液压与气压传动习题课重点

习题课重点、难点习题讲解24泵的额定流量为100L/MIN，额定压力为25MPA，当转速为1450R/MIN时，机械效率为M09。由实验测得，当泵出口压力为零时，流量为106L/MIN，压力为25MPA时，流量为1007L/MIN，试求1）泵的容积效率；2）如泵的转速下降到500R/MIN，在额定压力下工作时，计算泵的流量为多少3）上述两种转速下泵的驱动功率。解1）V1Q1/QT11007/10609595额定流量反映的是同类型泵的指标，而Q1则是这台泵的实际情况。2）该泵的排量为VQT1/N100731L/R；泄漏流量为QQT1Q153L/MIN；缝隙流动分为压差流和剪切流，转速不同只带来剪切流的变化；而与压差流相比，剪切流比例很小。故当压差相同时，泄漏流量亦不变。Q2VN2Q3125L/MIN此时泵的容积效率为V2Q2/QT2（VN2Q）/VN208585显然，对液压泵而言，在不同的转速下，其容积效率是不同的。3）PPQ/MV机械效率反映机械摩擦所带来的损失，可以认为其与转速变化无关。则在上式中带入不同转速下的相应参数，即可计算出两种转速下泵的驱动功率。39图示为变量泵和定量马达系统，低压辅助泵输出压力PY04MPA，泵最大排量VPMAX100ML/R，转速NP1000R/MIN，容积效率VP09，机械效率MP085，马达的相应参数为VM50ML/R，VM095，MM09。不计管道损失，当马达的输出转矩为TM40NM，转速为NM160R/MIN时，求变量泵的排量、工作压力和输入功率。解变量泵定量马达系统，为实现马达的调速范围，必须变量泵的供给流量满足马达的需要；因此泵的最大排量只体现系统的一种能力指标，而变量泵的排量应根据马达的转速来确定。则QPQM；VPNPVPVMNM/VM；VPVMNM/NPVPVM。马达的转矩是由其进出口的压差产生，从系统图可见泵、马达进出口两端的压差是相等的，即PPPYPMPY2TM/VMMM；PP2TM/VMMMPY。泵的输入功率由泵的流量、进出口压差和效率决定。PPI（PPPY）QP/P2NMTM/MPVPMMVM。带入实际参数计算即可。44图4116所示系统中溢流阀的调整压力分别为PA3MPA，PB14MPA，PC2MPA。试求1）当系统外负载为无穷大时，泵的出口压力为多少2）如将溢流阀B的遥控口堵住，泵的出口压力又为多少解1）泵启动后，当系统压力升至14MPA时，先导式溢流阀B的先导阀开启，其主阀也开启（对应14MPA的开口量），但这时阀B的出口还接有阀C，而阀C的调整压力为2MPA，故下支路并不能接通；当系统压力（这时由阀B的出口压力所决定）继续升至2MPA时，直动式溢流阀C开启，此时由于先导式溢流阀B的遥控口直接接在其出口，阀B上并不产生压力降（其主阀芯全开），所以系统压力为阀C所调节的压力，即等于2MPA。阀A调整压力为3MPA，不开启。2）因为此时溢流阀B的遥控口被堵住，下支路相当于阀B、阀C两个直动型溢流阀串连，所以下支路的开启压力为14MPA2MPA34MPA；而上支路的开启压力为阀A所调整的压力3MPA，所以系统压力即泵的出口压力为3MPA。系统压力由外负载决定，外负载包括系统中各种调控装置；系统压力由系统中所有起作用的外负载、调控装置中的最小值所决定45图4117所示两系统中溢流阀的调整压力分别为PA4MPA，PB3MPA，PC2MPA，当系统外负载为无穷大时，1）泵的出口压力各为多少2）对图A的系统，请说明溢流量是如何分配的解1）图A，A、B、C三阀并联，系统压力由其中最小设定压力决定，所以泵出口压力为阀C的调整压力2MPA。图B，A、B、C三阀串联，系统压力为三阀之和，但由于阀B之遥控口直接接油箱，故阀B进出口压差为零，所以泵出口压力为阀A、B之和，即6MPA。2）对图A的系统，经先导式溢流阀A、B之遥控口流过溢流量的极少部分液压油，到达直动式溢流阀C使其开启，而主溢流量仍要通过阀A的主阀芯流回油箱。46图4118所示溢流阀的调定压力为4MPA，若不计先导油流经主阀芯阻尼小孔时的压力损失，试判断下列情况下的压力表的读数1）YA断电，且负载为无穷大时；2）YA断电，且负载压力为2MPA时；3）YA通电，且负载为2MPA时；答压力表接在先导式溢流阀的遥控口上，其读数直接反映泵出口的压力。1）4MPA；压力值由先导式溢流阀的调定压力决定。2）2MPA；压力值由系统的负载压力决定。3）0MPA；压力值由先导式溢流阀的遥控口决定。全面、正确理解系统的压力由外负载决定。47试确定图示回路在下列情况下液压泵的出口压力1）全部电磁铁断电；答55MPA2）电磁铁2YA通电，1YA断电；35MPA3）电磁铁2YA断电，1YA通电；05MPA48图4120所示系统溢流阀的调定压力为5MPA，减压阀的调定压力为25MPA。试分析下列各工况，并说明减压阀阀口处于什么状态1）泵出口为溢流阀调定压力，缸夹紧工件，A、C点压力各为多少2）泵出口压力降到15MPA（工件原夹紧），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点压力各为多少答1）PAPC25MPA，减压阀口似开非开；2）PA15MPA，PC25MPA，减压阀口开；3）PAPBPC0，减压阀口开。49图4121所示回路，溢流阀的调定压力为5MPA，减压阀的调定压力为15MPA，活塞运动时负载压力为1MPA，其它损失不计，试求1）活塞运动期间和碰到死档铁后A、B处压力。2）如果减压阀的外泄油口堵死，活塞碰到死档铁后A、B处压力。答1）活塞运动期间A、B处压力均为1MPA；碰到死档铁后A处压力为15MPA，B处压力为5MPA。2）此时，AB处压力均为5MPA。减压阀外泄油口被堵死后，阀芯将不能动作，减压阀仅相当于通道。410图4122所示的减压回路，已知液压缸无杆腔、有杆腔面积分别为100CM2、50CM2，最大负载F114000N、F24250N，背压P015MPA，节流阀的压差P02MPA，求1）A、B、C各点的压力（忽略管路阻力）；2）泵和阀应选多大的额定压力3）若两缸的进给速度分别为V135CM/S，V24CM/S，泵和各阀的额定流量应选多大解1）应考虑减压回路和节流回路动作次序的问题。PBA1PA2F2，PBPJPA2/A1F2/A105MPA故当系统压力升至PAPBPC05MPA时，缸2先伸出；PCF1/A114MPA；PAPYPCP16MPA；PAPY16MPAPBPJ05MPA，系统压力级别合理。2）考虑一定余量和标准压力系列，可选泵及各阀的额定压力为25MPA。3）Q1A1V121L/MIN，Q2A1V224L/MIN，Q3Q2A2/A112L/MIN；两缸不同时动作，稍留余量和额定流量系列，可选泵、阀1、阀2、节流阀额定流量为25L/MIN，阀3额定流量为16L/MIN。411图4123所示回路，顺序阀的调整压力PX3MPA，溢流阀的调整压力PY5MPA，问载下列情况下A、B点的压力为多少1）液压缸运动，负载压力PL4MPA时；2）如负载压力PL变为1MPA时；3）活塞运动到右端时。答1）PAPB4MPA；2）PA1MPA，PB3MPA；3）PAPB5MPA。可见，顺序阀进、出口压力是随着外负载的大小而变化的。412图4124所示系统，缸、上的外负载力F120000N，F230000N，有效工作面积都是A50CM2，要求缸先于缸动作，问1）顺序阀和溢流阀的调定压力分别为多少2）不计管路损失，缸动作时，顺序阀进、出口压力分别为多少解1）液压缸驱动负载所需压力P1F1/A4MPA；P2F2/A6MPA。所以，溢流阀和顺序阀调定压力应为PPPYPX6MPA。2）PX进6MPA，PX出4MPA。此时，顺序阀并未全开，其进、出口之间有2MPA的压降。413图4125所示回路，顺序阀和溢流阀串联，调整压力分别为PX和PY，当系统外负载为无穷大时，问1）泵的出口压力为多少2）若把两阀的位置互换，泵的出口压力又为多少答1）当PXPY，PPPX（此时顺序阀出口压力为PY），当PXB，则A、B之间不通，当BA，则由B流向A；通电时，当AB，则由A流向B，当BA，则由B流向A。图B，断电时，当AB，则由A流向B，当BA，则A、B之间不通；通电时，当AB，则由A流向B，当BA，则由B流向A。都实现液控单向阀的功能。电磁铁通电与否相当于控制油是否起作用。424在气动控制元件中，哪些元件具有记忆功能记忆功能是如何实现的答双控换向阀具有记忆功能。记忆功能可以通过阀的操控方式来实现，有双气控、双电磁铁等形式。61在图示回路中，若溢流阀的调整压力分别为PY16MPA，PY245MPA。泵出口处的负载阻力为无限大，试问在不计算管道损失和调压偏差时1）换向阀下位接入回路时，泵的工作压力为多少B点和C点的压力各为多少2）换向阀上位接入回路时，泵的工作压力为多少B点和C点的压力又是多少答1）泵的工作压力为6MPA，B点和C点的压力均为6MPA；2）泵的工作压力为45MPA，B点压力为45MPA、C点压力为零。62在图示回路中，已知活塞运动时的负载F1200N，活塞面积A15104M2，溢流阀调整值为PP45MPA，两个减压阀的调整值分别为PJ135MPA和PJ22MPA，如油液流过减压阀及管路时的损失可略去不计，试确定活塞在运动时和停在终端位置处时，A、B、C三点压力值。解运动时，驱动负载所需液压缸大腔的压力为PF/A08MPA，故PAPBPC08MPA。停止时，PA35MPA，PB45MPA，PC2MPA。63如图67所示的平衡回路中，若液压缸无杆腔面积为A180104M2，有杆腔面积A240104M2，活塞与运动部件自重G6000N，运动时活塞上的摩擦力为FF2000N，向下运动时要克服负载阻力为FL24000N，试问顺序阀和溢流阀的最小调整压力应为多少解顺序阀的作用是平衡竖直安装液压缸的活塞与运动部件自重。所以PXG/A215MPA；溢流阀调整压力应满足平衡后驱动负载阻力和摩擦力的需要。所以PY（FFFL）/A1325MPA。66在图658所示的调速阀节流调速回路中，已知QP25L/MIN，A1100104M2，A250104M2，F由零增至30000N时活塞向右移动速度基本无变化，V02M/MIN，若调速阀要求的最小压差为PMIN05MPA，试求1）不计调压偏差时溢流阀调整压力PY是多少泵的工作压力是多少2）液压缸可能达到的最高工作压力是多少3）回路的最高效率为多少解1）溢流阀应按保证调速阀正常工作，并能驱动最大负载来调整压力。由活塞力平衡方程PYA1PMINA2FMAX即PYPP（PMINA2FMAX）/A1325MPA2）当负载为零时，液压缸小腔具有最大压力。即P2PPYA1/A22PY65MPA3）当回路所驱动的负载为最大值时，效率最高。此时回路效率为FMAXV/QPPP74工进时所需流量为Q1A1V2L/MIN回路效率如此之低的原因是低速运动时泵的流量太大。69如图659所示，已知两液压缸的活塞面积相同，无杆腔面积A120104M2，但负载分别为F18000N，F24000N，如溢流阀的调定压力为PY45MPA，试分析减压阀压力调整值分别为1MPA，2MPA，4MPA时，两液压缸的动作情况。解两缸驱动各自负载时的大腔压力分别为P1F1/A14MPA，P2F2/A12MPA。1MPA时，2缸不动，系统压力升至45MPA后，1缸动作；2MPA时，2缸动作的同时，1缸也动作，两缸可同时动；4MPA时，系统压力升至2MPA，2缸先动，到终端后，1缸才动作。610试分析如图660所示的气动回路的工作过程，并指出各元件的名称。答图示状态下，A、B两缸均退回。按下两位三通手动换向阀E（随即释放），两位四通气控换向阀2右位接入系统，气缸A伸出；到右端点后，单向顺序阀C接通，使两位四通气控换向阀1左位接入系统，气缸B伸出；此时阀2换为左位接入系统，缸A缩回；到左端点后单向顺序阀D接通，使阀1换为右位接入系统，缸B缩回。这样每按动一次阀E，就使上述过程重复一次，即缸A伸出缸B伸出缸A缩回缸B缩回。各元件名称A、B气缸；阀1、阀2两位四通气控换向阀；E两位三通手动换向阀；C、D单向顺序阀71附图所示的液压系统是怎样工作的按其动作循环表中的提示进行阅读，将该表填写完整，并作出系统的工作原理说明。系统工作原理说明按系统所要实现的各个功能要求（动作），结合液压系统原理图走通油路（包括进油路和回油路），由此即可决定系统中各控制元件的工作状态。在此基础上，根据系统所使用基本回路的原理、功能和特点，即可对整个液压传动系统的性能、特色进行分析讨论。72分析评述上述液压系统的特点。答1）低压大流量和高压小流量双泵供油，区分快进、工进节省能源。2）、两回路各自独立循环工作，互不干扰。3）定位夹紧辅助工作使用了减压阀减压回路，保证可靠夹紧。4）单向顺序阀保证先定位后夹紧；并采用压力继电器与主回路通讯。5）、两回路均采用大泵供油，差动快进，缩短了辅助工作时间。6）工进时大泵卸荷，回路为调速阀出口节流调速，可承受反向负载。7）工进时大泵卸荷，回路为调速阀进油节流调速，单向阀做背压。8）系统中，各动作转换均用电磁换向阀实现，便于实现电气控制。73试写出图示液压系统动作循环表，并评述这个液压系统的特点。答1YA2YA3YA快进工进停留快退停止特点1）限压变量泵供油，自动适应系统工况。2）快进时，泵工作于低压大流量，且回路构成差动快进。3）工进时，泵工作于高压小流量，回路为调速阀出口容积节流调速。4）停留时，泵压力最大，无流量；压力继电器加电控决定停留时间。5）快退时，泵为低压大流量，且由单向阀提供背压。6）停止时，泵通过背压单向阀卸荷，并维持控制油路有一定的压力。74读懂图示液压系统，并说明1）快进时油液流动路线；2）这个系统的特点。答1）差压式变量泵低压大流量供油，加上液压缸小腔通过阀4流出的油，通电气元件动作名称1YA2YA11YA12YA21YA22YAYJ定位夹紧快进工进卸荷（低）快退松开拔销原位卸荷（低）过阀2、阀3，一起进入液压缸大腔，从而构成差动快进。2）系统特点差压式变量泵加节流阀的容积节流调速回路；快进时，泵低压大流量供油，回路差动快进；两个节流阀串连实现一、二两种工进；工进结束，压力继电器发信快退；停止时，泵工作于最高压力，无输出流量。75试将图示液压系统图中的动作循环表填写完整，并分析讨论系统的特点。答与习题71、72的系统和要求相同。电气元件状态动作名称1YA2YA3YA4YA5YA6YAYJ定位夹紧快进工进（卸荷）快退松开拔销原位（卸荷）76图示的压力机液压系统能实现“快进慢进保压快退停止”的动作循环。试读懂此系统图，幷写出1）包括油液流动情况的动作循环表；2）标号元件的名称和功用。答1）快进进油路为，泵单向阀2电液换向阀3左位快进缸4大腔，高位油箱11液控单向阀9慢进柱塞缸10；回油路为，快进缸4小腔电液换向阀3左位油箱。慢进泵单向阀2电液换向阀3左位