完整word版西南交大第三学期液压传动与控制主观题作业.docx

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完整word版西南交大第三学期液压传动与控制主观题作业

液压传动及控制主观题作业

三、主观题（共3道小题）

23.图示三种形式的液压缸，活塞和活塞杆直径分别为D和d，如进入液压缸的流量均为Q，工作压力均为p，试分析各液压缸输出的力和速度的大小及方向。

（忽略液压缸泄漏及摩擦损失）。

答：

a）

b）

c）

24.如图所示为定量泵和定量马达系统，已知泵的输出压力pp＝10MPa，排量Vp＝10mL/r，转速np＝1450r/min，容积效率ηvp＝0.9，机械效率ηmp＝0.9；马达排量Vm＝10mL/r，容积效率ηvm＝0.9，机械效率ηmm＝0.9，泵出口与马达进口间管道压力损失为0.5MPa，

其它损失不计，试求：

1）液压泵的驱动功率Pip；

2）液压泵的输出功率Pop；

3）液压马达的输出转速nom、转矩Tom和输出功率Pom

答：

1）

2）

3）

25.图示为两个结构相同且串联着的液压缸。

设液压缸无杆腔面积A1＝100cm2，有杆腔面积A2＝80cm2，缸1输入压力p1＝9×106Pa，输入流量Q1＝12L/min，若不计损失和泄漏，求：

1）两缸承受相同负载时（F1＝F2），该负载的数值及两缸的运动速度各为多少?

2）缸2的输入压力是缸1的一半时（p2＝0.5p1），两缸各能承受多少负载?

3）缸1不承受负载时（F1＝0），缸2能承受多少负载?

答：

1）当两缸承受相同负载时（即F1=F2），有：

p1·A1-p2·A2=p2·A1=F1将数据代入上式，可求得

p2=5×106（Pa），F1=50000（N）因此两缸承受的相同负载为50000N。

缸1的运动速度

v1=Q1/A1=12×10-3÷60÷（100×10-4）=0.02（m/s）

缸2的运动速度

v2=v1·A2/A1=0.02×80×10-4÷（100×10-4）=0.016（m/s）

2）缸2的输入压力是缸1的一半时（p2=0.5p1）：

缸1承受的负载为：

F1=p1·A1-p2·A2=9×106×100×10-4-4.5×106×80×10-4=54000（N）

缸2承受的负载：

F2=p2·A1=4.5×106×100×10-4=45000（N）

3）缸1不承受负载（F1=0），则有：

p1·A1-p2·A2=0

解得：

p2=1.125×107（Pa）

此时缸2能承受的负载为：

F2=p2·A1=1.125×106×100×10-4=112500（N）

三、主观题（共4道小题）

22.图示回路中，溢流阀的调定压力为5MPa，减压阀调定压力为3MPa，活塞运动时产生的负载压力为1MPa，其它损失不计，试分析：

1）活塞在运动中和碰上死挡铁后A、B处的压力值；

2）如果减压阀的外泄漏油口被堵死，当活塞碰上死挡铁后A、B处的压力值。

答：

1）运动中：

pA=pB=p负载=5MPa；

碰上死挡铁：

pA=p溢流阀=5MPa；pB=p减压阀=3MPa。

2）pA=pB=5MPa。

23.如图所示液压系统，已知两液压缸大腔的有效面积为Al＝A2＝100×10-4m2，缸I的负载Fl＝3.5×104N，缸II运动时的负载为零，溢流阀、顺序阀和减压阀的调整压力分别为4MPa、3MPa、2MPa。

不计摩擦阻力、惯性力和管路损失，分析下列三种情况下A、B和C点的压力：

1）液压泵启动后，两换向阀处于中位；

2）1YA通电，液压缸I活塞移动时及活塞运动到终点时；

3）1YA断电，2YA通电，液压缸II活塞运动时及活塞杆碰到固定挡铁时。

答：

1）液压泵启动后，两换向阀处于中位时：

泵输出的油液全部通过溢流阀溢流回油箱，此时有pA=pB=4MPa，减压阀正常减压，因此pC=2MPa。

2）1YA通电，液压缸I活塞移动时：

缸I大腔的压力

顺序阀的出口压力大于其调整压力，因此阀口全开，故pA=pB=p=3.5MPa。

减压阀正常减压，pC=2MPa。

活塞运动终点时：

溢流阀溢流，pA=pB=4MPa，pC=2MPa。

3）1YA断电，2YA通电，液压缸II活塞运动时：

由于负载为零，因此pA=pB=pC=0。

活塞杆碰到固定挡铁时：

溢流阀溢流，pA=pB=4MPa，pC=2MPa。

24.图示液压系统中，已知

Pa，

Pa，阀1、2、3的调定压力分别为4MPa、3MPa和2MPa。

初始状态液压缸活塞均处于左端死点，负载在活塞运动中出现。

不计各种损失，试问：

1）两液压缸是同时动作还是先后动作？

为什么？

2）在液压缸1运动过程中，pp、pA、pB为多少？

3）缸2运动过程中及到达右端死点后pp、pA、pB各为多少？

答：

1）两液压缸的动作有先后顺序。

由于缸1运动过程中的负载压力为1.5MPa，小于顺序阀2的调整压力3MPa，因此缸1先动，缸1运动到头后缸2才开始动作。

2）液压缸1运动过程中，pp＝pA＝1.5MPa，pB＝0。

3）在缸2运动过程中，pp＝3MPa，pA＝2MPa，pB＝1MPa；

当缸2到达右端死点后，pp＝4MPa，pA＝2MPa，pB＝4MPa。

25.如图所示，设液压缸无杆腔面积A=50cm2，负载力F=7.5×103N，液压缸效率为100％。

液压泵出口压力由溢流阀调定为40×105Pa，液压泵的输出流量Qp＝10L/min，流经节流阀的流量公式为

，

已知节流口的通流面积A0调节为0.02cm2，流量系数Cd＝0.62，油液密度ρ＝900kg/m3，试求：

1）活塞运动速度v；

2）各阀上的损失功率为多少？

3）液压泵总效率为0.80时，系统的总效率ηos。

（ηos=系统输出功率/系统输入功率）

答：

1）活塞运动速度v

负载压力

泵的出口压力为溢流阀调定压力4MPa，因此可求得流过节流阀的流量：

活塞运动速度

2）各阀上的损失功率

溢流阀的溢流量QY=Qp–Q=10–5.5=4.5（L/min），压差ΔpY=4–0=4（MPa），因此，在溢流阀上损耗的能量为

流过节流阀的流量为Q=5.5L/min，节流口两端的压差Δp=2.5MPa,节流阀上损失的功率为

3）液压泵总效率为0.80时，系统的总效率ηos

系统输出功率

泵的驱动功率即为系统输入功率，由液压泵总效率ηop＝0.80可得

因此，液压系统的总效率

三、主观题（共5道小题）

17.在进口节流调速回路中，溢流阀正常溢流，如果考虑溢流阀的调压偏差，试分析：

1）负载恒定不变时，将节流阀口开度减小，泵的工作压力如何变化？

2）当节流阀开口不变，负载减小，泵的工作压力又如何变化？

答：

设泵的出口压力为pp，节流阀阀口面积为A节，进、出口压力差∆p，活塞面积为A缸，负载压力pL。

1）负载恒定不变，将节流阀口开度减小：

缸出口直通油箱，故有pL＝F/A缸＝C。

节流阀口开度调小后，若pp不变（即∆p不变），则流经节流阀的流量Q节↓（Q节～A节·

），导致溢流阀的溢流量Q溢↑，，溢流阀阀口开度增大，因此泵的工作压力pp将上升。

2）节流阀开口不变，但负载减小：

由pL＝F/A缸可知，F↓使得pL↓。

若pp保持不变，由于节流阀的阀口面积A节恒定，因此Q节↑，导致Q溢↓，即溢流阀的阀口将关小，所以泵的工作压力pp会下降。

18.如图所示调压回路，已知溢流阀A的调整压力为7MPa，B为5MPa，C为3MPa。

试回答：

1）此回路能调几级压力？

2）说明此回路实现自动多级调压的工作原理。

答：

1）该调压回路能调三级压力。

2）回路工作原理如下：

当1DT断电时，二位三通电磁换向阀处于图示右位，溢流阀A的远控口封闭，系统的最高工作压力为阀A的调整压力7MPa。

若1DT带电，二位三通电磁换向阀切换至左位工作。

此时如果2DT断电，二位四通电磁换向阀处于左位，在控制油液的作用下，二位四通液动换向阀也处于左位，使溢流阀A的远控口与阀B的进油口连通，构成远程调压回路，系统最高工作压力为阀B的调整压力5MPa；如果2DT带电，二位四通电磁换向阀换到右位，液动换向阀也切换到右位，阀A远控口与阀C的进油口连通，系统最高工作压力为阀C调整压力3MPa。

19.用四个二位二通电磁换向阀组成的液压缸控制系统如图所示，可使液压缸实行差动快进、慢速工进、快退和原位停止、泵卸荷循环。

试将电磁铁动作顺序填入下表。

（通电为“＋”，断电为“－”）

答：

电磁铁动作顺序表如下：

20.图示回路中，泵的排量120mL/r，转速1000r/min,容积效率0.95，溢流阀的调定压力为7MPa，节流阀流量公式为A0＝2.7×10-5m2，，节流阀的阀口通流面积A0＝2.7×10-5m2，流量系数Cd＝0.65，油液密度ρ＝900kg/m3，马达排量160mL/r，容积效率0.95，机械效率0.80，负载扭矩61.2N·m。

求马达的转速和从溢流阀流回油箱的流量。

答：

马达输出扭矩为：

，所以

泵出口压力未知，假设溢流阀溢流，则：

，节流阀流量：

而泵的出口流量

，故假设成立，即溢流阀处于溢流状态

所以马达转速：

溢流量：

21.图示系统中，已知变量泵的排量Vp＝40~100mL/r，转速np＝1450r/min，机械效率和容积效率均为0.9；定量马达的排量范围为Vm＝100mL/r，机械效率和容积效率为0.9，马达的负载扭矩Tm＝100N·m；溢流阀的调定压力为10MPa。

不计管道损失，试求：

1）泵的输出流量Qp；

2）马达的进口压力pm；

3）马达转速nm的范围；

4）液压系统的最大输入功率Pi

答：

1）泵的输出流量Qp=np∙Vp∙ηvp=1450÷60×（40~100）×10-6×0.9=（8.7~21.75）×10-4（m3/s）=52.2~130.5L/min

2）马达的进口压力pm马达出口直通油箱，其进口压力即为马达的进出口压差，故有

3）马达的转速范围系统的工作压力低于溢流阀的调定压力，在不考虑管道损失的情况下，油泵的输出流量即为马达的输入流量。

当泵排量的调至最小时，输出流量最小，马达转速最低：

nmmin=Qpmin∙ηvm/Vm=8.7×10-4×0.9÷（100×10-6）=7.83（r/s）=469.8rpm泵排量的调至最大时，马达转速最高为nmmax=Qpmax∙ηvm/Vm=21.75×10-4×0.9÷（100×10-6）=19.575（r/s）=1174.5rpm

因此，马达的转速范围为nm=469.8~1174.5rpm

4）液压系统的最大输入功率Pi

系统的工作压力恒定，当变量泵时输出流量最大时系统的输入功率最大。

故有：

Pi＝Qpmax∙pp/ηop＝21.75×10-4×7×106÷（0.9×0.9）＝18976.3（W）

一、主观题（共5道小题）

1.图示系统是一个双缸顺序自动动作回路。

试分析当油泵启动后，两液压缸的动作顺序。

假设油泵启动前，两液压缸活塞杆均处于缩回到头的位置。

答：

两液压缸的动作顺序为：

缸1外伸→到头后（顺序阀D打开）缸2伸→到头后（顺序阀A打开）缸1回缩→到头后（顺序阀C打开）缸2缩→缩到头后（顺序阀B打开）缸1伸…

循环动作，直至按下停机按钮。

2.读懂图示液压系统，并回答：

1）各标号元件的名称和功用。

2）系统中采用了哪些速度控制回路？

答：

1）各标号元件的名称和功用如下表所示：

2）系统中采用的速度控制回路有：

行程阀控制的快慢速度换接回路、回油路节流调速回路。

3.图示为专用钻镗床的液压系统，能实现“快进→一工进→二工进→快退→原位停止”的工作循环（一工进的运动速度大于二工进速度）。

试填写其电磁铁动作顺序表。

答：

电磁铁动作顺序表如下：

4.图示机床液压系统能实现“工件夹紧→快进→工进→快退→工件松开→油泵卸荷”的工作循环，试画出电磁铁动作顺序表。

答：

电磁铁动作顺序表如下：

5.读懂图示的液压系统，完成题①~题⑩（每小题只选一个答）。

①当元件4和6同时处于中位（图示位置）时，元件1的工作压力（C）。

A.最高B.中等

C.最低D.由元件7和9的外负载决定

②当元件4左位，元件6中位时，所控制的液压缸在运行中，元件1的工作压力（D）。

A.最高B.中等

C.最低D.由被控制的液压缸外负载决定

③元件4左位，元件6中位，所控制的液压缸移动到头停止，元件1的工作压力（A）。

A.最高B.中等

C.最低D.由被控制的液压缸外负载决定

④元件4中位，元件6右位时，元件8的工作状态为（B）。

A.闭锁B.起普通单向阀的作用正常通油

C.在控制压力下打开D.将被毁坏

⑤元件8的作用是（D）。

A.控制油缸换向B.控制油缸的工作压力

C.控制油缸的流量D.防止泄漏保持油缸的闭锁压力

⑥元件3和5的作用是（D）。

A.防止支路中压力过高

B.防止支路中流量过大

C.防止元件4、6被损坏

D.防止倒流引起动作相互干扰

⑦元件10的作用是（C）。

A.防止油液倒流

B.产生背压以提高油缸的运动平稳性

C.元件11堵塞时保证回油通畅

D.保护11元件不受损害

⑧元件11被损坏的原因是（C）。

A.系统中流量过大B.液压缸外负载太大

C.因堵塞通油不畅D.系统中油液倒流

⑨当元件4和6同时处于右位，元件7和9的运动速度将是（D）。

A.元件7比元件9快B.元件7比元件9慢

C.元件7和元件9速度相同D.不能简单确定

⑩元件2中有油液流过的原因是（B）。

A.元件7或9速度过快

B.元件7或9负载过大

C.元件11通油不畅

D.元件4和6中位使泵转速加快