液压及气压传动试题库Word文件下载.docx

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因此在比较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相同的条件。

设进油节流调速回路的泵压力为pp1,节流阀压差为△p1则：

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，则：

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，不能进行调速。

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，只要克服软弹簧的作用力，就能使溢流口开度最大。

这样，油液基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．如图所示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。

液压马达在工作时，溢流阀5起安全作用。

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，为避免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．如图所示是利用先导式溢流阀进行卸荷的回路。

溢流阀调定压力py＝30×

105Pa。

要求考虑阀芯阻尼孔的压力损失，回答下列问题：

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，若泵的工作压力pB＝30×

105Pa，B点和E点压力哪个压力大？

若泵的工作压力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？

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，先导阀打开，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，使主阀芯打开进行溢流，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，但这部分的流量很小，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行三级调压（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？

图（b）不能进行三级压力控制。

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×

图（a）的压力阀调定值必须满足pa1＝60×

105Pa，pa2＝40×

105Pa，pa3＝10×

如果将上述调定值进行交换，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．如图所示的系统中，两个溢流阀串联，若已知每个溢流阀单独使用时的调整压力，py1=20×

105Pa，py2=40×

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。

电磁铁1DT－2DT－pA=0pB=0

1DT+2DT－pA=0pB=20×

105Pa

1DT－2DT+pA=40×

105PapB=40×

1DT+2DT+pA=40×

105PapB=60×

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×

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，压力油除了克服调压弹簧所产生的调定压力py1＝20×

105Pa以外，尚需克服背压力pA＝40×

105Pa的作用，故泵的最大工作压力：

pB＝py1+pA＝（20+40）×

105=60×

105Pa。

9．如图所示的系统中，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。

两缸大小相同，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×

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：

3）夹紧缸II最高承受的压力pmax为多少？

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×

溢流阀始终处于溢流工况，pB=py=30×

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）。

活塞向下工作行程结束时，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：

活塞工作行程结束后换向阀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与油箱接通进行泄压。

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，缸下腔才升压并打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结束进行换向时，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，若缸上腔油压出现真空，阀4将自行打开，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，缸下腔的压力才开始升压。

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进的方法。

图（a）的方案中，要通过节流阀对缸I进行速度控制，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，因此无法达到预想的目的。

图（b）是改进后的回路，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夹紧工件停止运动后，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？

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，已知定位压力要求为10×

105Pa，夹紧力要求为3×

104Ｎ，夹紧缸无杆腔面积Ａ1=100cm，试回答下列问题：

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。

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；

B为卸荷阀，作用是定位、夹紧动作完成后，使大流量泵卸载，调整压力略大于10×

C为压力继电器，作用是当系统压力达到夹紧压力时，发讯控制其他元件动作，调整压力为30×

D为溢流阀，作用是夹紧后，起稳压作用，调整压力为30×

2）系统的工作过程：

系统的工作循环是定位—夹紧—拔销—松开。

其动作过程：

当1DT得电、换向阀左位工作时，双泵供油，定位缸动作，实现定位；

当定位动作结束后，压力升高，升至顺序阀A的调整压力值，A阀打开，夹紧缸运动；

当夹紧压力达到所需要夹紧力时，B阀使大流量泵卸载，小流量泵继续供油，补偿泄漏，以保持系统压力，夹紧力由溢流阀D控制，同时，压力继电器C发讯，控制其他相关元件动作。

14．图示系统为一个二级减压回路，活塞在运动时需克服摩擦阻力Ｆ=1500Ｎ，活塞面积A=15cm2，溢流阀调整压力py=45×

105Pa，两个减压阀的调定压力分别为pj1=20×

105Pa和pj2=35×

105Pa，管道和换向阀的压力损失不计。

1）当DT吸合时活塞处于运动过程中，pB、pA、pC三点的压力各为多少？

2）当DT吸合时活塞夹紧工件，这时pB、pA、pC三点的压力各为多少？

3）如在调整减压阀压力时，改取pj1=35×

105Pa和pj2=20×

105Pa，该系统是否能使工件得到两种不同夹紧力?

1）DT吸合，活塞运动时：

因pL<

pj，减压阀阀口处于最大位置，不起减压作用，pA＝pC＝pL＝10×

105Pa，pB＝10×

105＋ΔpjPa，Δpj为油液通过减压阀时产生的压力损失。

2）DT吸合，活塞夹紧工件：

溢流阀必然开启溢流，pB＝py＝45×

对于减压阀1，由于pL的作用使其先导阀开启，主阀芯在两端压力差的作用下，减压开口逐渐关小，直至完全闭合；

对于减压阀2，由于pL的作用使其主阀口关小处于平衡状态，允许（1～2）l/min的流量经先导阀回油箱，以维持出口处压力为定值，pC＝pA＝pj2＝35×

3）由以上分析可知，只要DT一吸合，缸位于夹紧工况时，夹紧缸的压力将由并联的减压阀中调定值较高的那一减压阀决定。

因此，为了获得两种不同夹紧力，必须使pj1<

pj2。

如果取pj1=35×

105Pa，则无法获得夹紧缸压力pj=20×

15．在如图所示系统中，两液压缸的活塞面积相同，A=20cm2，缸I的阻力负载FⅠ=8000N，缸II的阻力负载FⅡ=4000N，溢流阀的调整压力为py=45×

1）在减压阀不同调定压力时（pj1=10×

105Pa、pj2=20×

105Pa、pj3=40×

105Pa）两缸的动作顺序是怎样的？

2）在上面三个不同的减压阀调整值中，哪个调整值会使缸II运动速度最快？

1）启动缸II所需的压力：

pj1=10×

105Pa<

p2，减压阀处于工作状态，由于出口压力不能推动阻力F2,故缸II不动，v2=0、pA=10×

105Pa，pB=py=45×

105Pa，压力油使缸Ⅰ右移。

pj2=20×

105Pa=p2，减压阀处于工作状态，流量根据减压阀口、节流阀口及溢流阀口的液阻分配，两缸同时动作。

pj3=40×

105Pa>

p2，减压阀口全开、不起减压作用，若不计压力损失，pB≈p2=20×

105Pa，该压力不能克服缸I负载，故缸II单独右移，待缸II运动到端点后，压力上升pA=pj=40×

105Pa，pB=py=45×

105Pa，压力油才使缸I向右运动。

2）当pj3=40×

105Pa时，减压阀口全开、不起减压作用。

泵的压力取决于负载，pB=p2=20×

因为溢流阀关闭，泵的流量全部进入缸II，故缸II运动速度最快，vII=q/A。

16．如图所示采用蓄能器的压力机系统的两种方案，其区别在于蓄能器和压力继电器的安装位置不同。

试分析它们的工作原理，并指出图（a）和（b）的系统分别具有哪些功能？

图（a）方案，当活塞在接触工件慢进和保压时，或者活塞上行到终点时，泵一部分油液进入蓄能器。

当蓄能器压力达到一定值，压力继电器发讯使泵卸载，这时，蓄能器的压力油对压力机保压并补充泄漏。

当换向阀切换时，泵和蓄能器同时向缸供油，使活塞快速运动。

蓄能器在活塞向下向上运动中，始终处于压力状态。

由于蓄能器布置在泵和换向阀之间，换向时兼有防止液压冲击的功能。

图（b）方案，活塞上行时蓄能器与油箱相通，故蓄能器内的压力为零。

当活塞下行接触工件时泵的压力上升，泵的油液进入蓄能器。

当蓄能器的压力上升到调定压力时，压力继电器发讯使泵卸载，这时缸由蓄能器保压。

该方案适用于加压和保压时间较长的场合。

与（a）方案相比，它没有泵和蓄能器同时供油、满足活塞快速运动的要求及当换向阀突然切换时、蓄能器吸收液压冲击的功能。

17．在图示的系统中，两溢流阀的调定压力分别为60×

105Pa、20×

1）当py1＝60×

105Pa，py2＝20×

105Pa，DT吸合和断电时泵最大工作压力分别为多少？

2）当py1＝20×

105Pa，py2＝60×

105Pa，DT吸合和断电时泵最大工作压力分别为多少？

1）DT失电时活塞向右运动，远程调压阀1进出口压力相等，由于作用在阀芯两端的压差为零，阀1始终处于关闭状态不起作用，泵的压力由py2决定：

ppmax＝py2＝20×

105Pa；

DT吸合时活塞向左运动，缸的大腔压力为零，泵的最大工作压力将由py1、py2中较小的值决定：

2）同上一样，DT失电时活塞向右运动，远程调压阀1不起作用，泵的压力由py2决定：

ppmax＝py2＝60×

DT吸合时活塞向左运动，泵的最大工作压力将由py1、py2中较小的值决定：

ppmax＝py1＝20×

18．下列供气系统有何错误？

应怎样正确布置？

气动三大件是气动系统使用压缩空气质量的最后保证，其顺序分水滤气器、减压阀、油雾器。

图a）用于气阀和气缸的系统，三大件的顺序有错，油雾器应放在减压阀、压力表之后；

图b）用于逻辑元件系统，不应设置油雾器，因润滑油会影响逻辑元件正常工作，另外减压阀图形符号缺少控制油路。

19．有人设计一双手控制气缸往复运动回路如图所示。

问此回路能否工作？

为什么？

如不能工作需要更换哪个阀？

此回路不能工作，因为二位二通阀不能反向排气，即二位四通换向阀左侧加压后，无论二位二通阀是否复位，其左侧控制压力都不能泄压，这样弹簧就不能将它换至右位，气缸也就不能缩回；

将两个二位二通阀换为二位三通阀，在松开其按钮时使二位四通换向阀左侧处于排气状态，回路即可实现往复运动。

七、计算题

1．某轴向柱塞泵直径d=22mm，分度圆直径D=68mm，柱塞数z=7，当斜盘倾角为α=22°

30′，转速n=960r/min，输出压力p=10MPa，容积效率ηv=0.95，机械效率ηM=0.9时，试求：

1）泵的理论流量；

（m3/s）2）泵的实际流量；

（m3/s）3）所需电机功率。

（kW）（0.0012；

0.00114；

11.3）

2．有一径向柱塞液压马达，其平均输出扭矩T=24.5Nm，工作压力p=5MPa，最小转速nmin=2r/min，最大转速nmax=300r/min，容积效率ηv=0.9，求所需的最小流量和最大流量为多少？

（m3/s）（1.1×

10-6；

170×

10-6）

3．有一齿轮泵，铭牌上注明额定压力为10Mpa，额定流量为16l/min，额定转速为1000r/m，拆开实测齿数z=12，齿宽B=26mm，齿顶圆直径De＝45mm，求：

1）泵在额定工况下的容积效率ηv（%）；

2）在上述情况下，当电机的输出功率为3.1kW时，求泵的机械效率ηm和总效率η（%）。

（90.73；

94.8、86）

4.用一定量泵驱动单活塞杆液压缸，已知活塞直径D=100mm，活塞杆直径d=70mm，被驱动的负载∑R=1.2×

105N。

有杆腔回油背压为0.5Mpa，设缸的容积效率ηv=0.99，机械效率ηm=0.98，液压泵的总效率η=0.9。

求：

1）当活塞运动速度为100mm/s时液压泵的流量（l/min）；

2）电机的输出功率（kW）。

（47.6；

13.96）

5．有一液压泵，当负载压力为p＝80×

105Pa时，输出流量为96l/min，而负载压力为100×

105Pa时，输出流量为94l/min。

用此泵带动一排量V=80cm3/r的液压马达，当负载扭矩为120Ｎ.ｍ时，液压马达机械效率为0.94，其转速为1100r/min。

求此时液压马达的容积效率。

（%）（93.6）

6．增压缸大腔直径D=90mm，小腔直径d=40mm，进口压力为p1＝63×

105Pa，流量为q1=0.001m3/s，不计摩擦和泄漏，求出口压力p2和流量q2各为多少？

（MPa、m3/s）（31.9；

0.198×

10-3）

7．在图示液压系统中，泵的额定压力为ps＝25×

105Pa，流量q=10l/min，溢流阀调定压力py＝18×

105Pa，两油缸活塞面积相等，A1=A2=30cm2，负载R1=3000N，R2=4200N其他忽略不计。

1）液压泵启动后两个缸速度分别是多少（m/s）；

2）各缸的输出功率和泵的最大输出功率可达多少（W）。

（.056、.056；

168、235、300）

8．如图所示，如果液压缸两腔的面积A1=100cm2，A2=40cm2，泵的供油量q=40l/min，供油压力p＝20×

105Pa，所有损失均忽略不记，试求：

1）液压缸在该工况下可能产生的最大推力（N）；

2）差动快进管内允许流速为4m/s，管径d应选多大（mm）？

（12000；

18）

9．如图所示的夹紧回路中，如溢流阀的调整压力py＝50×

105Pa，减压阀调整压力pj＝25×

试分析下列各种情况，并说明减压阀阀芯处于什么状态。

1）当泵压力为50×

105Pa时，夹紧液压缸使工件夹紧后，A点、C点压力为多少（105Pa）？

2）当泵压力由于其它工作缸的快进，压力降至pb＝15×

105Pa时（工件原先处于夹紧状态）：

这时，A点、C点压力各为多少（105Pa）？

3）夹紧缸在未夹紧工件前做空载运动时，A、B、C三点压力为多少（105Pa）？

（25、25；

15、25；

0、0、0）

10．如图所示的回路采用进油路与回油路同时节流调速。

采用的节流阀为薄壁小孔型，两节流阀的开口面积相等，f1=f2=0.1cm2，流量系数Cd=0.67，液压缸两腔有效面积A1=100cm2，A2=50cm2，负载R=5000N，方向始终向左。

溢流阀调定压力py＝20×

105Pa，泵流量q=25l/min。

试求活塞往返运动速度各为多少（m/s），两者有可能相等否？

（.036；

.036；

有可能）

11．在图示的回路中，液压缸两腔面积A1=100cm2，A2=50cm2，当缸的负载F从0变化到30000N时，缸向右运动速度保持不变，调速阀最小压差△p＝5×

105Pa，试求：

1）溢流阀最小调定压力py为多少（调压偏差不考虑）（105Pa）2）负载F=0时泵工作压力是多少？

（105Pa）3）缸可能达到的最高工作压力是多少？

（105Pa）（32.5；

65；

65）

12．图示为某专用液压铣床的油路图。

泵输出流量qp=30l/min，溢流阀调定压力py＝24×

105Pa，液压缸两腔有效面积A1=50cm2，A2=25cm2，切削负载Ft=9000N，