1、液压与气动 复习试题库及参考答案 (5) 34调速阀和旁通型调速阀（溢流节流阀）有何异同点？ 答 ：调 速 阀 与 旁 通 型 调 速 阀 都 是 压 力 补 偿 阀 与 节 流 阀 复 合 而 成 ，其 压 力补偿阀都能保证在负载变化时节流阀前后压力差基本不变，使通过阀的流量不随负载的变化而变化。 用旁通型调速阀调速时，液压泵的供油压力随负载而变化的，负载小时供 油 压 力 也 低 ，因 此 功 率 损 失 较 小 ；但 是 该 阀 通 过 的 流 量 是 液 压 泵 的 全部 流 量 ，故 阀 芯 的 尺 寸 要 取 得 大 一 些 ；又 由 于 阀 芯 运 动 时 的 摩 擦 阻 力 较
2、大 ，因 此 它 的 弹 簧 一 般 比 调 速 阀 中 减 压 阀 的 弹 簧 刚 度 要 大 。这 使 得 它 的节流阀前后的压力 差值不如调速阀稳定，所以流量稳定性不如调速阀。旁通型调速阀适用于对速度稳定性要求稍低一些、而功率较大的节流调速 回 路 中 。液 压 系 统 中 使 用 调 速 阀 调 速 时 ，系 统 的 工 作 压 力 由 溢 流 阀 根 据系统工作压力而调定，基本保持恒定，即使负载较小时，液压泵也按此压 力 工 作 ，因 此 功 率 损 失 较 大 ；但 该 阀 的 减 压 阀 所 调 定 的 压 力 差 值 波 动较 小 ，流 量 稳 定 性 好 ，因 此 适 用 于
3、 对 速 度 稳 定 性 要 求 较 高 ，而 功 率 又 不太 大 的 节 流 调 速 回 路 中 。 旁 通 型 调 速 阀 只 能 安 装 在 执 行 元 件 的 进 油 路上 ，而 调 速 阀 还 可 以 安 装 在 执 行 元 件 的 回 油 路 、旁 油 路 上 。这 是 因 为 旁通 型 调 速 阀 中 差 压 式 溢 流 阀 的 弹 簧 是 弱 弹 簧 ， 安 装 在 回 油 路 或 旁 油 路时 ，其 中 的 节 流 阀 进 口 压 力 建 立 不 起 来 ，节 流 阀 也 就 起 不 到 调 节 流 量 的作用。 35什么是液压基本回路？常见的液压基本回路有几类？各起什么作
4、用？ 答 ：由 某 些 液 压 元 件 组 成 、用 来 完 成 特 定 功 能 的 典 型 回 路 ，称 为 液 压基 本 回 路 。常 见 的 液 压 基 本 回 路 有 三 大 类 ： 1）方 向 控 制 回 路 ，它 在 液压系统中的作用是控制执行元件的启动、停止或改变运动方向。 2）压力 控 制 回 路 ，它 的 作 用 利 用 压 力 控 制 阀 来 实 现 系 统 的 压 力 控 制 ，用 来 实现 稳 压 、减 压 ，增 压 和 多 级 调 压 等 控 制 ，满 足 执 行 元 件 在 力 或 转 矩 上 的要求。 3） 速 度 控 制 回 路 ， 它 是 液 压 系 统 的
5、重 要 组 成 部 分 ， 用 来 控 制 执行元件的运动速度。 36液压系统中为什么要设置背压回路？背压回路与平衡回路有何区别？ 答 ： 在 液 压 系 统 中 设 置 背 压 回 路 ， 是 为 了 提 高 执 行 元 件 的 运 动 平 稳 性或减少爬行现象。这就要在回油路上设置背压阀，以形成一定的回油阻力，一般背压为 0 . 3 0 . 8M P a，背压阀可以是装有硬弹簧的单向阀、顺序阀，也可以是溢流阀、节流阀等。 无论是平衡回路，还是背压回路，在回油管路上都存在背压，故都需要 提 高 供 油 压 力 。 但 这 两 种 基 本 回 路 的 区 别 在 于 功 用 和 背 压 的 大
6、 小 不同 。背 压 回 路 主 要 用 于 提 高 进 给 系 统 的 稳 定 性 ，提 高 加 工 精 度 ，所 具 有的 背 压 不 大 。平 衡 回 路 通 常 是 用 于 立 式 液 压 缸 或 起 重 液 压 马 达 平 衡 运 动部 件 的 自 重 ，以 防 运 动 部 件 自 行 下 滑 发 生 事 故 ，其 背 压 应 根 据 运 动 部 件的重量而定。 37图示为三种不同形式的平衡回路，试从消耗功率、运动平稳性和锁紧作用比较三者在性能上的区别。 答 ：图 a 为采用单向顺序阀的平衡回路，运动平稳性好，但顺序阀的调定压力取决于活塞部件的重量，运动时消耗在顺序阀的功率损失较大。
7、由于顺序阀是滑阀结构，锁紧性能较差。多用于重物为恒负载场合。 图 b 为采用远控平衡阀的平衡回路，远控平衡阀是一种特殊结构的 远控顺 序 阀 ，它 不 但 具 有 很 好 的 密 封 性 ，能 起 到 长 时 间 的 锁 闭 定 位 作 用 ，而且阀口大小能自动适应不同负载对背压的要求，保证了活塞下降速度的稳定性不受载荷变化的影响，且功率损失小。这种远控平衡阀又称为限速锁。多用于变负载场合。 图 c 为采用液控单向阀的平衡回路，由于液控单向阀是锥面密封，故锁闭 性 能 好 。单 向 阀 接 通 后 液 压 缸 不 产 生 背 压 ，功 率 损 失 小 。但 最 大 的 缺点是运动平稳性差，这是
8、因为活塞下行过程中，控制油失压而使液控单向 阀 时 开 时 关 ，致 使 活 塞 下 降 断 断 续 续 。为 此 应 在 回 油 路 上 串 联 一 单 向节 流 阀 ，活 塞 部 件 的 重 量 由 节 流 阀 产 生 的 背 压 平 衡 ，保 证控制油路有一定压力，其运动平稳性和功率损失与节流阀开口大小有关。 38多 缸 液 压 系 统 中 ，如 果 要 求 以 相 同 的 位 移 或 相 同 的 速 度 运 动 时 ，应 采 用 什 么 回 路 ？ 这 种 回 路 通 常 有 几 种 控 制 方 法 ？ 哪 种 方 法 同 步 精 度最高？ 答 ：在 多 缸 液 压 系 统 中 ，如
9、果 要 求 执 行 元 件 以 相 同 的 位 移 或 相 同 的 速度 运 动 时 ，应 采 用 同 步 回 路 。从 理 论 上 讲 ，只 要 两 个 液 压缸的有效面积相 同 、输 入 的 流 量 也 相 同 的 情 况 下 ，应 该 做 出 同 步 动 作 。但 是 ，实 际 上由于负载分配的不均衡，摩擦阻力不相等，泄漏量不同，均会使两液压缸运动不同步，因此需要采用同步回路。 同步回路的控制方法一般有三种：容积控制、流量控制和伺服控制。容积式同步回路如串联缸的同步回路、采用同步缸（同步马达）的同步回 路 ，其 同 步 精 度 不 高 ，为 此 回 路 中 可 设 置 补 偿 装 置 ；
10、流 量 控 制 式 同 步回路如用调速阀的同步回路、用分流集流阀的同步回路，其同步精度较高（主要指后者）；伺服式同步回路的同步精度最高。 39液压系统中为什么要设置快速 运动回路？实现执行元件快速运动的方法有哪些？ 答：在工作部件的工作循环中，往往只要部分时间要求较高的速度，如机床的快进 工进 快退的自动工作循环。在快进和快退时负载小，要 求 压 力 低 ，流 量 大 ；工 作 进 给 时 负 载 大 ，速 度 低 ，要 求 压 力 高 ，流 量小 。这 种 情 况 下 ，若 用 一 个 定 量 泵 向 系 统 供 油 ，则 慢 速 运 动 时 ，势 必 使液压泵输出的大部分流量从溢流阀溢回油
11、箱，造成很大的功率损失，并使 油 温 升 高 。为 了 克 服 低 速 运 动 时 出 现 的 问 题 ，又 满 足 快 速 运 动 的 要 求 ，可在系统中设置快速运动回路。 实现执行元件快速运动的方法主要有三种： 1 ) 增加输入执行 元件的流 量 ，如 双 泵 供 油 快 速 运 动 回 路 、自 重 充 液 快 速 运 动 回 路 ； 2 ) 减小执行 元 件 在 快 速 运 动 时 的 有 效 工 作 面 积 ， 如 液 压 缸 差 动 连 接 快 速 运 动 回路 、增 速 缸 的 增 速 回 路 、采 用 辅 助 缸 的 快 速 运 动 回 路 ； 3 ) 将以上两种方法联合使用
12、。 40什么叫液压爬行？为什么会出现爬行现象？ 答 ：液 压 系 统 中 由 于 流 进 或 流 出 执 行 元 件（ 液 压 缸 ，液 压 马 达 ）的 流 量不 稳 定 ，出 现 间 隙 式 的 断 流 现 象 ，使 得 执 行 机 械 的 运 动 产 生 滑 动 与 停 止交替出现的现象，称为爬行。产生爬行现象的主要原因是执行元件中有空气侵入，为此应设置排气装置。 41若先导型溢流阀主阀 芯或导阀的阀座上的阻尼孔被堵死，将会出现什么故障？ 答 ：若 阻 尼 孔 完 全 阻 塞 ，油 压 传 递 不 到 主 阀 上 腔 和 导 阀 前 腔 ，导 阀 就 会失去对主阀的压力调节作用，这时调压
13、手轮失效。因主阀芯上腔的油压无法保持恒定的调定值，当进油腔压力很低时就能将主阀打开溢流，溢流口瞬时开大后，由于主阀上腔无油液补充，无法使溢流口自行关小，因此主阀常开系统建立不起压力。若溢流阀先导锥阀座上的阻尼小孔堵塞 ，导 阀 失 去 对 主 阀 压 力 的 控 制 作 用 ，调 压 手 轮 无 法 使 压 力 降 低 ，此 时主阀芯上下腔压力相等，主阀始终关闭不会溢流，压力随负载的增加而上升，溢流阀起不到安全保护 作用。 七 、 计 算 题 1某轴向柱塞泵直径 d=22mm，分度圆直径 D = 68mm，柱塞数 z =7，当斜盘倾角为 = 2230 ，转 速 n=960r/min，输 出 压
14、 力 p=10MPa，容积效率 v=0.95，机械效率 M=0.9 时，试求： 1）泵的理论流量；（ m3/s） 2）泵 的 实 际 流 量 ；（ m3/s） 3）所 需 电 机 功 率 。（ kW）（ 0 .0012；0 .00114 ； 11.3 ） 2有一径向柱塞液压马达，其平均输出扭矩 T=24.5Nm，工作压力p=5MPa，最小转速 nmin=2 r/min，最大转 速 nmax=300 r/min，容积效率 v=0.9，求 所 需 的 最 小 流 量 和 最 大 流 量 为 多 少 ？（ m3/s）（ 1.110 -6；17010 -6） 3有 一 齿 轮 泵 ，铭 牌 上 注 明
15、 额 定 压 力 为 10M p a，额 定 流 量 为 16l / m i n，额定转速为 1000r/ m，拆开实测齿数 z= 1 2，齿宽 B = 2 6 mm，齿顶圆直径D e 45mm，求： 1）泵在额定工况下的容积效率 v ( %)； 2）在上述情况下，当电机的输出功率为 3 . 1 kW 时，求泵的机械效率 m 和总效率 ( % )。 ( 9 0 . 7 3； 94.8、 86) 4.用一定量泵驱动单活塞杆液 压缸，已知活塞直径 D=100mm，活塞杆直径 d=70mm， 被 驱 动 的 负 载 R=1.2105 N 。 有 杆 腔 回 油 背 压 为0.5Mpa，设缸的容积效率
16、 v=0.99，机械效率 m=0.98，液压泵的总效率 = 0.9。求： 1）当活塞运动速度为 100mm/s 时液压泵的流量（ l/min）； 2）电机的输出功率（ kW）。 (47.6； 13.96) 5有 一 液 压 泵，当 负 载 压 力 为 p 8 0 1 0 5Pa 时 ，输 出 流 量为 96l / m i n，而负载压力为 1 0 0 1 0 5 Pa 时，输出流量为 94l / m i n。用此泵带动一排量V = 8 0 cm3 /r 的液压马达，当负载扭矩为 120 . 时，液压马达机械效率为 0 . 9 4，其转速为 1100r/min。求此时液压马达的容积效率。（ %）
17、（ 93.6） 6增压缸大腔直径 D=90mm，小腔直径 d=40mm，进口压力为 p163105 Pa ，流量为 q1=0.001 m3/s，不计摩擦和泄漏，求出口压力 p2和流量 q2 各为多少？（ MPa、 m3/s）（ 31.9； 0 .19810 -3） 7 在 图 示 液 压 系 统 中 ， 泵 的 额 定 压 力 为 ps 25105 Pa，流量q=10l/min， 溢 流 阀 调 定 压 力 py 18105 Pa， 两 油 缸 活 塞 面 积 相 等 ，A1=A2=30 cm2，负载 R1=3000N， R2=4200N 其他忽略不计。试分析： 1）液压泵启动后两个缸速度分别
18、是多少（ m/s） ； 2）各 缸 的 输 出 功 率 和 泵的最大输出功率可达多少（ W）。 ( .056、 .056 ； 168、 235、 300 ) 8.如图所示，如果液压缸两腔的面积 A1 =100 cm2， A2=40 cm2，泵的供油量 q=40l/min，供 油 压 力 p 20105 Pa，所 有 损 失 均 忽 略 不 记 ，试求： 1） 液 压 缸 在 该 工 况 下 可 能 产 生 的 最 大 推 力 （ N）； 2）差动快进管内允许流速为 4m/s，管径 d 应选多大（ mm）？（ 12000 ； 18） 9如图所示的夹紧回路中，如溢流阀的调整压力 py 50 105
19、Pa，减压阀调整压力 pj 25105 Pa。试分析下列各种情况，并说明减压阀阀芯处于什么状态。 1）当 泵 压 力 为 50105 Pa 时 ，夹 紧 液 压 缸 使 工 件夹紧后， A 点、 C 点 压 力 为 多 少（ 105Pa）？ 2）当 泵 压 力 由 于 其 它 工 作缸 的 快 进 ，压 力 降 至 pb 15105 Pa 时（ 工 件 原 先 处 于 夹 紧 状 态 ）：这时， A 点、 C 点 压 力 各 为 多 少（ 105Pa）？ 3）夹 紧 缸 在 未 夹 紧 工 件 前 做空载运动时， A、 B、 C 三 点 压 力 为 多 少（ 105Pa）？（ 25、 25 ；
20、 15、 25；0、 0、 0） 10如图所示的回路采用进油路与回油路同时节流调速。采用的节流 阀 为 薄 壁 小 孔 型 ， 两 节 流 阀 的 开 口 面 积 相 等 ， f1=f2=0.1 cm2，流量系数 Cd=0.67， 液 压 缸 两 腔 有 效 面 积 A1=100 cm2， A2=50 cm2，负载R=5000N，方向始终向左。溢流阀调定压力 py 20105 Pa，泵流量q=25l/min。试 求 活 塞 往 返 运 动 速 度 各 为 多 少（ m/s），两 者 有 可 能相等否？（ .036； .036；有可能） 11在图示的回路中，液压缸两腔面积 A1=100 cm2，
21、 A2=50 cm2，当缸的负载 F 从 0 变 化 到 30000N 时，缸向右运动速度保持不变，调速阀最小压差 p 5105 Pa，试 求 ： 1）溢 流 阀 最 小 调 定 压 力 py 为多少（ 调 压 偏 差 不 考 虑 ）（ 105Pa） 2）负 载 F=0 时泵工作压力是多少？（ 105Pa） 3）缸 可 能 达 到 的 最 高 工 作 压 力 是 多 少 ？（ 105Pa）（ 32.5 ；65 ； 65 ） 12图 示 为 某 专 用 液 压 铣 床 的 油 路 图 。泵 输 出 流 量 qp=30l/min，溢流阀调定压力 py 24105 Pa，液 压 缸 两 腔 有 效
22、面 积 A1=50 cm2， A2=25 cm2，切 削 负 载 Ft=9000N，摩 擦 负载 Ff=1000N 切削时通过调速阀的流量为 qT=1.2l/min，若元件的泄漏和损失忽略不计。试求： 1）活塞快速接 近 工 件 时 ，活 塞 的 运 动 速 度 v1（ cm/s）及 回 路 的 效 率 1；（ %） 2）当切削进给时，活塞的运动速度 v2（ cm/s）及回路的效率 2。（ %）（ 10 、 100 ； 0.8 、 6.7 ） 13在图示的回路中，变量泵的转速 np=1200r/min，排量 Vp=08cm3/r；安 全 阀 调 定 压 力 py 40105 Pa，变 量 马
23、达 排 量 VM=4 12cm3/r。试求：马达在不同转速 nM=200、 400、 1000、 1600r/min 时，该调速装置可能输出的最大转矩 T（ . ）和 最 大 功 率 P 是 多 少 ？（ ） (7.64、160 ； 7.64 、 320； 6.11、 640 ； 3.82 、 640 ) 14图（ a）为 限 压 式 变 量 泵 及 调 速 阀 组 成 的 联 合 调 速 回 路 ，图（ b）为限压式变量泵的特性曲线。调速阀正常工作时所需压差为 5105 Pa，背压阀调定值为 4105 Pa，活 塞 两 腔 有 效 面 积 A1=50 cm2， A2=25 cm2，在调速阀通
24、过流量为 5l/min 时，试求： 1）缸能克服多大负载阻力；（ N） 2）如 需 推 动 14000N 的 负 载 ，其 他 条 件 不 变 ，应 将 泵 特 性 曲 线 调成何种形状系统效率最高（画出特性曲线图）。（ 9000；图 示 黑 线 所 示 ，调整压力调节螺钉即可） 图（ a） 图了（ b） 15 将 二 个 减 压 阀 串 联 成 图 示 系 统 。 取 py 45105 Pa， pj135105 Pa， pj2 20105 Pa，活塞运动时，负载 =1200，活塞面积A=15 cm2，减压阀全开时的局部损失及管路损失不计。试确定： 1）活塞在运动时和到达终端位置， A， B，
25、 C 各点处的压力等于多少？（ 105Pa） 2）若 负 载 阻 力 增 加 到 =4200 ，所 有 阀 的 调 整 值 仍 为 原 来 数 值 ，这 时A， B， C 各点的压力为多少？（ 105Pa）（ 运 动 时 8、 8、 8，终 端 35、 45、20； 35、 45、 20 ） 16在图示系统中。 A1=80 cm2， A2=40 cm2，立式缸活塞与运动部件自重 FG=6000N，活塞在运动时的摩擦阻力 Ff=2000N，向下工作进给时工件负载 =24000N，系统停止工作时保证活塞不因自重而下滑。试求： 1）顺序阀的最小调定压力为多少？（ 105Pa） 2）溢流阀的最小调定压力为多少？（ 105Pa）（ 10； 30）
