液压与气压传动典型习题Word文档格式.docx

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则：

qp＝qm；

VpnpηvP＝Vmnm/ηvm；

∴Vp＝Vmnm/npηvPηvm。

*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＝2πTm/Vmηmm；

∴pp＝2πTm/Vmηmm＋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/ηP＝2πnmTm/ηmpηvPηmmηvm。

带入实际参数计算即可。

第120页

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！

第121页

4－5图4－117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？

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。

第122页

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；

答：

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？

1）pA＝pC＝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。

第123页

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F1＝14000N、F2＝4250N，背压p＝0.15MPa，节流阀的压差Δp＝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v1＝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。

pBA1＝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＝F1/A1＝1.4MPa；

pA＝pY＝pC＋Δp＝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。

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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、Ⅱ上的外负载力F1＝20000N，F2＝30000N，有效工作面积都是A＝50cm2，要求缸Ⅱ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）。

第125页

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4－127所示系统，液压缸的有效面积A1＝A2＝100cm2，缸Ⅰ负载FL＝35000N，缸Ⅱ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；

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3）1YA断电，2YA通电，液压缸Ⅱ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/A1＝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Ⅱ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Ⅱ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，ρ＝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；

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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/ρ）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/ρ）1/2＝3.25×

10－4m3/s＝19500cm3/min，

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活塞运动速度v＝q2/A2＝q1/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/ρ）1/2，由此推出p2＝ρ（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，

p1＝（p2A2+FL）/A1＝2.15MPa，

节流阀流量q1＝CdAT（2（pP－p1）/ρ）1/2＝1.19×

10－4m3/s＝7134cm3/min<

qP＝10L/min，

故活塞运动速度v＝q1/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（200×

0.08/140）0.115cm2才行，而不是图中所给出的0.09cm2。

g）pP＝pT＝FL/A1＝2MPa，qP＝q1＋qT，qT＝CdAT（2pT/ρ）1/2＝2522.4cm3/min，q1＝qP－qT＝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/ρ）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＝q1/A1＝0；

泵的工作压力pP＝pT＝ρ（qP/CdAT）2/2＝1.26MPa

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4－17图4－29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/ρ）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；

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。

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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×

10－4m2，溢流阀调整值为pP＝4.5MPa，两个减压阀的调整值分别为pJ1＝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A1＝80×

10－4m2，有杆腔面积A2＝40×

10－4m2，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。

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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＝100×

10－4m2，A2＝50×

10－4m2，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Δpmin＝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＝ΔpminA2＋Fmax

即py＝pP＝（ΔpminA2＋Fmax）/A1＝3.25MPa

2）当负载为零时，液压缸小腔具有最大压力。

即p2＝Δp＝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η＝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＝20×

10－4m2，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＝F1/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；

4MPa时，系统压力升至2MPa，2缸先动，到终端后，1缸才动作。

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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。

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；

到右端点后，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－缸A缩回－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

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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。

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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）