液压缸工作压力
液压泵工作压力
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Ａ1>Ａ2，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Ａ1>Ａ2，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：
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：
由最小稳定流量qmin相等的定义可知：
△p1=△p2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。
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pB>pE；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？
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=0
1DT+2DT－pA=0pB=20×105Pa
1DT－2DT+pA=40×105PapB=40×105Pa
1DT+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：
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。
2）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？
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。
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30×105Pa
D为溢流阀，作用是夹紧后，起稳压作用，调整压力为30×105Pa。
2）系统的工作过程：
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Ｆ=1500Ｎ，活塞面积A=15cm2，溢流阀调整压力py=45×105Pa，两个减压阀的调定压力分别为pj1=20×105Pa和pj2=35×105Pa，管道和换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、pC三点的压力各为多少？
2）当DT吸合时活塞夹紧工件，这时pB、pA、pC三点的压力各为多少？
3）如在调整减压阀压力时，改取pj1=35×105Pa和pj2=20×105Pa，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：
因pL2）DT吸合，活塞夹紧工件：
溢流阀必然开启溢流，pB＝py＝45×105Pa。
对于减压阀1，由于pL的作用使其先导阀开启，主阀芯在两端压力差的作用下，减压开口逐渐关小，直至完全闭合；对于减压阀2，由于pL的作用使其主阀口关小处于平衡状态，允许（1～2）l/min的流量经先导阀回油箱，以维持出口处压力为定值，pC＝pA＝pj2＝35×105Pa。
3）由以上分析可知，只要DT一吸合，缸位于夹紧工况时，夹紧缸的压力将由并联的减压阀中调定值较高的那一减压阀决定。
因此，为了获得两种不同夹紧力，必须使pj1如果取pj1=35×105Pa，则无法获得夹紧缸压力pj=20×105Pa。
15．在如图所示系统中，两液压缸的活塞面积相同，A=20cm2，缸I的阻力负载FⅠ=8000N，缸II的阻力负载FⅡ=4000N，溢流阀的调整压力为py=45×105Pa。
1）在减压阀不同调定压力时（pj1=10×105Pa、pj2=20×105Pa、pj3=40×105Pa）两缸的动作顺序是怎样的？
2）在上面三个不同的减压阀调整值中，哪个调整值会使缸II运动速度最快？
解：
1）启动缸II所需的压力：
pj1=10×105Papj2=20×105Pa=p2，减压阀处于工作状态，流量根据减压阀口、节流阀口及溢流阀口的液阻分配，两缸同时动作。
pj3=40×105Pa>p2，减压阀口全开、不起减压作用，若不计压力损失，pB≈p2=20×105Pa，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=40×105Pa，pB=py=45×105Pa，压力油才使缸I向右运动。
2）当pj3=40×105Pa时，减压阀口全开、不起减压作用。
泵的压力取决于负载，pB=p2=20×105Pa。
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，vII=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？
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60×105Pa、20×105Pa。
1）当py1＝60×105Pa，py2＝20×105Pa，DT吸合和断电时泵最大工作压力分别为多少？
2）当py1＝20×105Pa，py2＝60×105Pa，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：
ppmax＝py2＝20×105Pa；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、py2中较小的值决定：
ppmax＝py2＝20×105Pa。
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：
ppmax＝py2＝60×105Pa；DT吸合时活塞向左运动，泵的最大工作压力将由py1、py2中较小的值决定：
ppmax＝py1＝20×105Pa。
18．下列供气系统有何错误？
应怎样正确布置？
解：
气动三大件是气动系统使用压缩空气质量的最后保证，其顺序分水滤气器、减压阀、油雾器。
图a）用于气阀和气缸的系统，三大件的顺序有错，油雾器应放在减压阀、压力表之后；图b）用于逻辑元件系统，不应设置油雾器，因润滑油会影响逻辑元件正常工作，另外减压阀图形符号缺少控制油路。
19．有人设计一双手控制气缸往复运动回路如图所示。
问此回路能否工作？
为什么？
如不能工作需要更换哪个阀？
解：
此回路不能工作，因为二位二通阀不能反向排气，即二位四通换向阀左侧加压后，无论二位二通阀是否复位，其左侧控制压力都不能泄压，这样弹簧就不能将它换至右位，气缸也就不能缩回；将两个二位二通阀换为二位三通阀，在松开其按钮时使二位四通换向阀左侧处于排气状态，回路即可实现往复运动。
二、绘制回路
1．绘出双泵供油回路，液压缸快进时双泵供油，工进时小泵供油、大泵卸载，请标明回路中各元件的名称。
2．试用一个先导型溢流阀、两个远程调压阀组成一个三级调压且能卸载的多级调压回路，绘出回路图并简述工作原理。
（换向阀任选）
3．试用四个插装式换向阀单元组成一个三位四通且中位为O型、H型机能的换向回路，绘出回路图并简述工作原理。
4．试用插装式压力阀单元和远程调压阀、电磁阀组成一个调压且卸载的调压回路，绘出回路图并简述工作原理。
5．试用两个单向顺序阀实现“缸1前进——缸2前进——缸1退回——缸2退回”的顺序动作回路，绘出回路图并说明两个顺序阀的压力如何调节。
6．试用压力继电器实现“缸1前进——缸2前进——缸2退回——缸1退回”的顺序动作回路，绘出回路图并说明工作原理。
7．试用液控单向阀实现立式液压缸的保压回路，绘出回路图并说明保压原理。
8．绘出汽车起重机液压支腿的锁紧回路，并说明该回路对换向阀中位机能的要求。
9．试绘出气控回路图，要求气缸缸体左右换向，可在任意位置停止，并使其左右运动速度不等。
10．试设计一个可使双作用气缸快速返回的控制回路。
要求用下列气阀：
一个单电控二位五通阀，一个单向节流阀，一个快速排气阀。
11．某工厂生产自动线上要控制温度、压力、浓度三个参数，任意一个或一个以上达到上限，生产过程将发生事故，此时应自动报警，设计此气控回路，要求画出逻辑原理图。
12．设计一个气动逻辑回路控制一个单作用缸，要求被控单作用气缸实现如下逻辑功能：
s=ab+ab,其中a、b为两个输入信号。
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