液压复习题

复习题1、某液压马达排量为Vm=70mL/r，供油压力p=10MPa，输入流量q=100L/min，液压马达的容积效率ηMV=0.92，机械效率ηMm=0.94，液压马达回油背压为0.2MPa。试求：1）液压马达输出转矩；2）液压马达的转速。解：1）液压马达的输出转矩m102.7MmM94.014.321070102.010266MmMMpVT1）液压马达的转速minr/1314minr/107092.01003MMVMVqn2、例3-8如图3-1所示，已知液压缸活塞直径D=100mm，活塞杆直径d=70mm，进入液压缸的油液流量q=4×10-3m3/s，进油压力p1=2MPa。试计算图3-1a、b、c三种情况下的运动速度大小、方向及最大推力。图3-1解：由已知条件知，液压缸的大腔（无杆腔）和小腔（有杆腔）的面积分别为222221m10785.0m41.014.34DA22222222m104.0m407.01.014.34dDA1）图3-1a为缸筒固定，因大腔进油、小腔排油，故活塞向左运动。运动速度0.51m/sm/s10785.01042311Aqv最大推力N101.49N104.0102.010785.0102426262211max1ApApF2）图3-1b为活塞杆固定，因小腔进油、大腔排油，故缸筒向左运动。运动速度1m/sm/s104.01042322Aqv最大推力N10643.0N10785.0102.0104.0102426261221max2ApApF3）图3-1c为活塞杆固定，两腔差动连接，故缸筒向右运动。运动速度m/s04.1m/s104.010785.0104223213AAqv最大推力N1077.0N104.010785.01024226211max3AApF3、如图3-2所示，两串联双活塞杆夜压缸的有效作用面积A1=50cm2，A2=20cm2，液压泵的流量qp=0.05×10-3m3/s，负载W1=5000N，W2=4000N。不计损失，求两缸工作压力p1、p2及两活塞运动速度v1、v2。图3-2解：1）液压泵的流量qp全部进入缸1，所以缸1活塞的运动速度0.01m/sm/s10501005.04311Aqvp而缸1是双活塞杆缸，排出的流量亦为qp且全部进入缸2，所以缸2活塞的运动速度0.025m/sm/s10201005.04322Aqvp2）缸2回油直接回油箱，因此活塞要推动负载W2，缸2的进口工作压力Pa1021020400064222AWpP2即缸1的排油压力，于是对缸1有12211WApAp因此缸1的进口压力Pa103105010501025000644611221AWApp4、如果调整压力分别为10MPa和5MPa的顺序阀F1和F2串联或并联使用，分析进口压力为多少？解：因顺序阀的调整压力是指阀的出口压力为零时阀开口压力，因此按几种出口负载不同的工况分析.两顺序阀串联：1）若F1在前，F2在后，且阀的出口接回油箱，见图4-9。因F1开启，其进口压力为p1=10MPa，F2开启，其进口压力为p2=5MPa，所以总的进口压力为p1=10MPa，F1阀芯受力平衡，阀口为某一开度，压力损失Δp1=p1-p2=(10-5)MPa=5MPa；F2阀芯受力平衡，阀口为某一开度，压力损失Δp2=5MPa。2）若F2在前，F1在后，且阀的出口接回油箱，见图4-9b。因F1进口压力为p2=10MPa，所以F2的进口压力不再是5MPa，而是10MPa，于是F2阀阀口全开作用在阀芯的液压力大于弹簧和液动力之和，阀口压力损失Δp1=0MPa；而F1阀开口较小，阀芯受力平衡，阀口压力损失Δp2=10MPa。3）无论F1在前还是在后，若两阀串联后出口负载压力pL10MPa,则两串联阀总的进口压力p1=pL，两阀阀口全开，压力损失近似为零，见图4-9c.两顺序阀并联，见图4-9d:（1）若两并联阀的出口压力pL5MPa，调整压力低的F2阀开启通流，F1关闭，并联阀的进口压力p=5MPa。此时，F2阀芯受力平衡，阀口压力损失Δp=5MPa-pL。（2）若两并联阀的出口负载压力10MPapL5MPa，并联阀的进口压力p=pL。此时F1阀关闭，F2阀口全开，作用在F2阀芯上的液压力大于弹簧力与液动力之和，其阀口压力损失近似为零。（3）若两并联阀的出口负载压力pL10MPa，并联阀的进口压力p=pL。此时，F1，F2均全开，阀口压力损失近似为零。5、图6-3所示的液压系统，液压缸有效作用面积A11=A21=100cm2，A12=A22=50cm2，缸1工作负载FL1=35000N，缸1工作负载FL2=25000N，溢流阀、顺序阀和减压阀的调整压力分别为5MPa，4MPa和3MPa，不计摩擦负载、惯性力、管路及换向阀的压力损失，求下列三种工况A、B、C三点的压力pA、pB、pC：1）液压泵启动后。两换向阀处于中位；2）2Y得电，缸2工进时及前进碰到死挡铁时；3）2Y失电，1Y得电，缸1运动时及到达终点后突然失去负载时。图6-3解：由已知条件，得缸1工作压力3.5MPaMPa10100350004111L1AFp缸2工作压力2.5MPaMPa10100250004212L2AFp1）液压泵启动后，换向阀处于中位，液压泵的油液只能从溢流阀回油箱，故pA=5MPa。因顺序阀调定压力小于pA，顺序阀开启pB=pA=5MPa。由于减压阀先导阀开启，减压开口关小减压，pC=3MPa。2）2Y得电，缸2工进，由于减压阀出口工作压力小于调定压力，减压阀不起减压作用，pC=2.5MPa。溢流阀不开启，pA=pC=2.5MPa。由于顺序阀调定压力大于pC，顺序阀不开启。缸2前进碰到死挡铁，缸2负载可视为无穷大，减压阀先导阀开启，减压开口关小，起减压稳压作用，pC=3MPa。液压泵的绝大部分油液将从溢流阀回油箱，故pA=5MPa。顺序阀开启，pB=pA=5MPa。3）2Y失电，1Y得电，缸1运动时，顺序阀出口压力取决于负载，pB=3.5MPa。顺序阀必须开启，pA=4MPa。由于减压阀的作用，pC=3MPa。缸1运动到终点突然失去负载，pB=0。由于顺序阀开启，pA=4MPa。同前，pC=3MPa。6、在变量泵和变量马达回路中，已知变量泵转速np=1500r/min,排量Vpmax=8mL/r，安全阀调整压力pY=40×105Pa，设泵和马达的容积效率和机械效率ηPV=ηPm=ηMV=ηMm=0.95，试求：1）马达转速nM=1000r/min时泵的排量；2）马达负载转矩TM=8N·m时马达的转速nM；3）泵的最大输出效率。解：1）由马达转速MMVPVPPMMVPMMVMMVnVVqVqn得马达转速nM=1000r/min时泵的排量mL/r39.7mL/r95.095.01500101000MVPVPMMPnVnV2）由马达转矩MVMM21pVT得马达前后压力差Pa1088.52Pa95.01010814.32256MVMMVTp因为Pa1040Pa1088.525Y5pp故安全阀开启，泵输出油液从安全阀流出泵的进口，马达转速nM=03）泵的最大输出功率760WW95.060/1500108104065PVPmaxPYmaxPnVpP7、图6-8a为限压式变量泵与调速阀组成的容积节流调速回路，图6-8b为限压式变量泵的流量-压力特性曲线ABC。已知变量泵qpmax=10L/min，pPC=24×105Pa，pPB=20×105Pa，液压缸A1=50cm2，A2=25cm2，溢流阀调定压力pY=30×105Pa。试求：1）负载阻力F1=9000N、调速阀调定流量q2=2.5L/min时，泵的工作压力；2）若调速阀开口不变、负载从9000N减小到1000N时，泵的工作压力；3）若负载保持9000N，调速阀开口变小时，泵的工作压力；4）分别计算F1=9000N和F2=1000N时回路的效率。图6-8解：1）限压式变量泵与调速阀的调速回路是流量适应回路，对应于调速阀一定的开度，泵将输出一定的流量，且全部进入液压缸。因调速阀安装在回油路上，对应于调速阀调定流量q2=2.5L/min，泵的输出流量5L/min2.5L/min2550AA221Pqq在变量泵的流量压力特性曲线上，过q=5L/min作AB的平行线，交BC于D点，D点即为泵的工作点，泵的工作压力pD=22×105Pa。2）由特性曲线可知，只要调速阀的开口不变，即调定流量保持不变q2=2.5L/min，不管负载如何变化，泵的工作压力pP=pD=22×105Pa。3）若调速阀的开口变小，变量泵输出的流量变小，由流量压力特性曲线可知泵的工作压力将增大。4）由于回路是流量适应回路，故回路效率PLPPLLppqpqpF1=9000N时的负载压力Pa1018Pa105090005411L1AFp回路效率818.01022101855PL1ppF2=1000N时的负载压力Pa102Pa105010005412L2AFp回路效率091.0102210255PL1pp负载变小时，回路效率降低，是因为调速阀的定差减压阀阀口损失增大。因此这种调速回路不宜用于负载变化较大且大部分时间处于低负载的场合。8、图6-10所示系统中，液压缸A1=2A2=100cm2，泵和阀的额定流量均为qs=10L/min，溢流阀的调定压力pY=35×105Pa，在额定流量下通过各换向阀的压力损失相同Δpn=2×105Pa，节流阀流量系数Cd=0.65，油液密度ρ=900kg/m3。若不计管路损失，并认为缸的效率为100%。求：1）填写系统实现“差动快进-工进-快退-停止”工作循环电磁铁动作顺序表；2）差动快进时，流过换向阀1的流量；3）差动快进时，泵的工作压力；4）负载R=30000N、节流阀开口面积AT=0.01cm2时活塞运动速度和回路效率（此时不计换向阀的压力损失）。图6-10解：1）电磁铁动作顺序如表6-3所示。动作1Y2Y3Y差动快进+++工进+——快退—++停止———2）差动快进时液压缸小腔回油与泵的流量同时通过换向阀1进入液压缸大腔q1=qs+q’即v3A1=qs+v3A2解得2s21s3AqAAqvs32'qvAq故通过换向阀1的流量q1=qs+q’=2qs=20L/min3）因差动快进时通过阀1的流量为2qs，故其压力损失为Pa108Pa1024455nn211ppqqps通过阀2、阀3的流量均为qs，故其压力损失为Δp2=Δp3=2×105Pa设差动快进时大腔压力为p1，小腔压力为p2，则p2=p1+Δp2+Δp1。因负载为零，故差动缸活塞受力平衡方程为p1A1=p2A2因此Pa10822151112121ppppAAp整理得p1=10×105Pa泵的工作压力pP=p1+Δp1+Δp3=（10+8+2）×105Pa=20×105Pa由此可知，虽然该系统差动快进时是空载，但泵的工作压力却很高，这是因为换向阀1的规格选择不当所致。设计系统时应按实际通过的流量来选择控制阀及管路的规格。4）液压缸工进时为回油节流调速列活塞受力平衡方程pFA1=p2A2+R得Pa1010Pa105030000101001035544521Y2ARApp列节流阀压力流量方程2Td22pACq得/sm1064.30/sm101090021001.065.0363