液压与气压传动试题库(分析题).doc

分析题
1．如图所示定量泵输出流量为恒定值 ，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：图示系统为定量泵，表示输出流量不变。根据连续性方程，当阀的开口开小一些，通过阀口的流速增加，但通过节流阀的流量并不发生改变， ，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，活塞将液压缸分成两腔，因此求不能直接使用连续性方程。根据连续性方程，活塞运动速度v = 1， = 1=（A2 / A1）

2．如图所示节流阀调速系统中，节流阀为薄壁小孔，流量系数0.67，油的密度ρ=900 3，先导式溢流阀调定压力12×105，泵流量20，活塞面积A1=302，载荷Ｆ=2400N。试分析节流阀开口（面积为）在从全开到逐渐调小过程中，活塞运动速度如何变化及溢流阀的工作状态。

解：节流阀开口面积有一临界值。当>时，虽然节流开口调小，但活塞运动速度保持不变，溢流阀阀口关闭起安全阀作用；当<时，活塞运动速度随开口变小而下降，溢流阀阀口打开起定压阀作用。
液压缸工作压力
液压泵工作压力
式中 △p为节流阀前后压力差其大小与通过的流量有关。

3．已知一个节流阀的最小稳定流量为，液压缸两腔面积不等，即Ａ1>Ａ2，缸的负载为F。如果分别组成进油节流调速和回油节流调速回路，试分析： 1） 进油、回油节流调速哪个回路能使液压缸获得更低的最低运动速度。2）在判断哪个回路能获得最低的运动速度时，应将下述哪些参数保持相同，方能进行比较。
解：1）进油节流调速系统活塞运动速度v1= 1；
出口节流调速系统活塞运动速度 v2= 2
因Ａ1>Ａ2，故进油节流调速可获得最低的最低速度。
2）节流阀的最小稳定流量是指某一定压差下（2～3×105），节流阀在最小允许开度 时能正常工作的最小流量。因此在比较哪个回路能使液压缸有较低的运动速度时，就应保持节流阀最小开口量 和两端压差△p相同的条件。
设进油节流调速回路的泵压力为1,节流阀压差为△p1则：

设出口调速回路液压缸大腔压力（泵压力）为2 ，节流阀压差为△p2 ，则：

由最小稳定流量相等的定义可知：△p1=△p2 即： 为使两个回路分别获得缸最低运动速度，两个泵的调定压力 1、 2 是不相等的。

4．在图示的回路中，旁通型调速阀（溢流节流阀）装在液压缸的回油路上，通过分析其调速性能判断下面哪些结论是正确的。（A）缸的运动速度不受负载变化的影响，调速性能较好；（B）溢流节流阀相当于一个普通节流阀，只起回油路节流调速的作用，缸的运动速度受负载变化的影响；（C）溢流节流阀两端压差很小，液压缸回油腔背压很小，不能进行调速。

解：只有C正确，当溢流节流阀装在回油路上，节流阀出口压力为零，差压式溢流阀有弹簧的一腔油液压力也为零。当液压缸回油进入溢流节流阀的无弹簧腔时，只要克服软弹簧的作用力，就能使溢流口开度最大。这样，油液基本上不经节流阀而由溢流口直接回油箱，溢流节流阀两端压差很小，在液压缸回油腔建立不起背压，无法对液压缸实现调速。

5．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：液压马达在工作时，溢流阀5起安全作用。制动时换向阀切换到中位，液压马达靠惯性还要继续旋转，故产生液压冲击，溢流阀1，2分别用来限制液压马达反转和正转时产生的最大冲击压力，起制动缓冲作用。另一方面，由于液压马达制动过程中有泄漏，为避免马达在换向制动过程中产生吸油腔吸空现象，用单向阀3和4从油箱向回路补油。

6．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 ＝30×105。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E，F段与泵出口处B点的油路是否始终是连通的？2） 在电磁铁断电时，若泵的工作压力 ＝30×105， B点和E点压力哪个压力大？若泵的工作压力＝15×105，B点和E点哪个压力大？3）在电磁铁吸合时，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E，F段与泵出口处B点的油路始终得保持连通
2）当泵的工作压力＝30×105时，先导阀打开，油流通过阻尼孔流出，这时在溢流阀主阀芯的两端产生压降，使主阀芯打开进行溢流，先导阀入口处的压力即为远程控制口E点的压力，故> ；当泵的工作压力＝15×105 时，先导阀关闭，阻尼小孔内无油液流动，＝ 。
3）二位二通阀的开启或关闭，对控制油液是否通过阻尼孔（即控制主阀芯的启闭）有关，但这部分的流量很小，溢流量主要是通过油管流回油箱。

7．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60×105、40×105、10×105）？三级调压阀压力调整值分别应取多少？使用的元件有何区别？

解：图（b）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，p＝10×105。
图（a）的压力阀调定值必须满足1＝60×105，2＝40×105，3＝10×105。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，a1、a2必须使用先导型溢流阀，以便远程控制。a3可用远程调压阀（直动型）。
图（c）的压力阀调定值必须满足1＝60×105 ，而2、3是并联的阀，互相不影响，故允许任选。设2＝40×105 ，3＝10×105，阀c1必须用先导式溢流阀，而c2、c3可用远程调压阀。两者相比，图（c）比图（a）的方案要好。

8．如图所示的系统中，两个溢流阀串联，若已知每个溢流阀单独使用时的调整压力，1=20×105，2=40×105。溢流阀卸载的压力损失忽略不计，试判断在二位二通电磁阀不同工况下，A点和B点的压力各为多少。

解：电磁铁 1－ 2－ 0 0
1 2－ 0 20×105
1－ 2 40×105 40×105
1 2 40×105 60×105
当两个电磁铁均吸合时，图示两个溢流阀串联，A点最高压力由2决定，＝40×105。由于压力作用在溢流阀1的先导阀上（成为背压），如果要使溢流阀1的先导阀保持开启工况，压力油除了克服调压弹簧所产生的调定压力1＝20×105以外，尚需克服背压力＝40×105的作用，故泵的最大工作压力：＝ 1+ ＝（20+40）×105=60×105 。

9．如图所示的系统中，主工作缸Ⅰ负载阻力FⅠ=2000N，夹紧缸在运动时负载阻力很小可忽略不计。两缸大小相同，大腔面积 A1=202，小腔有效面积A2=102，溢流阀调整值 =30×105，减压阀调整值15×105。试分析： 1） 当夹紧缸运动时：和分别为多少？ 2） 当夹紧缸夹紧工件时：和分别为多少？ 3）夹紧缸最高承受的压力为多少？

解：1）2）由于节流阀安装在夹紧缸的回油路上，属回油节流调速。因此无论夹紧缸在运动时或夹紧工件时，减压阀均处于工作状态，15×105。溢流阀始终处于溢流工况， 30×105。
3）当夹紧缸负载阻力0时，在夹紧缸的回油腔压力处于最高值：

10． 图示为大吨位液压机常用的一种泄压回路。其特点为液压缸下腔油路上装置一个由上腔压力控制的顺序阀（卸荷阀）。活塞向下工作行程结束时，换向阀可直接切换到右位使活塞回程，这样就不必使换向阀在中间位置泄压后再切换。分析该回路工作原理后说明：
1） 换向阀1的中位有什么作用？
2） 液控单向阀（充液阀）4的功能是什么？
3） 开启液控单向阀的控制压力是否一定要比顺序阀调定压力大?

解：工作原理：活塞工作行程结束后换向阀1切换至右位，高压腔的压力通过单向节流阀2和换向阀1与油箱接通进行泄压。当缸上腔压力高于顺序阀3的调定压力（一般为20～40×105）时，阀处于开启状态，泵的供油通过阀3排回油箱。只有当上腔逐渐泄压到低于顺序阀3调定压力（一般为）时，顺序阀关闭，缸下腔才升压并打开液控单向阀使活塞回程。
1） 换向阀1的中位作用：当活塞向下工作行程结束进行换向时，在阀的中位并不停留，只有当活塞上升到终点时换向阀才切换到中位，所用的K型中位机能可以防止滑块下滑，并使泵卸载。
2） 由于液压机在缸两腔的有效面积相差很大，活塞向上回程时上腔的排油量很大，管路上的节流阀将会造成很大的回油背压，因此设置了充液阀4。回程时上腔的油可通过充液阀4排出去。当活塞利用重力快速下行时，若缸上腔油压出现真空，阀4将自行打开，充液箱的油直接被吸入缸上腔，起着充液（补油）的作用。
3） 图示的回路中在换向时要求上腔先泄压，直至压力降低到顺序阀3的调定压力时，顺序阀断开，缸下腔的压力才开始升压。在液控顺序阀3断开瞬间，液控单向阀4反向进口承受的压力为 （20～40×105），其反向出口和油箱相通，无背压，因此开启液控单向阀的控制压力只需（0.3～0.5）即可。

11．图示的液压回路，原设计要求是夹紧缸I把工件夹紧后，进给缸才能动作；并且要求夹紧缸I的速度能够调节。实际试车后发现该方案达不到预想目的，试分析其原因并提出改进的方法。

解：图（a）的方案中，要通过节流阀对缸I进行速度控制，溢流阀必然处于溢流的工作状况。这时泵的压力为溢流阀调定值， 。B点压力对工件是否夹紧无关，该点压力总是大于顺序阀的调定值，故进给缸只能先动作或和缸I同时动作，因此无法达到预想的目的。
图（b）是改进后的回路，它是把图（a）中顺序阀内控方式改为外控方式，控制压力由节流阀出口A点引出。这样当缸I在运动过程中， A点的压力取决于缸I负载。当缸I夹紧工件停止运动后，A点压力升高到，使外控顺序阀接通，实现所要求的顺序动作。图中单向阀起保压作用，以防止缸在工作压力瞬间突然降低引起工件自行松开的事故。

12．图（a），（b）所示为液动阀换向回路。在主油路中接一个节流阀，当活塞运动到行程终点时切换控制油路的电磁阀3，然后利用节流阀的进油口压差来切换液动阀4，实现液压缸的换向。试判 断图示两种方案是否都能正常工作？

解：在（a）图方案中，溢流阀2装在节流阀1的后面，节流阀始终有油液流过。活塞在行程终了后，溢流阀处于溢流状态，节流阀出口处的压力和流量为定值，控制液动阀换向的压力差不变。因此，（a）图的方案可以正常工作。
在（b）图方案中，压力推动活塞到达终点后，泵输出的油液全部经溢流阀2回油箱，此时不再有油液流过节流阀，节流阀两端压力相等。因此，建立不起压力差使液动阀动作，此方案不能正常工作。

13．在图示的夹紧系统中，已知定位压力要求为10×105，夹紧力要求为3×104Ｎ，夹紧缸无杆腔面积Ａ1=100，试回答下列问题： 1）A，B，C，D各件名称，作用及其调整压力； 2）系统的工作过程。

解：1） A为内控外泄顺序阀，作用是保证先定位、后夹紧的顺序动作，调整压力略大于10×105 ； B为卸荷阀，作用是定位、夹紧动作完成后，使大流量泵卸载，调整压力略大于10×105 ； C为压力继电器，作用是当系统压力达到夹紧压力时，发讯控制其他元件动作，调整压力为30×105 D 为溢流阀，作用是夹紧后，起稳压作用，调整压力为30×105 。
2）系统的工作过程：系统的工作循环是定位—夹紧—拔销—松开。其动作过程：当1得电、换向阀左位工作时，双泵供油，定位缸动作，实现定位；当定位动作结束后，压力升高，升至顺序阀A的调整压力值，A阀打开，夹紧缸运动；当夹紧压力达到所需要夹紧力时，B阀使大流量泵卸载，小流量泵继续供油，补偿泄漏，以保持系统压力，夹紧力由溢流阀D控制，同时，压力继电器C发讯，控制其他相关元件动作。

14．图示系统为一个二级减压回路，活塞在运动时需克服摩擦阻力Ｆ=1500Ｎ，活塞面积152，溢流阀调整压力 =45×105，两个减压阀的调定压力分别为1=20×105和2=35×105，管道和换向阀的压力损失不计。试分析： 1） 当吸合时活塞处于运动过程中，、、三点的压力各为多少？2） 当吸合时活塞夹紧工件，这时、、三点的压力各为多少？3） 如在调整减压阀压力时，改取 1=35×105和2=20×105，该系统是否能使工件得到两种不同夹紧力?

解：1）吸合，活塞运动时：
因<，减压阀阀口处于最大位置，不起减压作用，＝＝＝10×105，＝10×105＋Δ ，Δ为油液通过减压阀时产生的压力损失。
2）吸合，活塞夹紧工件：
溢流阀必然开启溢流，＝＝45×105。对于减压阀1，由于的作用使其先导阀开启，主阀芯在两端压力差的作用下，减压开口逐渐关小，直至完全闭合；对于减压阀2，由于的作用使其主阀口关小处于平衡状态，允许（1～2）的流量经先导阀回油箱，以维持出口处压力为定值，＝＝2＝35×105。
3）由以上分析可知，只要一吸合，缸位于夹紧工况时，夹紧缸的压力将由并联的减压阀中调定值较高的那一减压阀决定。因此，为了获得两种不同夹紧力，必须使1<2。如果取1=35×105，则无法获得夹紧缸压力 20×105。
15． 在如图所示系统中，两液压缸的活塞面积相同，202，缸I的阻力负载FⅠ=8000N，缸的阻力负载FⅡ=4000N，溢流阀的调整压力为 =45×105。1）在减压阀不同调定压力时（1 =10×105 、2 =20×105、3 =40×105）两缸的动作顺序是怎样的？2）在上面三个不同的减压阀调整值中，哪个调整值会使缸运动速度最快？

解：1）启动缸所需的压力：
1 =10×105 < p2 ，减压阀处于工作状态，由于出口压力不能推动阻力F2,故缸不动，v2=0、10×105， =45×105，压力油使缸Ⅰ右移。
2 =20×105 = 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。
3 =40×105 > p2 ，减压阀口全开、不起减压作用，若不计压力损失， ≈ p2 =20×105，该压力不能克服缸I负载，故缸单独右移，待缸运动到端点后，压力上升 =40×105， =45×105，压力油才使缸I向右运动。
2）当3 =40×105 时，减压阀口全开、不起减压作用。泵的压力取决于负载， = p2 =20×105 。因为溢流阀关闭，泵的流量全部进入缸，故缸运动速度最快， 。
16． 如图所示采用蓄能器的压力机系统的两种方案，其区别在于蓄能器和压力继电器的安装位置不同。试分析它们的工作原理，并指出图（a）和（b）的系统分别具有哪些功能？

解：图（a方案，当活塞在接触工件慢进和保压时，或者活塞上行到终点时，泵一部分油液进入蓄能器。当蓄能器压力达到一定值，压力继电器发讯使泵卸载，这时，蓄能器的压力油对压力机保压并补充泄漏。当换向阀切换时，泵和蓄能器同时向缸供油，使活塞快速运动。蓄能器在活塞向下向上运动中，始终处于压力状态。由于蓄能器布置在泵和换向阀之间，换向时兼有防止液压冲击的功能。
图（b）方案，活塞上行时蓄能器与油箱相通，故蓄能器内的压力为零。当活塞下行接触工件时泵的压力上升，泵的油液进入蓄能器。当蓄能器的压力上升到调定压力时，压力继电器发讯使泵卸载，这时缸由蓄能器保压。该方案适用于加压和保压时间较长的场合。与（a）方案相比，它没有泵和蓄能器同时供油、满足活塞快速运动的要求及当换向阀突然切换时、蓄能器吸收液压冲击的功能。

17． 在图示的系统中，两溢流阀的调定压力分别为60×105、20×105。1）当1＝60×105，2＝20×105 ，吸合和断电时泵最大工作压力分别为多少？2）当1＝20×105，2＝60×105，吸合和断电时泵最大工作压力分别为多少？

解：1）失电时活塞向右运动，远程调压阀1进出口压力相等，由于作用在阀芯两端的压差为零，阀1始终处于关闭状态不起作用，泵的压力由2决定：＝2＝20×105；吸合时活塞向左运动，缸的大腔压力为零，泵的最大工作压力将由1、2中较小的值决定：＝2＝20×105。
2）同上一样，失电时活塞向右运动，远程调压阀1不起作用，泵的压力由2决定：＝2＝60×105；吸合时活塞向左运动，泵的最大工作压力将由1、2中较小的值决定：＝1＝20×105。