计算题(附规范标准答案).doc

-*1、如图所示，液压泵输出流量q=25L/min，向液压缸供油。设活塞直径D=50mm，活塞杆直径d=30mm，进、回油管直径d1=d2=10mm。求活塞运动速度v以及进油管、回油管中油液的流动速度v1、v2。解：进油管中液流速度由进入液压缸的流量可求活塞运动速度用连续性方程计算回油管中液流速度2、如图所示，A1=100cm2，A2=80cm2，F1=30 kN，F2=20 kN，输入流量q1=15L/min，求：（1）两液压缸的工作压力p1、p2；（2）两液压缸的运动速度v1、v2。解：（1）根据力平衡方程有： 则： 又据力平衡方程有： 则： （2）因q1=15L/min=1510-3 m3/min，则m/min m/min 3、如图所示，如图所示的液压缸系统A1=1002，A2=802，缸1输入压力p1=0.9MPa，输入流量q1=10L/min，不计损失和泄漏。求：两液压缸承受相同负载时(F1=F2)，该负载的数值是多少？两液压缸的运动速度v1、v2各是多少？解： 解得：0.5MPa 5kN m/min m/min4、如图所示，两液压缸的结构完全相同。已知A1=100cm2，A2=50cm2，溢流阀的调定压力py=5MPa，缸I、II分别作用负载为F1=80 kN，F2=50 kN，向液压缸I输入流量q=30L/min，求：（1）两液压缸无杆腔的工作压力p1、p2；（2）两液压缸向右的运动速度v1、v2。解：（1）列缸II活塞的力平衡方程 解得：7.5MPa 列缸I活塞的力平衡方程 11.5 MPa （2）缸I的运动速度v13m/min 1.5m/min 5、如图所示，溢流阀和减压阀的调定压力分别为pY=4.5MPa，pJ1=3.5MPa，pJ2=2.0MPa；负载FL=1200N；活塞有效工作面积A1=15cm2;减压阀全开时的局部压力损失及管路损失略去不计。（1）试确定活塞在运动中和到达终点时a、b、c点处的压力。（2）当负载加大到FL=4200N时，a、b、c点处的压力。（说明理由）解：（1）时运动中，液压缸工作压力为 因 p1<pJ2=2.0MPa， p1< pJ1=3.5MPa，则两减压阀均不工作；又因 p1< pY=4.5MPa，溢流阀也不工作，无溢流。则 pc = pb = pa =0.8MPa 液压缸到终点，液压缸负载相当于无穷大，进油腔压力迅速上升到pJ2调节压力时，该阀工作，则pc = pJ2=2.0MPa；依次类推：pb = 3.5MPa， pa = pY=4.5MPa。 （2）时，液压缸工作压力为 即 要使液压缸运动进油腔压力必须达到2.8MPa，但pJ2=2.0MPa，无法推动液压缸，进油腔压力迅速上升到pJ2调节压力时，该阀工作，则pc = pJ2=2.0MPa；依次类推：pb = 3.5MPa， pa = pY=4.5MPa。6、如图所示，液压缸的无杆腔面积A=50 cm2，负载FL=10kN，方向始终向左，各阀的调定压力如图。确定（1）活塞运动时A、B点压力；（2）活塞到终点停止时A、B点压力。（注：需有文字说明）解：列液压缸的力平衡方程 解得：MPa （1）活塞运动时因工作压力仅需2 MPa，减压阀的调定压力为3MPa，减压阀不工作，故pB2 MPa 而溢流阀的调定压力为5MPa，溢流阀不工作，故pA2 MPa （2）活塞到终点停止时当活塞到终点停止，因负载无限加大，液压缸左腔压力被憋高，减压阀工作，达到其调定压力，故pB3 MPa A点压力继续被憋高，当到达溢流阀的调定压力时，溢流阀溢流，故pA5 MPa 7、如图所示，溢流阀的调定压力为4MPa，减压阀的调定压力为3MPa，若不计所有的压力损失，判定下列情况下压力表I和压力表II的读数，必须说明理由。(1) YA断电，且系统负载为无穷大时；(2) YA断电，且系统负载压力为2MPa时；(3）YA通电，且系统负载压力为2MPa时。解：（1）YA断电，且系统负载为无穷大时因YA断电且系统负载为无穷大，溢流阀远程控口只与进油口通，溢流阀溢流，表I读数为4MPa。因系统负载为无穷大，则系统压力为溢流阀的调定压力为4MPa，减压阀工作，表II读数为调定压力3MPa。(表I读数：4MPa，表II读数：3MPa) （2）YA断电，且系统负载压力为2MPa时YA断电且系统负载压力为2MPa，溢流阀远程控口只与进油口通，溢流阀不溢流，表I读数为为2MPa。因系统压力为2MPa，减压阀不工作，表II读数为调定压力2MPa。(表I读数：2MPa，表II读数：2MPa) (3) YA通电,且系统负载压力为2MPa时因溢流阀远程控口接油箱，故溢流阀溢流，系统压力为0，无法驱动负载，表I读数为为0。因系统压力为0，减压阀不工作，表II读数为调定压力0。(表I读数：0，表II读数：0) 8、如图所示，溢流阀的调定压力为5MPa，减压阀的调定压力为2.5MPa，分析下列工况，说明理由。（1）当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pA 、pC。（2）当泵出口压力由于工作缸快进，压力降到1.5MPa时（工件原来是夹紧的），A、C点压力pA 、pC。（3）夹紧缸在工件夹紧前作空载运动，A、B、C点压力pA 、pB 、pC。解：（1）系统压力等于溢流阀调定压力5MPa，减压阀工作，夹紧缸使工件夹紧后，由于单向阀的保压作用，则pApC2.5 MPa。（2）因系统压力由于工作缸快进，压力降到1.5MPa且工件原来是夹紧的，由于单向阀的保压作用，则pC2.5 MPa，因减压阀不工作，pA1.5MPa。（3）夹紧缸在工件夹紧前作空载运动，则夹紧缸左腔压力为0，pApBpC0。9、如图所示，溢流阀的调定压力pY=5MPa，顺序阀的调定压力pX=3MPa，下列工况下A、B点的压力各是多少（需要说明理由）？（1）液压缸运动时，负载压力pL=4MPa时；（2）负载压力pL变为1MPa时；（3）活塞运动到右端时。解：（1）因负载压力pL=4MPa，则pA4MPa，因顺序阀的调定压力pX=3MPa，则顺序阀打开，则pB4MPa。即pApB4MPa。（2）负载压力pL变为1MPa时，只需使顺序阀开启且使A点压力大于等于负载压力即可，故pA1MPa，pB3MPa。（3）活塞运动到右端时，由于泵流量仍在输出，系统构成的密闭容腔油压憋高，即A、B点压力同时、等值升高，当达到溢流阀调定压力时，溢流阀打开、溢流定压。即pApB5MPa。10、如图所示，缸I、II上的外负载F1=20kN、F2=30kN，两活塞的无杆腔有效工作面积均为A=50cm2，要求缸II先于缸I动作，问：（1）顺序阀、溢流阀的调定压力各为多少？（2）不计管路压力损失，缸I动作时，顺序阀的进、出口压力分别为多少？解：（1）要求缸II先于缸I动作，缸II左腔压力为：MPa若缸II先于缸I动作，则顺序阀不得打开，则顺序阀的调定压力必须大于6MPa，溢流阀的调定压力必须大于6MPa才可定压。即p溢>p顺>6MPa。（2）缸I动作时，因外负载F1=20kN，则MPa则顺序阀的出口压力为p出4 MPa，因顺序阀的调定压力大于6MPa，则p进p顺>6MPa。11、在图示系统中，溢流阀的调整压力为5.0Mpa，减压阀的调整压力分别为3MPa和1.5MPa。液压缸无杆腔的活塞有效工作面积A无=100cm2，且在下列情况下溢流阀处于溢流状态。（1）当负载FL=15kN时，确定A、B点的工作压力。 （2）当负载FL=40kN时，确定A、B点的工作压力。解：（1）负载FL=15kN时 则根据减压阀的工作原理有：pB=1.5MPa，pA=5.0MPa （2）负载FL=40kN时 则根据减压阀的工作原理有：pB=3.0MPa，pA=5.0MPa 12、在图示回路中，已知两活塞面积相同，A1=20cm2，但负载分别为FL1=8kN，FL2=4kN，若溢流阀的调定压力pY = 4.5MPa，分析减压阀调定压力pJ = 1MPa、4MPa时，两缸的动作情况。解：（1）pJ1 = 1MPa时 液压缸II负载压力p2为： 因减压阀出口压力pJ1 = 1MPa < p2= 2MPa，故液压缸II不动。 液压缸I的负载压力p1为： 因p1 = 4MPa < pY= 4.5MPa，则节流阀的进口压力差： 说明有流量通过节流阀进入液压缸I，则液压缸I运动。 （2）pJ2 = 4MPa时 因液压缸II负载压力p2= 2MPa < pJ2 = 4MPa，所以减压阀口常开，能够推动液压缸II。 液压缸I、II相对于泵呈并联，但液压缸II负载小，故液压缸II首先被推动。 因在液压缸II运动过程中，负载不变，泵的工作压力不会提高，故液压缸I不动。 当液压缸II到终点时，C点压力升高并到达液压缸I的负载压力时，液压缸I才运动。13、如图所示，已知A1=A2=100 cm2，缸I负载F=35kN，缸II运动时负载为零。溢流阀、顺序阀、减压阀的调整压力如图。不计各种压力损失，分别求下列情况下A、B、C三点压力。（1）液压泵启动后，两换向阀处于中位；（2）1YA通电，液压缸I活塞运动时和活塞到达终点后；（3）1YA断电，2YA通电，液压缸II活塞运动时和活塞碰到固定挡块时。解：（1）液压泵启动后，两换向阀处于中位，管路堵塞，系统油压憋高达到溢流阀调定压力时溢流阀打开溢流、定压。故pA = 4.0MPa；此时到达顺序阀的调定压力打开，故pB = 4.0MPa。此时减压阀工作为其调定压力pC = 2.0MPa。（2）1YA通电，液压缸I活塞运动时和活塞到达终点后，1) 缸I活塞运动时此压力大于顺序阀的调定压力，顺序阀的进出口压力相等，故pB = 3.5MPa。pA = 3.5MPa。pC = 2.0MPa（同上不变）。2) 缸I活塞到达终点后B点压力上升系统油压憋高，达到溢流阀调定压力时溢流阀打开溢流、定压。故pA = 4.0MPa；此时到达顺序阀的调定压力打开，故pB = 4.0MPa。pC = 2.0MPa（同上不变）。（3）1YA断电，2YA通电，液压缸II活塞运动时和活塞碰到固定挡块时。1) 缸II活塞运动时因缸II活塞运动时无负载，减压阀出口为0，减压阀不工作，阀口常开。pA =pB = pC = 02）活塞碰到固定挡块时负载无穷大，缸左腔压力憋高，C点压力为减压阀的调定值pC = 2.0MPa，系统油压憋高达到溢流阀调定压力时溢流阀打开溢流、定压。故pA = 4.0MPa；此时到达顺序阀的调定压力打开，故pB = 4.0MPa。14、如图所示，已知泵的流量qp=6L/min，A1=20cm2，溢流阀的调定压力为py=3MPa，负载F=4kN，节流阀为薄壁孔口，开口面积AT=0.01cm2，流量系数Cd=0.62，油液密度=900kg/m3，求：（1）活塞的运动速度；（2）溢流阀的溢流量。解：（1）进油节流回路中，经节流阀进入液压缸的流量使活塞的运动速度为： 式中，m=0.5，则将已知条件代入得：m/s（2）进入液压缸的流量为： 则溢流阀的溢流量为15、如图所示回路，已知AT1=0.01cm2，AT2=0.02cm2，流量系数Cd=0.67，油液密度=900kg/m3，负载压力p1=2MPa，溢流阀调定压力py=3.6MPa，活塞面积A1=50cm2，液压泵流量qp=25L/min。不计管路损失，问电磁铁在通电和断电时，活塞的运动速度各是多少？解：（1）电磁铁通电时 液压缸速度为 （2）电磁铁断电时因阀1的通流面积小于阀2的通流面积，阀1有节流作用且经过阀1和阀2的流量相等。设C点压力为pc则： 即有： = 或 = 则： 代入各已知量有：pc=2.32MPa 则液压缸的运动速度为： 16、如图所示回路，设两节流阀的开口面积AT1= AT2=0.1cm2，其流量系数均为Cd=0.62。液压缸的A1=100 cm2、A2=50 cm2，负载FL=5kN，方向始终向左， pY= pp=2MPa，泵流量qp=25L/min，求活塞向右运动速度v。（液压油密度=900kg/m3）解：因为： 则： 根据流量计算公式有： 则：， 因为：则： 或 （1） 根据力平衡方程有： （2） 联立方程（1）（2）解得： 则向右运动速度为：=0.0337m/s 17、如图所示回路，已知FLmax=30kN，A1=100cm2，pTmin=0.4MPa。 （1）求溢流阀的调定压力pY；（2）溢流阀调定后，分别求当FL=10 kN，FL=0时的p1、pY、pT。 解：（1）根据力平衡方程有： 则： 故溢流阀的调定压力为：=3.4MPa （2）pL=10kN时： pL=0kN时： 18、如图所示回路，已知qp=25L/min，负载FL=40kN，溢流阀的调定压力pY=5.4MPa，液压缸的工作速度v=18cm/min，不考虑管路和液压缸的摩擦损失，计算：（1）工进时的回路效率；（2）负载FL=0时，活塞的运动速度、回油腔压力。解：（1） （2）设回油腔压力p2、进油腔压力p1。则：因为：，则： 设活塞运动速度v，工进时回油腔压力为：因为节流阀的流量与其压力差呈：且：又：则：则：19、如图所示回路，已知qp=10L/min，有关参数均标注在图上，Cd=0.62，液压油密度=900kg/m3，不考虑管路和液压缸的摩擦损失，计算：（1）活塞运动速度v。（2）液压泵的工作压力。解：（1）活塞的受力平衡方程为：节流阀的进出口压力差为：流过节流阀的流量为：则活塞的运动速度为：=140.4cm/min （2）液压泵的工作压力20、图示回路中，已知调速阀最小压差p0.5MPa，当负载F从0变化到30kN时，活塞向右运动的稳定速度不变。求：（1）溢流阀的最小调整压力pY。（2）负载F0时，泵的工作压力pp，液压缸回油腔压力p2。解：（1）活塞的受力平衡方程为：MPa（2）因回油节流调速，故溢流阀处于常开状态，起定压作用，所以，负载F0时，泵的工作压力仍为溢流阀的调定值，即pppY3.25 MPa负载F0时，回油腔压力达到最大值，活塞的受力平衡方程为：MPa21、图示回路为中低压系列调速阀的回油路调速系统。溢流阀的调定压力pY4 MPa，负载FL=31kN，活塞直径D100mm，活塞杆直径d50mm，调速阀的最小稳定流量所需的最小压差为p0.3MPa，工作时发现液压缸速度不稳定。（1）试分析原因；（2）提出改进措施。解：（1）列活塞的受力平衡方程为MPa 此压力值小于调速阀的最小稳定流量所需的最小压差为p0.3MPa，故速度不稳定。（2）改进措施为：根据有：提高压力p1，即提高溢流阀的调定压力pY可增大p2，并使之达到调速阀的最小稳定流量所需的最小压差为p0.3MPa，即可提高液压缸的速度稳定性。22、图示两液压缸串联，由一液压泵驱动。已知两液压缸尺寸相同，活塞直径D90mm，活塞杆直径d60mm，负载F1F210kN，液压泵输出流量q25L/min。不计损失，求液压泵输出压力pp和活塞运动速度v1、v2。解：根据活塞受力平衡方程得：泵的输出压力为： ppp12.45MP a活塞运动速度：23、如图所示回路，已知qp=10L/min，有关参数均标注在图上，Cd=0.62，液压油密度=900kg/m3，不考虑管路和液压缸的摩擦损失，计算：（1）活塞运动速度v。（2）液压泵的工作压力。解：液压缸无杆腔压力为流过节流阀的流量为则活塞的运动速度为：=150.4cm/min （2）液压泵的工作压力溢流阀呈关闭状态，作安全阀。24、图示液压系统，已知qp=32L/min，两液压缸尺寸相同，有关参数均标注在图上，Cd=0.62，液压油密度=900kg/m3，节流阀的通流面积AT0.05cm2，不考虑管路和液压缸的摩擦损失，计算：（1）两液压缸的工作压力p1、p2。（2）两活塞运动速度v1、v2。解：（1）缸I的工作压力为缸II的工作压力为（2）两缸的动作顺序为：缸I先动，II不动。流过节流阀的流量为：缸I的运动速度为缸I运动到终点停止后，缸II才运动，此时流过节流阀的流量为：缸II的运动速度为25、图示液压系统，已知qp=32L/min，两液压缸尺寸相同，有关参数均标注在图上，Cd=0.62，液压油密度=900kg/m3，节流阀的通流面积AT0.05cm2，不考虑管路和液压缸的摩擦损失，计算：（1）两液压缸有杆腔的工作压力pI、pII。（2）两活塞运动速度v1、v2。解：活塞的受力平衡方程为：因回油节流调速回路进油腔压力始终保持为溢流阀的调定值，故在平衡状态时，小负载的活塞I运动产生的背压力高，该背压力又加在大负载的活塞II的有杆腔，使活塞II不能运动，活塞I运动到终点后，活塞II才能运动。缸I先动，缸II不动，此时节流阀上的压降为流过节流阀的流量为：缸I的运动速度为缸I运动到终点停止后，缸II才运动，此时节流阀上的压降为：流过节流阀的流量为：缸II的运动速度为