1、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，q A= 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
2、续性方程。根据连续性方程，活塞运动速度 v = qA/A1，q B = qA/A1=（A 2 / A1）q P 2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 =900kg/ cm3，先导式溢流阀调定压力 py=12105Pa，泵流量 q=20l/min，活塞面积 A1=30cm2，载荷 =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 AT 2，缸的负载为F。如果分别
3、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 1 2，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（2310 5Pa） ，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
4、。设进油节流调速回路的泵压力为 pp1,节流阀压差为p 1 则：11Fp1AF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p 2 ，则：221ApAp 2212p由最小稳定流量 qmin 相等的定义可知：p 1=p 2 即： 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 21211 Fppp1、 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
5、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3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。 5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
6、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 py3010 5Pa。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 pB3010 5Pa， B 点和 E 点压力哪个压力大？若泵的工作压力 pB1510 5Pa，B 点和 E 点哪个压力大？3）在电磁
7、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 pB3010 5Pa 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 pB pE；当泵的工作压力 pB1510 5Pa 时，先导阀关闭，阻尼小孔内无油液流动，p B 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） ， （
8、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60105Pa、4010 5Pa、1010 5Pa）？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，p1010 5Pa。图（a）的压力阀调定值必须满足 pa16010 5Pa，p a24010 5Pa，p a31010 5Pa。 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 pc16
9、010 5Pa ，而 pc2、p c3 是并联的阀，互相不影响，故允许任选。设 pc24010 5Pa ，p c31010 5Pa，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=20105Pa，p y2=40105Pa。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=0 pB=0 1DT+ 2DT pA=0 pB=20105Pa 1DT 2DT+ pA=40105Pa pB=
10、40105Pa 1DT+ 2DT+ pA=40105Pa pB=60105Pa 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，p A4010 5Pa。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 py12010 5Pa 以外，尚需克服背压力 pA4010 5Pa的作用，故泵的最大工作压力：p B py1+ pA（20+40）10 5=60105Pa 。9如图所示的系统中，主工作缸负载阻力 F =2000N，夹紧缸 II 在运动时负载阻力很小可忽略不计。两缸大小相同，大腔面
11、积 A1=20cm2，小腔有效面积 A2=10cm2，溢流阀调整值 py 5=30105Pa，减压阀调整值 pj=15105Pa。试分析： 1） 当夹紧缸 II 运动时：p a 和 pb 分别为多少？2） 当夹紧缸 II 夹紧工件时：p a 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，p A=pj=15105Pa。溢流阀始终处于溢流工况，p B= py=30105Pa。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：Pa
12、pA5521max 103)1()( 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
13、般为 204010 5Pa）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
14、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 （204010 5Pa） ，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=（0.30.5）p x 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
15、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，p B= 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
16、） ， （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
17、工作。 13在图示的夹紧系统中，已知定位压力要求为 10105Pa，夹紧力要求为 3104 ，夹紧缸无杆腔面积 1=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10105Pa ；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 10105Pa ；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30105Pa D 为溢流阀，作用是夹紧后，起稳压作用，调整压力为 30105Pa 。 2）系统的工作
18、过程：系统的工作循环是定位夹紧拔销松开。其动作过程：当 1DT 得电、换向阀左位工作时，双泵供油，定位缸动作，实现定位；当定位动作结束后，压力升高，升至顺序阀 A 的调整压力值，A 阀打开，夹紧缸运动；当夹紧压力达到所需要夹紧力时， B 阀使大流量泵卸载，小流量泵继续供油，补偿泄漏，以保持系统压力，夹紧力由溢流阀 D 控制，同时，压力继电器 C 发讯，控制其他相关元件动作。14图示系统为一个二级减压回路，活塞在运动时需克服摩擦阻力 =1500 ，活塞面积A=15cm2，溢流阀调整压力 py =45105Pa，两个减压阀的调定压力分别为 pj1=20105Pa 和pj2=35105Pa，管道和换
19、向阀的压力损失不计。试分析： 1） 当 DT 吸合时活塞处于运动过程中，pB、 pA、p C 三点的压力各为多少？2） 当 DT 吸合时活塞夹紧工件，这时 pB、p A、p C 三点的压力各为多少？3） 如在调整减压阀压力时，改取 pj1=35105Pa 和 pj2=20105Pa，该系统是否能使工件得到两种不同夹紧力?解：1）DT 吸合，活塞运动时：PaAFpL 541015因 pL p2 ，减压阀口全开、不起减压作用，若不计压力损失，p B p 2 =20105Pa，该压力不能克服缸 I 负载，故缸 II 单独右移，待缸 II 运动到端点后，压力上升 pA =pj =40105Pa， pB
20、 =py =45105Pa，压力油才使缸 I 向右运动。2）当 pj3 =40105Pa 时，减压阀口全开、不起减压作用。泵的压力取决于负载，p B = p2 =20105Pa 。因为溢流阀关闭，泵的流量全部进入缸 II，故缸 II 运动速度最快，v II=q/A 。16 如图所示采用蓄能器的压力机系统的两种方案，其区别在于蓄能器和压力继电器的安装位置不同。试分析它们的工作原理，并指出图（a）和（b）的系统分别具有哪些功能？10解：图（a）方案，当活塞在接触工件慢进和保压时，或者活塞上行到终点时，泵一部分油液进入蓄能器。当蓄能器压力达到一定值，压力继电器发讯使泵卸载，这时，蓄能器的压力油对压力
21、机保压并补充泄漏。当换向阀切换时，泵和蓄能器同时向缸供油，使活塞快速运动。蓄能器在活塞向下向上运动中，始终处于压力状态。由于蓄能器布置在泵和换向阀之间，换向时兼有防止液压冲击的功能。图（b）方案，活塞上行时蓄能器与油箱相通，故蓄能器内的压力为零。当活塞下行接触工件时泵的压力上升，泵的油液进入蓄能器。当蓄能器的压力上升到调定压力时，压力继电器发讯使泵卸载，这时缸由蓄能器保压。该方案适用于加压和保压时间较长的场合。与（a）方案相比，它没有泵和蓄能器同时供油、满足活塞快速运动的要求及当换向阀突然切换时、蓄能器吸收液压冲击的功能。 17 在图示的系统中，两溢流阀的调定压力分别为 60105Pa、201
22、0 5Pa。1）当py16010 5Pa，p y22010 5Pa ，DT 吸合和断电时泵最大工作压力分别为多少？2）当py12010 5Pa，p y26010 5Pa，DT 吸合和断电时泵最大工作压力分别为多少？ 解：1）DT 失电时活塞向右运动，远程调压阀 1 进出口压力相等，由于作用在阀芯两端的压差为零，阀 1 始终处于关闭状态不起作用，泵的压力由 py2 决定：p pmaxp y22010 5Pa；DT 吸合时活塞向左运动，缸的大腔压力为零，泵的最大工作压力将由 py1、p y2 中较小的值决定：ppmaxp y22010 5Pa。2）同上一样，DT 失电时活塞向右运动，远程调压阀 1 不起作用，泵的压力由 py2 决定：ppmaxp y260 105Pa；DT 吸合时活塞向左运动，泵的最大工作压力将由 py1、p y2 中较小的值决定：ppmaxp y120 105Pa。18下列供气系统有何错误？应怎样正确布置？
