液压与气压传动课后作业.docx
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液压与气压传动课后作业
第三章液压马达与液压缸
3-1某一减速机要求液压马达的实际输出转矩T=52.5N.m，转速n=30r/min。
设液压马达排量V=12.5cm3/r，容积效率ηMv=0.9，机械效率ηMm=0.9，求所需要的流量和压力各为多少？
解：
理论转矩：
机械效率：
=29.3MPa（1MPa=1000000Pa）
=
（单位是秒，最后计算时除以60）
3-2某液压马达排量V=70cm3/r，供油压力p=10MPa，输入流量q=100L/min，容积效率ηMv=0.92，机械效率ηMm=0.94，液压马达回油腔背压0.2MPa，求马达的输出转矩与转速。
解：
实际输出转矩为：
102.68N.m
转速为：
21.8r/s=1314r/min（1
=1000L）
（流量：
转速：
r/min压力：
Pa转矩：
N.m排量：
m3/r）
3-4如图所示两个结构相同相互串联的液压缸，无杆腔的面积A1=50*10-4m2，有杆腔的面积A2=20*10-4m2，输入流量q=3L/min，负载F1=5000N,F2=4000N,不计损失与泄漏，求两缸工作压力p1,p2两缸的运动速度v1,v2。
解：
对两缸进行受力分析
得出p2=2MPa，p1=3MPa
根据液压缸流量计算公式：
q=v*a/10，可得：
速度：
v1=10q/A1=30
/50*10-4=6m/min=0.1m/s
V2=0.25m/s
或v2=10q/A2=30
/20*10-4=15m/min=0.25m/s
=
/
=4000/20*10-4=2MPa
=（
）/
=（2*106*50*10-4+5000）/50*10-4=15*103/50*10-4=3MPa
3-6如图所示，液压缸活塞直径D=100mm，活塞杆直径d=70mm，进入液压缸的流量q=25L/min，压力p1=2MPa，回油背压p2=0.2MPa，试计算三种情况下运动速度与方向及最大推力（实际计算其中一种。
其余用公式表示）
解：
设作用面积，无杆腔A1=7.85*10-3m2（
r2），有杆腔A2=4*10-3m2，活塞杆面积A=3.84*10-3m2（1m米=100cm厘米=1000mm毫米）（F压力=P压强*S面积）（N.Pa.m2）
（1）方向向左
0.05m/s
14.9kN
（2）方向向左
0.104m/s
6.4kN
（3）方向向右
0.108m/s
7.69kN
第四章液压控制阀
4-1开启压力为0.04MPa的单向阀开启通流后，其进口压力如何确定？
单向阀开启后，除克服弹簧力外，还需克服液动力Fs=ρqvcosα，因此进出口压力差（压力）为0.2～0.3MPa，所以进口压力为出口压力加上0.2～0.3MPa。
4-3如图所示的电液换向阀换向回路，实用时发现电磁铁Y得电后，液压缸并不动作，请分析原因，并提出改进措施。
解：
电液换向阀采用内控，且中位机能卸载，此时其主阀芯换向压力太小不能正常换向，系统一直处于卸载状态，从而，液压缸无动作。
改进：
在泵的出口增加预压阀；在换向阀与油箱之间增加背压阀；电液换向阀中位机能改为不卸载机能：
o型。
4-4若先导型溢流阀主阀芯上的阻尼孔被污物堵塞，溢流阀会出现什么样的故障？
为什么？
解：
若先导型溢流阀主阀芯上的阻尼孔被污物堵塞，溢流阀主阀芯常开，不能正常调压。
先导型溢流阀主阀芯上的阻尼孔被污物堵塞，主阀芯上腔无压力补充，只需要推动主阀芯上腔的弹簧就可以推动主阀芯，而主阀芯上腔的弹簧为弱弹簧，此时主阀芯相当于常开。
4-6减压阀的出口压力取决于什么？
其出口压力为定值的条件是什么？
解：
减压阀出口压力取决于负载压力的大小：
负载压力小于其调定压力时，出口压力为负载压力；负载压力大于其调定压力时，出口压力为其调定值。
出口压力为定值的条件为负载压力大于其调定压力
4-8试比较溢流阀、减压阀、顺序阀（内控外泄式）三者之间的异同点。
答：
相同点：
都是利用控制压力与弹簧力相平衡的原理，改变滑阀移动的开口量，通过开口量的大小来控制系统的压力。
结构大体相同，只是泻油路不同。
不同点：
溢流阀是通过调定弹簧的压力，控制进油路的压力，保证进口压力恒定。
出油口与油箱相连。
泄漏形式是内泄式，常闭，进出油口相通，进油口压力为调整压力，在系统中的联结方式是并联。
起限压、保压、稳压的作用。
减压阀是通过调定弹簧的压力，控制出油路的压力，保证出口压力恒定。
出油口与减压回路相连。
泄漏形式为外泄式。
常开，出口压力低于进口压力，出口压力稳定在调定值上。
在系统中的联结方式为串联，起减压、稳压作用。
顺序阀是通过调定弹簧的压力控制进油路的压力，而液控式顺序阀由单独油路控制压力。
出油口与工作油路相接。
泄漏形式为外泄式。
常闭，进出油口相通，进油口压力允许继续升高。
实现顺序动作时串联，作卸荷阀用时并联。
不控制系统的压力，只利用系统的压力变化控制油路的通断。
（顺序阀可代替溢流阀，反之不行）
溢流阀
减压阀
顺序阀
1
原始状态阀口关闭，阀芯为两个台阶，密封长度短
原始状态阀口常开，阀芯为三个台阶
原始状态阀口关闭，阀芯为两个台阶，密封长度长
2
进油口压力控制阀芯移动
出油口压力控制阀芯移动
进油口压力控制阀芯移动
3
泄油方式为内泄
泄油方式为外泄
泄油方式为外泄
4
进油口压力稳定，出口压力为零
出口压力稳定
出口压力由负载决定，但打开阀口所需压力由弹簧调定
5
在液压系统起定压溢流或安全作用
在液压系统起减压和稳压作用
在液压系统是一个压力控制开关
4-11如将调速阀的进、出油口接反，调速阀能否正常工作，为什么?
答：
如将调速阀的进、出油口接反，调速阀不能正常工作，因为泵出口压力直接进入减压阀的弹簧腔，减压阀始终开到最大，这时只有节流阀起作用。
即调速阀只相当于一个普通节流阀。
第六章液压基本回路
6-1试用一个先导型溢流阀、两个远程调压阀和两个二位电磁阀组成一个三级调压且能卸载的回路，画出回路图并简述工作原理。
1）电磁铁1、2都得电时，系统卸载
2）电磁铁1得电，2失电时，系统最高压力由pc3确定；
3）电磁铁2得电，1失电时，系统最高压力由pc2确定；
4）电磁铁1、2都失电时，系统最高压力由pc2与pc3之和确定（或者由pc1确定，这时pc2与pc3之和大于pc1）
【溢流阀（先导型Pc1、远程调压阀Pc2、Pc3）的工作原理主要是阀体内有弹簧，当系统压力达到一定值时，系统压力克服弹簧弹力，推动弹簧动作，将弹簧一端的小球推开，使进油口和出油口打通，液压溢流。
先导型的主要是在阀体上有个先导油口，弹簧没有作用时，油液从先导油口流出（在系统中的联结方式是并联）。
】
6-2附图19所示的液压系统，液压缸有有效工作面积AⅠ1=AⅡ1=100cm2，AⅠ2=AⅡ2=50cm2,，缸Ⅰ工作负载FLⅠ=35000N，缸Ⅱ工作负载FLⅡ=25000N，溢流阀、顺序阀和减压阀的调整压力分别为5MPa、4MPa和3MPa，不计摩擦阻力、惯性力、管路及换向阀的压力损失，求一列三种工况下A、B、C三处的压力PA、PB、PC。
解：
（图略）
1）液压泵启动后，两换向阀处于中位；
换向阀处于中位，因为是0型机能，所以负载无穷大，此时溢流阀工作，阀口打开，则A点压力为5MPa，减压阀处于工作状态，C点3MPa。
顺序阀开启，负载压力大于调定压力，阀口全开，进出口压力相等，其压力不能超过溢流阀调定压力，则B点5MPa
2）2Y得电，缸Ⅱ工进时及前进碰到死挡铁时；
工进时负载压力为2.5MPa小于减压阀调定压力，减压阀不起作用，则A、C两点压力相等，都由负载决定，则溢流阀与顺序阀都处于关闭状态，
；碰到挡铁时，负载足够大，各阀状态同1），
3）2Y失电、1Y得电，缸Ⅰ运动时及到达终点孔钻穿突然失去负载时。
缸1运动时，负载压力为3.5MPa，负载压力小于顺序阀开启压力，则进口压力由其调定压力决定，出口压力为负载压力，减压阀出口压力维持原状：
；失去负载时，负载压力为0，则顺序阀出口压力为0.其余维持原状
6-3附图20所示的夹紧回路中，如溢流阀调整压力PY=5MPa，减压阀调整压力Pj=2.5MPa，试分析：
1）夹紧缸在未夹紧工件前作空载运动时A、B、C三点压力各为多少？
空载时，溢流阀关闭，减压阀完全开启，
2）夹紧缸夹紧工件后，泵的出口压力为5MPa，A、C点压力各为多少？
夹紧后，负载足够大，溢流阀开启，减压阀关闭，则
3）夹紧缸夹紧工件后，因其他执行元件的快进使泵的出口压力降至1.5MPa，A、C点压力各为多少？
单向阀有保压作用
6-4附图21所示的液压系统中，立式液压缸活塞与运动部件的重量为G，两腔面积分别的为A1和A2，泵1和泵2最大工作压力为P1、P2，若忽略管路上的压力损失，问：
1）阀4、5、6、9各是什么阀？
他们在系统中各自的功用是什么？
阀4为外控内泄的顺序阀使泵1卸载；阀5为内控外泄的顺序阀使电液换向阀在中位时顺利换向；阀6为溢流阀作为系统安全阀，阀9为背压阀起平衡作用，使液压缸匀速下降
2）阀4、5、6、9的压力应如何调整？
阀4调定压力活塞杆使接触到工件时，使泵1卸载，所以大于阀5调定压力，调定压力也应<=泵1，最大工作压力为p1；阀5使液动换向阀换向，不能太大；阀6安全阀，调定压力最大，但<=p2；阀9起平衡作用，由受力分析得出。
3）这个系统由哪些基本回路组成？
双泵供油快速运动回路；换向回路；卸载回路；平衡回路；调压回路。
6-7已知泵的流量q=10L/min，液压缸无杆腔面积A1=50cm2，有杆腔面积A2=25cm2溢流阀调定压力为2.4MPa，计算活塞的运动速度和液压泵的工作压力。
解1）
设泵的出口压力为ps，回油腔压力为p2则对活塞进行受力分析得
，将负载=10000N带入，且p2=0，得出ps=2MPa，小于溢流阀调定压力，则溢流阀关闭。
泵的工作压力由负载决定为2MPa；速度为
=0.033m/s
2）设泵的出口压力为ps，回油腔压力为p2，则对活塞进行受力分析得
，负载为15000N时，且p2=0，得出ps=3MPa，则溢流阀开启。
此时负载压力大于溢流阀调定压力，则液压缸处于静止状态，液压泵的油液经溢流阀回油箱。
系统速度为零。
3）设溢流阀开启泵的出口压力为ps，回油腔压力为p2，对活塞进行受力分析得
，将负载=10000N带入，得p2=0.8MPa
通过节流阀的流量为
=2.66*10-5m3/s=1.595L/min<液压泵的流量，则假设成立，溢流阀开启。
泵的工作压力为溢流阀调定压力2.4MPa，速度=
=0.0106m/s
如果泵的流量为0.167*10-6m3/s,时，则
=2.66*10-5m3/s=1.595L/min>液压泵的流量0.167*10-6m3/s,则假设不成立，溢流阀不开启。
速度=
=3.34*10-5m/s；泵的工作压力为：
q2=v*A1=8.35*10-8m3/s，根据
求出回油腔的压力p2=7.89Pa，带入活塞受力平衡方程得出，泵的工作压力为ps=2MPa。
5）
设溢流阀开启，泵的出口压力为ps，无杆腔工作压力为p1回油腔压力为p2=0.3MPa，对活塞进行受力分析得
，将负载=10000N带入，得p1=2.15MPa，通过节流阀的流量为
=1.19*10-4m3/s=7.13L/min小于泵所提供流量，所以溢流阀打开，假设成立，泵的出口压力为溢流阀调定值2.4MPa，液压缸无杆腔工作压力为2.15MPa，运行速度为
=0.0237m/s;
如果泵的流量为0.167*10-6m3/s,时，则
=1.19*10-4m3/s=7.13L/min>液压泵的流量0.167*10-6m3/s,则假设不成立，溢流阀不开启。
速度=
=3.34*10-5m/s；
泵的工作压力：
利用活塞受力平衡方程得出，无杆腔工作压力为p1=2.15MPa，根据
得出泵的工作压力为ps=2.15MPa。
6-8在变量泵-定量马达回路中，已知变量泵转速为1500r/min,最大排量为8mL/r，定量马达排量为10mL/r，安全阀调定压力4MPa，设泵和马达的容积效率和机械效率都为0.95，求
1）马达转速为1000r/min时泵的排量；
2）马达负载转矩为8N*m时马达的转速
3）泵的最大输出功率
解：
1）
得出
=7.387mL/r
2）马达转矩
得出马达工作压力为5.288MPa大于溢流阀调定压力，此时负载压力大于系统所能提供的最高压力，系统超载，则马达处于静止状态，速度为零
3）泵的最大输出功率即为工作压力为溢流阀调定压力，排量最大时的功率
=760W
6-11图6-27所示的锁紧回路，为什么要求换向阀的中位机能为H型或Y型？
若采用M型，会出现什么问题？
锁紧回路的功能是使液压缸在位置上停留，且停留后不会因外力作用而移动位置的回路。
使执行元件锁紧的最简单的方法是利用三位换向阀的M型或O型中位机能封闭液压缸两腔，使执行元件在其行程的任意位置上锁紧。
但由于滑阀式换向阀不可避免地存在泄漏，这种锁紧方法不够可靠，只适用于锁紧时间短且要求不高的回路中。
为了保证在三位换向阀中位时锁紧，换向阀应采用H型或Y型机能。
当执行元件处于预定停留位置时,换向阀中位,液控单向阀控制油口经过换向阀中位直接和油箱相通,控制压力充分卸荷,液控单向阀反方向截止,液压缸因两腔油液被封闭而锁紧。
M型机能的换向阀在中位时,液控单向阀控制油口的油压不能尽快消失,液压锁不能立即关闭,所以锁紧效果不好。
6-13附图25所示的液压系统的工作循环为快进-工进-死挡铁停留-快退-原位停止，其中压力继电器用于死挡铁停留时发令，使2Y得电，然后转为快退。
问：
1）压力继电器的动作压力如何确定？
动作压力为溢流阀调定压力
2）若回路改为回油路节流调速，压力继电器应如何安装？
说明其动作原理。
流量阀进口，应加电路，使流量阀进口压力为零时继电器动作。
动作名称
电器元件
1YA
2YA
3YA
快进
+
—
—
工进
+
—
+
快退
—
+
—
3）
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