计算题附答案.docx
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计算题附答案
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=30kN,F2=20kN,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=15×10-3m3/min,则
m/min
m/min
3、如图所示,如图所示的液压缸系统A1=100㎝2,A2=80㎝2,缸1输入压力p1=,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:
=
=5kN
m/min
m/min
4、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=80kN,F2=50kN,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:
=
列缸I活塞的力平衡方程
=MPa
(2)缸I的运动速度v1
=3m/min
=min
5、如图所示,溢流阀和减压阀的调定压力分别为pY=,pJ1=,pJ2=;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
①运动中,液压缸工作压力为
因p1 又因p1 则pc=pb=pa= ②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=;依次类推: pb=,pa=pY=。 (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,但pJ2=,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=;依次类推: pb=,pa=pY=。 6、如图所示,液压缸的无杆腔面积A=50cm2,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2MPa,减压阀的调定压力为3MPa,减压阀不工作,故pB=2MPa 而溢流阀的调定压力为5MPa,溢流阀不工作,故pA=2MPa (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pB=3MPa 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pA=5MPa 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,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pA=pC=MPa。 (2)因系统压力由于工作缸快进,压力降到且工件原来是夹紧的,由于单向阀的保压作用,则pC=MPa,因减压阀不工作,pA=。 (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,pA=pB=pC=0。 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pA=4MPa,因顺序阀的调定压力pX=3MPa,则顺序阀打开,则pB=4MPa。 即pA=pB=4MPa。 (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pA=1MPa,pB=3MPa。 (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pA=pB=5MPa。 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=4MPa,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,减压阀的调整压力分别为3MPa和。 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=,pA= (2)负载FL=40kN时 则根据减压阀的工作原理有: pB=,pA= 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=,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 液压缸I的负载压力p1为: 因p1=4MPa 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 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=100cm2,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=;此时到达顺序阀的调定压力打开,故pB=。 此时减压阀工作为其调定压力pC=。 (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=。 pA=。 pC=(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=;此时到达顺序阀的调定压力打开,故pB=。 pC=(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=0 2)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=,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=;此时到达顺序阀的调定压力打开,故pB=。 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=,流量系数Cd=,油液密度ρ=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=, 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=,AT2=,流量系数Cd=,油液密度ρ=900kg/m3,负载压力p1=2MPa,溢流阀调定压力py=,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= 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=,其流量系数均为Cd=。 液压缸的A1=100cm2、A2=50cm2,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ρ=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: =s 17、如图所示回路,已知FLmax=30kN,A1=100cm2,pTmin=。 (1)求溢流阀的调定压力pY; (2)溢流阀调定后,分别求当FL=10kN,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: = (2)①pL=10kN时: ②pL=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=,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)①设回油腔压力p2、进油腔压力p1。 则: 因为: ,则: ②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=,液压油密度ρ=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: =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Δp=,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F=0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F=0时,泵的工作压力仍为溢流阀的调定值,即 pp=pY=MPa 负载F=0时,回油腔压力达到最大值,活塞的受力平衡方程为: MPa 21、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pY=4MPa,负载FL=31kN,活塞直径D=100mm,活塞杆直径d=50mm,调速阀的最小稳定流量所需的最小压差为Δp=,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Δp=,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Δp=,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D=90mm,活塞杆直径d=60mm,负载F1=F2=10kN,液压泵输出流量q=25L/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: pp=p1=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=,液压油密度ρ=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: =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=,液压油密度ρ=900kg/m3,节流阀的通流面积AT=,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=,液压油密度ρ=900kg/m3,节流阀的通流面积AT=,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
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