液压与气压传动分析题绘制回路.docx
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液压与气压传动分析题绘制回路
液压与气压传动〔分析题、绘制回路〕
一、分析题
1.如下图定量泵输出流量为恒定值qp,如在泵的出口接一节流阀,并将阀的开口调节的小一些,试分析回路中活塞运动的速度v和流过截面P,A,B三点流量应满足什么样的关系〔活塞两腔的面积为A1和A2,所有管道的直径d一样〕。
解:
图示系统为定量泵,表示输出流量qP不变。
根据连续性方程,当阀的开口开小一些,通过阀口的流速增加,但通过节流阀的流量并不发生改变,qA=qp,因此该系统不能调节活塞运动速度v,如果要实现调速就须在节流阀的进口并联一溢流阀,实现泵的流量分流。
连续性方程只适合于同一管道,活塞将液压缸分成两腔,因此求qB不能直接使用连续性方程。
根据连续性方程,活塞运动速度v=qA/A1,qB=qA/A1=〔A2/A1〕qP
2.如下图节流阀调速系统中,节流阀为薄壁小孔,流量系数C=0.67,油的密度ρ=900kg/cm3,先导式溢流阀调定压力py=12×105Pa,泵流量q=20l/min,活塞面积A1=30cm2,载荷F=2400N。
试分析节流阀开口〔面积为AT〕在从全开到逐渐调小过程中,活塞运动速度如何变化及溢流阀的工作
状态。
解:
节流阀开口面积有一临界值ATo。
当AT>ATo时,虽然节流开口调小,但活塞运动速度保持不变,溢流阀阀口关闭起平安阀作用;当AT 液压缸工作压力 液压泵工作压力 式中△p为节流阀前后压力差,其大小与通过的流量有关。 3.一个节流阀的最小稳定流量为qmin,液压缸两腔面积不等,即A1>A2,缸的负载为F。 如果分别组成进油节流调速和回油节流调速回路,试分析: 1〕进油、回油节流调速哪个回路能使液压缸获得更低的最低运动速度。 2〕在判断哪个回路能获得最低的运动速度时,应将下述哪些参数保持一样,方能进展比拟。 解: 1〕进油节流调速系统活塞运动速度v1=qmin/A1; 出口节流调速系统活塞运动速度v2=qmin/A2 因A1>A2,故进油节流调速可获得最低的最低速度。 2〕节流阀的最小稳定流量是指某一定压差下〔2~3×105Pa〕,节流阀在最小允许开度ATmin时能正常工作的最小流量qmin。 因此在比拟哪个回路能使液压缸有较低的运动速度时,就应保持节流阀最小开口量ATmin和两端压差△p一样的条件。 设进油节流调速回路的泵压力为pp1,节流阀压差为△p1那么: 设出口调速回路液压缸大腔压力〔泵压力〕为pp2,节流阀压差为△p2,那么: 由最小稳定流量qmin相等的定义可知: △p1=△p2即: 为使两个回路分别获得缸最低运动速度,两个泵的调定压力pp1、pp2是不相等的。 4.在图示的回路中,旁通型调速阀〔溢流节流阀〕装在液压缸的回油路上,通过分析其调速性能判断下面哪些结论是正确的。 〔A〕缸的运动速度不受负载变化的影响,调速性能较好;〔B〕溢流节流阀相当于一个普通节流阀,只起回油路节流调速的作用,缸的运动速度受负载变化的影响;〔C〕溢流节流阀两端压差很小,液压缸回油腔背压很小,不能进展调速。 解: 只有C正确,当溢流节流阀装在回油路上,节流阀出口压力为零,差压式溢流阀有弹簧的一腔油液压力也为零。 当液压缸回油进入溢流节流阀的无弹簧腔时,只要克制软弹簧的作用力,就能使溢流口开度最大。 这样,油液根本上不经节流阀而由溢流口直接回油箱,溢流节流阀两端压差很小,在液压缸回油腔建立不起背压,无法对液压缸实现调速。 5.如下图的回路为带补油装置的液压马达制动回路,说明图中三个溢流阀和单向阀的作用。 解: 液压马达在工作时,溢流阀5起平安作用。 制动时换向阀切换到中位,液压马达靠惯性还要继续旋转,故产生液压冲击,溢流阀1,2分别用来限制液压马达反转和正转时产生的最大冲击压力,起制动缓冲作用。 另一方面,由于液压马达制动过程中有泄漏,为防止马达在换向制动过程中产生吸油腔吸空现象,用单向阀3和4从油箱向回路补油。 6.如下图是利用先导式溢流阀进展卸荷的回路。 溢流阀调定压力py=30×105Pa。 要求考虑阀芯阻尼孔的压力损失,答复以下问题: 1〕在溢流阀开启或关闭时,控制油路E,F段与泵出口处B点的油路是否始终是连通的? 2〕在电磁铁DT断电时,假设泵的工作压力pB=30×105Pa,B点和E点压力哪个压力大? 假设泵的工作压力pB=15×105Pa,B点和E点哪个压力大? 3〕在电磁铁DT吸合时,泵的流量是如何流到油箱中去的? 解: 1〕在溢流阀开启或关闭时,控制油路E,F段与泵出口处B点的油路始终得保持连通 2〕当泵的工作压力pB=30×105Pa时,先导阀翻开,油流通过阻尼孔流出,这时在溢流阀主阀芯的两端产生压降,使主阀芯翻开进展溢流,先导阀入口处的压力即为远程控制口E点的压力,故pB>pE;当泵的工作压力pB=15×105Pa时,先导阀关闭,阻尼小孔内无油液流动,pB=pE。 3〕二位二通阀的开启或关闭,对控制油液是否通过阻尼孔〔即控制主阀芯的启闭〕有关,但这局部的流量很小,溢流量主要是通过CD油管流回油箱。 7.图〔a〕,〔b〕,〔c〕所示的三个调压回路是否都能进展三级调压〔压力分别为60×105Pa、40×105Pa、10×105Pa〕? 三级调压阀压力调整值分别应取多少? 使用的元件有何区别? 解: 图〔b〕不能进展三级压力控制。 三个调压阀选取的调压值无论如何交换,泵的最大压力均由最小的调定压力所决定,p=10×105Pa。 图〔a〕的压力阀调定值必须满足pa1=60×105Pa,pa2=40×105Pa,pa3=10×105Pa。 如果将上述调定值进展交换,就无法得到三级压力控制。 图〔a〕所用的元件中,a1、a2必须使用先导型溢流阀,以便远程控制。 a3可用远程调压阀〔直动型〕。 图〔c〕的压力阀调定值必须满足pc1=60×105Pa,而pc2、pc3是并联的阀,互相不影响,故允许任选。 设pc2=40×105Pa,pc3=10×105Pa,阀c1必须用先导式溢流阀,而c2、c3可用远程调压阀。 两者相比,图〔c〕比图〔a〕的方案要好。 8.如下图的系统中,两个溢流阀串联,假设每个溢流阀单独使用时的调整压力,py1=20×105Pa,py2=40×105Pa。 溢流阀卸载的压力损失忽略不计,试判断在二位二通电磁阀不同工况下,A点和B点的压力各为多少。 解: 电磁铁1DT-2DT-pA=0pB=0 1DT+2DT-pA=0pB=20×105Pa 1DT-2DT+pA=40×105PapB=40×105Pa 1DT+2DT+pA=40×105PapB=60×105Pa 当两个电磁铁均吸合时,图示两个溢流阀串联,A点最高压力由py2决定,pA=40×105Pa。 由于pA压力作用在溢流阀1的先导阀上〔成为背压〕,如果要使溢流阀1的先导阀保持开启工况,压力油除了克制调压弹簧所产生的调定压力py1=20×105Pa以外,尚需克制背压力pA=40×105Pa的作用,故泵的最大工作压力: pB=py1+pA=〔20+40〕×105=60×105Pa。 9.如下图的系统中,主工作缸Ⅰ负载阻力FⅠ=2000N,夹紧缸II在运动时负载阻力很小可忽略不计。 两缸大小一样,大腔面积A1=20cm2,小腔有效面积A2=10cm2,溢流阀调整值py=30×105Pa,减压阀调整值pj=15×105Pa。 试分析: 1〕当夹紧缸II运动时: pa和pb分别为多少? 2〕当夹紧缸II夹紧工件时: pa和pb分别为多少? 3〕夹紧缸II最高承受的压力pmax为多少? 解: 1〕2〕由于节流阀安装在夹紧缸的回油路上,属回油节流调速。 因此无论夹紧缸在运动时或夹紧工件时,减压阀均处于工作状态,pA=pj=15×105Pa。 溢流阀始终处于溢流工况,pB=py=30×105Pa。 3〕当夹紧缸负载阻力FII=0时,在夹紧缸的回油腔压力处于最高值: 10.图示为大吨位液压机常用的一种泄压回路。 其特点为液压缸下腔油路上装置一个由上腔压力控制的顺序阀〔卸荷阀〕。 活塞向下工作行程完毕时,换向阀可直接切换到右位使活塞回程,这样就不必使换向阀在中间位置泄压后再切换。 分析该回路工作原理后说明: 1〕换向阀1的中位有什么作用? 2〕液控单向阀〔充液阀〕4的功能是什么? 3〕开启液控单向阀的控制压力pk是否一定要比顺序阀调定压力px大? 解: 工作原理: 活塞工作行程完毕后换向阀1切换至右位,高压腔的压力通过单向节流阀2和换向阀1与油箱接通进展泄压。 当缸上腔压力高于顺序阀3的调定压力〔一般为20~40×105Pa〕时,阀处于开启状态,泵的供油通过阀3排回油箱。 只有当上腔逐渐泄压到低于顺序阀3调定压力〔一般为〕时,顺序阀关闭,缸下腔才升压并翻开液控单向阀使活塞回程。 1〕换向阀1的中位作用: 当活塞向下工作行程完毕进展换向时,在阀的中位并不停留,只有当活塞上升到终点时换向阀才切换到中位,所用的K型中位机能可以防止滑块下滑,并使泵卸载。 2〕由于液压机在缸两腔的有效面积相差很大,活塞向上回程时上腔的排油量很大,管路上的节流阀将会造成很大的回油背压,因此设置了充液阀4。 回程时上腔的油可通过充液阀4排出去。 当活塞利用重力快速下行时,假设缸上腔油压出现真空,阀4将自行翻开,充液箱的油直接被吸入缸上腔,起着充液〔补油〕的作用。 3〕图示的回路中在换向时要求上腔先泄压,直至压力降低到顺序阀3的调定压力px时,顺序阀断开,缸下腔的压力才开场升压。 在液控顺序阀3断开瞬间,液控单向阀4反向进口承受的压力为px〔20~40×105Pa〕,其反向出口和油箱相通,无背压,因此开启液控单向阀的控制压力只需pk=〔0.3~0.5〕px即可。 11.图示的液压回路,原设计要求是夹紧缸I把工件夹紧后,进给缸II才能动作;并且要求夹紧缸I的速度能够调节。 实际试车后发现该方案达不到预想目的,试分析其原因并提出改良的方法。 解: 图〔a〕的方案中,要通过节流阀对缸I进展速度控制,溢流阀必然处于溢流的工作状况。 这时泵的压力为溢流阀调定值,pB=py。 B点压力对工件是否夹紧无关,该点压力总是大于顺序阀的调定值px,故进给缸II只能先动作或和缸I同时动作,因此无法到达预想的目的。 图〔b〕是改良后的回路,它是把图〔a〕中顺序阀内控方式改为外控方式,控制压力由节流阀出口A点引出。 这样当缸I在运动过程中,A点的压力取决于缸I负载。 当缸I夹紧工件停顿运动后,A点压力升高到py,使外控顺序阀接通,实现所要求的顺序动作。 图中单向阀起保压作用,以防止缸II在工作压力瞬间突然降低引起工件自行松开的事故。 12.图〔a〕,〔b〕所示为液动阀换向回路。 在主油路中接一个节流阀,当活塞运动到行程终点时切换控制油路的电磁阀3,然后利用节流阀的进油口压差来切换液动阀4,实现液压缸的换向。 试判断图示两种方案是否都能正常工作? 解: 在〔a〕图方案中,溢流阀2装在节流阀1的后面,节流阀始终有油液流过。 活塞在行程终了后,溢流阀处于溢流状态,节流阀出口处的压力和流量为定值,控制液动阀换向的压力差不变。 因此,〔a〕图的方案可以正常工作。 在〔b〕图方案中,压力推动活塞到达终点后,泵输出的油液全部经溢流阀2回油箱,此时不再有油液流过节流阀,节流阀两端压力相等。 因此,建立不起压力差使液动阀动作,此方案不能正常工作。 13.在图示的夹紧系统中,定位压力要求为10×105Pa,夹紧力要求为3×104N,夹紧缸无杆腔面积A1=100cm,试答复以下问题: 1〕A,B,C,D各件名称,作用及其调整压力;2〕系统的工作过程。 解: 1〕A为内控外泄顺序阀,作用是保证先定位、后夹紧的顺序动作,调整压力略大于10×105Pa;
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