液压及气压传动试题库

1试题库及参考答案五、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：图示系统为定量泵，表示输出流量qP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，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，活塞将液压缸分成两腔，因此求qB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=qA/A1，qB=qA/A1=（A2/A1）qP2．如图所示节流阀调速系统中，节流阀为薄壁小孔，流量系数C=0.67，油的密度ρ=900kg/cm3，先导式溢流阀调定压力py=12×105Pa，泵流量q=20l/min，活塞面积A1=30cm2，载荷Ｆ=2400N。试分析节流阀开口（面积为AT）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ATo。当ATATo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ATATo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。2液压缸工作压力PaAFp5411108)1030(2400液压泵工作压力pppp1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qmin，液压缸两腔面积不等，即Ａ1Ａ2，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=qmin/A1；出口节流调速系统活塞运动速度v2=qmin/A2因Ａ1Ａ2，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（2～3×105Pa），节流阀在最小允许开度ATmin时能正常工作的最小流量qmin。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ATmin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pp1,节流阀压差为△p1则：111pAFpp111AFppp设出口调速回路液压缸大腔压力（泵压力）为pp2，节流阀压差为△p2，则：2221ApFpAp22122AFAAppp由最小稳定流量qmin相等的定义可知：△p1=△p2即：212121AFAFAApppp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pp1、pp2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。35．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py＝30×105Pa。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DT断电时，若泵的工作压力pB＝30×105Pa，B点和E点压力哪个压力大？若泵的工作压力pB＝15×105Pa，B点和E点哪个压力大？3）在电磁铁DT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pB＝30×105Pa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pBpE；当泵的工作压力pB＝15×105Pa时，先导阀关闭，阻尼小孔内无油液流动，pB＝pE。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CD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60×105Pa、40×105Pa、10×105Pa）？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？4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＝10×105Pa。图（a）的压力阀调定值必须满足pa1＝60×105Pa，pa2＝40×105Pa，pa3＝10×105Pa。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pc1＝60×105Pa，而pc2、pc3是并联的阀，互相不影响，故允许任选。设pc2＝40×105Pa，pc3＝10×105Pa，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，py1=20×105Pa，py2=40×105Pa。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1DT－2DT－pA=0pB=01DT+2DT－pA=0pB=20×105Pa1DT－2DT+pA=40×105PapB=40×105Pa1DT+2DT+pA=40×105PapB=60×105Pa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py2决定，pA＝40×105Pa。由于pA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py1＝20×105Pa以外，尚需克服背压力pA＝40×105Pa的作用，故泵的最大工作压力：pB＝py1+pA＝（20+40）×105=60×105Pa。9．如图所示的系统中，主工作缸Ⅰ负载阻力FⅠ=2000N，夹紧缸II在运动时负载阻力很小可忽5略不计。两缸大小相同，大腔面积A1=20cm2，小腔有效面积A2=10cm2，溢流阀调整值py=30×105Pa，减压阀调整值pj=15×105Pa。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）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，pA=pj=15×105Pa。溢流阀始终处于溢流工况，pB=py=30×105Pa。3）当夹紧缸负载阻力FII=0时，在夹紧缸的回油腔压力处于最高值：PapAApA5521max103010)152()(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pk是否一定要比顺序阀调定压力px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20～40×105Pa）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。62）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px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px（20～40×105Pa），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pk=（0.3～0.5）px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II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，pB=py。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px，故进给缸II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py，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II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？7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10×105Pa，夹紧力要求为3×104Ｎ，夹紧缸无杆腔面积Ａ1=100cm，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。8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10×105Pa；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10×105Pa；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30×105PaD为溢流阀，作用是夹紧后，起稳压作用，