液压与气压传动习题课重点文档格式.docx
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.Vp=Vmnm/npnvPnvm。
*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
pp—py=pm—py=2nTm/Vmnmm;
「.pp=2nTm/Vmnmm+py。
*泵的输入功率由泵的流量、进出口压差和效率决定。
Ppi=(pp—py)qp/nP=2nnmTm/nmpnvPnmmnvmo带入实际参数计算即可。
4—4图4—116所示系统中溢流阀的调整压力分别为pA=3MPa,pB=
1.4MPa,pc=2MPa。
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?
1)泵启动后,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,所以下支路的开启压力为1.4MPa+2MPa=3.4MPa;
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!
4—5图4一117所示两系统中溢流阀的调整压力分别为pA=4MPa,pB=
3MPa,pc=2MPa,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。
4—6图4—118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。
4—7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;
5.5MPa
2)电磁铁2YA通电,1YA断电;
3.5MPa
3)电磁铁2YA断电,1YA通电;
0.5MPa
4—8图4—120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)pA=pc=2.5MPa,减压阀口似开非开;
2)pA=1.5MPa,pc=2.5MPa,减压阀口开;
3)pa=pB=pc=0,减压阀口开。
4—9图4—121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。
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。
4-10图4-122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Fi=14000N、F2=4250N,背压p=0.15MPa,节流阀的压差△p=0.2MPa,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v仁3.5cm/s,v2=4cm/s,泵和各阀的额定流量应选多大?
1)*应考虑减压回路和节流回路动作次序的问题。
pBAi=pA2+F2,pB=pj=PA2/A1+F2/A1=0.5MPa
故当系统压力升至pA=pB=pc=0.5MPa时,缸2先伸出;
pc=F〃A1=1.4MPa;
pA=pY=pC+Ap=1.6MPa;
pA=pY=1.6MPa>
pB=pj=0.5MPa,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)q1=A1V1=21l/min,q2=A1V2=24l/min,q3=q2A2/A1=12l/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。
4-11图4—123所示回路,顺序阀的调整压力px=3MPa,溢流阀的调整压力py=5MPa,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pL=4MPa时;
2)如负载压力pL变为1MPa时;
3)活塞运动到右端时。
1)pa=pB=4MPa;
2)pA=1MPa,pB=3MPa;
3)pA=pB=5MPa。
*可见,顺序阀进、出口压力是随着外负载的大小而变化的。
4—12图4—124所示系统,缸I、U上的外负载力F1=20000N,F2=
30000N,有效工作面积都是A=50cm2,要求缸U先于缸I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I动作时,顺序阀进、出口压力分别为多少?
1)液压缸驱动负载所需压力:
p1=F1/A=4MPa;
p2=F2/A=6MPa。
所以,溢流阀和顺序阀调定压力应为:
pp=pY>
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>
2MPa的压降。
4—13图4—125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?
1)当pX>
pY,pP=pX(此时顺序阀出口压力为pY),当pX<
pY,pP=pY(此时顺序阀进、出口压力均为pY)。
2)无论pX>
<
pY,pP=pX+pY。
*顺序阀进出口之间的压差不是固定不变的,这点与溢流阀不同。
4—14图4—126a、b回路参数相同,液压缸无杆腔面积A=50cm2,负载Fl=10000N,各阀的调定压力如图示,试分别确定两回路在活塞运动时和活塞运动到终端停止时A、B两处的压力。
驱动负载所需压力pB=Fl/A=2MPa。
图a,A、B之间为减压阀,故
运动时pa=pB=2MPa,
停止时pA=5MPa,pB=3MPa;
图b,A、B之间为顺序阀,故
运动时pa=3MPa,pB=2MPa,
停止时pa=pb=5MPa。
4—15图4一127所示系统,液压缸的有效面积A1=A2=100cm2,缸I负载Fl=35000N,缸U运动时负载为零,不计摩擦阻力,惯性力和管路损失。
溢流阀、顺序阀和减压阀的调定压力分别为4MPa,3MPa和2MPa。
求下列三种工况下A、B和C处的压力。
1)液压泵起动后,两换向阀处于中位;
2)1YA通电,液压缸I运动时和到终端停止时;
3)1YA断电,2YA通电,液压缸U运动时和碰到固定档块停止运动时。
驱动外负载Fl所需压力为p=Fl/Ai=3.5MPa。
1)pA=pB=4MPa,pc=2MPa;
2)缸I运动时,pa=pb=3.5MPa,pc=2MPa;
终端停止时,pA=pB=4MPa,pc=2MPa;
3)缸U运动时,pa=pb=pc=0MPa;
档块停止时,pa=pb=4MPa,pc=2MPa。
*注意,即使1YA、2YA同时通电,而且Fl=0,两缸的动作顺序也是缸U先动,缸I后动,这就是顺序阀的功能。
*4—16下列八种回路,已知:
液压泵流量qp=10L/min,液压缸无杆腔面积A1=50cm2,有杆腔面积A2=25cm2,溢流阀调定压力pp=2.4MPa,负载Fl及节流阀流通面积AT均已标在图上,试分别计算各回路中活塞的运动速度和液压泵的工作压力(设Cd=0.62,p=870kg/m3)。
a)pp=p1=Fl/A1=2MPa,v=q/A1=200cm/min;
b)pp=p1=FL/A1=0.2MPa,v=q/A1=200cm/min;
c)设系统处于节流调速工作状态:
p1=pp=2.4MPa,
活塞力平衡p1A1=P2A2+Fl,p2=(P1A1—Fl)/A2,节流阀流量q2=CdAT(2p2/p)1/2,v=q2/A2,
解得:
v=6.3cm/min,pp=2.4MPa,可见节流阀确实处于节流状态。
d)设系统处于节流调速工作状态:
活塞力平衡P1A1=P2A2+Fl,
p2=(p1A1—Fl)/A2=4.8MPa,
节流阀流量q2=CdAT(2p2/p)1/2=3.25x10—4m3/s=19500cm3/min,活塞运动速度v=q2/A2=q"
A1=780cm/min,
*所需流量及速度已大于泵全流量及所能实现的活塞速度200cm/min,故前
面节流阀处于调速工作状态的假设是不正确的,节流阀相当于通道。
所以活塞运动速度为v=200cm/min,q2=vA2=CdAT(2p2/p)1/2,由此推出p2=p(vA2/CdAT)2/2=1.257MPa,带入活塞力平衡方程中,得
p1=(P2A2+Fl)/A1=2.15MPa,
故:
v=200cm/min,pp=p1=2.15MPa,即溢流阀是不工作的。
e)设系统处于节流调速工作状态:
pp=2.4MPa,
活塞力平衡p1A1=P2A2+Fl,
pi=(P2A2+FL)/Ai=2.15MPa,
节流阀流量qi=CdAT(2(pp—pi)/p)1/2=1.19X104m3/s=7134cm3/min<
qp=10L/min,
故活塞运动速度v=q”A1=142.69cm/min,
f)分析方法同e),但要得到节流阀不起节流作用的结果,即答案:
pp=2.15MPa和v=200cm/min,则应使节流阀开口面积大于(200X0.08/140)0.115cm2才行,而不是图中所给出的0.09cm2。
1/2
g)pp=pt=Fl/A1=2MPa,qp=q1+qT,中=CdAT(2pT/p)=
2522.4cm3/min,q1=qp—中=7477.6cm3/min,v=q1/A1=150cm/min。
h)设能推动外负载,则
pp=pT=Fl/A1=2MPa,qp=q1+qT,qT=CdAT(2pT/p)1/2=12612cm3/min,可见,需要的旁路节流流量已经大于泵所能提供的流量,所以能推动外负载的假设不对。
其实,泵的流量都从节流阀走了,负载不动。
故q1=0,v=q”A1=0;
泵的工作压力pp=pT=p(qp/CdAT)2/2=1.26MPa
4—17图4—129所示回路中,A1=2A2=50cm2,溢流阀的调定压力pY=3MPa,试回答下列问题:
1)回油腔背压p2的大小由什么因素来决定?
2)当负载Fl=0时,p2比p1高多少?
泵的工作压力是多少?
3)当泵的流量略有变化时,上述结论是否需要修改?
1)这是回油节流调速,由活塞的力平衡方程P1A1=p2A2+FL,节流阀流量公式q2=CdAT(2p2/p)1/2,可见p2与节流阀开口量、负载力、泵的工作压力和流量及液压缸结构参数等因素有关。
2)当Fl=0时,p2=P1A1/A2=2p1=6MPa,p1=pY=3MPa。
3)泵的流量略有变化时,压力会有少许波动,但不影响上述结论。
4—18液压缸活塞面积A=100cm2,负载在500〜40000N的范围内变化,为使负载变化时活塞运动速度恒定,在液压缸进口处使用一个调速阀。
如将泵的工作压力调到其额定压力6.3MPa,试问这是否合适。
系统驱动最大负载所需压力为p=FLmax/A=4MPa,调速阀正常工作应保证0.5MPa的压差,所以泵的工作压力调到稍大于4.5MPa即可。
而将泵的工作压力调到其额定压力6.3MPa,造成调速阀上压力损失过大,不合适。
4—19图4—130所示为插装式锥阀组成换向阀的两个例子。
如果阀关闭时A、B有压差,试判断电磁铁通电和断电时,图a和图b的压力油能否开启锥阀而流动,并分析各自是作何种换向阀使用的。
图a,断电时,当A>
B,则A、B之间不通,当B>
A,则由B流向A;
通电时,当A>
B,则由A流向B,当B>
A,则由B流向A。
图b,断电时,当A>
A,则A、B之间不通;
通电时,当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。
4—24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?
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。
6—1在图示回路中,若溢流阀的调整压力分别为py1=6MPa,py2=4.5MPa。
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?
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,B点压力为4.5MPa、C点压力为零。
6-2在图示回路中,已知活塞运动时的负载F=1200N,活塞面积A=15
x10-4m2,溢流阀调整值为pp=4.5MPa,两个减压阀的调整值分别为pji=
3.5MPa和pj2=2MPa,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。
运动时,驱动负载所需液压缸大腔的压力为p=F/A=0.8MPa,
故pA=pB=pc=0.8MPa。
停止时,pA=3.5MPa,pB=4.5MPa,pc=2MPa。
6-3如图6-7所示的平衡回路中,若液压缸无杆腔面积为Ai=80X10-
4m2,有杆腔面积A2=40x10-4m2,活塞与运动部件自重G=6000N,运动时活塞上的摩擦力为Ff=2000N,向下运动时要克服负载阻力为Fl=24000N,试问顺序阀和溢流阀的最小调整压力应为多少?
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px=G/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。
6-6在图6-58所示的调速阀节流调速回路中,已知qp=25L/min,A1=100x10-4m2,A2=50x10-4m2,F由零增至30000N时活塞向右移动速度基本无变化,v=0.2m/min,若调速阀要求的最小压差为厶pmin=0.5MPa,试求:
1)不计调压偏差时溢流阀调整压力py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?
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pyA1=ApminA2+Fmax
即py=pP=(ApminA2+Fmax)/A1=3.25MPa
2)当负载为零时,液压缸小腔具有最大压力。
即p2=Ap=pyA1/A2=2py=6.5MPa
3)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n=Fmaxv/qPpp=7.4%
工进时所需流量为q1=A1v=2L/min
*回路效率如此之低的原因是低速运动时泵的流量太大。
6—9如图6—59所示,已知两液压缸的活塞面积相同,无杆腔面积A1=20x10-4m2,但负载分别为F1=8000N,F2=4000N,如溢流阀的调定压力为py=4.5MPa,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。
两缸驱动各自负载时的大腔压力分别为
p1=F〃A1=4MPa,p2=F2/A1=2MPa。
1MPa时,2缸不动,系统压力升至4.5MPa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;
动作名称
电
气元
件
1YA
2YA
11YA
12YA
21YA
22YA
YJ
定位夹紧
—
+
快进
工进卸荷(低)
快退
松开拔销
原位卸荷(低)
4MP
a时,系统
压力升至2MPa,2缸先动,到终端后,1缸才动作。
6—10试分析如图6-60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;
至恰端点后,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伸出一缸A缩回一缸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
7—1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。
7—2分析评述上述液压系统的特点。
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)i>
n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
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