液压与气压传动习题课重点文档格式.docx
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此时泵的容积效率为ηv2=q2/qt2=(Vn2-Δq)/Vn2=0.85=85%
*显然,对液压泵而言,在不同的转速下,其容积效率是不同的。
3)P=pq/ηmηv
*机械效率反映机械摩擦所带来的损失,可以认为其与转速变化无关。
则在上式中带入不同转速下的相应参数,即可计算出两种转速下泵的驱动功率。
3-9图示为变量泵和定量马达系统,低压辅助泵输出压力py=0.4Mpa,泵最大排量Vpmax=100mL/r,转速np=1000r/min,容积效率ηvP=0.9,机械效率ηmp=0.85,马达的相应参数为Vm=50mL/r,ηvm=0.95,
ηmm=0.9。
不计管道损失,当马达的输出转矩为Tm=40Nm,转速为nm=160r/min时,求变量泵的排量、工作压力和输入功率。
*变量泵定量马达系统,为实现马达的调速范围,必须变量泵的供给流量满足马达的需要;
因此泵的最大排量只体现系统的一种能力指标,而变量泵的排量应根据马达的转速来确定。
则:
qp=qm;
VpnpηvP=Vmnm/ηvm;
∴Vp=Vmnm/npηvPηvm。
*马达的转矩是由其进出口的压差产生,从系统图可见泵、马达进出口两端的压差是相等的,即
pp-py=pm-py=2πTm/Vmηmm;
∴pp=2πTm/Vmηmm+py。
*泵的输入功率由泵的流量、进出口压差和效率决定。
Ppi=(pp-py)qp/ηP=2πnmTm/ηmpηvPηmmηvm。
带入实际参数计算即可。
4-4图4-116所示系统中溢流阀的调整压力分别为pA=3MPa,pB=1.4MPa,pC=2MPa。
试求1)当系统外负载为无穷大时,泵的出口压力为多少?
2)如将溢流阀B的遥控口堵住,泵的出口压力又为多少?
1)泵启动后,当系统压力升至1.4MPa时,先导式溢流阀B的先导阀开启,其主阀也开启(对应1.4MPa的开口量),但这时阀B的出口还接有阀C,而阀C的调整压力为2MPa,故下支路并不能接通;
当系统压力(这时由阀B的出口压力所决定)继续升至2MPa时,直动式溢流阀C开启,此时由于先导式溢流阀B的遥控口直接接在其出口,阀B上并不产生压力降(其主阀芯全开),所以系统压力为阀C所调节的压力,即等于2MPa。
阀A调整压力为3MPa,不开启。
2)因为此时溢流阀B的遥控口被堵住,下支路相当于阀B、阀C两个直动型溢流阀串连,所以下支路的开启压力为1.4MPa+2MPa=3.4MPa;
而上支路的开启压力为阀A所调整的压力3MPa,所以系统压力即泵的出口压力为3MPa。
*系统压力由外负载决定,外负载包括系统中各种调控装置;
系统压力由系统中所有起作用的外负载、调控装置中的最小值所决定!
4-5图4-117所示两系统中溢流阀的调整压力分别为pA=4MPa,pB=3MPa,pC=2MPa,当系统外负载为无穷大时,1)泵的出口压力各为多少?
2)对图a的系统,请说明溢流量是如何分配的?
1)图a,A、B、C三阀并联,系统压力由其中最小设定压力决定,所以泵出口压力为阀C的调整压力2MPa。
图b,A、B、C三阀串联,系统压力为三阀之和,但由于阀B之遥控口直接接油箱,故阀B进出口压差为零,所以泵出口压力为阀A、B之和,即6MPa。
2)对图a的系统,经先导式溢流阀A、B之遥控口流过溢流量的极少部分液压油,到达直动式溢流阀C使其开启,而主溢流量仍要通过阀A的主阀芯流回油箱。
4-6图4-118所示溢流阀的调定压力为4MPa,若不计先导油流经主阀芯阻尼小孔时的压力损失,试判断下列情况下的压力表的读数:
1)YA断电,且负载为无穷大时;
2)YA断电,且负载压力为2MPa时;
3)YA通电,且负载为2MPa时;
答:
压力表接在先导式溢流阀的遥控口上,其读数直接反映泵出口的压力。
1)4MPa;
压力值由先导式溢流阀的调定压力决定。
2)2MPa;
压力值由系统的负载压力决定。
3)0MPa;
压力值由先导式溢流阀的遥控口决定。
*全面、正确理解系统的压力由外负载决定。
4-7试确定图示回路在下列情况下液压泵的出口压力:
1)全部电磁铁断电;
答:
5.5MPa
2)电磁铁2YA通电,1YA断电;
3.5MPa
3)电磁铁2YA断电,1YA通电;
0.5MPa
4-8图4-120所示系统溢流阀的调定压力为5MPa,减压阀的调定压力为2.5MPa。
试分析下列各工况,并说明减压阀阀口处于什么状态?
1)泵出口为溢流阀调定压力,缸夹紧工件,A、C点压力各为多少?
2)泵出口压力降到1.5MPa(工件原夹紧),A、C点压力各为多少?
3)夹紧缸在夹紧工件前作空载运动时,A、B、C点压力各为多少?
1)pA=pC=2.5MPa,减压阀口似开非开;
2)pA=1.5MPa,pC=2.5MPa,减压阀口开;
3)pA=pB=pC=0,减压阀口开。
4-9图4-121所示回路,溢流阀的调定压力为5MPa,减压阀的调定压力为1.5MPa,活塞运动时负载压力为1MPa,其它损失不计,试求:
1)活塞运动期间和碰到死档铁后A、B处压力。
2)如果减压阀的外泄油口堵死,活塞碰到死档铁后A、B处压力。
1)活塞运动期间A、B处压力均为1MPa;
碰到死档铁后A处压力为1.5MPa,B处压力为5MPa。
2)此时,AB处压力均为5MPa。
*减压阀外泄油口被堵死后,阀芯将不能动作,减压阀仅相当于通道。
4-10图4-122所示的减压回路,已知液压缸无杆腔、有杆腔面积分别为100cm2、50cm2,最大负载F1=14000N、F2=4250N,背压p=0.15MPa,节流阀的压差Δp=0.2MPa,求:
1)A、B、C各点的压力(忽略管路阻力);
2)泵和阀应选多大的额定压力?
3)若两缸的进给速度分别为v1=3.5cm/s,v2=4cm/s,泵和各阀的额定流量应选多大?
1)*应考虑减压回路和节流回路动作次序的问题。
pBA1=pA2+F2,pB=pJ=pA2/A1+F2/A1=0.5MPa
故当系统压力升至pA=pB=pC=0.5MPa时,缸2先伸出;
pC=F1/A1=1.4MPa;
pA=pY=pC+Δp=1.6MPa;
pA=pY=1.6MPa>
pB=pJ=0.5MPa,系统压力级别合理。
2)考虑一定余量和标准压力系列,可选泵及各阀的额定压力为2.5MPa。
3)q1=A1v1=21l/min,q2=A1v2=24l/min,q3=q2A2/A1=12l/min;
*两缸不同时动作,稍留余量和额定流量系列,可选泵、阀1、阀2、节流阀额定流量为25l/min,阀3额定流量为16l/min。
4-11图4-123所示回路,顺序阀的调整压力pX=3MPa,溢流阀的调整压力pY=5MPa,问载下列情况下A、B点的压力为多少?
1)液压缸运动,负载压力pL=4MPa时;
2)如负载压力pL变为1MPa时;
3)活塞运动到右端时。
1)pA=pB=4MPa;
2)pA=1MPa,pB=3MPa;
3)pA=pB=5MPa。
*可见,顺序阀进、出口压力是随着外负载的大小而变化的。
4-12图4-124所示系统,缸Ⅰ、Ⅱ上的外负载力F1=20000N,F2=30000N,有效工作面积都是A=50cm2,要求缸Ⅱ先于缸Ⅰ动作,问:
1)顺序阀和溢流阀的调定压力分别为多少?
2)不计管路损失,缸Ⅰ动作时,顺序阀进、出口压力分别为多少?
1)液压缸驱动负载所需压力:
p1=F1/A=4MPa;
p2=F2/A=6MPa。
所以,溢流阀和顺序阀调定压力应为:
pP=pY>
pX>
6MPa。
2)pX进>
6MPa,pX出=4MPa。
*此时,顺序阀并未全开,其进、出口之间有>
2MPa的压降。
4-13图4-125所示回路,顺序阀和溢流阀串联,调整压力分别为pX和pY,当系统外负载为无穷大时,问:
1)泵的出口压力为多少?
2)若把两阀的位置互换,泵的出口压力又为多少?
1)当pX>
pY,pP=pX(此时顺序阀出口压力为pY),当pX<
pY,pP=pY(此时顺序阀进、出口压力均为pY)。
2)无论pX>
<
pY,pP=pX+pY。
*顺序阀进出口之间的压差不是固定不变的,这点与溢流阀不同。
4-14图4-126a、b回路参数相同,液压缸无杆腔面积A=50cm2,负载FL=10000N,各阀的调定压力如图示,试分别确定两回路在活塞运动时和活塞运动到终端停止时A、B两处的压力。
驱动负载所需压力pB=FL/A=2MPa。
图a,A、B之间为减压阀,故
运动时pA=pB=2MPa,
停止时pA=5MPa,pB=3MPa;
图b,A、B之间为顺序阀,故
运动时pA=3MPa,pB=2MPa,
停止时pA=pB=5MPa。
4-15图4-127所示系统,液压缸的有效面积A1=A2=100cm2,缸Ⅰ负载FL=35000N,缸Ⅱ运动时负载为零,不计摩擦阻力,惯性力和管路损失。
溢流阀、顺序阀和减压阀的调定压力分别为4MPa,3MPa和2MPa。
求下列三种工况下A、B和C处的压力。
1)液压泵起动后,两换向阀处于中位;
2)1YA通电,液压缸Ⅰ运动时和到终端停止时;
3)1YA断电,2YA通电,液压缸Ⅱ运动时和碰到固定档块停止运动时。
驱动外负载FL所需压力为p=FL/A1=3.5MPa。
1)pA=pB=4MPa,pC=2MPa;
2)缸Ⅰ运动时,pA=pB=3.5MPa,pC=2MPa;
终端停止时,pA=pB=4MPa,pC=2MPa;
3)缸Ⅱ运动时,pA=pB=pC=0MPa;
档块停止时,pA=pB=4MPa,pC=2MPa。
*注意,即使1YA、2YA同时通电,而且FL=0,两缸的动作顺序也是缸Ⅱ先动,缸Ⅰ后动,这就是顺序阀的功能。
*4-16下列八种回路,已知:
液压泵流量qP=10L/min,液压缸无杆腔面积A1=50cm2,有杆腔面积A2=25cm2,溢流阀调定压力pP=2.4MPa,负载FL及节流阀流通面积AT均已标在图上,试分别计算各回路中活塞的运动速度和液压泵的工作压力(设Cd=0.62,ρ=870kg/m3)。
a)pP=p1=FL/A1=2MPa,v=q/A1=200cm/min;
b)pP=p1=FL/A1=0.2MPa,v=q/A1=200cm/min;
c)设系统处于节流调速工作状态:
p1=pP=2.4MPa,