液压传动习题课

如图所示，已知液压泵的流量q＝25L/min，吸油管内径d＝30mm，泵的安装高度H＝400mm，吸油管中油液的流态是层流，压力损失0.18kPa,油液密度ρ＝900kg/m3，试求：⒈管路中的流速？⒉泵吸油口处的真空度？⒊分析说明影响泵的安装高度的因素。1．油液在管内的流动速度为smdqvp/6.06003.01025442322．取油箱液面为1—1截面：p1=pa、油箱液面远大于吸油口通流截面，v1=0、z1=0；取泵吸油口处为2—2截面：设p2=？v2=0.6m/s、z2=H=400mm=0.4m采用绝对压力表示方法，列伯努利方程,有wahgvHgpgp2002222真空度为pvgHppa22222kPaPa4180)26.024.08.9(90023．由伯努利方程式，可求得H的表达式为:wahgvgppH22222泵入口允许的真空度，油液特性，吸油管直径d，滤油器某容积调速系统，泵的最大排量Vp=180mL/r，转速np=1200r/min，机械效率ηmp=0.92，总效率ηp=0.87；液压马达的理论排量Vm=150mL/r，机械效率ηmm=0.9，总效率ηM=0.8，系统压力p=8.5MPa，不计压力损失。求：⒈液压马达的输出转速n（r/min）；（4分）⒉液压马达的输出转矩T（Nm）；（3分）⒊液压马达的输出功率P（KW）；（3分）min/12109.08.092.087.01200150180rnVVnVMVppMpM).(65.1829.02105.810150266mNpVTmMM)(13.23601210265.182KWTPMMM)(12.238.0105.8601020463KWpqPMMM或⒊⒉（泵的输出流量204L/min，液压马达容积效率0.89）⒈由容积调速公式，液压马达转速为pVpmpMmMvM如图所示是调速阀的工作原理图。⒈调速阀如何实现节流阀上的压差恒定不变？⒉调速阀中的定差减压阀如何实现压力补偿？⒊可否用定值减压阀与普通节流阀串联起来代替调速阀使用？为什么？由于弹簧刚度ks很小，所以Fs随阀口开度的变化极小，从而节流阀两端压差变化很小，故通过调速阀的流量不变。⒉当p3升高时，减压阀阀芯向下移动，阀口开度增大而使压降减小，故P2也升高，反之亦然；可见，P2随p3而增减，这是调速阀的压力补偿原理，从上式可知两者之差保持为常数，所以通过调速阀的流量不变。⒊从原理上讲，在出口节流调速回路和旁路节流调速回路中，可以用定值减压阀与普通节流阀串联代替调速阀使用，因为此时节流阀出口压力恒为0，而进口压力由减压阀调定为常数，因此通过节流阀的流量不变。⒈调速阀是由定差减压阀与节流阀串联组成的，定差减压阀使节流阀前后压力差基本恒定，从而使通过节流阀的流量稳定。如图所示，泵出口压力P1经减压口作用后降为P2，然后经节流阀流出，压力降为P3，根据减压阀阀芯受力平衡方程有：vsAFpp32画出YBP限压式变量叶片泵的流量—压力特性曲线（用实线）。根据实际工况对该泵进行调节：增大限压弹簧预紧力Fs且减小定子与转子间的偏心距emax，特性曲线有何变化(用虚线画出)？此时，如何确定油泵的驱动功率？1．根据给定工况，简述曲线的变化过程。2．根据给定的p、q，在图坐标中找到相应的工作点，画出调整后的特性曲线A’B’、B’C’。3．在上述曲线的交点B’处，为泵需要的最大功率。该处的最大功率约为kWqpPp5.17.060193.360在图中，阀A、C、E、F的压力调定值分别为4MPa、2.5MPa、1.5MPa、2MPa、工作油缸H的有效工作面积为A=50cm2，运动方向向右，其负载为FL=5KN，试分析：1.当油缸H运动时，夹紧油缸D的工作压力是多少？为什么？2.当油缸H运动到顶上死挡铁时，油缸D的工作压力是多少？为什么？3.当油缸H无负载地返回时，油缸D的工作压力是多少？为什么？⒈油缸H向右运动时，其工作压力为小于液控顺序阀的调定压力1.5MPa，液控顺序阀不工作，油泵出口压力由溢流阀调定，为4MPa，大于减压阀的调定压力2.5MPa，故减压阀工作，D缸工作压力是减压阀的调定压力2.5MPa。MPacmkNp15052油缸H向右运动顶上死挡铁，相当于负载无穷大，无油液流过节流阀，油缸H工作压力与泵出口压力相同；大于液控顺序阀的调定压力1.5MPa，液控顺序阀工作，于是先导式溢流阀的远程控制口起作用，其入口压力受阀F控制，为2MPa，因此油泵出口压力低于减压阀的调定压力2.5MPa，减压阀不工作，所以D缸工作压力是2MPa。油缸H无负载向左运行，工作压力为0，液控顺序阀不工作，油泵出口压力由溢流阀调定，为4MPa，大于减压阀的调定压力2.5MPa，故减压阀工作，D缸工作压力是减压阀的调定压力2.5MPa。＝4MPa图4所示液压回路，两液压缸结构完全相同，A1＝20cm2，A2＝10cm2，Ⅰ缸、Ⅱ缸负载分别为F1＝8×103N、F2＝3×103N，顺序阀、减压阀和溢流阀的调定压力分别为3.5MPa、1.5MPa和5MPa，不考虑压力损失，求：⑴1YA、2YA通电，两缸向前运动中，A、B、C三点的压力各是多少？⑵两缸向前运动到达终点后，A、B、C三点的压力又各是多少？⒈缸Ⅰ右移所需压力为溢流阀调定压力大于顺序阀调定压力，顺序阀开启时进出口两侧压力相等，其值由负载决定，故A、B两点的压力均为4MPa；此时，溢流阀关闭。缸Ⅱ右移所需压力为因pC＝pJ，减压阀始终处于减压、减压后稳压的工作状态，所以C点的压力均为1.5MPa。2两缸运动到终点后，负载相当于无穷大，两缸不能进油，迫使压力上升。当压力上升到溢流阀调定压力，溢流阀开启，液压泵输出的流量通过溢流阀溢流回油箱，因此A、B两点的压力均为5MPa；而减压阀是出油口控制，当缸Ⅱ压力上升到其调定压力，减压阀工作，就恒定其出口压力不变，故C点的压力仍为1.5MPa。643111041020108AFpA64312105.11020103AFpC＝1.5MPa＝1.4MPa如图5所示的夹紧回路，已知液压缸的有效工作面积分别A1＝100cm2，A2＝50cm2，负载F1=14×103N，负载F2=4250N、背压p＝0.15MPa，节流阀的压差Δp＝0.2MPa，不计管路损失，试求：⑴A、B、C各点的压力各是多少？⑵各阀最小应选用多大的额定压力？⑶设进给速度v1＝3.5cm/s，快速进给速度v2＝4cm/s时，各阀应选用多大的额定流量？⒈A、B、C各点的压力夹紧缸运动时，进给缸应不动，这时A、B、C各点的压力均为0.5MPa。当进给缸工作时，夹紧缸必须将工件夹紧，这时B点的压力为减压阀的调整压力，显然，减压阀的调整压力应大于，起码必须等于0.5MPa。⑵各阀的额定压力系统的最高工作压力为1.6MPa，根据压力系列，应选用额定压力为2.5MPa系列的阀⑶计算流量q节流阀的流量q1=21L/min减压阀的流量q2＝24L/min背压阀流量q3＝12L/min543111014101001014AFpC55510161021014pPPCA＝1.6MPa545412210510100105.110504250ApAFpB＝0.5MPa如图4所示为采用调速阀的进油节流调速回路，回油腔加背压阀。负载F=9000N。缸的两腔面积A1=50㎝2，A2=20㎝2。背压阀的调定压力pb=0.5MPa。泵的供油流量q=30L/min。不计管道和换向阀压力损失。试问：1．欲使缸速恒定。不计调压偏差，溢流阀最小调定压力py多大？2背压若增加了Δpb，溢流阀调定压力的增量Δpy应有多大？MpaApAFpba21050105.010209000464122.4Mpa.40aypppbPbyAA5212p1.调速阀压力损失一般为0.4Mpa,则：2．背压若增加了Δpb，溢流阀调定压力的增量Δpy故溢流阀最小调定压力py为2.4Mpa。在图5液压回路中，液压缸Ⅰ为进给缸，无杆腔面积A1=100cm2，液压缸Ⅱ为辅助缸，无杆腔面积A2=100cm2，溢流阀调定压力pY=4MPa、顺序阀调定压力pX=3MPa、减压阀调定压力pJ=1.5MPa，不考虑压力损失，试求：1．Ⅰ、Ⅱ两缸空载运动时，以及运动到终点位置时，A、B、C、D四点的压力；2．辅助缸Ⅱ工作时，能产生的最大推力是多少？3．进给缸Ⅰ要获得稳定的运动速度且不受辅助缸负载的影响，缸Ⅰ允许的最大推力是多少？⑴A点压力由缸Ⅰ负载决定，最大受溢流阀调定压力控制；B点压力最小由顺序阀决定，最大受溢流阀调定压力控制；C点压力：减压阀不工作时，由缸Ⅱ负载决定，最大受溢流阀调定压力控制；D点压力：减压阀不工作时，由缸Ⅱ负载决定；减压阀工作时，由减压阀调定。压力/MPa工作状态pApBpCpD两缸空载运动0300运动到终点4441.5在图5液压回路中，液压缸Ⅰ为进给缸，无杆腔面积A1=100cm2，液压缸Ⅱ为辅助缸，无杆腔面积A2=100cm2，溢流阀调定压力pY=4MPa、顺序阀调定压力pX=3MPa、减压阀调定压力pJ=1.5MPa，不考虑压力损失，试求：1．Ⅰ、Ⅱ两缸空载运动时，以及运动到终点位置时，A、B、C、D四点的压力；2．辅助缸Ⅱ工作时，能产生的最大推力是多少？3．进给缸Ⅰ要获得稳定的运动速度且不受辅助缸负载的影响，缸Ⅰ允许的最大推力是多少？kNNApFJⅡ5.7750010501015452⑵缸Ⅱ的最大推力由减压阀调定：⑶当辅助缸Ⅱ空载运动时，泵的工作压力pB为最小，pB=pX=3MPa。取pBmin=3MPa，则pA＝pB－Δp＝3－0.5＝2.5MPa缸Ⅰ允许的最大推力为F＝pA×A1＝25000N＝25kN当缸Ⅰ负载小于25kN时，即使辅助缸Ⅱ的负载变为零，缸Ⅰ的运动速度也不会受到影响。当辅助缸Ⅱ负载压力与减压阀调定压力pJ=1.5MPa相同时，泵的工作压力最高，pB=pY=4MPa。由此可知，辅助缸Ⅱ负载的变化对泵的工作压力是有影响的。由调速阀原理可知，若能保持调速阀进出口压力差Δp在0.5MPa以上，就能保证进给缸Ⅰ获得稳定的运动速度。图示是某专用机床的液压系统原理图。该系统有定位油缸、夹紧油缸和工作主油缸。它们的工作循环为：定位→夹紧→快进→工进→快退→松开、拔销→原位停止、泵卸荷。1．根据动作循环，做出电磁阀YA的动作循环表。用符号“+”表示电磁阀通电，用符号“−”表示电磁阀断电。2．说明记号为a、b、c的三个阀其分别在系统中所起的作用。3．液控顺序阀、减压阀、单向顺序阀、溢流阀各自的调压依据是什么？工况1DT2DT3DT4DT5DT定位－＋－－－夹紧－＋－－－主缸快进－－＋－－主缸工进＋－－－－主缸快退－＋－－－拔销、松开－－－＋－原位停止、油泵卸荷－－－－＋图示是某专用机床的液压系统原理图。该系统有定位油缸、夹紧油缸和工作主油缸。它们的工作循环为：定位→夹紧→快进→工进→快退→松开、拔销→原位停止、泵卸荷。1．根据动作循环，做出电磁阀YA的动作循环表。用符号“+”表示电磁阀通电，用符号“−”表示电磁阀断电。2．说明记号为a、b、c的三个阀其分别在系统中所起的作用。3．液控顺序阀、减压阀、单向顺序阀、溢流阀各自的调压依据是什么？元件a：单向阀，主缸工进时隔离低压泵和高压泵的压力；元件b：单向阀，瞬时保压，即防止主缸快进时夹紧缸松动；元件c：顺序阀，实现先定位后夹紧的顺序动作；液控顺序阀：高于快进压力，低于工进压力减压阀：按夹紧力要求，但始终低于溢流阀调定压力；单向顺序阀：能使定位缸动作即可，但始终要低于减压阀调定压力；溢流阀：调整系统压力，按工作缸能克服负载所需。如图所示是某专用机床的液压系统原理图。该系