液压复习题.docx
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液压复习题
1、如图2-4（a）所示U型管测压计内装有水银，U型管左端与装有液体的容器相连，右端开口与大气相通，已知：
h20mm,h130mm，容器内液体为水，水银的密度为13.6103kg/m3。
（1）
pa绝0.101+0.064=0.165MPa
（2）取B-C为等压面（见图2-4b），压力pc等于大气压力pa，故pBpCpa所以pApB（水gh1汞gh2）
=101325-103×9.81×0.15-13.6×103×9.81×0.3=59828Pa≈0.06MPa
以上计算结果为绝对压力，真空度为
papA101325-5982841497Pa0.04MPa
2、如图2-7所示的两种安全阀，阀芯的形状分别为球形和圆锥形，阀座孔直径d=10㎜，钢球和锥阀的最大直径D=15㎜。
当油液压力p1=10MPa时，压力油克
服弹簧力顶开阀芯而溢油，溢油腔有背压p2=0.5MPa，试求两阀弹簧的预紧力
答：
球阀受p1作用向上的力为
F1dp1
4
受p2作用向下的力为
F2d2p2
4
列出球阀受力平衡方程式
式中Fs为弹簧的预紧力，故
锥阀阀芯受力情况和球阀相同。
故Fs也相同
3.如图2-10所示，液压泵以Q＝25L/min的流量向液压缸内径D＝50mm，活塞杆直径d＝30mm，油管直径d1＝d2＝15mm，试求活塞的运动速度及油液在进回油管中的流速。
解：
计算液压缸进、回油管的流速时，不能直接应用连续性方程，因为进油管何回油管已为活塞所隔开。
有已知流量可求得进油管流速
4如果先导式溢流阀阻尼孔堵塞，会出现怎样的情况？
若用直径较大的孔代替原阻尼孔又会出现怎样的情况？
答：
若先导式溢流阀中主阀芯的阻尼孔堵塞，如果此时主阀芯上腔充满油液（在刚开始堵塞时往往这样），则下腔压力（进油压力）必须大于先导阀的调整压力和主阀芯上部的软弹簧力，才能使主阀向上移动，上腔中的油液通过先导阀回油箱，这和阻尼孔没有堵塞的情况相似。
但是这种情况不会持续很久，因为主阀上腔无油液补充。
在主阀上腔出现空隙时，进油压力只要克服主阀上部的软弹
簧力就能使主阀芯向上移动，二使进回油路接通，油液流回油箱，这时相当于溢流阀处于卸荷状态，系统压力建立不起来，系统不能工作。
若用一直径较大的孔代替阻尼孔时，需要有足够大的流量通过先导阀，才能在主阀两端产生足以使主阀芯移动的压差。
实际上，由于锥阀座上的孔较小，通过流量受到限制，阻尼孔较大时，其两端就无法形成足够压差使主阀开启。
所以主阀芯在上部弹簧作用下使进油孔和回油孔始终处于切断状态。
这时只有先导阀起作用，相当于一个流量很小的溢流阀。
5图7－14为一个二级调速回路，图中1为溢流阀，为远程调压阀，试分析二级调速原理。
解：
在图示状态，活塞向右移动，这时系统的最大压力决定于溢流阀的调整压力。
虽然远程调压阀2的调整压力较溢流阀1低，但由于远程调压阀的回油口接在高压管路上，因此远程调压阀无法打开。
当换向阀换位，活塞向左移动时，原来的高压管路切换为通油箱的低压管路，系统压力由远程调压阀的调整压力决定。
所以图示回路能使活塞在左右两个方向运动时，其最高（安全）压力不同。
6
一夹紧油路如图7-20所示，若溢流阀的调整压力p1＝5MPa，减压阀的调整压力p2＝2.5MPa，试分析夹紧缸活塞空载时A，B两点的压力各为多少？
减压阀的阀芯处于什么状态？
夹紧时活塞停止运动后，A,B两点压力又各为多少？
减压阀阀芯又处于什么状态？
解：
当回路中的二位二通电磁阀处于图示状态时，在活塞为空载的运动期间，如忽略活塞运动时的摩擦力，惯性力，和管路损失等，则B点压力为零，这时减压阀中的先导阀关闭，主阀芯处于开口最大位置，若不考虑流过溢流阀的压力损失，则A点压力也为0。
夹紧时，活塞停止运动，B点压力升高到减压阀的调整压力2.5MPa，并保持此压力不变。
这时减压阀中的先导阀打开，主阀芯开口很小。
而液压泵输出油液中仅有极少量流过减压阀中的先导阀，绝大部分经溢流阀溢回油箱。
A点压力为溢流阀的调整压力5MPa。
7如图7-26所示，溢流阀的
调定压力为5MPa。
顺序阀的调定压力为3MPa，液压缸无杆腔有效面积为A＝50cm3，负载FL＝10000N。
当换向阀处于图示位置时，试问活塞运动时和活塞到终点停止运动时，A,B两点的压力各为多大？
又负载FL=20000N时，A,B两点的压力又为多大？
（管路损失
忽略不计）解：
（1）活塞运动时，B点压力为
A点压力为3MPa。
（2）.活塞到终点停止运动后，液压泵输出的压力油不能进入液压缸而只能从溢流
阀溢出，这时
3）.当负载FL=20000N，活塞运动时，
PA=4Mpa
活塞停止运动后
PA=PB=5MPa
8如图（a）（b）所示，节流阀同样串联在液压泵和执行元件之间，调节节流阀通流面积，能否改变执行元件的运动速度？
为什么？
答：
图（a）（b）所示的回路中，调节节流阀的通流面积不能达到调节执行元件运动速度的目的。
对于（a）的回路，定量泵只有一条输出油路，泵的全部流量只能经节流阀进入执行元件，改变节流阀的通流面积只能使液流流经节流阀时的压力损失以及液压泵的出口压力有所改变，如将节流阀通流面积调小，节流阀压力损失增大，液压泵压力增高，通过节流阀的流量仍是泵的全部流量。
图（b）的回路与（a）基本相同，在节流阀后面并联的溢流阀，只能起限制最大负载作用，工作时是关闭的，对调速回路不起作用。
9图10-8中，在液压缸负载压力不能改变的条件下，假如要求缸1和缸
2的动作顺序为②→①→③→④，仍采用压力控制，应如何实现？
答：
可在缸2的进油路上增加一个单向顺序阀，其调整压力取为2.5MPa（调整压力不能过小，否则动作顺序不可靠）。
此时缸1将先动，缸2后动。
由于单向阀的存在，返回时仍保持图10-8原先的动作顺序，见图10-22。
10如果取消10-10中的单向阀6，回路所完成的自动循环将产生什么样的变化？
如果采用二位二通电磁阀代替二位二通行程阀4，同时取消单向阀6，能否保持原有的工作循环？
答：
图10-10中取消单向阀6后，由于在缸1退回的开始阶段，挡块2仍使行程阀处于被压下的位置，此时为慢速退回，直到挡块2离开行程阀后才能转为快退状态。
如改用二位二通电磁阀，并在二位四通电磁阀复位、工进转为快退的同时，使二位二通电磁阀切换成导通状态，则系统仍能保持图10-10原来的工作循环。
11图10-21是组合机床的液压系统原理图。
该系统中具有进给和夹紧两个液压缸，要求它完成的动作循环已在图10-21（a）中表明。
读懂该系统并完成以下几项工作：
（1）
（1）写出从序号1到21的液压元件名称；
（2）
（2）根据动作循环作出电磁阀和压力继电器的动作顺序表。
用符号“+”表示电磁铁通电或压力继电器接通，符号“—”则表示断电或断开；
（3）（3）分析该系统中包含哪几种液压基本回路；
（4）（4）指出序号为7，10，14等元件在系统中所起的作用。
答：
（1）油箱1，滤油器2（粗滤用），定量泵3，滤油器4（精滤用），压力表5，溢流阀6，阻尼器7（或称节流器），二位二通电磁阀（H型）8，减压阀9，单向阀10，开关（截止阀）11，隔离式气体蓄能器12，二位四通电磁阀13，压力继电器14，杆固定的单活塞杆液压缸15，16，二位三通电磁阀17，18，调速阀19，20，二位二通电磁阀（O型）21。
（2）电磁阀和压力继电器动作顺序表如下：
3）该系统包含由17，18和进给缸16组成的差动连接快速运动回路；由阀19，快进的顺序动作回路，由单向阀10和蓄能器12组成的夹紧缸的防干扰及夹紧系统的保压回路；由阀6和8组成的卸荷回路；由减压阀9构成的减压回路以及由电磁换向阀组成的换向回路等。
1）（4）阻尼器7的作用是使阀6卸荷过程较平稳。
单向阀10的作用是配合蓄能器12等组成防干扰保压回路。
压力继电器的作用14的作用是保证夹紧缸的夹紧力达到调定值时，进给缸才可以开始进给并进行加工，起到两缸的互锁作用。
12某流量Q=16L／min的油泵安装在油面以下，如图2-2所示。
设所用油液=917kg／m3，粘度=1lcSt，管径d=18mm。
如不考虑油泵的泄漏，且认为油面能相对保持不变（即油箱容
积相对较大）。
试求不计局部损失时油泵入口处的绝对压力。
图2-2
[解答]
（1）
求吸油管内油液的流速v
1.048m/s
（2）求吸油管内液流的雷诺数Re
（4）求油泵人口处的绝对压力
列出油面I—I与油泵人口处Ⅱ一Ⅱ两选定断面处的伯努利方程式
h=0。
则上式变为
整理后得
2v2
2v2
p2gh1
p12
ghL
gh1
p1
2
pL
9179.81
2
70102
105
917
2
1.0482
2691.6
2
103102pa
5
1.03105
pa
注：
取大气压力为p1=105Pa
13已知液压泵的额定压力PH，额定流量qH，忽略管路损失。
试说明所示各种情况下，液压泵的工作压力分别为多少（压力计读数）？
并说明理由。
图3-1
[解答]
图a所示，液压泵与油箱直接相连，泵的输出流量全部流回油箱，泵的出口压力为大气压力，其相对压力pp=O，压力计读数为零。
图b所示，液压泵输出的压力油，通过节流阀流回油箱。
节流阀压差为△p，节流阀出口
接油箱，因此节流阀进口压力就等于△p。
而液压泵的出口与节流阀进口相连，所以液压泵
出口压力为△p，压力计读数值是△p。
图c所示，液压泵出口与液压缸大腔相连，大腔的压力p=F／A，所以泵的出口压力p=F／
A，即压力计读数是p=F／A值。
图d所示，液压泵的出口处，既与液压缸的大腔相连，又与油箱相连。
由于液压泵的出口处与油箱相连，所以其出口压力为大气压力，压力计的读数为零，因此液压缸大腔的压力也为零，由于压力不足，不能克服负载，活塞不运动。
图e所示，液压泵的出口与溢流阀和节流阀的进口相连，液压泵输出的液压油一部分通过节流阀输入给系统；而另一部分流向溢流阀，当溢流阀达到它的调整压力时，方能有溢流作用，因此液压泵的出口压力就是溢流阀的调整压力py，而压力计的示值决定于系统的负载
压力，其值为p计=py-△p。
图f所示，液压泵的出口与液压马达相连，所以液压泵出口压力不计管路损失就是液压马达入口的压力。
液压泵出口的压力
14一液压泵与液压马达组成的闭式回路，液压泵输出油压pp=1OMP，a其机械效率mp=0.95，
容积效率vp=0.9，排量qp=lOmL／r；液压马达机械效率mM=0.95，容积效率vM=0.9，排量
1500r
qM=lOmL／r。
若不计液压马达的出口压力和管路的一切压力损失，且当液压泵转速为／min时，试求下列各项：
（1）液压泵的输出功率；
（2）电动机所需功率；
（3）液压马达的输出转矩；
（4）液压马达的输出功率；
（5）液压马达的输出转速（nM）。
[解答]
（1）
液压泵的输出功率P0P
（2）
电动机所需功率Pip
15图4-2为两个相同的液压缸串联，它们的无杆腔有效工作面积A1=80cm2，有杆腔的有效
工作面积A2=50cm2。
输入油液压力p=600kPa，输入的流量q=12L／min，求如果两缸的负载
F1=2F2时，两缸各能承受多大的负载（不计一切损失）？
活塞的运动速度各为多少？
若两缸承受相同的负载（即F1=F2），那么该负载的数值为多少？
若缸1不承受负载（即F1=O），
则缸2能承受多大的负载？
[解答]
（1）两缸的负载为F1=2F2时
活塞A产生的推力
pAA1F1
PBA2
活塞B产生的推力
F2
pBA1
当F1=2F2时，
pAA1
2pBA1
PBA2
又
pA
p（液压泵出口压力）
所以
pBpA16105802.3105Pa0.23MPa
2A1A228050
活塞B承受的负载
54
F2pBA12.3105801041840N1.84kN活塞A承受的负载
F12F221.843.68kN
活塞的运动速度
2.5cm/s
q12103vA
AA18060
pAA1pBA1PBA2
16图5-1中各溢流阀的调整压力p1=5MPa，p2=3MPa，p3=2MPa。
问外负载趋于无穷大时，泵的
工作压力如何？
[解答]
当外负载趋于无穷大时，液压泵输出的全部流量，通过溢流阀溢回油箱。
当二位二通阀断电时，因溢流阀外控口被堵死，泵出口压力决定于p1，即p1=5MPa。
当二位二通阀通电时，溢流阀外控口被接通，泵出口压力决定于远程调压阀的最小调整压力，即p2=2MPa。
17图5-2所示为夹紧回路，溢流阀的调整压力p1=5MPa，减压阀的调整压力p2=2.5MPa，试分
析活塞快速运动时，A、B两点的压力各为多少？
减压阀的阀芯处于什么状态？
工件夹紧后，A、B两点的压力各为多少？
减压闷的阀芯又处于什么状态？
图5-2
[解答]
1.主油路无负载
1）夹紧液压缸活塞快速运动
此时夹紧液压缸不受力，若忽略一切损失，夹紧液压缸的压力p=O，因此B点的压力pB=0，A点的压力等于B点压力加上减压阀的压差，即PA=△p（△p为减压阀的压差）。
此时减压阀的阀芯处于开度最大的位置。
2）工件夹紧之后
液压缸受力，液压缸内的压力等于减压阀的调整压力p2，因此B点的压力pB=2.5MPa。
A
点压力等于溢流阀的调整压力p1，即pA=5MPa。
此时减压闷的阀芯处于开度为零（关闭阀的开口状态）。
2.主油路有负载
1）夹紧液压缸活塞快速运动
A点压力pA随主油路负载而变化。
负载大，则压力高；负载小，则压力低。
面B点的压力
pB=0（因夹紧液压缸无负载）。
减压阀的阀芯处于开度最大的位置。
2）工件夹紧之后
夹紧液压缸受力，液压缸内的压力等于减压阀的调整压力p2，因此B点压力pB=p2=2.5MPa。
A点压力等于溢流阀的调整压力，即PA=p1=5MPa。
减压阀的阀芯处于开度为零状态。
18如图5-3所示的液压回路。
已知液压缸的有效工作面积分别为Al=A3=100cm2，
A2=A4=50cm2，当最大负载FL1=14×103N，FL2=4250N，背压力p=1.5×105Pa。
节流阀2的压差△p=2×105Pa时，试问：
（1）A、B、c各点的压力（忽略管路损失）各是多少？
（2）对阀1、2、3最小应选用多大的额定压力？
（3）快进速度vl=3.5×10-2m／s，快进速度v2=4×10-2m／s时，各阀的额定流量应选用多大？
（4）试选定阀1、2、3的型号（由液压传动设计手册或产品样本中查选）。
（5）
试确定液压泵的规格、型号（由液压传动设计手册或产品样本中查选）。
后，应使其额定压力值≥16×105Pa。
（3）计算流量Q节流阀的过流量QT
21
QTA1v11001023.510121L/min
减压阀的过流量QJ
QJ
A3v2100102410124L/min
溢流阀的过流量QY
QYQTQJ212445L/min
选用各阀的额定流量为：
节流阀25L／min；减压阀25L／min；溢流阀63L／min。
（4）确定阀l、2、3的型号阀的型号应根据阀的额定压力和额定流量选用：
节流阀为L-63，减压阀为J-63，溢流阀为P-B63（广州机床研究所系列）。
（5）选定液压泵选定液压泵的型号应满足回路中流量和压力的要求。
故选定齿轮泵CB-B50（广州机床研
究所系列）。
19如图7-2所示的液压系统中，两缸的有效工作面积Al=A2=lOOcm2，泵的流量Qp=40L／min，溢流阀的调定压力pY=4MPa，减压阀的调定压力pJ=2.5MPa，若作用在液压缸1上的负载FL分别为0、15×103N、43×103N时，不计一切损失，试分别确定两缸在运动时、运动到终端停止时，各缸的压力、运动速度和溢流流量。
p1p20
液压缸的运动速度
溢流量QY0
QYQP40L/min（不考虑先导式减压阀导阀的泄漏时）。
②液压缸l、2运动到终端停止时：
液压缸1的工作压力
p1
pY
4Mpa
液压缸2的工作压力
p2
pJ
2.5Mpa
液压缸I、2的运动速度
v1
v2
0
溢流量
3
（2）FL=15×103N①液压缸l、2运动时：
因液压缸2无负载，故先动。
此时工作压力
p1p20
速度
②液压缸1、2运动到终端停止时：
p1
pY
4Mpa
p2
pJ
2.5MPa
v1
v2
0
QY
QP
40L/min
溢流量
3
（3）FL=43×l03N负载压力
FL4310
pLL44.3MPapY4MPa
LA1100104Y
液压缸2运动时
p1p20
20图8-1所示为实现“快进一Ⅰ工进一Ⅱ工进一快退一停止”工作循环的液压系统，试填上电磁铁动作顺序表。
图8-1
[解答]
图为出口节流调速回路。
（1）快进时，1YA和3YA通电，回油路直接与油箱相通，回油速度快。
因此活塞快速向前运动。
（2）Ⅰ工进时，要求较快的慢速进给，因此在回油路上并联两个节流阀。
3YA和4YA断
电时，换向阀2处于中位，这时回油通过两个节流阀同时流回油箱，回油速度较快，因此活塞以较快速度向前进给。
（3）Ⅱ工进时，要求较慢的慢速进给，4YA通电，回油通过节流阀3流回油箱。
由于油
液通过一个节流阀回油箱，回油速度较慢，因此活塞慢速向前进给。
（4）快退时，要求活塞快速退回，因此IYA断电，2YA和3YAI通电，回油油路直接与油
箱相通，活塞快速退回。
（5）快退至原位停止，这时1YA、2YA、3YA和4YA均断电。
电磁铁动作顺序表如下：
电磁铁
工作循环
1YA
2YA
3YA
4YA
快进
+
-
+
-
Ⅰ工进
+
-
-
-
Ⅱ工进
+
-
-
+
快退
-
+
+
-
停止
-
-
-
-
21写出图8-2所示液压系统的动作循环表，并评述这个液压系统的特点。
图8-2
[解答]系统动作循环见下表，这个系统的主要特点是：
用液控单向阀实现液压缸差动连接；回油节流调速；液压泵空运转时在低压下卸荷。
电磁铁动作顺序：
工电磁工作循环磁铁
lYA
2Y^
3YA
快进
+
-
+
工进
+
-
-
停留
+
-
-
快退
-
+
-
停止
-
-
-
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