1、液压传动及控制主观题作业三、主观题(共 3 道小题) 23. 图示三种形式的液压缸，活塞和活塞杆直径分别为 D 和 d，如进入液压缸的流量均为 Q，工作压力均为 p，试分析各液压缸输出的力和速度的大小及方向。 （忽略液压缸泄漏及摩擦损失） 。 答：a) b) c) 24. 如图所示为定量泵和定量马达系统，已知泵的输出压力 pp10 MPa，排量 Vp10 mL/r，转速 np1450r/min，容积效率 vp0.9，机械效率mp0.9；马达排量 Vm10 mL/r，容积效率 vm0.9，机械效率mm0.9，泵出口与马达进口间管道压力损失为 0.5MPa，其它损失不计，试求： 1）液压泵的驱动功
2、率 Pip；2）液压泵的输出功率 Pop；3）液压马达的输出转速 nom、转矩 Tom 和输出功率 Pom答：1）2）3）25. 图示为两个结构相同且串联着的液压缸。设液压缸无杆腔面积 A1100 cm 2，有杆腔面积 A280 cm2，缸 1 输入压力 p1910 6 Pa，输入流量Q112 L/min，若不计损失和泄漏，求：1）两缸承受相同负载时（F1F2） ，该负载的数值及两缸的运动速度各为多少?2）缸 2 的输入压力是缸 1 的一半时（p20.5 p1)，两缸各能承受多少负载?3）缸 1 不承受负载时（F10） ，缸 2 能承受多少负载? 答：1）当两缸承受相同负载时（即 F1 = F
3、2） ，有：p1 A1- p2 A2= p2 A1= F1将数据代入上式，可求得p2 = 5106（Pa） ， F1 = 50000（N）因此两缸承受的相同负载为 50000 N。缸 1 的运动速度v1= Q1/A1 = 1210-360(10010-4) = 0.02（m/s）缸 2 的运动速度v2= v1A2/A1 = 0.028010 -4(10010 -4) = 0.016（m/s）2）缸 2 的输入压力是缸 1 的一半时（ p2= 0.5 p1）：缸 1 承受的负载为：F1 = p1 A1- p2 A2= 910 610010-4 - 4.51068010-4= 54000（N）缸
4、2 承受的负载： F2= p2 A1 = 4.510 610010-4= 45000（N）3）缸 1 不承受负载（ F1=0） ，则有： p1 A1- p2 A2= 0解得： p2 = 1.125107（Pa）此时缸 2 能承受的负载为： F2= p2 A1 = 1.12510 610010-4=112500（N）三、主观题(共 4 道小题) 22. 图示回路中，溢流阀的调定压力为 5 MPa，减压阀调定压力为 3 MPa，活塞运动时产生的负载压力为 1MPa，其它损失不计，试分析：1）活塞在运动中和碰上死挡铁后 A、B 处的压力值；2）如果减压阀的外泄漏油口被堵死，当活塞碰上死挡铁后 A、B
5、 处的压力值。答：1） 运动中： pA = pB = p 负载 = 5 MPa；碰上死挡铁： pA = p 溢流阀 = 5 MPa； pB = p 减压阀 = 3 MPa。2） pA = pB = 5 MPa。23. 如图所示液压系统，已知两液压缸大腔的有效面积为 AlA210010-4 m2，缸 I 的负载 Fl 3. 5104 N，缸 II 运动时的负载为零，溢流阀、顺序阀和减压阀的调整压力分别为 4MPa、3MPa、2MPa。不计摩擦阻力、惯性力和管路损失，分析下列三种情况下 A、B 和 C 点的压力：1）液压泵启动后，两换向阀处于中位；2）1YA 通电，液压缸 I 活塞移动时及活塞运动
6、到终点时；3）1YA 断电，2YA 通电，液压缸 II 活塞运动时及活塞杆碰到固定挡铁时。答：1）液压泵启动后，两换向阀处于中位时：泵输出的油液全部通过溢流阀溢流回油箱，此时有 pA= pB= 4 MPa，减压阀正常减压，因此 pC= 2 MPa。2）1YA 通电，液压缸 I 活塞移动时：缸 I 大腔的压力顺序阀的出口压力大于其调整压力，因此阀口全开，故 pA=pB=p=3.5 MPa。减压阀正常减压， pC= 2 MPa。活塞运动终点时：溢流阀溢流， pA= pB= 4 MPa， pC= 2 MPa。3）1YA 断电，2YA 通电，液压缸 II 活塞运动时：由于负载为零，因此 pA= pB=
7、 pC= 0。活塞杆碰到固定挡铁时：溢流阀溢流， pA= pB= 4 MPa， pC= 2 MPa。24. 图示液压系统中，已知 Pa， Pa，阀 1、2、3 的调定压力分别为 4MPa、3MPa 和 2MPa。初始状态液压缸活塞均处于左端死点，负载在活塞运动中出现。不计各种损失，试问：1）两液压缸是同时动作还是先后动作？为什么？ 2）在液压缸 1 运动过程中， pp、 pA、 pB为多少？ 3）缸 2 运动过程中及到达右端死点后 pp、 pA、 pB各为多少？ 答：1）两液压缸的动作有先后顺序。由于缸 1 运动过程中的负载压力为 1.5MPa，小于顺序阀 2 的调整压力3MPa，因此缸 1
8、先动，缸 1 运动到头后缸 2 才开始动作。2）液压缸 1 运动过程中， pp pA1.5MPa， pB0。3）在缸 2 运动过程中， pp3MPa， pA2MPa， pB1MPa；当缸 2 到达右端死点后， pp4MPa， pA2MPa， pB4MPa。25. 如图所示，设液压缸无杆腔面积 A=50 cm2，负载力 F =7.5103 N，液压缸效率为 100。液压泵出口压力由溢流阀调定为 40105 Pa，液压泵的输出流量 Qp10 L/min，流经节流阀的流量公式为 ，已知节流口的通流面积 A0调节为 0.02 cm2，流量系数 Cd0.62，油液密度 900 kg/m 3，试求：1）活
9、塞运动速度 v； 2）各阀上的损失功率为多少？ 3）液压泵总效率为 0.80 时，系统的总效率 os。（os=系统输出功率/系统输入功率）答：1）活塞运动速度 v负载压力泵的出口压力为溢流阀调定压力 4MPa，因此可求得流过节流阀的流量：活塞运动速度2）各阀上的损失功率溢流阀的溢流量 QY = Qp Q=10 5.5 = 4.5(L/min)，压差 pY=40=4(MPa)，因此，在溢流阀上损耗的能量为流过节流阀的流量为 Q = 5.5 L/min，节流口两端的压差 p= 2.5 MPa,节流阀上损失的功率为3）液压泵总效率为 0.80 时，系统的总效率 os系统输出功率泵的驱动功率即为系统输
10、入功率，由液压泵总效率 op0.80 可得因此，液压系统的总效率三、主观题(共 5 道小题) 17. 在进口节流调速回路中，溢流阀正常溢流，如果考虑溢流阀的调压偏差，试分析：1）负载恒定不变时，将节流阀口开度减小，泵的工作压力如何变化？2）当节流阀开口不变，负载减小，泵的工作压力又如何变化？答：设泵的出口压力为 pp，节流阀阀口面积为 A 节 ，进、出口压力差p，活塞面积为 A 缸 ，负载压力 pL。1）负载恒定不变，将节流阀口开度减小：缸出口直通油箱， 故有 pL F/A 缸 C。节流阀口开度调小后，若 pp不变（即p 不变） ，则流经节流阀的流量 Q 节(Q 节 A 节 )，导致溢流阀的溢
11、流量 Q 溢 ， ，溢流阀阀口开度增大，因此泵的工作压力 pp将上升。2）节流阀开口不变，但负载减小：由 pL F/A 缸 可知， F使得 pL。若 pp保持不变，由于节流阀的阀口面积A 节 恒定，因此 Q 节 ，导致 Q 溢 ，即溢流阀的阀口将关小，所以泵的工作压力 pp 会下降。18. 如图所示调压回路，已知溢流阀 A 的调整压力为 7 MPa，B 为 5 MPa，C为 3 MPa。试回答：1）此回路能调几级压力？ 2）说明此回路实现自动多级调压的工作原理。答：1）该调压回路能调三级压力。2）回路工作原理如下：当 1DT 断电时，二位三通电磁换向阀处于图示右位，溢流阀 A 的远控口封闭，系
12、统的最高工作压力为阀 A 的调整压力 7MPa。若 1DT 带电，二位三通电磁换向阀切换至左位工作。此时如果 2DT 断电，二位四通电磁换向阀处于左位，在控制油液的作用下，二位四通液动换向阀也处于左位，使溢流阀 A 的远控口与阀 B 的进油口连通，构成远程调压回路，系统最高工作压力为阀 B 的调整压力 5MPa；如果 2DT 带电，二位四通电磁换向阀换到右位，液动换向阀也切换到右位，阀 A 远控口与阀 C 的进油口连通，系统最高工作压力为阀 C 调整压力 3MPa。19. 用四个二位二通电磁换向阀组成的液压缸控制系统如图所示，可使液压缸实行差动快进、慢速工进、快退和原位停止、泵卸荷循环。试将电
13、磁铁动作顺序填入下表。（通电为“” ，断电为“” ）答：电磁铁动作顺序表如下：20. 图示回路中，泵的排量 120 mL/r，转速 1000 r/min,容积效率 0.95，溢流阀的调定压力为 7MPa，节流阀流量公式为 A02.710 -5 m2， ，节流阀的阀口通流面积 A02.710 -5 m2，流量系数 Cd0.65，油液密度 900 kg/m3，马达排量 160 mL/r，容积效率 0.95，机械效率 0.80，负载扭矩 61.2 Nm。求马达的转速和从溢流阀流回油箱的流量。答：马达输出扭矩为： ，所以泵出口压力未知，假设溢流阀溢流，则： ，节流阀流量：而泵的出口流量，故假设成立，即
14、溢流阀处于溢流状态所以马达转速：溢流量：21. 图示系统中，已知变量泵的排量 Vp40100 mL/r，转速 np1450 r/min，机械效率和容积效率均为 0.9；定量马达的排量范围为 Vm100 mL/r，机械效率和容积效率为 0.9，马达的负载扭矩 Tm 100 Nm；溢流阀的调定压力为 10 MPa。不计管道损失，试求：1）泵的输出流量 Q p；2）马达的进口压力 pm；3）马达转速 nm的范围；4）液压系统的最大输入功率 Pi i答：1）泵的输出流量 Qp= npVp vp= 145060(40 100)10-60.9=(8.7 21.75)10-4（m 3/s）= 52.2 13
15、0.5 L/min 2）马达的进口压力 pm 马达出口直通油箱，其进口压力即为马达的进出口压差，故有 3）马达的转速范围系统的工作压力低于溢流阀的调定压力，在不考虑管道损失的情况下，油泵的输出流量即为马达的输入流量。当泵排量的调至最小时，输出流量最小，马达转速最低：nmmin= Qp min vm/Vm = 8.710-40.9(10010-6) =7.83 (r/s)= 469.8 rpm 泵排量的调至最大时，马达转速最高为 nmmax= Qp max vm/Vm= 21.7510-40.9(10010-6)=19.575 (r/s)=1174.5 rpm因此，马达的转速范围为 nm= 46
16、9.8 1174.5 rpm4）液压系统的最大输入功率 P i 系统的工作压力恒定，当变量泵时输出流量最大时系统的输入功率最大。故有：Pi Qpmaxpp/ op21.7510 -47106 （0.90.9）18976.3 ( W）一、主观题(共 5 道小题) 1. 图示系统是一个双缸顺序自动动作回路。试分析当油泵启动后，两液压缸的动作顺序。假设油泵启动前，两液压缸活塞杆均处于缩回到头的位置。答：两液压缸的动作顺序为：缸 1 外伸到头后（顺序阀 D 打开）缸 2 伸到头后（顺序阀 A 打开）缸 1回缩到头后（顺序阀 C 打开）缸 2 缩缩到头后（顺序阀 B 打开）缸 1伸循环动作，直至按下停机
17、按钮。 2. 读懂图示液压系统，并回答：1） 各标号元件的名称和功用。2）系统中采用了哪些速度控制回路？答：1）各标号元件的名称和功用如下表所示：2）系统中采用的速度控制回路有：行程阀控制的快慢速度换接回路、回油路节流调速回路。3. 图示为专用钻镗床的液压系统，能实现“快进一工进二工进快退原位停止”的工作循环（一工进的运动速度大于二工进速度） 。试填写其电磁铁动作顺序表。答：电磁铁动作顺序表如下：4. 图示机床液压系统能实现“工件夹紧快进工进快退工件松开油泵卸荷”的工作循环，试画出电磁铁动作顺序表。答：电磁铁动作顺序表如下：5. 读懂图示的液压系统，完成题 题（每小题只选一个答）。 当元件 4
18、 和 6 同时处于中位（图示位置）时，元件 1 的工作压力（ ） 。A. 最高 B. 中等 C. 最低 D. 由元件 7 和 9 的外负载决定 当元件 4 左位，元件 6 中位时，所控制的液压缸在运行中，元件 1 的工作压力（ ） 。A. 最高 B. 中等 C. 最低 D. 由被控制的液压缸外负载决定 元件 4 左位，元件 6 中位，所控制的液压缸移动到头停止，元件 1 的工作压力（ ） 。A. 最高 B. 中等 C. 最低 D. 由被控制的液压缸外负载决定 元件 4 中位，元件 6 右位时，元件 8 的工作状态为（ ） 。A. 闭锁 B. 起普通单向阀的作用正常通油C. 在控制压力下打开 D
19、. 将被毁坏 元件 8 的作用是（ ） 。A. 控制油缸换向 B. 控制油缸的工作压力C. 控制油缸的流量 D. 防止泄漏保持油缸的闭锁压力 元件 3 和 5 的作用是（ ） 。A. 防止支路中压力过高 B. 防止支路中流量过大C. 防止元件 4、6 被损坏 D. 防止倒流引起动作相互干扰 元件 10 的作用是（ ） 。A. 防止油液倒流 B. 产生背压以提高油缸的运动平稳性C. 元件 11 堵塞时保证回油通畅 D. 保护 11 元件不受损害 元件 11 被损坏的原因是（ ） 。A. 系统中流量过大 B. 液压缸外负载太大C. 因堵塞通油不畅 D. 系统中油液倒流 当元件 4 和 6 同时处于右位，元件 7 和 9 的运动速度将是（ ） 。A. 元件 7 比元件 9 快 B. 元件 7 比元件 9 慢C. 元件 7 和元件 9 速度相同 D. 不能简单确定 元件 2 中有油液流过的原因是（ ） 。A. 元件 7 或 9 速度过快 B. 元件 7 或 9 负载过大C. 元件 11 通油不畅 D. 元件 4 和 6 中位使泵转速加快答： C D A B D D C C D B
