液压分析、计算题已改.docx

一、 分析题 1. 如图所示定量泵输出流量为恒定值qp ，如在泵的出口接一节流阀，并将阀的开口调节的小一些，试分析回路中活塞运动的速度v和流过截面P，A，B三点流量应满足什么样的关系（活塞两腔的面积为A1和A2，所有管道的直径d相同）。 解：本系统采用定量泵，输出流量qP不变。由于无溢流阀，根据连续性方程可知，泵的流量全部进入液压缸，即使阀的开口开小一些，通过节流阀的流量并不发生改变，qA= qp ，因此该系统不能调节活塞运动速度v，如果要实现调速就须在节流阀的进口并联一溢流阀，实现泵的流量分流。连续性方程只适合于同一管道，而活塞将液压缸分成两腔，因此求回油流量qB时，不能直接使用连续性方程。先根据连续性方程求活塞运动速度v = qA/A1，再根据液压缸活塞运动速度求qB = vA2=（A2 / A1）qP 2. 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。 解：系统工作时，溢流阀5做安全阀，当系统超载时，开启卸荷。溢流阀1，2起制动缓冲作用，制动时换向阀切换到中位，由于换向阀中位机能为M型，锁死回路，但液压马达由于惯性还要继续旋转，因而会引起液压冲击，溢流阀1，2则可以起到限制液压马达反转和正转时产生的最大冲击压力。单向阀3和4做补油装置，以补偿由于液压马达制动过程泄漏，造成马达在换向制动过程中产生吸油腔吸空现象。 3. 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 py4MPa。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D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 pB4MPa， B点和D点压力哪个压力大？若泵的工作压力pB2MPa，B点和D点哪个压力大？3）在电磁铁DT通电时，泵的流量是如何流到油箱中去的？解：1） 在溢流阀开启或关闭时，控制油路D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pB4MPa时，等于溢流阀的调定压力，故先导阀开启，油液通过主阀芯上的阻尼孔产生流动，由于阻尼孔的阻尼作用，使溢流阀主阀芯的两端产生压力差，在其作用下，主阀芯开启溢流，先导阀入口处的压力等于主阀芯上腔的压力，即远程控制口E点的压力，故pB pD；而当泵的工作压力pB2MPa 时，小于溢流阀的调定压力，先导阀关闭，阻尼小孔内无油液流动，溢流阀主阀芯的两端无压力差，故pB pD。 3）在电磁铁DT通电时， 二位二通阀的开启，使溢流阀在零压下开启卸荷，油泵流量主要是通过C油管流回油箱。通过阻尼孔经D和E流回油箱的流量，仅仅满足使溢流阀主阀芯的两端产生压力差，故这部分的流量很小， 4. 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6MPa、4MPa、1MPa）？若能进行三级调压，溢流阀压力调定值分别应取多少？ 解：图a）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，p10105Pa。图b）的压力阀调定值必须满足p160105Pa，p240105Pa，p310105Pa。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，1、2必须使用先导型溢流阀，以便远程控制。3可用远程调压阀（直动型）。图c）的压力阀调定值必须满足p160105Pa ，而p2、p3是并联的阀，互相不影响，故允许任选。设p240105Pa ，p310105Pa，阀1必须用先导式溢流阀，而2、3可用远程调压阀。5. 如图所示压力分级调压回路（各阀的调定压力注在阀的一侧），试问：1）回路能实现多少级压力的调定？ 2）每级压力各为多少？解：1) 可实现8级压力调定2)各电磁铁通电情况及泵出口压力MPa1Y-+2Y-+-+3Y-+-+-+-+Pp00.511.52.533.546. 液压缸无杆腔面积A=50cm2,负载F=10000N，各阀的调定压力如图示，试确定活塞运动时和活塞运动到终点停止时A、B两处的压力。解：活塞运动时： ；PA= 2MPa ；PB=2MPa活塞运动到终点停止时：PA= 5MPa；PB=3MPa7. 如图所示的系统中，主工作缸负载阻力F=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，无杆腔面积 A1=20cm2，有杆腔有效面积A2=10cm2，溢流阀调整值py =3MPa，减压阀调整值pj=1.5MPa。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：pa和pb分别为多少？ 3）夹紧缸II最高承受的压力pmax为多少？ 解：1）2）两问中，由于节流阀安装在夹紧缸的回油路上，所以夹紧缸无论在运动或夹紧工件时，减压阀均处于工作状态，故pA=pj=1.5MPa。此时溢流阀始终处于溢流工况，故pB= py=3MPa。3）当夹紧缸负载阻力FII=0时，节流调速回路仍处于工作状态，因此夹紧缸的回油腔压力处于最高值： 8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F=8000N，缸II的阻力负载F=4000N，溢流阀的调整压力为py =45105Pa。问：在减压阀不同调定压力时（pj1 =10105Pa 、pj2 =20105Pa、pj3 =40105Pa）两缸的动作顺序是怎样的？ 解：1）启动缸II所需的压力：当减压阀调定压力为：pj1 =10105Pa 时，pj1小于 p2 ，减压阀处于工作状态，其出口压力为pA= pj1 =10105Pa不能推动阻力F2,故缸II不动，此时，pB =py =45105Pa，压力油使缸右移。当减压阀调定压力为：pj2 =20105Pa时， pj2 = 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。当减压阀调定压力为：pj3 =40105Pa时， pj2 p2 ，减压阀口全开、不起减压作用，若不计压力损失，此时pA =pB = p2 =20105Pa，故缸II单独右移，直到缸II运动到端点后，压力上升至pA =pj =40105Pa， pB =py =45105Pa，压力油才使缸I向右运动。9试分析图示回路在下列情况下，泵的最高出口压力（各阀的调定压力注在阀的一侧）：1）全部电磁铁断电；2）电磁铁2DT通电，1DT断电；3）电磁铁2DT断电，1DT通电。答：1）全部电磁铁断电，PP=5.5MPa；2）电磁铁2DT通电，1DT断电，PP=3MPa；3）电磁铁2DT断电，1DT通电，PP=0.5MPa。10如图所示调压回路（各阀的调定压力注在阀的一侧），试问：1）1Y通电，2Y断电时，A点和B点的压力各为多少？2）2Y通电，1Y断电时， A点和B点的压力各为多少？ 3） 1Y和2Y都通电时，A点和B点的压力各为多少？ 4） 1Y和2Y都断电时，A点和B点的压力各为多少？ 答：1）右侧溢流阀起调压作用，PA=PB=1MPa；2）左侧溢流阀起调压作用，PA=2.5MPa ，PB=0；3）两个溢流阀都不起调压作用，PA= PB=0；4）两个溢流阀串联，PA=3.5MPa ，PB=1 MPa；11已知液压泵的额定压力和额定流量，若忽略管道及元件的损失，试说明图示各种工况下液压泵出口出的工作压力。答：a)p=0b)p=0c)p=pd)p=F/Ae)p= 2Tm/Vm12如图所示双泵供油回路，1小流量高压泵，2大流量低压泵，3顺序阀，4单向阀，5溢流阀1）此基本回路适用于什么场合？2）叙述工作原理并说明各元件的作用。答：1）适用于空载快进和工进速度相差大的回路，功率损耗小，系统效率高。 2）工作原理：泵1为高压小流量泵，泵2为低压大流量泵，阀5为溢流阀，调定压力为系统工进工作压力；阀3为液控顺序阀，调定压力为系统快进时所须压力；当系统快进需要低压大流量时，泵1、泵2同时向系统供油。当系统工进时，压力升高，液控顺序阀3打开，低压大流量泵2卸荷，高压小流量泵1向系统提供高压小流量油液。 二、 计算题1泵和马达组成系统，已知泵输出油压pp10MPa，排量Vp=1105m3/r，机械效率pm=0.95，容积效率pv=0.9；马达排量Vm=1105m3/r，机械效率mm=0.95，容积效率mv=0.9，各种损失忽略不计，试求：1）泵转速np为1500r/min时，液压泵的理论流量qpt，液压泵的实际流量qp；（L/min）2）泵输出的液压功率Ppo，所需的驱动功率Ppr，（W）3）马达输出转速nm；（r/min）4）马达输出转矩Tm；（.）5）马达输出功率Pmo。（W）答：1）液压泵的理论流量为：qptVpnp2.5104m3/s 液压泵的实际流量为：qpqptpv2.25104m3/s 2) 液压泵的输出功率为：Ppopp qp2250w 所需的驱动功率为： PprPpo/pmpv=2632w pmpp10MPa，qm= qp2.25104m3/s 马达输出转速nm= qmmv/Vm=1215r/min 4) 马达输出转矩为： TmpmVmmm/2=15.13. 5) 马达输出功率为： Pm2Tmnm1924w 2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= 2230，转速n=960r/min，输出压力p=10MPa，容积效率v=0.95，机械效率M=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） 解：3某液压泵在输出压力为6.3MPa时,输出流量为8.83104m3/s,这时实测油泵轴消耗功率7Kw，当泵空载卸荷运转时,输出流量为9.33104m3/s,求该泵的容积效率V=?和总效率=?答：以空载流量为理论流量，即qt9.33104m3/s，实际流量为q8.83104m3/s所以V=q/qt=0.946 据已知，PO=pq5247.9w，Pr=7000w所以= PO/ Pr=0.75 4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=2 r/min，最大转速nmax=300 r/min，容积效率v=0.9，求所需的最小流量和最大流量为多少？ 解：5马达排量Vm=10106 m3，供油压力pM=10MPa，流量qM =4104 m3/s，容积效率mv=0.95，总效率=0.75，求马达输出转矩TM 、转速nM和实际输出功率PMo ？答：马达输出扭矩TM=pMVm/（2mv）=12.57N.m 马达转速nM=qMmv/ Vm =38r/s=2280rpm 马达输出功率PMo=pMqM=3Kw 6液压泵输出油压P =20MPa,转速n=1450rpm,排量V=100ml/r,若容积效率=0.95,总效率=0.9,求该泵输出的液压功率P=?和驱动该泵的电机功率P电机=? 7马达输出转矩TM=170N.m,转速n=2700rpm,排量V=84ml/r,机械效率Mm=0.85, 容积效率MV=0.9,求马达所需供油压力p=?和流量qM=?8一单杆液压缸快速向前运动时采用差动连接,快退时,压力油输入有杆腔。假如泵的输出流量q=25L/mln，活塞往复快速运动的速度都是0.1m/s,求活塞和活塞杆的直径：D=？；d=？解：9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1000rpm，拆开实测齿数z=12，齿宽B=26mm，齿顶圆直径da45mm，求：1）泵在额定工况下的容积效率v； 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m和总效率。解：10.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FL=1.2105N。有杆腔回油背压为0.5Mpa，设缸的容积效率v=0.99，机械效率m=0.98，液压泵的总效率=0.9。求：1）当活塞运动速度为100mm/s时液压泵的流量q（L/min）；2）电机的输出功率P（KW）。(47.6；13.96)解：11如图所示的夹紧回路中，如溢流阀的调整压力py5MPa，减压阀调整压力pj3MPa。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5MPa时，夹紧液压缸使工件夹紧后，A点、B、C点压力为多少？ 2）当泵压力由于其它工作缸的快进，压力降至2MPa时（工件原先处于夹紧状态）：这时，A点、B、C点压力为多少？ 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？ 解：1)此时，减压阀起减压作用，阀口减小，出口压力等于其调定压力，即：pB=pC=pj3MPa；而pA=5MPa；2)主油路压力降至2MPa时，减压阀不起减压作用，阀口全开，pA= pB=2MPa，减压回路上，由于单向阀的作用，分隔了高低压油路，使pC= 3MPa，保障了卡紧安全。3)此时，减压阀不起减压作用，阀口全开，pA= pB= pC=012图示进油节流调速回路，若油缸面积A1=2103m2，溢流阀调定压力pP=3Mpa，泵流量qp=1104 m3/s，负载F=4000N，节流阀通流面积AT=1106m2，流量系数Cd=0.62,油液密度=900Kg / m3，略管道损失,求活塞运动速度v=?和通过溢流阀的流量qY=?。解：P1=F/A1=2 Mpa； 节流阀压差P=PP- P1=1 Mpa； 通过节流阀流量qj=CdAT(2P/)1/2 =2.92105 m3/S活塞运动速度v= qj/A1=1.4210-2m/s ； 溢流量qY=qP- qj=7.1710-5 m3/S。 13图示回油节流调速回路，若液压缸无杆腔面积A1=60cm2，有杆腔面积A2=30cm2，溢流阀调定压力pp=2.4MPa，泵流量qp=10L/min，负载F=10000N，节流阀通流面积AT=0.01cm2，流量系数Cq=0.62,油液密度=870Kg / m3，略管道损失,求:1）活塞运动速度V=?2）通过溢流阀的流量qY=?3）溢流功率损失Pr和节流功率损失PT4）回路的效率解;1）假设节流阀起节流作用，故p1=pp=2.4MPa又 p1A1= p2 A2+F p2=1.47MPa故通过节流阀流量qj=q2 =CqAT(2p2/)1/2=3.6105 m3/S s=2.16L/min又q1= q2 A1/ A2=4.32 L/minqp上述假设是正确的，故1) 活塞运动速度V= q2/ A2=72 cm/min=1.210-2m/s2) 通过溢流阀的流量qY=qp- q1=5.68 L/min3) 溢流功率损失Pr= ppqY=227.2W 节流功率损失PT= p2q2=52.92W4) 回路的效率=FV/ppqp=30% 14如图平衡回路，油缸D=100mm，d=70mm，活塞与负载总重量FG=15000N，提升时要求在t=0.15s内均匀达到升速v=6m / min，停止时，负载不能自行下落。不计任何损失，求溢流阀和平衡阀的调定压力各为多少？ 解;顺序阀的调整压力Ps: 溢流阀的调整压力Py:提升时的加速度：a=v/t=0.667m/s2 惯性力为： 溢流阀的调整压力Py:15图示回油节流调速回路，若油缸面积A1=50cm2，A2=25cm2，溢流阀调定压力P=3Mpa，略管道损失，求：1）当负载F=0时，P2与P的比值？2）回路最大承载能力？解：