【大學資料】液壓與氣壓傳動 參考習題集

1 “液壓與氣壓傳動液壓與氣壓傳動” 習題集習題集 2 目錄目錄 第一章第一章液壓與氣壓傳動概述液壓與氣壓傳動概述 .3 第二章第二章液壓傳動的基礎知識液壓傳動的基礎知識 .3 第三章第三章液壓泵與液壓馬達液壓泵與液壓馬達.12 第四章第四章液壓缸液壓缸 .15 第五章第五章液壓基本回路與控制閥液壓基本回路與控制閥 .20 第六章第六章液壓輔助元件液壓輔助元件.44 第七章第七章液壓系統(tǒng)實例液壓系統(tǒng)實例.44 第八章第八章液壓系統(tǒng)的設計計算液壓系統(tǒng)的設計計算 .47 第九章第九章液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng).47 第十章第十章氣源裝置與氣動輔件氣源裝置與氣動輔件 .49 第十一章第十一章氣缸氣缸 .49 第十二章第十二章氣動控制元件與基本回路氣動控制元件與基本回路 .50 3 第一章第一章液壓與氣壓傳動概述液壓與氣壓傳動概述 1.1謂液壓傳動和氣壓傳動？液壓傳動和氣壓傳動系統(tǒng)有哪些基本組成部 分？各部分的作用是什么？ 1.2氣壓傳動與液壓傳動有什么不同? 第二章第二章液壓傳動的基礎知識液壓傳動的基礎知識 2.1為什么壓力會有多種不同測量與表示單位？ 2.2為什么說壓力是能量的一種表現(xiàn)形式？ 2.3液壓與氣壓傳動中傳遞力是依據(jù)什么原理？ 2.4為什么能依據(jù)雷諾數(shù)來判別流態(tài)？它的物理意義是什么？ 2.5伯努利方程的物理含義是什么？ 2.6試述穩(wěn)態(tài)液動力產(chǎn)生的原因？ 2.7為什么減緩閥門的關閉速度可以降低液壓沖擊？ 2.8為什么在液壓傳動中對管道內(nèi)油液的最大流速要加以限制？ 2.9有半徑的鋼球堵塞著垂直壁面上直徑的圓孔，mmR100Rd5 . 1 當鋼球恰好處于平衡狀態(tài)時，鋼球中心與容器液面的距離是多少？已知鋼密H 度為，液體密度為。 3 /8000mkg 3 /820mkg 題 2.9 圖 題 2.10 圖 2.10噴管流量計直徑，噴管出口直徑。局部阻力mmD50mmd30 系數(shù)，油液密度，噴管前后壓力差由水銀差壓計讀數(shù)8 . 0 3 /800mkg 。試求通過管道的量。mmh175q 2.11圖 2. 11 為齒輪液壓泵，已知轉速為，工作壓力為min/1500rn 4 ，齒頂圓半徑，齒頂寬，齒厚。設MPa7mmR28mmt2cmb9 . 2 每個齒輪與液壓泵殼體相接觸的齒數(shù)為，齒頂間隙，油11 0 Zmmh08 . 0 液粘度，試求通過齒頂間隙的泄漏量。sPa 2 103q 題 2.11 圖 題 2.12 圖 2.12的柱塞在力作用下向下運動，導向孔與柱塞的mmd20NF40 間隙如圖 2. 12 所示，導向孔長度，試求當油液粘度mmh1 . 0mmL70 ，柱塞與導向孔同心，柱塞下移所需的時間。sPa 1 10784. 0m1 . 0 0 t 2.13若通過一薄壁小控的流量時，孔前后壓差為，min/10Lq MPa2 . 0 孔的流量系數(shù)，油液密度。試求該小孔的通流面62 . 0 d C 3 /900mkg 積。 2.14當氣源及室溫均為時，將壓力為（絕對）的壓縮空氣C15MPa7 . 0 通過有效截面積的閥口，充入容積為的氣罐中，壓力從 2 30mmA L85 上升到時，試求充氣時間及氣罐的溫度。MPa02 . 0 MPa6 . 0 2.15液壓油 L18 ，質量為 kg 1 . 16 此液壓油的密度。 2.16某液壓油在大氣壓下的體積是 L50 ，當壓力升高后，其體積減少到 L 9 . 49 ，設液壓油的體積彈性模數(shù) MPaK700 求壓力升高值。 2.17一液壓泵供油給液壓缸壓緊工件，其壓力腔的容積為 L2 ，如果溢流閥 失效堵塞，而液壓泵繼續(xù)供油，求 s1 . 0 后，液壓缸壓力升高值。設液壓泵流量 min/10L ，壓縮性系數(shù) nmK/106 210 。 2.18用恩氏粘度計測得 3 /850mkg 的某液壓油 200ML 流過的時間為 5 st1531 。20時 200ML 蒸餾水流過的時間 st512 。問該液壓油的 為多 少？動力粘度 )(sPa 為多少?運動粘度 sm / 2 為多少? 題 2.19 圖 題 2.20 圖 2.19一滑動軸承如圖示,軸的直徑 cmd15 ，軸承寬度 cmb25 ，間隙 cm01 . 0 ，其中充滿潤滑油，當以轉速 min/500rn 旋轉時，試求由于潤 滑油摩擦阻力所消耗的功率。設潤滑油運動粘度 sm /103 25 ，密度 3 /900mkg 。 2.20如圖示，容器 A 內(nèi)充滿著 33 /1099 . 0 mkg 的液體，水銀 U 形測 壓計的 mh1 ， mZA5 . 0 ，求容器 A 中心的壓力（分別用絕對壓力和相對壓 力來表示） 。 2.21如圖示，一具有一定真空度的容器用一根管子倒置與一液面與大氣相 通的水槽中，液體在管中上升的高度 mh1 ，設液體的密度 3 /1000mkg ， 6 試求容器內(nèi)的真空度。 2.22如圖示，一充滿液體的 U 形管，一端倒置與液面與大氣相通的容器中， 另一端倒置于一密閉容器的液體中，管中液體和容器中的液體相同且保持靜止 狀態(tài)。設液體的密度 3 /1000mkg ， mh5 . 0 1 ， mh2 2 ，試求 A 處和 B 處的真空度。 2.23一圓柱形油箱水平放置在油箱上端裝有直徑為 mm20 的油管，管端與 大氣相通，其高度 mmh600 ，油液密度 3 /800mkg ，試求： （1）油管中無油，油箱充滿著油時，油箱圓形側面所受的總 液壓力，設油箱直徑 mmD300 ； （2）油管充滿油時，油箱圓形側面所受的總液壓力。 2.24直徑為d重量為G的柱塞浸入充滿液體的密閉容器中，并在力F作用 下處于平衡狀態(tài)。若浸入深度為h，液體密度為 ，試求液體在測壓管內(nèi)上升 的高度x。 題 2.25 圖 題 2.26 圖 2.25圖示液壓千斤頂中，小活塞直徑 mmd10 ，大活塞直徑 mmD40 ， 重物 NG50000 ，小活塞行程 mm20 ，杠桿 ,500mmL mml25 ， 問（1）杠桿端需加多少力才能頂起重物G；（2）此時液體內(nèi)所產(chǎn)生 的壓力為多少；（3）杠桿每上下一次，重物升高多少？ 2.26圖示安全閥，當壓力 MPap5 時，閥開啟，試求彈簧的預壓縮量。 設彈簧剛度 mmNKs/10 ， mmD22 ， mmd20 。 7 題 2.27 圖 題 2.28 圖 2.27試應用連續(xù)性原理和理想液體伯努利方程，分析變截面水平管道內(nèi)各 處的壓力情況。已知 321 AAA ， 321 ZZZ 。 2.28一直徑為 mD30 的油庫，底部輸油管直徑 mmd20 ，放油管中心 至油面的高度 mH20 。設油的密度 3 /918mkg ，放油過程中H保持不變， 放油過程中壓力表的讀數(shù)為 MPa045 . 0 ，試按理想液體計算： （1）放油時，放油管中的平均流速； （2）盛滿容積 LV10000 的油車所需的時間。 題 2.29 圖 題 2.30 圖 2.29如圖示一抽吸設備水平放置，其出口和大氣相通，細管處斷面積 2 1 2 . 3 cmA ，出口處管道面積 12 4AA ， mh1 ，求開始能夠抽吸時，水平 管中所必需通過的流量Q。按理想液體計算。 2.30如圖示，閥門關閉時壓力表的讀數(shù)為 MPa25 . 0 ，當閥門打開時壓力表 的讀數(shù)為 MPa06 . 0 ，已知 mmd12 ，液體密度 3 /1000mkg ，不考慮能 8 量損失，動能修正系數(shù) 1 ，試求流量Q。 2.31某液壓系統(tǒng)用20號液壓油，管道直徑 mmd20 ，通過流量 min/100LQ ，試求： （1）雷諾數(shù)，并判斷流態(tài)； （2）求液流為層流時的最小管徑。 2.32內(nèi)徑 mmd1 的阻尼管，有 min/3 . 0 LQ 的流量流過，液壓油的密 度 3 /900mkg ，運動粘度 sm /1020 26 ，欲使阻尼管兩端保持 MPa1 的壓差，試計算阻尼管的理論長度。 題 2.33 圖 題 2.34 圖 2.33水平放置的光滑圓管由兩段組成，如圖示，直徑分別為 mmd10 1 ， mmd6 0 ，每段長度 ml3 ，液體密度 3 /900mkg ，運動粘度 sm /102 . 0 24 ，通過流量 min/18LQ ，管道突然縮小處的局部阻力系 數(shù) 35 . 0 ，試求總的壓力損失及兩端壓差。 2.34如圖示，傾斜管道輸送液壓油。已知： mh15 ， Pap 5 1 105 . 4 ， Pap 5 2 105 . 2 ， mmd10 ， mL20 ， 3 /900mkg ， sm /105 . 4 26 ，試求： （1）管中油液的流動方向； （2）流量。 9 題 2.35 圖 題 2.36 圖 2.35一粘度計如圖示，已知： mmD50 ，細管直徑 mmd2 ，管長 mml40 ，設在 min20 內(nèi)，油位從 mmh50 1 下降 mmh25 2 到，求油液的 運動粘度。 2.36如圖示，一液壓泵從油箱吸油，液壓泵排量 rcmqp/72 3 ，液壓泵轉 速 min/1500rnp ，油液粘度 sm /1040 26 ，密度 3 /900mkg ， 吸油管長 ml6 ，吸油管直徑 mmd30 ，計算時要考慮管中的沿程損失，不 計局部損失。試求： （1）為保證泵的吸油腔真空度不超過 Pa 5 104 . 0 ，泵離油箱液面的最大允 許安裝高度； (2）當泵的轉速增加或減少時，此最大允許安裝高度將怎樣變化? 2.37流量 min/25LQ 的液壓泵從油箱吸油，油液粘度 sm /1020 26 ，密度 3 /900mkg ，吸油管直徑 mmd25 ，泵口離 油箱液面的安裝高度 mmH400 ，管長 mml500 ，吸油管入口處的局部阻 力系數(shù) 2 . 0 。試求泵吸油腔處的真空度。 10 題 2.38 圖 題 2.39 圖 2.38如圖示，一流量 min/16LQ 的液壓泵，安裝在油面以下，油液粘度 sm /1020 26 ， 33 /109 . 0mkg ，其它尺寸如圖示，僅考慮吸油管 的沿程損失，試求液壓泵入口處的表壓力。 2.39流量 min/63LQ 的液壓泵，將密度 3 /900mkg ，粘度 sm /1020 26 的液壓油通過內(nèi)徑 mmd20 的油管輸入有效面積 2 50cmA 的液壓缸，克服負載 NF20000 使活塞作均勻速運動，液壓泵出 口至液壓缸中心線高度 mH10 （設管長 Hl ） ，局部壓力損失 Pap 5 105 . 0 ，試求液壓泵的出口壓力。 題 2.40 圖 題 2.41 圖 2.40液壓缸直徑 mmD80 ，頂端有一直徑 mmd20 的小孔，當活塞上 施加 NF3000 的作用力時，有油液從小孔中流出，忽略流動損失，并設動 量修正系數(shù) 1 ，動能修正系數(shù) 1 ，試求作用在液壓缸缸底壁上的作用力。 11 2.41如圖示彎管，試利用動量方程求流動液體對彎管的作用力。設管道入 口處的壓力為 1 p ，管道出口處的壓力為 2 p ，管道通流面積為A，通過流量為 Q ，流速為v，動量修正系數(shù) 1 ，油液密度為 。 題 2.42 圖 題 2.43 圖 2.42如圖示，液壓缸二腔的油液分別通過滑閥相應的開口輸入和排出。已 知滑閥直徑 mmd20 ，閥口兩端壓差 Pap 5 104 ，通過流量 min/100LQ 。設通過閥口的流量系數(shù) 65 . 0 q C ，流速系數(shù) 98 . 0 v C ，油 液密度 3 /900mkg ，液體通過閥口的射流角 69 。試計算： （1）滑閥的開口量 X； （2）閥總所受的穩(wěn)態(tài)液動力和方向。 2.43一立式液壓缸如圖所示，已知活塞直徑 mmD50 ，活塞寬度 mmB52 ，活塞與缸壁的間隙 mm02 . 0 ，活塞提升的重物 W 和活塞自重 G 共 N5000 ，油液的動力粘度 23 /1050mSN ，試求： （1）活塞向上運動所需的壓力（摩擦力忽略不計） ； （2）進油量 min/10LQ 時，活塞的上升速度v； （3）當活塞移動到與缸底距離 mmH80 時關閉進油口，在重物和自重 的作用下活塞將緩慢地自行下落，求在活塞與缸孔同心的情況下，活塞下降到 缸底的時間。 12 2.44如圖所示的液壓系統(tǒng)的一部份，從充氣式蓄能器到電磁閥之間的管道 長度 ml4 ，管子內(nèi)徑 mmd12 ，壁厚 mm1 ，鋼管材料彈性模數(shù) 211 /102 . 2mNE ，油液的體積彈性模量 29 /1033 . 1 mNK ，密度 3 /900mkg ，管路中液體以 smv/5 0 流向電磁閥，當電磁閥以 st02 . 0 的時間快速關閉時，試求在管路中的最大壓力升高值。 第三章第三章液壓泵與液壓馬達液壓泵與液壓馬達 3.1簡述液壓泵與液壓馬達的作用和類型。 3.2液壓泵的工作壓力取決于什么？泵的工作壓力與額定壓力有何區(qū)別？ 3.3什么是液壓泵的排量、理論流量和實際流量？它們的關系如何？ 3.4液壓泵在工作工程中會產(chǎn)生哪兩方面的能量損失？產(chǎn)生損失的原因何 在？ 3.5齒輪泵壓力的提高主要受哪些因素的影響？可以采取措施來提高齒輪 泵的壓力？ 3.6試說明限壓式變量葉片泵流量壓力特性曲線的物理意義。泵的限定壓 力和最大流量如何調(diào)節(jié)？調(diào)節(jié)時泵的流量壓力特性曲線將如何變化？ 3.7雙作用葉片泵和限壓式變量葉片泵在結構上有何區(qū)別? 3.8為什么軸向柱塞泵適用于高壓 3.9外嚙合齒輪泵、葉片泵和軸向柱塞泵使用時應注意哪些事項 3.10試比較各類液壓泵性能上的異同點。 3.11某液壓泵在轉速時，理論流量。在min/950rn min/160Lqt 同樣的轉速和壓 時，測得泵的實際流量為，MPap 5 . 29min/150Lq 總效率，求：87 . 0 (1)泵的容易效率； 13 (2)泵在上述工況下所需的電動功率； (3)泵在上述工況下的機械效率； (4)驅動泵的轉矩多大？ 3.12液壓馬達的排量，入口壓力，出口壓力rmLV/100MPap10 1 ，容積效率，機械效率，若輸入流量MPap5 . 0 2 95 . 0 v 85 . 0 m ，求馬達的轉速、轉矩、輸入功率和輸出功率。各為min/50Lq nT i PP 多少？ 3.13某液壓泵當負載壓力為時，輸出流量為，而負力為MPa8min/96L 時，輸出流量為。用此泵帶動一排量為的液壓MPa10min/94Lrcm /80 3 馬達，當負載轉矩為時液壓馬達的機械效率為 0.94，其轉速為mN 120 ，試求此時液壓馬達的容積效率為多少？min/1100r 3.14某變量葉片泵的轉子徑，定子內(nèi)徑，葉片寬mmd83mmD89 度。求：mmB30 （1）當泵的排量時，定子也轉子間的偏心量有多大？rmLV/16 （2）泵的最大排量是多少？ 3.15某軸向柱塞泵的柱塞直徑，柱塞分布圓直徑，mmd20mmD70 柱塞數(shù)。當斜盤傾角，轉速，輸出壓力7z 3022min/960rn ，容積效率，機械效率時，試求泵的理論流MPap1695 . 0 V 9 . 0 量、實際流量和所需電動機功率。？ 3.16一泵的總泄漏量，式中 C泄漏系數(shù)，p工作壓力，當將此泵作 液壓馬達使用時，在相同轉速和相同壓力的條件下，其容積效率與泵是否相同？ 試證明。 3.17一液壓泵可兼作液壓馬達使用，設二者的機械損失扭矩相同，在相同 的工作壓力時，其機械效率是否相同？試證明。 3.18一液壓泵額定壓力，機械效率，由實際測得： （1）當泵的轉速，泵的出口壓力為零時，其流量。當泵出口壓力為時， 其流量。當泵出口壓力為時，其流量，試求泵在額定壓力時的容積效 率。 （2）當泵的轉速為，壓力為額定壓力時，泵的流量為多少？容積效率 又為多少？ （3）在以上兩種情況時，泵的驅動功率分別為多少？ 14 3.19一齒輪泵齒輪的模數(shù)，齒數(shù)，齒寬，轉速，在額定壓力下輸出流量， 試求該泵在額定壓力時的容積效率。 題 3.20 圖 題 3.21 圖 3.20試求限壓式變量葉片泵特性曲線變量段（BC 段）的流量壓力表達式 （泄漏和定于移動時的摩擦力忽略不計） ，哪些因素影響 BC 段曲線的斜率？其 它條件不變時，改變彈簧預緊力時斜率會不會改變？ 3.21一限壓式變量葉片泵特性曲線如圖示。設，試求該泵輸出的最大功率 和此時的壓力。 3.22一斜盤式定量軸向柱塞泵，柱塞直徑，柱塞數(shù)，柱塞分布園直徑，斜 盤傾角，已知：在壓力時，容積效率；在壓力時，容積效率，試求： （1）壓力，轉速時，泵的實際流量； （2）壓力，轉速時，泵的實際流量。 3.23一液壓馬達每轉排量，供油壓力，輸入流量，液壓馬達的容積效率， 機械效率，液壓馬達回油腔有的背壓，試求 （1）液壓馬達的輸出扭矩； （2）液壓馬達的轉速。 3.24一定量泵向一定量液壓馬達供油與馬達具有相同的參數(shù)：， ， ，若泵的 轉速，液壓馬達的負載扭矩，不計管路損失，試計算： （1）液壓馬達的工作壓力； （2）液壓馬達的轉速； （3）液壓馬達的有效輸出功率； 15 （4）液壓泵的驅動功率。 3.25一限壓式變量葉片泵向定量液壓馬達供油。已知：定量液壓馬達排量， 容積效率，機械效率，負載扭矩，變量葉片泵特性曲線如圖示，設在壓力管路 中有的壓力損失，試求： (1) 液壓泵的供油壓力； （2）液壓馬達的轉速； （3）液壓馬達的輸出功率； （4）液壓泵的驅動功率（設液壓泵的總效率） 第四章第四章液壓缸液壓缸 4.1活塞式液壓缸有幾種形式？有什么特點？它們分別用在什么場合？ 4.2簡述 O 型和 Y 型密封圈的特點和使用注意事項。 4.3以單桿活塞式液壓缸為例，說明液壓缸的一般結構形式. 4.4活塞式液壓缸的常見故障有哪些？如何排除？ 4.5如圖 4. 5 所示，已知單桿液壓缸的內(nèi)徑，活塞桿直徑mmD50 ，泵的供油壓力，供油流量。試求：mmd35MPap5 . 2min/10Lq （1） 液壓缸差動連接時的運動速度和推力； (2)若考慮管路損失，則實測，而，求此時液壓缸pp 1 MPap6 . 2 2 的推力。 4.6圖 4. 24 為兩個結構相同相互串聯(lián)的液壓缸，無桿腔的面積 16 有桿腔的面積，缸 1 的輸入壓力 24 1 10100mA 24 2 1080mA ，輸入流量，不計摩擦損失和泄漏，求：MPap9 . 0 1 min/12Lq （1） 兩缸承受相同負載（）時，該負載的數(shù)值及兩缸的運 21 FF 動速度； （2） 缸 2 的輸入壓力是缸 1 的一半（）時，兩缸各能承受 21 pp 多少負載？ （3） 缸 1 不承受負載（）時，缸 2 能承受多少負載？0 1 F 4.7如圖 4. 5 所示，缸筒固定，柱塞運動，柱塞直徑為。若輸入液壓cm12 油的壓力為，輸入流量為，試求缸中柱塞伸出的速MPap5min/10Lq 度及所驅動的負載大小（不計摩擦損失和泄漏） 。 4.8設計一單桿活塞式液壓缸，已知外載，活塞和活塞處NF 4 102 密封圈摩擦阻力為，液壓缸的工作壓力為，試計算液NF 2 1 1012MPa5 壓缸內(nèi)徑 D。若活塞最大移動速度為，液壓缸的容積效率為 0.9，應sm/44 . 0 選用多大流量的液壓泵？若泵的總效率為 0.85，電動機的驅動功率應為多少？ 17 題 4.9 圖 4.9如下圖所示，缸筒內(nèi)徑 D=90 mm ，活塞桿直徑 d=60 mm ，進入液壓 缸的流量 Q=25L/min ，進油壓力，背壓力，試計算圖示各種情況下運動件運動 速度的大小、方向以及最大推力 題 4.10 圖 4.10如圖示的柱塞式液壓缸，圖 a 為缸體固定，柱塞運動；圖 b 為柱塞固定， 缸體運動。柱塞直徑，缸筒內(nèi)徑，若輸入流量，供油壓力，試求： （1）運動件的運動速度； （2）運動件所產(chǎn)生的推力。 18 題 4.11 圖 題 4.12 圖 4.11一柱塞固定的液壓缸與工作臺聯(lián)結在一起，共重，結構尺寸，如圖示。 啟動時，克服負載向上升。設工作臺在內(nèi)，均勻地從靜止達到最大穩(wěn)定速度， 不計漏損。試決定啟動時的供油壓力和流量 4.12一雙葉片擺動液壓缸，如圖示。缸徑，軸徑，葉片寬度。當輸入流量， 時，不計損失，回油口接油箱。試求輸出轉矩和角速度。 4.13三個液壓缸串聯(lián)連接，缸筒內(nèi)徑均為，活塞桿直徑均為，供油壓力， 供油流量，如果三液壓缸所承受的負載 F 相同，試求： 1）負載 F； 19 2）三活塞的運動速度； 3）如果方向閥切換至右位，活塞反向運動時，各活塞的運動速度。 4.14一單桿液壓缸快速向前運動時采用差動聯(lián)接，快速退回時，壓力油輸 入液壓缸有桿腔。假如缸筒直徑為，活塞桿直徑為，慢速運動時活塞桿受壓， 其負載為，已知輸入流量，背壓力。 1）試求往復快速運動速度； 2）如缸筒材料的許用應力，計算缸筒壁厚； 3）如液壓缸活塞桿鉸接，缸筒固定，其安裝長度，試校核活塞桿的縱向 壓桿穩(wěn)定性。 4.15圖示液壓缸內(nèi)徑，活塞桿直徑，外負載，液壓泵流量 Q 為，額定工作 壓力為，驅動電動機功率，啟動液壓泵后，調(diào)節(jié)溢流閥，使溢流閥的調(diào)定壓力， 此時發(fā)現(xiàn)活塞不運動，為什么？而后將溢流閥調(diào)定壓力調(diào)至，此時活塞運動， 為什么？運動速度為多少？當活塞運動到底如不及時退回，發(fā)現(xiàn)電機發(fā)熱并跳 閘，這又是為什么？ 4.16一限壓式變量泵向單桿活塞缸供油，油路連接和變量泵特性曲線如圖 示。已知液壓缸負載，油管 AB 段、BC 段、BD 段壓力損失均為，試求： 1）液壓缸無桿腔壓力；2）液壓缸有桿腔壓力；3）壓力泵的出口壓力；4）液 壓缸的運動速度；5）液壓泵的輸出功率；6）回路效率。 4.17液壓缸內(nèi)徑，緩沖柱塞直徑，緩沖行程，液壓缸水平安裝，外負載， 負載的滑動摩擦系數(shù)，液壓泵供油壓力為，流量為。試求，緩沖腔內(nèi)最大沖擊 壓力，并校核缸筒強度是否足夠。 20 第五章第五章液壓基本回路與控制閥液壓基本回路與控制閥 5.1電液動換向閥的先導閥，為何選用 Y 型中位機能？改用其他型中位機 能是否可以？為什么？ 5.2二位四通電磁閥能否作二位二通閥使用？具體接法如何？ 5.3什么是換向閥的常態(tài)位？ 5.4圖 5.4 所示液壓缸， ，液控單向閥用作閉鎖以防止 2 1 30cmA 2 2 12cmA NF 3 1030 液壓缸下滑，閥內(nèi)控制活塞面積是閥芯承壓面積 A 的三倍，若摩擦力、彈簧 k A 力均忽略不計，試計算需要多大的控制壓力才能開啟液控單向閥？開啟前液壓 缸中最高壓力為多少？ 5.5兩腔面積相差很大的單桿活塞缸用二位四通換向閥換向。有桿腔進油 時，無桿回油流量很大，為避免使用大通經(jīng)二位四通換向閥，可用一個液控單 向閥分流，請畫出回路圖。 5.6試說明圖 6. 18 所示回路中液壓缸往復運動的工作原理。為什么無論是 進還是退，只要負載 G 一過中線，液壓缸就會發(fā)生斷續(xù)停頓的現(xiàn)象？為什么換 向閥一到中位，液壓缸便左右推不動？ 題 5.4 圖 題 5.6 圖 5.7若先導式溢流閥主閥芯上阻尼孔被污物堵塞，溢流閥會出現(xiàn)什么樣的 故障？如果溢流閥先導閥錐閥座上的進油小孔堵塞，又會出現(xiàn)什么故障。 5.8若把先導式溢流閥的遠控制口當成泄漏口接油箱，這時液壓系統(tǒng)會產(chǎn) 生什么問題？ 5.9兩個不同調(diào)整壓力的減壓閥串聯(lián)后的出口壓力決定于哪一個減壓閥的 調(diào)整壓力？為什么？如兩個不同調(diào)整壓力的減壓閥并聯(lián)時，出口壓力又決定于 21 哪一個減壓閥？為什么？ 5.10順序閥和溢流閥是否可以互換使用？ 5.11試比較溢流閥、減壓閥、順序閥（內(nèi)控外泄式）三者之間的異同點。 5.12如圖 5.12 所示溢流閥的調(diào)定壓力為，若閥芯阻尼小孔造成的損MPa4 失不計，試判斷下列情況下壓力表讀數(shù)各為多少？ （1） Y 斷電，負載為無限大時； （2） Y 斷電，負載壓力為時；MPa2 （3） Y 通電，負載壓力為時。MPa2 5.13如圖 5.13 所示的回路中，溢流閥的調(diào)整壓力為，減壓閥的調(diào)MPa0 . 5 整壓力為，試分析下列情況，并說明減壓閥閥口處于什么狀態(tài)？MPa5 . 2 （1） 當泵壓力等于溢流閥調(diào)整壓力時，夾緊缸使工件夾緊后，A、C 點的壓 力各為多少？ （2） 當泵壓力由于工作缸快進壓力降到時（工作原先處于夾緊狀MPa5 . 1 態(tài)）A、C 點的壓力各為多少？ （3） 夾緊缸在夾緊工件前作空載運動時，A、B、C 三點的壓力各為多少？ 題 5.12 圖 題 5.13 圖 5.14如圖 5.14 所示的液壓系統(tǒng)，兩液壓缸的有效面積， 2 21 100cmAA 缸 I 負載，缸運動時負載為零。不計摩擦阻力、慣性力和管路NF35000 損失，溢流閥、順序閥和減壓閥的調(diào)定壓力分別為、和。MPa4MPa3MPa2 求在下列三中情況下，A、B、C 處的壓力。 （1） 液壓泵啟動后，兩換向閥處于中位； （2） 1Y 通電，液壓缸 1 活塞移動時及活塞運動到終點時； （3） 1Y 斷電，2Y 通電，液壓缸 2 活塞運動時及活塞碰到固定擋塊 5.15在圖 5.15 所示回路中，液壓泵的流量，液壓缸無桿腔min/10Lqp 22 面積，液壓缸有桿腔面積，溢流閥的調(diào)定壓力 2 1 50cmA 2 2 25cmA ，負載。節(jié)流閥口為薄壁孔，流量系數(shù)，MPapy4 . 2kNF1062 . 0 d C 油液密度，試求：節(jié)流閥口通流面積時的液 3 /900mkg 2 05. 0cmAT 壓缸速度、液壓泵壓力、溢流功率損失和回路效率。v p p y p 5.16在回油節(jié)流調(diào)速回路中，在液壓缸的回油路上，用減壓閥在前、節(jié)流 閥在后相互串聯(lián)的方法，能否起到調(diào)速閥穩(wěn)定速度的作用？如果將它們裝在缸 的進路或旁油路上，液壓缸運動速度能否穩(wěn)定？ 題 5.17 圖 題 5.18 圖 5.17圖 5.17 所示為采用中、低壓系列調(diào)速閥的回油調(diào)速回路，溢流閥的調(diào) 23 定壓力，缸徑，活塞桿直徑，負載力MPapy4mmD100mmd50 ，工作時發(fā)現(xiàn)活塞運動速度不穩(wěn)定，試分析原因，并提出改進措NF31000 施。 5.18在圖 5.18 所示液壓回路中，若液壓泵輸出流量，溢流min/10Lqp 閥的調(diào)定壓力，兩個薄壁式節(jié)流閥的流量系數(shù)都是，MPapy262 . 0 d C 開口面積，油液密度，在 2 1 02 . 0 cmAT 2 2 01 . 0 cmAT 3 /900mkg 不考慮溢流閥的調(diào)壓偏差時，求： （1）液壓缸大腔的最高工作壓力； （2）溢流閥的最大溢流量 5.19由變量泵和定量馬達組成的調(diào)速回路，變量泵的排量可在 范圍內(nèi)改變，泵轉速為，馬達排量為，rcm /500 3 min/1000rrcm /50 3 安全閥調(diào)定壓力為，泵和馬達的機械效率都是 0.85，在壓力為MPa10 時，泵和馬達泄漏量均是，求：MPa10min/1L （1） 液壓馬達的最高和最低轉速； （2） 液壓馬達的最大輸出轉矩； （3） 液壓馬達最高輸出功率； （4） 計算系統(tǒng)在最高轉速下的總效率 5.20在變量泵和變量馬達組成的調(diào)速回路中，把馬達的轉速由低向高調(diào)節(jié)， 畫出低速段改變馬達的排量，高速段改變泵的排量調(diào)速時的輸出特性。與圖 9. 7 相比，可得出什么結論？ 5.21試說明圖 5.21 所示容積調(diào)速回路中單向閥 A 和液控單向閥 B 的功用。 在液壓缸正反向運動時，為了向系統(tǒng)提供過載保護，安全閥應如何接？試作圖 表示。 題 5.21 圖 24 5.22圖 5.22 所示的雙向差動回路中，、分別代表液壓缸左、 A A B A C A 右腔及柱塞缸的有效工作面積，為液壓泵輸出流量。如 p q A A ，+，試求活塞向左和向右移動時的速度表達式。 B A B A C A A A 5.23在圖 5.22 所示的液壓缸差動連接回路中，泵的輸出流量 ，缸的大小面積為，快進時負min/25Lq 2 1 100cmA 2 2 60cmA 載，三位四通換向閥壓力損失，二位三通換向閥kNF5 . 1MPap25. 0 1 壓力損失，合成后管路壓力損失，單向調(diào)MPap2 . 0 2 MPap15. 0 3 速閥壓力損失。試求：（1） 快進時的缸速及泵輸出壓力MPap3 . 0 4 v ； p p （2） 若溢流閥調(diào)定壓力為，此時回路承載能力有多大？MPa3 題 5.22 圖 題 5.24 圖 5.24在圖 5.24 所示回路中，已知液壓缸大、小腔面積為、，快進和 1 A 2 A 工進時負載力為和（） ，相應的活塞移動速度為和。若液流 1 F 2 F 2 F 1 F 1 v 2 v 通過節(jié)流閥 5 和卸荷閥 2 時的壓力損失為和，其他的阻力可忽略不計， 5 p x p 試求： 25 （1） 溢流閥和卸荷閥的壓力調(diào)整值和； y p x p （2） 大、小流量泵的輸出流量和； 1 q 2 q （3） 快進和工進時的回路效率和。 1 2 5.25有一液壓傳動系統(tǒng)，快進時泵的最大六量為，工進時液壓min/25L 缸的工作壓力為，流量為。若采用 YB25HE 和MPap5 . 5 1 min/2L YB4/25 兩中泵對系統(tǒng)供油，設泵的總效率為 0.8，溢流閥調(diào)定壓力 ，雙聯(lián)泵中低壓泵卸荷壓力，不計其他損失，計MPapp6MPap12 . 0 1 算分別采用這兩種泵供油時系統(tǒng)的效率（液壓缸效率為 1.0） 。 5.26在圖 5.26 所示回路中，以知兩節(jié)流閥通流截面分別為， 2 1 02 . 0 cmA ，流量系數(shù)，油液密度，負載壓 2 2 01 . 0 cmA 67 . 0 q C 3 /900mkg 力，溢流閥調(diào)整壓力，活塞面積，MPap2 1 MPapY6 . 3 2 50cmA 液壓泵流量，如不計管道損失，試問：min/25Lpq （1） 電磁鐵接通和斷開時，活塞的運動速度各為多少？ （2）將兩個節(jié)流閥對換一下，結果。 5.27圖 5.27 為實現(xiàn)“快進工進（1）工進（2）快退停止”動作的 回路，工進（1）速度比工進（2）快，試列出電磁鐵動作的順序表 26 5.28疊加閥與普通滑閥相比較有何主要區(qū)別？ 5.29圖 5.29（a）和（b）用插裝閥分別組成兩個方向閥，若閥關閉時 A、B 有壓力差，試判斷電磁鐵得電和斷電時壓力油能否經(jīng)錐閥流動，并分析各自作 何種換向閥使用。 題 5.29 圖 題 5.30 圖 5.30試用插裝閥組成實現(xiàn)圖 5.30 所示的兩種形式的三位換向閥。 題 5.31 圖 5.31圖 5.31 為用插裝閥組成的回路對泵實現(xiàn)調(diào)壓卸荷，試述其工作原理。 5.32電液比例閥由兩大部分組成，各具有什么特點？ 5.33圖 5.30 所示復合閥中，為什么不用比例電磁鐵直接控制主閥閥芯？ 5.34可否將直動式溢流閥做成比例壓力閥？ 5.35畫出下列各種方向閥的圖形符號，并寫出流量為的板式中低壓閥的型 號： 27 （1）二位三通交流電磁換向閥；（2）二位二通行程閥（常開） ；（3）二位 四通直流電磁換向閥（4）三位四通 M 型手動換向閥（定位式） ；（5）三位 五通 Y 型直流電磁換向閥；（6）三位四通 H 型液動閥；（7）三位四通 P 型直流帶阻尼電液換向閥（詳細與簡化符號） ；（8）液控單向閥。 5.36圖示回路可以實現(xiàn)快進慢進快退卸荷工作循環(huán)，試列出其電磁 鐵動作表。 5.37圖示回路可以實現(xiàn)兩個液壓缸的串、并聯(lián)轉換、上缸單動與快進慢 進快退卸荷工作循環(huán)，試列出其電磁鐵動作表。 5.38試改正下列方向閥圖形符號的錯誤。 5.39圖示回路的電磁鐵通電后，液壓缸并不動作，試分析其原理，并畫出 改進后的回路。 28 題 5.40 圖 5.40試按下列要求分別畫出液壓缸的換向回路 （1）活塞向右運動時由液壓力推動返回時靠彈簧力推動； （2）活塞作往復運動時，隨時能停止并鎖緊。停止時，液壓泵卸荷； （3）活塞由液壓缸差動聯(lián)接前進，非差動聯(lián)接退回 29 5.41圖示為采用二位二通電磁閥 A 與一個節(jié)流小孔 B 組成的換向回路，試 說明其工作原理。 5.42試說明由行程換向閥與液動換向閥組成的自動回路的工作原理。 5.43試確定圖示回路在下列情況下的系統(tǒng)調(diào)定壓力， （1）全部電磁鐵斷電； （2）電磁鐵 2DT 通電；（3）電磁鐵 2DT 斷電，1DT 通電 5.44圖示液壓回路，液壓泵轉速 min/1000rnp ，容積效率 95 . 0 PV ， 節(jié)流小孔的流量系數(shù) 63 . 0 Cq ，通流面積 2 5 . 0 mma 液壓馬達排量 rmlqm/80 ，轉速 min/860rnm ，容積效率 93 . 0 mv ，總效率 68 . 0 m ，負載 kwpm25 。已知液壓馬達流量是泵流量的 92%，油液密度 3 m/900kg ，試求： 30 （1）液壓泵排量 p q ; （2）溢流閥調(diào)定壓力 y p ； （3）溢流閥溢出功率 y p 。 5.45圖示加緊缸分別由兩個減壓閥的串聯(lián)油路（圖 a） ）與并聯(lián)油路（圖 b） ） 供油，兩個減壓閥的調(diào)定壓力 21 jj pp ，試問這兩種油路中，加緊缸中的油壓 決定于哪一個調(diào)定壓力？為什么？ 5.46試說明圖示三級壓力控制回路的工作原理 31 題 5.47 圖 題 5.48 圖 5.47試分別說明圖示 a） 、/b）回路在下列情況時，A、B 兩處的壓力各為多 少？為什么？(1) 節(jié)流閥全開時；（2）節(jié)流閥全閉時。 5.48圖示 a） 、/b）回路的參數(shù)相同，液壓缸無桿腔面積 2 50mmA ，負載 000N1F ，各閥的調(diào)整壓力如圖示，試分別確定此兩回路在活塞運動到終端 時 A、B 兩處的壓力。 32 5.49圖示液壓系統(tǒng)兩液壓缸的有效面積相等 2 100mmA ，加緊缸運動 時的負載 000N2F1 ，加載缸運動時的負載第一段行程時為 000N2F2 ，第 二段行程時為 N35000F2 ，各壓力閥的調(diào)整壓力如圖示，試確定在下列情況， A、B、C 處的壓力各為多少（管路損失忽略不計） 。 （1）液壓泵啟動后，兩換向閥均處于中位； （2）電磁鐵 1DT 通電，液壓缸活塞移動時及活塞加工件時； （3）電磁鐵 1DT 斷電，2DT 通電，液壓缸活塞在第一段與第二段行程 時及活塞移動到終端時。 5.50試畫出用順序閥實現(xiàn)圖示兩液壓缸指定順序動作回路。 5.51在圖示液壓系統(tǒng)中，已知活塞直徑 mmD100 ，活塞桿直徑 mmd70 ，活塞及負載總重 NG1600 ，提升時要求在 0.1S 時間內(nèi)達到穩(wěn)定 33 速度 min/6mv ，下降時，活塞不會超速下落，若不計損失，試說明： （1）閥 A、B、C、D 在系統(tǒng)中個起什么作用； （2）閥 A、B、D 的調(diào)整壓力各位多少？ 5.52圖示增壓回路，泵供油壓力 Mpapp5 . 2 ，增壓缸大腔直徑 mmD100 1 ，工作直徑 mmD140 2 ，若工作缸負載 3000N51F ，試求增 壓缸小腔直徑 d. 5.53圖示為立式壓機構的增壓回路，試說明每個閥的作用與回路的工作原 理 34 5.54圖示增力回路，二哥活塞由活塞桿連接在一起，可以完成快進慢進 快退工作循環(huán)，由流量為 min/25LQP 的液壓泵供油。已知液壓缸直徑 mmD100 ，活塞桿直徑 mmd70 ，快進時負載 000N01F1 ，慢進時最大 壓制力 000N51F2 試求： （1）順序閥的調(diào)整壓力 X P ； （2）溢流閥的調(diào)定壓力 y P ； （3）活塞快進與慢進速度 1 v 、 2 v 。 5.55如圖所示的進油路節(jié)流調(diào)速回路中，液壓缸有效面積 2 21 502cmAA ， min/10LQP ，溢流閥調(diào)定壓力 Mpapp4 . 2 ，節(jié)流 閥為落壁小孔（以后若非特別指示，節(jié)流小孔均為落壁小孔） ，通流面積 2 1 02 . 0 cma ，流量系數(shù) 62 . 0 Cq ，油液密度 3 m/900kg 。試分別按 000N01F ，5500N和 0 三種情況，計算液壓缸的運動速度和速度剛度。 35 5.56如圖所示，進油路節(jié)流調(diào)速回路的回油路上加上一個壓力調(diào)整到 0.3Mpa 的背壓閥。液壓缸有效面積 2 21 502cmAA ， min/10LQP 溢流閥 調(diào)定壓力 Mpapp4 . 2 ，節(jié)流閥通流面積 2 02 . 0 cma ，流量系數(shù) 62 . 0 Cq ， 油液密度 3 m/900kg ，試計算： （1）當負載 000N01F 時，活塞的運動速度及回路的效率； （2）此回路所能承受的最大負值負載？ 5.57如圖所示的回油路節(jié)流調(diào)速回路中，液壓缸的有效面積 2 21 502cmAA ， min/10LQP ，溢流閥調(diào)定壓力 Mpapp4 . 2 ，節(jié)流 閥流量系數(shù) 62 . 0 Q C ，油液密度 3 m/900kg ，試計算和回答下列問題： （1）畫出當節(jié)流閥通流面積 2 1 0.02cma 和 2 2 0.01cma 的速度負載特 性曲線； （2）當負載為零時，泵壓為多少？液壓缸回油腔壓力為多少？ 36 5.58如圖所示的旁油路節(jié)流調(diào)速回路、液壓缸尺寸、液壓泵的流量、節(jié)流 閥流量系數(shù)、油液密度均合上題相同，試求： （1）畫出當節(jié)流閥的通流面積 2 1 02 . 0 cma 和 2 2 04 . 0 cma 的速度負 載特性曲線設安全閥調(diào)定壓力為 3Mpa （2）在上述節(jié)流閥不同通流面積時，回路能承受的極限負載。 5.59圖示的節(jié)流調(diào)速回路，具體數(shù)據(jù)如下： 泵：排量 rmlqP/120 ，轉速 min/1000rnp ，容積效率 %95 PV ， 機械效率 %90 PM 溢流閥： 調(diào)定壓力 MpaPP5 . 3 節(jié)流閥： 通流面積調(diào)定為 2 5 . 0 cma ，流量系數(shù) 62 . 0 q c ，油液密度 3 m/900kg 液壓馬達：排量 rmlqm/160 ，容積效率 %95 mv ，機械效率 %80 MM 37 負載力矩： MNM 60 試求： （1）液壓馬達的轉速; （2）通過溢流閥的流量； （3）回路的效率。 5.60如圖所示的調(diào)速回路中，液壓缸有效面積 2 100cmA ， min/10LQ ，調(diào)速閥中節(jié)流閥兩端壓差 3MPA . 0 P 32 PP =常量，流 量系數(shù) 62 . 0 Cq ，油液密度 3 m/900kg ，試求： （1）當調(diào)速閥通過流量 min/1 1 LQ 時，節(jié)流閥的通流面積; （2）當負載分別為 5000NF 和5000N時，減壓閥所消耗的功率，設 溢流閥的調(diào)定壓力 MpaPP7 . 5 ； （3）當上述不同負載時，系統(tǒng)的總效率，設泵的總效率 75 . 0 P 。 5.61如圖所示的調(diào)速回路中，僅將上題中的調(diào)速閥更換為溢流節(jié)流閥，其 它條件和情況均不變。試求： 38 （1）回路的總效率； （2）對本題與上題中的效率作分析比較。 5.62圖示液壓系統(tǒng)能實現(xiàn)差動快進工進快退原位停止的工作循環(huán)， 工進時負載 NF1500 活塞兩端有效面積 2 21 502cmAA 。試求： （1）液壓泵流量為 min/16L 時，差動快進的速度； （2）若要求工進速度為 min/48cm ，通過節(jié)流閥的流量為多少？進入 液壓缸的流量為多少？ （3）若節(jié)流閥通過面積為 2 01 . 0 cm ，溢流閥的調(diào)定壓力為多少？沒通過 節(jié)流閥的流量方程 min/1060LPaQ ，式中 2 cma ， Mpap ； （4）若采用不同的泵源：（a）定量葉片泵 16YB ;（b）雙聯(lián)葉片泵 12/4YB ；（c）限壓式變量葉片泵YBX。試計算液壓系統(tǒng)在工進時 的總效率各位多少？忽略管路損失，液壓泵的總效率均為 0.8，雙泵 中大流量泵卸荷壓力為 Mpa15 . 0 。 5.63圖示為采用中低壓系列調(diào)速閥的回油路調(diào)速系統(tǒng)。溢流閥調(diào)定壓力 39 MpaPP4 ，其它數(shù)據(jù)如圖所示，當負載在 31000N 上下變化時發(fā)現(xiàn)液壓缸速 度不穩(wěn)定，試分析原因并提出改進措施。 5.64在采用調(diào)速閥的進油路、回油路、旁油路節(jié)流調(diào)速回路中，若用定壓 減壓閥來代替調(diào)速閥中的定差減壓閥，試分析能否起到速度穩(wěn)定作用？為什么？ 5.65試分析溢流節(jié)流閥為什么不能裝在回油路和旁油路上？ 5.66圖示液壓系統(tǒng)，液壓泵流量 min/25LQ ，負載 NF40000 ，溢 流閥調(diào)定壓力 MpaPP4 . 5 ，液壓缸兩腔有效面積 2 21 802cmAA ，液壓缸 工進速度 min/18cmv ，不考慮管路損失和液壓缸摩擦損失，試計算 （1）工進時液壓系統(tǒng)效率； （2）負載降為 0 時（即 F=0） ，活塞的運動速度和回油腔壓力; （3）當以調(diào)速閥代替圖中的節(jié)流閥，若負載 F=0 時，速度有否變化？ 5.67圖示液壓回路，限壓式變量泵調(diào)定后的流量壓力特性曲線如圖示，調(diào) 速閥調(diào)定的流量為 min/5 . 2 l ，液壓缸兩腔有效面積 2 21 502cmAA ，求： （1）大腔壓力 1 P ； （2）當 0F 和 NF9000 時的小腔壓力 2 P ； 40 （3）設泵的總效率為 0.75，求系統(tǒng)的總效率。 5.68 圖示變量泵變量馬達的回路中已知下列參數(shù) 變量泵： 最大排量 rmlq/80 max 容積效率 %90 v ，轉速 min/1000 P rn 變量馬達：容積效率 %93 mv ，機械效率 %87 m 高壓管路中壓力損失 Mpap8 . 0 安全閥調(diào)整壓力 Mpap27 ，系統(tǒng)總效率 %60 總 若回路在下列條件下工作： （1）泵的排量調(diào)整為最大 max g 的 50%； （2）變量馬達驅動 kwp12 的恒功率負載； （3）假定各種效率均為常數(shù)，回油管背壓