液压与-气压传动典型习题.doc

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1、-_江苏工业学院教案江苏工业学院教案教教 学学 内内 容容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等）习题课习题课 重点、难点习题讲解重点、难点习题讲解24 泵的额定流量为 100L/min，额定压力为 2.5Mpa，当转速为 1450r/min 时，机械效率为 m0.9。由实验测得，当泵出口压力为零时， 流量为 106L/min，压力为 2.5Mpa 时，流量为 100.7L/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/qt1=100.7/106=0.95=95

2、%* 额定流量反映的是同类型泵的指标，而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。则是这台泵的实际情况。2）该泵的排量为 Vqt1/n1=0.0731 L/r；泄漏流量为 q=qt1-q1=5.3 L/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。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。 q2Vn2q31.25 L/min此时泵的容积效率为 v2q2/qt2（Vn2q）/ Vn20.8585* 显然，对液压泵

3、而言，在不同的转速下，其容积效率是不同的。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。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 py0.4Mpa，泵最大排量 Vpmax100mL/r，转速 np1000r/min，容积效率vP0.9，机械效率 mp0.85，马达的相应参数为Vm50mL/r，vm0.95，mm0.9。不计管道损失，当马达的输出转矩为 Tm40Nm

4、，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。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，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p

5、ppypmpy2Tm/Vmmm； pp2Tm/Vmmmpy。* 泵的输入功率由泵的流量、进出口压差和效率决定。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。 第 120 页江苏工业学院教案江苏工业学院教案教教 学学 内内 容容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等）44 图 4116 所示系统中溢流阀的调整压力分别为 pA3MPa，pB1.4MPa，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

6、，当系统压力升至 1.4MPa 时，先导式溢流阀 B 的先导阀 开启，其主阀也开启（对应 1.4MPa 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

7、开启压力为 1.4MPa2MPa3.4 MPa；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！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！第 121 页江苏工业学院教案江苏工业学院教案教教 学学 内内 容容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等）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

8、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

9、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。全面、正确理解系统的压力由外负载决定。第 122 页江苏工业学院教案江苏工业学院教案教教 学学 内内 容容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等

10、）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：5.5MPa2）电磁铁 2YA 通电，1YA 断电； 3.5MPa3）电磁铁 2YA 断电，1YA 通电； 0.5MPa48 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 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）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 1.5MPa（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）pApC5MPa，减压阀口似开非开；2） p

11、A1.5MPa，pC2.5MPa，减压阀口开；3）pApBpC0，减压阀口开。第 123 页江苏工业学院教案江苏工业学院教案教教 学学 内内 容容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等）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 1.5MPa，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 1.5MPa，B 处压力为 5MPa。2）此时，AB 处压

12、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。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 p0.15MPa，节流阀的压差 p0.2MPa，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 v13.5cm/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。应考虑减压回路和节流回路动

13、作次序的问题。pB A1p A2F2，pBpJpA2/A1+F2/A10.5MPa故当系统压力升至 pApBpC =0.5MPa 时，缸 2 先伸出； pCF1/A11.4MPa； pApYpCp1.6MPa； pApY1.6MPa pBpJ0.5MPa，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 2.5MPa。3）q1A1v121 l/min，q2A1v224 l/min，q3q2 A2/A112 l/min；* 两缸不同时动作两缸不同时动作，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 25 l/min，阀 3 额定流量为 16 l/m

14、in。 第 124 页江苏工业学院教案江苏工业学院教案教教 学学 内内 容容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等）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。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，

15、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：pPpY pX 6MPa。2）pX 进 6MPa，pX 出4MPa。* 此时，顺序阀并未全开，其进、出口之间有此时，顺序阀并未全开，其进、出口之间有 2MPa 的压降。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

16、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 pX pY，pPpX（此时顺序阀出口压力为 pY） ，当 pX B，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

17、以通过阀的操控方式来实现，-_有双气控、双电磁铁等形式。第 130 页江苏工业学院教案江苏工业学院教案教教 学学 内内 容容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等） 61 在图示回路中，若溢流阀的调整压力分别为 py16MPa，py24.5MPa。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 4.5MPa，

18、B 点压力为 4.5MPa、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 pP4.5MPa，两个减压阀的调整值分别 为 pJ13.5MPa 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/A0.8MPa， 故 pApBpC0.8MPa。停止时，pA3.5MPa， pB4.5MPa ，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 A24010

19、4m2，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/A2=1.5MPa；-_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（Ff+FL）/A1=3.25MPa。第 131 页江苏工业学院教案江苏工业学院教案教教 学学 内内 容容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等）66 在图 658 所示的调速阀节流调速回路中，已知 qP25L/min，A1100104m2，A2501

20、04m2，F 由零增至 30000N 时活塞向右移动速度基本无变化，v0.2m/min，若调速阀要求的最小压差 为 pmin0.5MPa，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 py A1pmin A2Fmax 即 pypP（pmin A2Fmax）/ A13.25MPa2）当负载为零时，液压缸小腔具有最大压力。即 p2ppy A1/ A22 py6.5MPa3）当回路所驱动的负载为最大值时，效率最高。 此时回

21、路效率为 Fmax v/qP pP7.4 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。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 py4.5MPa，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 4.5MPa 后，1 缸动作；

22、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。 第 132 页江苏工业学院教案江苏工业学院教案教教 学学 内内 容容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等）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

23、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：单向顺序阀第 133 页江苏工业学院教案江苏工业学院教案教教 学学 内内 容容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等） 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。-_第 134 页江苏工业学院教案江苏工业学院教案教教 学学 内内 容容 （

24、讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等）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

25、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。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）-_第 135 页江苏工业学院教案江苏工业学院教案教教 学学 内内 容容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等）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： 1YA 2YA 3YA 快进 工进 停留 快退 停

26、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

27、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） 第 136 页江苏工业学院教案江苏工业学院教案教教 学学 内内 容容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等）-_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

28、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。 第 137 页江苏工业学院教案江苏工业学院教案教教 学学 内内 容容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等）-_慢进：泵单向阀 2电液换向阀 3 左位（快进缸 4 大腔）顺序阀 6慢进柱塞缸 10。保压：油路同上，压力由溢流阀 1 调定，时间可由压力继电器 7 发信。（释压：保压结束快退之前，慢进柱塞缸单向阀 8节流阀 5换向 阀

29、 3 中位油箱；慢进柱塞缸中高压油瞬间释压。 ）快退：进油，泵阀 2阀 3 右位缸 4 小腔；回油， （控制油反向打 开液控单向阀 9）缸 10阀 9高位油箱 11，缸 4 大腔阀 3 右位油箱。停止：泵阀 2阀 3 中位油箱，泵卸荷。图 737 题 76 图 图 738 题 77 图 2）1 溢流阀：限定系统保压时的最高压力。2 单向阀：保压快退间防油倒灌；卸荷后维持一定控制油压力。3 电液换向阀：换向，中位释压、卸荷。4 快进活塞缸：实现系统快进、快退。5 节流阀：增加释压阻力，防止高压油瞬间倒冲。6 顺序阀：调定系统慢进工作压力。7 压力继电器：保压压力电信号，可启动时间继电器设定保压时

30、间。8 单向阀：在快进、慢进和保压动作时关断释压回路。9 液控单向阀：快进时正向打开，快退时反向打开。10 慢进柱塞缸：慢进时大出力。11 高位油箱：为柱塞缸快进补油，慢进回油。第 138 页江苏工业学院教案江苏工业学院教案教教 学学 内内 容容 （讲稿）备注（包括：教学-_手段、时间分配、临时更改等）77 图示一全自动内圆磨床液压系统中实现工件横向进给那一部分 的油路，它按图中排列的动作顺序进行工作。试读懂这部分油路图，幷写 出相应的完整循环表。答： 1YA2YA阀 3阀 4阀 5阀 6 快进下（通）断通 一工进下（保）通断断 停留（浮）上断（通）断二工进上（保）断通断 停留（浮）上断（通）断快退上（保）断（通）（通）78 图示的双缸系统如按所规定的顺序接受电气信号，试列表说明 各液压阀和两液压缸的工作状态。图 739 题 78 图第 139 页-_江苏工业学院教案江苏工业学院教案教教 学学 内内 容容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等）答：设各阀动作时间相同，均瞬间动作。1YA2YA阀 3阀 4阀 5阀 6缸缸 1右右右左缩伸 2右右右右缩缩 3右左左右伸缩 4左左左左缩缩 5左左左右缩伸动 作 顺 序 6左右右右伸伸-_第 140 页