流阀出口处的压力是多少 要改变活塞杆运动速度 需要调节哪个元件 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 2020年3月14日星期六 29 解 快进时 节流阀进口处的压力p F A 0MPa q 25L min u q A 0 1m s 工进时 泵1出口压力约为0MPa 节流阀出口处的压力p F A 5MPa 要改变活塞杆的运动速度 需电磁阀得电的同时 调节节流阀7 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 2020年3月14日星期六 30 例5 图中是某专用机床的液压系统原理图 该系统有定位油缸 夹紧油缸和工作主油缸 它们的工作循环为 定位 夹紧 快进 工进 快退 松开 拔销 原位停止 泵卸荷 1 根据动作循环 做出电磁阀YA的动作循环表 用符号 表示电磁阀通电 用符号 表示电磁阀断电 2 说明记号为a b c的三个阀其分别在系统中所起的作用 3 液控顺序阀 减压阀 单向顺序阀 溢流阀各自的调压依据是什么 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 2020年3月14日星期六 31 解 1 电磁铁 压力继电器 动作顺序表如下 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 2020年3月14日星期六 32 2 元件a 单向阀 主缸工进时隔离低压泵和高压泵的压力 元件b 单向阀 瞬时保压 即防止主缸快进时夹紧缸松动 元件c 顺序阀 实现先定位后夹紧的顺序动作 3 液控顺序阀 高于快进压力 低于工进压力 减压阀 按夹紧力要求 但始终低于溢流阀调定压力 单向顺序阀 能使定位缸动作即可 但始终要低于减压阀调定压力 溢流阀 调整系统压力 按工作缸能克服负载所需 2020年3月14日星期六 33 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 图示是某专用机床的液压系统原理图 该系系统有定位油缸 夹紧油缸和主工作油缸三个液压缸 它们的工作循环为 定位 夹紧 快进 一工进 二工进 快退 松开 拔销 原位停止 泵卸荷 回答下列问题 例1 说明标记为a b c的三个阀分别在系统中所起的作用 减压阀 溢流阀调压的依据是什么 阀A和阀B的通流面积哪个应该大一些 为什么 根据动作循环 作出电磁阀YA的动作循环表 2020年3月14日星期六 34 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 1 电磁铁 压力继电器 动作顺序表如下 2020年3月14日星期六 35 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 2020年3月14日星期六 36 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 2020年3月14日星期六 37 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 2020年3月14日星期六 38 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 2020年3月14日星期六 39 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 2020年3月14日星期六 40 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 2020年3月14日星期六 41 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 综合起来即 2020年3月14日星期六 42 武汉理工大学机电学院 流体力学与液压传动 教学课件 2 a b c三个阀的作用如下 元件a 压力继电器 夹紧缸夹紧后 发信号控制主油缸动作 元件b 单向阀 瞬时保压 即防止主缸快进时夹紧缸松动 元件c 节流阀 提供阻尼 系统升