液压流量控制阀ppt课件.ppt

1 节流口的流量特性 节流阀和调速阀的工作原理 结构 主要性能和应用 节流调速回路 本节主要内容为 本节重点是节流口的流量特性 节流阀和调速阀的工作原理和性能 节流调速回路 第五章液压控制元件 5 4流量控制阀 2 流量控制阀简称流量阀 它通过改变节流口通流面积或通流通道的长短来改变局部阻力的大小 从而实现对流量的控制 进而改变执行机构的运动速度 流量控制阀包括节流阀 调速阀 分流集流阀等 由第二章可知 小孔或缝隙等对液体的流动会产生阻力 即形成压力降或压力损失 通流面积和通流长度不同 其阻力也不同 这种阻力称为液阻 流量阀是利用改变阀口 也称节流口 通流截面积以形成可变液阻 由于液阻对通过的流量起限制作用 因此 节流口可以调节通过流量的大小 液体在圆管中作层流流动时的沿程损失 p 32 lv d2 3 对流量控制阀的主要性能要求是 l 阀的压力差变化时 通过阀的流量变化小 2 油温变化时 流量变化小 3 流量调节范围大 在小流量时不易堵塞 能得到很小的稳定流量 4 当阀全开时 通过阀的压力损失要小 5 阀的泄漏量要小 对于高压阀来说 还希望其调节力矩要小 4 对于节流孔口来说 可将流量公式写成下列形式 7 1 5 4 1 1节流口的流量特性 1 节流口流量公式 式中 5 4 1节流阀 5 关于薄壁节流口的流量公式 在流体力学中已然推导和证明过 我们只引用其结论即可 令 0 5流过薄壁小孔的流量公式变为 式中 C 流量系数 油液密度 在流体力学中 我们遇到过两大类节流口 一类是细长孔 1 在液压工程中 往往把这类节流口当作固定 不可调 节流器使用 另一类是薄壁节流口 0 5 用紊流计算这一类节流口的流量 常常把它们作为节流阀阀口使用 6 需要说明的是流量系数Cq并不是常数 节流口的结构 形状 压力差 油温都对Cq有影响 精确的Cq值需靠试验确定 一般Cq 0 6 0 8 值也受多种因素影响 一般 0 5 1 一般薄壁节流口的为0 5左右 尽管公式包含着一些非确定因素 但它毕竟给我们提供了一个对流量进行概略计算的简明表达式 上式也可写成 在上式中若为常数 且也是常数 调节AT 则可调节通过节流阀的流量q 7 液压系统在工作时 希望节流口大小调节好后 流量q稳定不变 但实际上流量总会有变化 特别是小流量时 影响流量稳定性与节流口形状 节流压差以及油液温度等因素有关 2 影响流量稳定性的因素 1 压差变化对流量稳定性的影响 当节流口前后压差变化时 通过节流口的流量将随之改变 节流口的这种特性可用流量刚度kv来表征 对 求偏导数 得 8 0 5 刚度的物理意义如下 当 p有某一增量时 q值相应的也有某一增量 q的增量值越大 说明流量的变化也就越大 刚度就越小 反之 则刚度大 三种结构形式的节流口中 通过薄壁小孔的流量受到压差改变的影响最小 9 结论 流量刚度与节流口压差成正比 压差越大 刚度越大 压差一定时 刚度与流量成反比 流量越小 刚度越大 系数 越小 刚度越大 薄壁孔 0 5 比细长 1 的流量稳定性受 P变化的影响要小 因此 为了获得较小的系数 应尽量避免采用细长孔节流口 应使节流口形式接近于薄壁孔口 以获得较好的流量稳定性 10 2 油温变化对流量稳定性的影响 油温升高 油液粘度降低 对于细长孔 当油温升高使油的粘度降低时 流量q就会增加 所以节流通道长时温度对流量的稳定性影响大 对于薄壁孔 油的温度对流量的影响是较小的 这是由于流体流过薄刃式节流口时为紊流状态 其流量与雷诺数无关 即不受油液粘度变化的影响 节流口形式越接近于薄壁孔 流量稳定性就越好 11 节流阀的阻塞现象 一般节流阀 只要保持油足够清洁 不会出现阻塞 有的系统要求缸的运动速度极慢 节流阀的开口只能很小 于是导致阻塞现象的出现 此时 通过节流阀的流量时大时小 甚至断流 3 阻塞对流量稳定性的影响 流量小时 流量稳定性与油液的性质和节流口的结构都有关 12 产生堵塞的主要原因是 油液中的杂质或因氧化析出的胶质等污物堆积在节流缝隙处 由于油液老化或受到挤压后产生带电的极化分子 被吸附到缝隙表面 形成牢固的边界吸附层 因而影响了节流缝隙的大小 以上堆积 吸附物增长到一定厚度时 会被液流冲刷掉 随后又重新附在阀口上 这样周而复始 就形成流量的脉动 阀口压差较大时容易产生堵塞现象 13 减轻堵塞现象的措施有 适当选择节流口前后的压差 用多个节流口串联 一般取 P 0 2 0 3MPa 精密过滤并定期更换油液 在节流阀前设置单独的精滤装置 为了除去铁屑和磨料 可采用磁性过滤器 节流口零件的材料应尽量选用电位差较小的金属 以减小吸附层的厚度 采用大水力半径的薄刃式节流口 一般通流面积越大 节流通道越短 以及水力半径越大时 节流口越不易堵塞 过水断面积与湿周之比即为水力半径 表达式为 R A X 湿周为过水断面上水流所湿润的边界长度 这样计算的话圆管的水力半径就是圆管半径的一半 14 3 节流口的形式与特征 1 直角凸肩节流口 本结构的特点是过流面积和开口量呈线性结构关系 结构简单 工艺性好 但流量的调节范围较小 小流量时流量不稳定 一般节流阀较少使用 节流口是流量阀的关键部位 节流口形式及其特性在很大程度上决定着流量控制阀的性能 15 2 针阀式 锥形凸肩 节流口 针阀 锥形 节流口 特点 当针阀阀芯作轴向移动时 即可改变环形节流口的通流面积 优点是结构简单 制造容易 但节流通道较长 水力半径较小 小流量时易堵塞 温度对流量的影响较大 一般用于要求较低的场合 16 3 偏心式节流口 图中为偏心槽式结构 阀芯上开有截面为三角形的偏心槽 转动阀芯即可改变通流面积的大小 其节流口的水力直径较针阀式节流口大 因此其防堵性能优于针阀式节流口 其它特点和针阀式节流口基本相同 这种结构形式阀芯上的径向力不平衡 旋转时比较费劲 一般用于压力较低 对流量稳定性要求不高的场合 17 4 轴向三角槽式节流口 沿阀芯的轴向开若干个三角槽 阀芯作轴向移动时 即可改变开口量h 从而改变过流断面面积 这种节流口结构简单 工艺性好 水力直径中等 可得较小的稳定流量 稳定流量为50ml min 调节范围较大 由于几条三角槽沿周围方向均匀分布 径向力平衡 故调节时所需的力也较小 但节流通道有一定长度 油温变化对流量有一定影响 这是一种目前应用很广的节流口形式 18 周向缝隙式节流口 5 周向缝隙式节流口 在阀芯圆周方向上开有一狭缝 旋转阀芯就可改变通流面积的大小 所开狭缝在圆周上的宽度是变化的 尾部宽度逐渐缩小 在小流量时其通流截面是三角形 水力直径较大 因此有较小的稳定流量 节流口是薄壁结构 油温变化对流量影响小 但阀芯所受径向力不平衡 这种节流阀应用于低压小流量系统时 能得到较为满意的性能 19 6 轴向缝隙式节流口 轴向缝隙式节流口 在阀芯衬套上先铣出一个槽 使该处厚度减薄 然后在其上沿轴向开有节流口 当阀芯轴向移动时 就改变了通流面积的大小 开口很小时通流面积为正方形 水力直径大 不易堵塞 油温变化对流量影响小 这种结构的性能与周向隙缝式节流口的相似 20 5 4 1 2节流阀 5 4 1 2 1节流阀 液流从进油口流入经节流口后 从阀的出油口流出 本阀的阀芯3的锥台上开有三角形槽 转动调节手轮1 阀芯3产生轴向位移 节流口的开口量即发生变化 阀芯越上移开口量就越大 21 流量控制阀的图形符号中的直线线段表示油路 直线线段两侧的峡口形状即表示节流 峡口形状上斜着的箭头表示可调式 流量控制阀的图形符号 22 当节流阀的进出口压力差为定值时 改变节流口的开口量 即可改变流过节流阀的流量 节流阀和其它阀 例如单向阀 定差减压阀 溢流阀 可构成组合节流阀 23 本节流阀具有螺旋曲线开口和薄刃式结构的精密节流阀 转动手轮和节流阀芯后 螺旋曲线相对套筒窗口升高或降低 改变节流面积 即可实现对流量的调节 24 单向节流阀 5 4 1 2 3单向节流阀 25 5 4 1 2 2单向节流阀 流体正向流动时 与节流阀一样 节流缝隙的大小可通过手柄进行调节 当流体反向流动时 靠油液的压力把阀芯4 即下阀芯 压下 下阀芯起单向阀作用 单向阀打开 可实现流体反向自由流动 节流阀芯分成了上阀芯和下阀芯两部分 26 采用上述节流阀存在着的问题 由于负载的变化引起节流阀前 后压差的变化 这导致执行元件的速度也相应的发生变化 为使速度稳定 就要使节流阀前后压差在负载变化情况下保持不变 从而使通过节流阀的流量由节流阀的开口大小来决定 把具有这一作用的阀和节流阀组合在一起 就构成能保持速度不随负载而变化的流量调节阀 常用的有两类 调速阀和溢流节流阀 节流阀适用于一般的系统 而调速阀适用于执行元件负载变化大而运动速度要求稳定的系统中 5 4 2调速阀 27 串联减压式调速阀是由定差减压阀1和节流阀2串联而成的组合阀 5 4 2 1串联减压式调速阀的工作原理 泵出口 减压阀1进油口 减压阀的出油口 压力为p2 同时也是节流阀的进口油压 节流口 p 压力变为p3 油缸的左腔 p3 油缸的右腔与油箱相通 所以左腔压力只与活塞杆上负F和活塞的有效工作面积有关 主油路 28 减压阀的阀芯底部和中部 油压都为p2 作用面积为A1 A2 油液通过节流阀产生的压差 p p2 p3 当负载F 控制油路 对减压阀 减压阀的阀芯顶部 油压都为p3 作用面积为A 且A A1 A2 p2 保持 p p2 p3基本不变 p2 保持 p p2 p3基本不变 p3 阀阀芯下移 减压阀阀口开度 减压 当负载F p3 阀阀芯上移 减压阀阀口开度 减压 29 当减压阀芯在弹簧力Fs 液压力p2和p3的作用下处于某一平衡位置时有 p2A1 p2A2 p3A Fs式中A A1和A2分别为上腔 中部和下腔内压力油作用于阀芯的有效面积 且A A1 A2 故p2 p3 p Fs A K X0 X1 A KX0 A因为弹簧刚度较低 且工作过程中减压阀阀芯位移较小 可认为Fs基本保持不变 故节流阀两端的压差为定值 这就保证了通过节流阀的流量稳定 列减压阀阀芯的力平衡方程式 30 31 节流阀芯杆2由热膨胀系数较大的材料制成 当油温升高时 芯杆热膨胀使节流阀口关小 能抵消由于粘性降低使流量增加的影响 5 4 2 2温度补偿调速阀 节流阀 温度补偿调速阀减压阀部分的原理和普通调速阀相同 32 5 4 2 3溢流节流阀 33 7 2调速回路 7 2 1调速方法概述 液压系统常常需要调节液压缸和液压马达的运动速度 以适应主机的工作循环需要 液压缸和液压马达的速度决定于排量及输入流量 液压缸的速度为 液压马达的转速 式中q 输入液压缸或液压马达的流量 A 液压缸的有效面积 相当于排量 VM 液压马达的每转排量 34 由以上两式可以看出 要控制缸和马达的速度 可以通过改变流入流量来实现 也可以通过改变排量来实现 对于液压缸来说 通过改变其有效作用面积A 相当于排量 来调速是不现实的 一般只能用改变流量的方法来调速 对变量马达来说 调速既可以改变流量 也可改变马达排量 35 目前常用的调速回路主要有以下几种 1 节流调速回路采用定量泵供油 通过改变回路中节流面积的大小来控制流量 以调节其速度 2 容积调速回路通过改变回路中变量泵或变量马达的排量来调节执行元件的运动速度 3 容积节流调速回路 联合调速 下面主要讨论节流调速回路 7 2 2采用节流阀的节流调速回路 节流调速回路有进油路节流调速 回油节路流调速 旁路节流调速三种基本形式 36 7 2 2 1进油路节流调速回路 图7 16进油路节流调速回路 pT 37 1 速度负载特性 当不考虑泄漏和压缩时 活塞运动速度为 活塞受力方程为 缸的流量方程为 图7 16进油路节流调速回路 38 于是 式中 C 与油液种类等有关的系数 AT 节流阀的开口面积 节流阀前后的压强差 为节流阀的指数 当为薄壁孔口时 0 5 39 公式为进油路节流调速回路的速度负载特性方程 以v为纵坐标 FL为横坐标 将公式按不同节流阀通流面积AT作图 可得一组抛物线 称为进油路节流调速回路的速度负载特性曲线 40 当F ppA1时 节流阀两端压差为零 活塞运动也就停止 液压泵的流量全部经溢流阀流回油箱 这种调速回路的速度负载特性较软 即kv值小 通常用速度刚度kv表示负载变化对速度的影响程度 kv F v 1 tg ctg 再由式可得出 1 当节流阀通流面积一定时 负载越小 速度刚度kv越大 2 当负载一定时 节流阀通流面积越小 速度刚度kv越大 3 适当增大液压缸有效面积和提高液压泵供油压力可提高速度刚度 由上式可以看出 41 在0 5 1之间取值 图7 17进油路节流调速回路速度 负载特性曲线 曲线1 曲线2 kv1 kv2 3 4 在pp已调定的情况下 不论节流阀通流面积怎样变化 其最大承载能力是不变的 即Fmax ppA1 故称这种调速方式为恒推力调速 1 tg 3 1 tg 4 tg 3 tg 4 1 11 2 F11kv21 1 tg 4 1 tg 2tg 4 tg 2 11 21 1 2 1 0 42 2 功率特性 液压泵输出功率即为该回路的输入功率为 回路的功率损失为 而缸的输出功率为 43 式中 溢流阀的溢流量 进油路节流调速回路的功率损失由两部分组成 溢流功率损失和节流功率损失 44 7 2 2 2回油路节流调速回路 回油节流调速回路中 泵的出口压力为溢流阀的调定压力并保持定值 所以该回路又称定压式节流调速回路 采用同样的分析方法可以得到与进油路节流调速回路相似的速度负载特性 45 图7 5回油路节流调速回路 当不考虑泄漏和压缩时 活塞运动速度为 缸的流量方程为 q 46 图7 5回油路节流调速回路 速度刚度kv 功率特性 液压泵输出功率即为该回路的输入功率为 而缸的输出功率为 q 47 图7 5回油路节流调速回路 回路的功率损失为 回路效率 q 48 进 回油路节流调速回路在速度负载特性 承载能力和效率等方面性能是相同的 差别如下 进油路和回油路节流调速的比较 所谓负值负载就是负载作用力方向和执行元件运动方向相同 进油路节流调速回路不能承受负值负载 如果要使其承受负值负载 就得在回油路上加背压阀 见图 背压阻止工作部件在负值负载的作用下前冲 使执行元件在承受负值负载时其进油腔内的压力不致下降到零 以免液体 拉断 承受负值负载能力 49 运动平稳性 在回油路节流调速回路中 液压缸回油腔的背压p2与运动速度的平方成正比 是一种阻尼力 阻尼力不但有限速作用 且对运动部件的振动有抑制作用 有利于提高执行元件的运动平稳性 因此 就低速平稳性而言 回油路调速优于进油路调速 回油路节流调速的最低稳定速度较进油路调速低 回油腔压力 回油路节流调速回路中回油腔压力P2较高 特别是在负载时 回油腔压力有可能比进油腔压力P1还要高 这样就会使密封摩擦力增加 降低密封件寿命 并使泄漏增加 效率降低 50 起动时前冲 油液发热对泄漏的影响 回油路节流调速回路中 油液流经节流阀时产生能量损失并且发热 然后回油箱 通过油箱散热冷却后再重新进入泵和液压缸 而在进油路节流调速回路中 经节流阀后发热的油液直接进入液压缸 对液压缸泄漏影响较大 从而影响速度的稳定性 回油路节流调速回路中 若停车时间较长 液压缸回油腔中要漏掉部分油液 形成空隙 重新启动时 液压泵全部流量进入液压缸 使活塞以较快的速度前冲一段距离 直到消除回油腔中的空隙并形成背压为止 这种启动时的前冲现象可能损坏机件 进油路 回油路节流调速回路结构简单 但效率较低 只宜用在负载变化不大 低速 小功率场合 如某些机床的进给系统中 51 7 2 2 3旁油路节流调速回路 图7 6旁油路节流调速回路 节流阀装在与液压缸并联的支路上 利用节流阀把液压泵供油的一部分排回油箱实现速度调节 溢流阀作安全阀用 液压泵的供油压力Pp取决于负载 旁路节流调速回路中 泵的出口压力随负载而变化 所以该回路又称变压式节流调速回路 52 1 速度负载特性 考虑到泵的工作压力随负载变化 泵的输出流量qp应计入泵的泄漏量随压力的变化 采用与前述相同的分析方法可得速度表达式为 53 2 功率特性 回路的输入功率 回路的输出功率 回路的功率损失 回路效率 旁路节流调速只有节流损失 无溢流损失 功率损失较小 注意 节流调速回路速度负载特性比较软 变载荷下的运动平稳性比较差 为了克服这个缺点 回路中的节流阀可用调速阀来代替 54 三种节流调速回路主要性能比较 55 使用节流阀的节流调速回路 变载荷下的运动平稳性都比较差 为了克服这一缺点 回路中的节流阀可用调速阀来代替 由于调速阀能在载荷变化的条件下保证节流口进 出油口间的压差基本不变 因而使用调速阀后 节流调速回路的速度 负载特性将得到改善 如下图 使用调速阀的节流调速回路 56 7 2 3容积调速回路 容积调速回路有泵 缸式回路和泵 马达式回路 这里主要介绍泵 马达式容积调速回路 7 2 3 1变量泵 定量马达式容积调速回路 马达为定量 改变泵排量VP可使马达转速nM随之成比例地变化 57 图7 7变量泵 定量马达容积调速回路 58 图7 7变量泵 定量马达容积调速回路 59 7 2 3 2定量泵 变量马达式容积调速回路 60 7 2 3 3变量泵 变量马达式容积调速回路 61 流量负反馈比压力负反馈更为复杂 关键在于要将流量转化成便于比较的力以后 再反馈到阀芯上 将流量转化成力的过程称为流量的传感测量 转换部件称为流量传感器 流量阀的流量测量方法有两种 压差法 和 位移法 用 压差法 测量时 先将流量转化成压力差 再用测压法测量 因此用于稳定流量的调速阀被称为 定差 阀 位移法 测量时 先将流量转化成位移 再用弹簧将其转化为反馈力 小结 调速阀和分流阀是根据流量负反馈原理工作的 用于调节和稳定流量 流量负反馈的核心是将被控流量转化为力信号与指令力比较 指令力可用调压弹簧或比例电磁铁产生 比较元件一般是流量调节阀芯或先导阀 62 插装阀可组成方向阀 压力阀 流量阀 它相当于电液动阀 流量大 密封好 常用于大流量系统中 小结 节流阀没有流量负反馈 因此无法自动稳定流量 但用于节流调速系统时功率损失比调速速阀小 轴向三角槽式节流口的水力半径较大 加工简单 应用较广 电液比例阀能按输入的电气信号连续地 比例地控制压力或流量 与电液伺服阀相比 响应速度和精度低一些 多用于开环比例控制 电液伺服阀精度高 响应快 多用于闭环控制 63 教材P245页 习题7 26 已知 qp 10L min pr 2 4MPa F 10kN Cq 0 62 900kg m3 解 该调速回路为回油路调速回路 p p2 0 0 8MPa A1 50cm2 A2 25cm2 活塞的力平衡方程为 AT 0 05cm2时 ppA1 p2A2 F pp pr 2 4MPa p2 prA1 F A2 2 4 106 50 106 10 103 25 10 4 0 8MPa 节流阀前后的压差为 由连续性方程得 qp qy q油缸 64 已知 qp 10L min pr 2 4MPa F 10kN Cq 0 62 900kg m3 因为节流口为薄壁孔 所以通过节流阀的流量为 A1 50cm2 A2 25cm2 活塞的运动速度 进入到液压缸左腔的流量 不成立 可知 节流阀的开口太大 不起节流作用 活塞实际运动速度为 通过节流阀的实际流量为 由连续性方程得 qp qy q油缸 65 已知 qp 10L min pr 2 4MPa F 10kN Cq 0 62 900kg m3 节流阀前后的压差由 A1 50cm2 A2 25cm2 液压缸右腔的压力 溢流阀损失为 得 p p2 0 3 25 105Pa 液压缸左腔的压力 溢流阀呈关闭状态 作安全阀 pr pp 0 2 16MPa 回路的效率为 66 已知 qp 10L min pr 2 4MPa F 10kN Cq 0 62 900kg m3 通过节流阀的流量为 A1 50cm2 A2 25cm2 活塞的运动速度 进入到液压缸左腔的流量 可知 活塞运动时 溢流阀处于工作状态 即稳压溢流 p p2 0 0 8MPa AT 0 01cm2时 节流阀前后的压差为 pp pr 2 4MPa 67 已知 qp 10L min pr 2 4MPa F 10kN Cq 0 62 900kg m3 A1 50cm2 A2 25cm2 溢流阀损失为 pr pr 0 2 4MPa 回路的效率为 活塞的力平衡方程为 AT 0 01cm2时 负载F 0N p1A1 p2A2 取p1 pp pr 2 4MPa p2 4 8MPa 通过节流阀的流量为 活塞的运动速度 68 已知 qp 10L min pr 2 4MPa F 10kN Cq 0 62 900kg m3 A1 50cm2 A2 25cm2 进入到液压缸左腔的流量 可知 活塞空载运动时 溢流阀处于工作状态 即稳压溢流 p1 pp pr 2 4MPa p2 p 4 8MPa F 10kN qmin 50 10 3L min 由第 问 知节流阀前后的压差为 p2 p 0 8MPa 69 已知 qp 10L min pr 2 4MPa F 10kN Cq 0 62 900kg m3 A1 50cm2 A2 25cm2 活塞的运动速度 p pr p1 0 4MPa 若改为进口节流调速回路 则活塞的力平衡方程为 节流阀前后的压差为 p1A1 0 F p1 F A1 10 103 50 10 4 2MPa 活塞的运动速度 70 教材P245页 习题7 27 已知 各液压缸完全相同 F2 F1 解 对图 a 为进油路节流调速回路 不计压力损失 pAA1 F1 得pA F1 A1 对缸A pBA1 F2 得pB F2 A1 对缸B F2 F1 pB pA 所以缸A先动 缸B不动 此时通过节流阀的流量为 p1 pp pA 缸A的运动速度 71 教材P245页 习题7 27 已知 各液压缸完全相同 F2 F1 当缸A运动到终端后 缸B才运动 此时流过节流阀的流量为 不计压力损失 pB pA pp pA pp pB 所以vA vB 即缸A的运动速度快 p2 pp pB 缸B的运动速度 72 教材P245页 习题7 27 因为回油路节流调速回路进油腔压力始终保持为溢流阀的调定压力值py 故在平衡状态时 负载小的产生的背压力高 这个背压力又加在负载大的液压缸B的有杆腔 直到液压缸A的活塞运动到终点 背压力减小 液压缸B的活塞才开始运动 解 对图 b 为回油路节流调速回路 已知 各液压缸完全相同 不计压力损失 F2 F1 活塞的力平衡方程为 pyA1 F pA2 对缸A和缸B都成立 且F2 F1 73 教材P245页 习题7 27 缸A先动 缸B不动 此时 节流阀的压降为 缸A运动到终端后 缸B开始运动 此时节流阀上的压降为 p1 p2 pyA1 F1 A2 缸A的运动速度 p2 p2 pyA1 F2 A2 缸B的运动速度 因为F2 F1所以vA vB 74 教材P245页 习题7 28 已知 F 9000N pb 0 5MPa q 30L min 解 液压缸运动速度恒定 不计调压偏差 A1 50cm2 A2 20cm2 不计管道和换向阀的压力损失 回路为进油路节流加背压阀的调速回路 活塞的力平衡方程为 p1A1 F p2A2 p2 pb 0 5MPa p1 F p2A2 A1 9000 0 5 106 50 10 4 2MPa pr pp p1 p2 2 5MPa 所以溢流阀的最小调定压力为 p2 0 5MPa 取调速阀的最小工作压差为 75 教材P245页 习题7 28 已知 F 9000N pb 0 5MPa q 30L min 解 液压泵卸荷 A1 50cm2 A2 20cm2 不计管道和换向阀的压力损失 液压泵卸荷时 液压油经右侧的背压阀回油箱 所以泵的出口压力为0 5MPa P pq 0 5 106 30 10 3 60 250W 卸荷时的能量损失为 76 教材P245页 习题7 28 已知 F 9000N pb 0 5MPa q 30L min 解 背压阀增加了 pb A1 50cm2 A2 20cm2 不计管道和换向阀的压力损失 活塞的力平衡方程为 p1A1 F pb pb A2 pp pr1 0 5 F pb pb A2 A1 pr1 pr1 pr 0 5 F pb pb A2 A1 溢流阀调定压力的增量为 0 5 F pbA2 A1 pbA2 A1 2 pb 5 0 4 pb 77 900kg m3 d 1 8m F 1kN 解 液压缸快进时 vA1 qp vA2 教材P245页 习题7 29 A1 100cm2 A2 60cm2 p 0 25MPa 已知 q1 16L min q2 4L min 20 10 6m2 s L 3m 只考虑沿程损失 液压缸快进时 换向阀的电 由连续性方程得 压缸差动联接 液压泵1和液压泵2同时向液压缸供油 磁铁断电 换向阀处于左位 液 78 900kg m3 d 1 8cm F 1kN 解 动力粘度 教材P245页 习题7 29 A1 100cm2 A2 60cm2 p 0 25MPa 已知 q1 16L min q2 4L min 20 10 6m2 s L 3m 只考虑沿程损失 20 10 6 900 18 10 3kgm s Ns 管路的沿程压力损失为 79 900kg m3 d 1 8cmF 1kN 解 活塞的受力平衡方程为 教材P245页 习题7 29 A1 100cm2 A2 60cm2 p 0 25MPa 已知 q1 16L min q2 4L min 20 10 6m2 s L 3m 只考虑沿程损失 p1A1 F p2A2 p2 p1 p沿 p方向阀 p1A1 F p1 p沿 p方向阀 A2 所以 80 900kg m3 d 1 8cmF 1kN 解 液压缸工进时 教材P245页 习题7 29 A1 100cm2 A2 60cm2 p 0 25MPa 已知 q1 16L min q2 4L min 20 10 6m2 s L 3m 只考虑沿程损失 p1A1 F p2A2 液压缸工进时 换向阀的电 回路为出口节流 泵1卸荷 只有泵2向液压缸供油 磁铁得电 换向阀处于右位 液 活塞的受力平衡方程为 此时回路承受的负载 F p1A1 p2A2 p2 0 5MPa F p1A1 p2A2 8 106 100 10 4 0 5 106 60 10 4 80000 3000 77000N 81 900kg m3 d 1 8cmF 1kN 教材P245页 习题7 29 A1 100cm2 A2 60cm2 p 0 25MPa 已知 q1 16L min q2 4L min 20 10 6m2 s L 3m 只考虑沿程损失 解 液压缸由快进时 泵1和泵2同时向液压缸供油 此时泵的出口压力为6 25 105Pa 液压缸工进时 顺序阀开启 泵1经顺序阀卸荷 只有泵2向液压缸供油 所以此时泵的出口压力略大于6 25 105Pa 即顺序阀的调定压力略大于6 25 105Pa 溢流阀的调定压力至少比顺序阀的调定压力大10 20 82 教材P245页 习题7 30 已知 Vp 105ml r np 1000r min qn qt pv 105 103 0 95 99 75 103mL min 0 0016625m3 s 解 对液压泵 pp pr 7MPa p节流阀进口压力 qt Vpnp 105 1000 105 103ml min pv 0 95 pr 7MPa Vm 160ml r mv 0 95 mm 0 8 Cq 0 62 900kg m3 ATmax 0 2cm2 T 16Nm 液压泵的出口压力 节流阀的流量 节流阀的出口压力为液压马达的进口压力pm 回路为进油节流调速 83 教材P245页 习题7 30 已知 Vp 105ml r np 1000r min qt qn pv q节 0 95 Vmnm pv 0 95 pr 7MPa Vm 160ml r mv 0 95 mm 0 8 Cq 0 62 900kg m3 ATmax 0 2cm2 T 16Nm 液压马达的效率为 经过节流阀的流量全部进入液压马达 即液压马达的实际流量为 液压马达的理论流量 式 式 84 教材P245页 习题7 30 已知 Vp 105ml r np 1000r min pv 0 95 pr 7MPa Vm 160ml r mv 0 95 mm 0 8 Cq 0 62 900kg m3 ATmax 0 2cm2 T 16Nm 液压马达的最大转速为 联立 式和 式得 液压马达的理论流量 pm 0 826 106Pa 85 教材P245页 习题7 30 已知 Vp 105ml r np 1000r min pv 0 95 pr 7MPa Vm 160ml r mv 0 95 mm 0 8 Cq 0 62 900kg m3 ATmax 0 2cm2 T 16Nm 回路的输出功率为 当py 8 5MPa时 回路的效率 回路效率低的原因 有两部分功率损失 溢流损失和节流损失 P出 T 2 nT 910 6W 回路的效率为 86 教材P245页 习题7 30 已知 Vp 105ml r np 1000r min nm 9 66r s pv 0 95 pr 7MPa Vm 160ml r mv 0 95 mm 0 8 Cq 0 62 900kg m3 ATmax 0 2cm2 T 16Nm 回路的输出功率为 联立 式和 式得 液压马达的最大转速 上式中 AT取最大数值 则nm最大 P出 T 2 nT 606 6W 回路的效率为 87 教材P245页 习题7 33 已知 qp 10L min py 2MPa Cq 0 67 900kg m3 解 经过节流阀1 2的压差分别为 节流阀1的压差 p1 pp p1 AT1 0 02cm2 AT2 0 01cm2 节流阀2的压差 p2 p1 0 经过节流阀1 2的流量分别为 节流阀1的流量 节流阀2的流量 88 教材P245页 习题7 33 已知 qp 10L min py 2MPa Cq 0 67 900kg m3 解 要使液压缸无杆腔的工作压力最大 则 AT1 0 02cm2 AT2 0 01cm2 由连续性方程得 q1 q2 q液压缸 该式中q2最大 该式中q液压缸为0 89 教材P245页 习题7 33 已知 qp 10L min py 2MPa Cq 0 67 900kg m3 解 AT1 0 02cm2 AT2 0 01cm2 得 p1 4pp 5 8 5 1 6MPa 该式中q2最大 qp q1 q溢流阀 由连续性方程得 要使溢流阀出现最大溢流量 即q溢流阀最大 则q1为最小 90 教材P245页 习题7 33 已知 qp 10L min py 2MPa Cq 0 67 900kg m3 解 AT1 0 02cm2 AT2 0 01cm2 即 p1 1 6MPa q溢流阀 溢流阀的最大溢流量为 要使q1为最小 则p1为最大 qp q1 10 3 216 6 7L min 91 已知 如图 用压力继电器实现 的顺序动作 教材P245页 习题7 34 行程开关 92 教材P245页 习题7 34 按下启动按钮1DT得电 油缸甲右行 油缸乙左行 油缸甲左行 后续循环 油缸乙右行 油缸甲右行到终端后 油缸甲左腔的压力升高 压力达到压力继电器1的调定压力时 1PD发信号 3DT得电 油缸乙右行到终端后 油缸乙活塞杆上的挡块撞击行程开关2QS 3DT断电 4DT得电 油缸乙左行到终端后 油缸乙右腔的压力升高 压力达到压力继电器2的调定压力时 2PD发信号 4DT 1DT断电 2DT得电 油缸甲右行到终端后 油缸甲活塞杆上的挡块撞击行程1QS 2