习题7-答案

第1页第7章思考题和习题7.1如题7.1图所示，液压泵输出流量qp10L/min，液压缸无杆腔面积A150cm2，液压缸有杆腔面积A225cm2。溢流阀的调定压力py24.MPa，负载F=10kN。节流阀口视为薄壁孔，流量系数Cq062.。油液密度900kg/m3。试求：（1）节流阀口通流面积AT005.cm2和AT001.cm2时的液压缸速度、液压泵压力pp、溢流阀损失Ty和回路效率；（2）当AT001.cm2和AT002.cm2时，若负载F=0，求液压泵的压力pp和液压缸两腔压力p1和p2各为多大？（3）当F=10kN时，若节流阀最小稳定流量为qjmin50103L/min，所对应的AT和液压缸速度min多大？若将回路改为进油节流调速回路，则AT和min多大？把两种结果相比较能说明什么问题？题图7.1解：（1）0.05TA时：如果溢流阀不溢流，则通过节流阀的流量21TAqA，5pqL/min。由22dTpqCA，有325.01005.062.0290010833.02822822222TdACqpMPa，163.2502510325.010501010643121ApAAFpPMPayPpp，则溢流阀损失0yp。第2页34110100.0333605010PqAm/s，回路效率：33610100.03330.92410102.1631060PPFpq0.01TAcm2时，同理由上述求解过程可得125.8pMPa，由于Pypp，则有：4.2yPppMPa8.0102510102550104.2436221AFAAppPMPa6452220.8100.620.01102.61410900dTpqCAm3/s液压缸速度：522422.614101.046102510qAm/s，245111.0461050105.2310qAm3/s，355110105.231011.4371060Pqqqm3/s。溢流损失：652.41011.43710274.48yPPpqW回路效率：323610101.046100.261510102.41060PPFqp（2）由（1）可知，假设溢流阀不工作时，0.01TAcm2，8.125pMPa，因为0F，112pApA则有14.06pMPayp，由此可知与假设矛盾，因此假设不成立。0.02TAcm2，2.03pMPa，因为0F，112pApA则有11.02pMPayp，由此可知假设成立。当0.02TAcm2时，11.02PppMPa，03.22ppMPa；当0.01TAcm2时，12.4PypppMPa，8.42112＝AAppMPa；（3）6min4min4250103.3310602510jqAm/s由（1）可知8.0pMPa第3页6min4650103.1910220.810600.62900jTdqApCcm2若改为进口节流回路min4min11.6710jqAm/s，min44.51102jTdqApCcm2。进口节流调速回路能获得更低的稳定速度min。7.2如题图7.2所示，各液压缸完全相同，负载FF21。已知节流阀能调节液压缸速度并不计压力损失。试判断在图（a）和图（b）的两个液压回路中，哪个液压缸先动？哪个液压缸速度快？请说明道理。(a)(b)题图7.2答：图（a）中，A缸先动。因为A缸的进油腔压力小于B缸；qAqB。图（b）中，A缸先动，速度快。因为节流阀安装在出油路上，两个液压缸并联，液压泵调定的压力相同，所以负载小的A缸回油压力大，即节流阀压差大，故A缸速度大，此时B缸不动。当A缸运动到缸底，B缸运动，由于其负载大，回油压力小，即节流阀压差小，故B缸运动速度小。7.3如题图7.3所示，图示为采用调速阀的进口节流加背压阀的调速回路。负载F=9000N。液压缸两腔面积501Acm2，202Acm2。背压阀的调定压力5.0bpMPa。液压泵的供油流量q30L/min。不计管道和换向阀的压力损失。试问：（1）欲使液压缸速度恒定，不计调压偏差，溢流阀最小调定压力py多大？（2）卸荷时的能量损失有多大？（3）若背压阀增加了pb，溢流阀调定压力的增量py应有多大？第4页题图7.3解：（1）因为2bpp，所以6214119000200.5102501050bAFppAAMPa由于不计调压偏差，所以12yppMPa。（2）36230100.51025060lossPpqW（3）因为1ypp，2bpp，所以211ybAFppAA。当2bppp时，溢流阀调定压力211()ybbAFpppAA，2221111ybbybAAAFpppppAAAA，溢流阀调定压力的增加量2125ybbApppA。7.4如题图7.4所示，双泵供油，差动快进-工进速度换接回路有关数据如下：液压泵的输出流量q116L/min，q24L/min；输送油液密度900kg/m3，运动粘度20106m2/s，液压缸两腔面积A1100cm2，A260cm2，快进时的负载F=1kN，油液流过方向阀时的压力损失p025.MPa，连接液压缸两腔的油管ABCD的内径为d18.cm，其中ABC段因较长（L=3m），计算时需考虑其沿程损失，其它损失及由速度、高度变化形成的影响皆可忽略。试求：第5页（1）快进时液压缸的速度v和压力表读数；（2）工进时如果压力表读数为8MPa，此时液压缸承受载荷能力有多大（因流量很小，可不计损失）？液控顺序阀的调定压力宜选多大？题图7.4解：（1）快进时为差动连接3412164100.083604010qAAm/s44120.0836010510qAm3/s40222451041.9661.810qdm/s23061.9661.810Re1.77102010d取75Re，所以22403237.537.539001.9660.89610Re1.77101.810Lvpd沿Pa由1222pppAFpApppp沿有212pFppApAA沿（）3644100.250.0091060100.644010（）MPa（2）6418101001080pFpAkN液控顺序阀的压力应为0.64MPa至8MPa第6页7.5如题图7.5所示的调速回路，液压泵的排量Vp105mL/r，转速np1000r/min，容积效率Vp095.，溢流阀调定压力py7MPa，液压马达排量VM160mL/r，容积效率VM095.，机械效率mM08.，负载转矩T16Nm。节流阀最大开度2.0maxTAcm2（可视为薄刃孔口），其流量系数62.0dC，油液密度900kg/m3。不计其它损失。试求：（1）通过节流阀的流量和液压马达的最大转速nMmax、输出功率P和回路效率，并请解释为何效率很低？（2）如果将py提高到7.5MPa时，maxMn将为多大？题图7.5解：（1）631051010000.951.66251060PPVPqVnm3/s，2MMMMmMVMnTpVn622160.8267160100.80.95MMmMVMTpVMPa。643270.82671020.620.2101.4510900dTpqCAm3/sq=87.1L/min，max387.10.9551716010VMMMqnVr/min2251716/60866.5MPnT出W632866.50.07457101.662510MPPnTPpq出入这是因为存在溢流损失和节流损失.（2）6428.50.8267100.620.21097.15900qL/minmax397.150.95576.816010Mnr/min第7页2576.816/60966.5P出W63966.50.0837101.6625107.6试说明题图7.6所示容积调速回路中单向阀A和B的功用。在液压缸正反向移动时，为了向系统提供过载保护，安全阀应如何接？试作图表示。题图7.6答：单向阀A：液压缸右行时，小腔回油满足不了液压泵的吸油要求，需要从油箱吸油。单向阀B：液压缸左行时，大腔回油多于液压泵的吸油流量，多余的液压油从液控单向阀排回油箱。为了给液压缸进行过载保护，将如所示油路接入回路，M和N两点分别接到液压缸的进出口处。7.7如题图7.7所示的液压回路，限压式变量叶片泵调定后的流量压力特性曲线如图所示，调速阀的调定流量为2.5L/min，液压缸两腔的有效面积AA12250cm2，不计管路损失，试求：（1）液压缸的大腔压力p1；（2）当负载F=0和F=9000N时的小腔压力p2；（3）设液压泵的总效率为0.75，求液压系统的总效率。第8页题图7.7解：（1）1522.210p（2.4-2）MPa。（2）21212AFAApp；当F=0时，4.42pMPa；当9000FN时，8.02pMPa（3）液压回路的效率26411111190000.822.2105010qFAFFpqpqpA系统总效率0.820.750.627.8如题图7.8所示的液压回路中，如果液压泵的输出流量qp10L/min，溢流阀的调整压力py2MPa，两个薄壁孔型节流阀的流量系数都是Cd067.，开口面积AT1002.cm2，AT2001.cm2，油液密度900kg/m3，试求在不考虑溢流阀的调压偏差时：（1）液压缸大腔的最高工作压力；（2）溢流阀可能出现的最大溢流量。题图7.8第9页解：（1）当液压缸被顶死时，大腔达到最高工作压力，则有1max222TdTpqCA，1max112()yTdTppqCA因为12TTqq，所以有：21max11maxTTyApApp得1max1.6ApMPa（2）溢流阀的最大溢流量1max1max112()2()yyyPPdTPdTppppqqqqCAqCA63442(21.6)1010100.670.02101.2671060900m3/s7.9请列表说明题图7.9示压力继电器式顺序动作回路是怎样实现1234顺序动作的？在元件数目不增加的情况下，排列位置容许变更的条件下如何实现1243的顺序动作，画出变动顺序后的液压回路图。题图7.9答：1234原位1YA+－－－－2YA－－+－3YA－+－－－第10页4YA－－+－－1PD－+－－－2PD－－－+－1XK－－－－+2XK－－+－－要实现1243的顺序动作，2XK与其左端死挡铁换个位置，2PD移到左缸进口处。7.10如题图7.10所示的液压回路，它能否实现“夹紧缸I先夹紧工件，然后进给缸II再移动”的要求（夹紧缸I的速度必须能调节）？为什么？应该怎么办？题图7.10答：不能实现“夹紧缸I先夹紧工件，然后进给缸II再移动”的要求。因为系统压力恒定在py，若pxpy，则夹紧缸I先夹紧而进给缸II在I夹紧后不动作，若pxpy，则夹紧缸I和进给缸II同