液压传动--西南交大第三学期液压传动及控制主观题作业5页.doc

液压传动及控制主观题作业
三、主观题(共3道小题)
23. 图示三种形式的液压缸，活塞和活塞杆直径分别为D和d，如进入液压缸的流量均为Q，工作压力均为p，试分析各液压缸输出的力和速度的大小及方向。（忽略液压缸泄漏及摩擦损失）。
答：
a)
b)
c)
24. 如图所示为定量泵和定量马达系统，已知泵的输出压力pp＝10 MPa，排量Vp＝10 mL/r，转速np＝1450r/min，容积效率ηvp＝0.9，机械效率ηmp＝0.9；马达排量Vm＝10 mL/r，容积效率ηvm＝0.9，机械效率ηmm＝0.9，泵出口与马达进口间管道压力损失为0.5MPa，
其它损失不计，试求： 1）液压泵的驱动功率Pip；
2）液压泵的输出功率Pop；3）液压马达的输出转速nom、转矩Tom和输出功率Pom
答：
1）
2）
3）

25. 图示为两个结构相同且串联着的液压缸。设液压缸无杆腔面积A1＝100 cm 2，有杆腔面积A2＝80 cm2，缸1输入压力p1＝9×106 Pa，输入流量Q1＝12 L/min，若不计损失和泄漏，求：
1）两缸承受相同负载时（F1＝F2），该负载的数值及两缸的运动速度各为多少?2）缸2的输入压力是缸1的一半时（p2＝0.5 p1)，两缸各能承受多少负载?3）缸1不承受负载时（F1＝0），缸2能承受多少负载?
答：

1）当两缸承受相同负载时（即F1 = F2），有：
p1· A1- p2· A2= p2· A1= F1将数据代入上式，可求得
p2 = 5×106（Pa），F1 = 50000（N）因此两缸承受的相同负载为 50000 N。
缸1的运动速度
v1= Q1/A1 = 12×10-3÷60÷(100×10-4) = 0.02（m/s）
缸2的运动速度
v2= v1·A2/A1 = 0.02×80×10 -4÷(100×10 -4) = 0.016（m/s）
2）缸2的输入压力是缸1的一半时（p2= 0.5 p1）：
缸1承受的负载为：
F1 = p1· A1- p2· A2= 9×10 6×100×10-4 - 4.5×106×80×10-4= 54000（N）
缸2承受的负载：F2= p2· A1 = 4.5×10 6×100×10-4= 45000（N）
3）缸1不承受负载（F1=0），则有：p1· A1- p2· A2= 0
解得：p2 = 1.125×107（Pa）
此时缸2能承受的负载为：F2= p2· A1 = 1.125×10 6×100×10-4=112500（N）
三、主观题(共4道小题)
22. 图示回路中，溢流阀的调定压力为5 MPa，减压阀调定压力为3 MPa，活塞运动时产生的负载压力为1MPa，其它损失不计，试分析：1）活塞在运动中和碰上死挡铁后A、B处的压力值；2）如果减压阀的外泄漏油口被堵死，当活塞碰上死挡铁后A、B处的压力值。

答：
1） 运动中：pA = pB = p负载= 5 MPa；
碰上死挡铁：pA = p溢流阀= 5 MPa； pB = p减压阀= 3 MPa。
2）pA = pB = 5 MPa。
23. 如图所示液压系统，已知两液压缸大腔的有效面积为Al＝A2＝100×10-4 m2，缸I的负载Fl ＝3. 5×104 N，缸II运动时的负载为零，溢流阀、顺序阀和减压阀的调整压力分别为4MPa、3MPa、2MPa。不计摩擦阻力、惯性力和管路损失，分析下列三种情况下A、B和C点的压力：

1）液压泵启动后，两换向阀处于中位；
2）1YA通电，液压缸I活塞移动时及活塞运动到终点时；
3）1YA断电，2YA通电，液压缸II活塞运动时及活塞杆碰到固定挡铁时。
答：
1）液压泵启动后，两换向阀处于中位时：泵输出的油液全部通过溢流阀溢流回油箱，此时有pA= pB= 4 MPa，减压阀正常减压，因此pC= 2 MPa。2）1YA通电，液压缸I活塞移动时：缸I大腔的压力顺序阀的出口压力大于其调整压力，因此阀口全开，故pA=pB=p=3.5 MPa。减压阀正常减压，pC= 2 MPa。
活塞运动终点时：溢流阀溢流，pA= pB= 4 MPa，pC= 2 MPa。3）1YA断电，2YA通电，液压缸II活塞运动时：由于负载为零，因此pA= pB= pC= 0。活塞杆碰到固定挡铁时：溢流阀溢流，pA= pB= 4 MPa，pC= 2 MPa。
24. 图示液压系统中，已知Pa，Pa，阀1、2、3的调定压力分别为4MPa、3MPa和2MPa。初始状态液压缸活塞均处于左端死点，负载在活塞运动中出现。不计各种损失，试问：
1）两液压缸是同时动作还是先后动作？为什么？
2）在液压缸1运动过程中，pp、pA、pB为多少？
3）缸2运动过程中及到达右端死点后pp、pA、pB各为多少？

答：
1）两液压缸的动作有先后顺序。
由于缸1运动过程中的负载压力为1.5MPa，小于顺序阀2的调整压力3MPa，因此缸1先动，缸1运动到头后缸2才开始动作。
2）液压缸1运动过程中，pp＝pA＝1.5MPa，pB＝0。
3）在缸2运动过程中，pp＝3MPa，pA＝2MPa，pB＝1MPa；
当缸2到达右端死点后，pp＝4MPa，pA＝2MPa，pB＝4MPa。
25. 如图所示，设液压缸无杆腔面积A=50 cm2，负载力F =7.5×103 N，液压缸效率为100％。液压泵出口压力由溢流阀调定为40×105 Pa，液压泵的输出流量Qp＝10 L/min，流经节流阀的流量公式为，
已知节流口的通流面积A0调节为0.02 cm2，流量系数Cd＝0.62，油液密度ρ＝900 kg/m3，试求：1）活塞运动速度v； 2）各阀上的损失功率为多少？ 3）液压泵总效率为0.80时，系统的总效率ηos。（ηos=系统输出功率/系统输入功率）

答：1）活塞运动速度v
负载压力
泵的出口压力为溢流阀调定压力4MPa，因此可求得流过节流阀的流量：
活塞运动速度

2）各阀上的损失功率
溢流阀的溢流量QY = Qp –Q=10 –5.5 = 4.5(L/min)，压差ΔpY=4–0=4(MPa)，因此，在溢流阀上损耗的能量为

流过节流阀的流量为Q = 5.5 L/min，节流口两端的压差Δp= 2.5 MPa,节流阀上损失的功率为

3）液压泵总效率为0.80时，系统的总效率ηos
系统输出功率

泵的驱动功率即为系统输入功率，由液压泵总效率ηop＝0.80可得

因此，液压系统的总效率

三、主观题(共5道小题)
17. 在进口节流调速回路中，溢流阀正常溢流，如果考虑溢流阀的调压偏差，试分析：
1）负载恒定不变时，将节流阀口开度减小，泵的工作压力如何变化？
2）当节流阀开口不变，负载减小，泵的工作压力又如何变化？
答：

设泵的出口压力为pp，节流阀阀口面积为A节，进、出口压力差∆p，活塞面积为A缸，负载压力pL。
1）负载恒定不变，将节流阀口开度减小：
缸出口直通油箱， 故有pL＝F/A缸＝C。
节流阀口开度调小后，若pp不变（即∆p不变），则流经节流阀的流量Q节↓(Q节～A节· )，导致溢流阀的溢流量Q溢↑，，溢流阀阀口开度增大，因此泵的工作压力pp将上升。
2）节流阀开口不变，但负载减小：
由pL＝F/A缸可知，F↓使得 pL↓。若pp保持不变，由于节流阀的阀口面积A节恒定，因此Q节↑，导致Q溢↓，即溢流阀的阀口将关小，所以泵的工作压力 pp 会下降。
18. 如图所示调压回路，已知溢流阀A的调整压力为7 MPa，B为5 MPa，C为3 MPa。试回答：
1）此回路能调几级压力？
2）说明此回路实现自动多级调压的工作原理。
答：

1）该调压回路能调三级压力。
2）回路工作原理如下：
当1DT断电时，二位三通电磁换向阀处于图示右位，溢流阀A的远控口封闭，系统的最高工作压力为阀A的调整压力7MPa。
若1DT带电，二位三通电磁换向阀切换至左位工作。此时如果2DT断电，二位四通电磁换向阀处于左位，在控制油液的作用下，二位四通液动换向阀也处于左位，使溢流阀A的远控口与阀B的进油口连通，构成远程调压回路，系统最高工作压力为阀B的调整压力5MPa；如果2DT带电，二位四通电磁换向阀换到右位，液动换向阀也切换到右位，阀A远控口与阀C的进油口连通，系统最高工作压力为阀C调整压力3MPa。
19. 用四个二位二通电磁换向阀组成的液压缸控制系统如图所示，可使液压缸实行差动快进、慢速工进、快退和原位停止、泵卸荷循环。试将电磁铁动作顺序填入下表。
（通电为“＋”，断电为“－” ）
答：

电磁铁动作顺序表如下：
20. 图示回路中，泵的排量120 mL/r，转速1000 r/min,容积效率0.95，溢流阀的调定压力为7MPa，节流阀流量公式为A0＝2.7×10-5 m2，，节流阀的阀口通流面积A0＝2.7×10-5 m2，流量系数Cd＝0.65，油液密度ρ＝900 kg/m3，马达排量160 mL/r，容积效率0.95，机械效率0.80，负载扭矩61.2 N·m。求马达的转速和从溢流阀流回油箱的流量。
答：
马达输出扭矩为：，所以泵出口压力未知，假设溢流阀溢流，则：，节流阀流量：而泵的出口流量
，故假设成立，即溢流阀处于溢流状态
所以马达转速：
溢流量：
21. 图示系统中，已知变量泵的排量Vp＝40~100 mL/r，转速np＝1450 r/min，机械效率和容积效率均为0.9；定量马达的排量范围为Vm＝100 mL/r，机械效率和容积效率为0.9，马达的负载扭矩Tm＝ 100 N·m；溢流阀的调定压力为10 MPa。不计管道损失，试求：
1）泵的输出流量Q p；
2）马达的进口压力pm；
3）马达转速nm的范围；
4）液压系统的最大输入功率Pi i
答：
1）泵的输出流量Qp= np∙Vp∙ηvp= 1450÷60×(40 ~ 100)×10-6×0.9=(8.7 ~ 21.75)×10-4（m3/s）= 52.2 ~ 130.5 L/min 2）马达的进口压力pm马达出口直通油箱，其进口压力即为马达的进出口压差，故有3）马达的转速范围系统的工作压力低于溢流阀的调定压力，在不考虑管道损失的情况下，油泵的输出流量即为马达的输入流量。当泵排量的调至最小时，输出流量最小，马达转速最低：
nmmin= Qp min∙ηvm/Vm = 8.7×10-4×0.9÷(100×10-6) =7.83 (r/s)= 469.8 rpm泵排量的调至最大时，马达转速最高为nmmax= Qp max∙ηvm/Vm= 21.75×10-4×0.9÷(100×10-6)=19.575 (r/s)=1174.5 rpm
因此，马达的转速范围为nm= 469.8 ~1174.5 rpm
4）液压系统的最大输入功率P i
系统的工作压力恒定，当变量泵时输出流量最大时系统的输入功率最大。故有：
Pi＝Qpmax∙pp/ηop＝21.75×10-4×7×106 ÷（0.9×0.9）＝18976.3 (W）
一、主观题(共5道小题)
1. 图示系统是一个双缸顺序自动动作回路。试分析当油泵启动后，两液压缸的动作顺序。假设油泵启动前，两液压缸活塞杆均处于缩回到头的位置。
答：

两液压缸的动作顺序为：
缸1外伸→到头后（顺序阀D打开）缸2伸→到头后（顺序阀A打开）缸1回缩→到头后（顺序阀C打开）缸2缩→缩到头后（顺序阀B打开）缸1伸…
循环动作，直至按下停机按钮。
2. 读懂图示液压系统，并回答：

1） 各标号元件的名称和功用。2）系统中采用了哪些速度控制回路？
答：1）各标号元件的名称和功用如下表所示：

2）系统中采用的速度控制回路有：行程阀控制的快慢速度换接回路、回油路节流调速回路。
3. 图示为专用钻镗床的液压系统，能实现“快进→一工进→二工进→快退→原位停止”的工作循环（一工进的运动速度大于二工进速度）。试填写其电磁铁动作顺序表。
答：
电磁铁动作顺序表如下：

4. 图示机床液压系统能实现“工件夹紧→快进→工进→快退→工件松开→油泵卸荷”的工作循环，试画出电磁铁动作顺序表。

答：
电磁铁动作顺序表如下：

5. 读懂图示的液压系统，完成题① ~ 题⑩（每小题只选一个答）。

① 当元件4和6同时处于中位（图示位置）时，元件1的工作压力（ ）。
A. 最高 B. 中等
C. 最低 D. 由元件7和9的外负载决定
② 当元件4左位，元件6中位时，所控制的液压缸在运行中，元件1的工作压力（ ）。
A. 最高 B. 中等
C. 最低 D. 由被控制的液压缸外负载决定
③ 元件4左位，元件6中位，所控制的液压缸移动到头停止，元件1的工作压力（ ）。
A. 最高 B. 中等
C. 最低 D. 由被控制的液压缸外负载决定
④ 元件4中位，元件6右位时，元件8的工作状态为（ ）。
A. 闭锁 B. 起普通单向阀的作用正常通油
C. 在控制压力下打开 D. 将被毁坏
⑤ 元件8的作用是（ ）。
A. 控制油缸换向 B. 控制油缸的工作压力
C. 控制油缸的流量 D. 防止泄漏保持油缸的闭锁压力
⑥ 元件3和5的作用是（ ）。
A. 防止支路中压力过高
B. 防止支路中流量过大
C. 防止元件4、6被损坏
D. 防止倒流引起动作相互干扰
⑦ 元件10的作用是（ ）。
A. 防止油液倒流
B. 产生背压以提高油缸的运动平稳性
C. 元件11堵塞时保证回油通畅
D. 保护11元件不受损害
⑧ 元件11被损坏的原因是（ ）。
A. 系统中流量过大 B. 液压缸外负载太大
C. 因堵塞通油不畅 D. 系统中油液倒流
⑨ 当元件4和6同时处于右位，元件7和9的运动速度将是（ ）。
A. 元件7比元件9快 B. 元件7比元件9慢
C. 元件7和元件9速度相同 D. 不能简单确定
⑩ 元件2中有油液流过的原因是（ ）。
A. 元件7或9速度过快
B. 元件7或9负载过大
C. 元件11通油不畅
D. 元件4和6中位使泵转速加快
答：
① C ② D ③ A ④ B ⑤ D
⑥ D ⑦ C ⑧ C ⑨ D ⑩ B