液压分析计算题已改.docx
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液压分析计算题已改
一、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：
本系统采用定量泵，输出流量qP不变。
由于无溢流阀，根据连续性方程可知，泵的流量全部进入液压缸，即使阀的开口开小一些，通过节流阀的流量并不发生改变，qA=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，而活塞将液压缸分成两腔，因此求回油流量qB时，不能直接使用连续性方程。
先根据连续性方程求活塞运动速度v=qA/A1，再根据液压缸活塞运动速度求qB=vA2=（A2/A1）qP
2.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：
系统工作时，溢流阀5做安全阀，当系统超载时，开启卸荷。
溢流阀1，2起制动缓冲作用，制动时换向阀切换到中位，由于换向阀中位机能为M型，锁死回路，但液压马达由于惯性还要继续旋转，因而会引起液压冲击，溢流阀1，2则可以起到限制液压马达反转和正转时产生的最大冲击压力。
单向阀3和4做补油装置，以补偿由于液压马达制动过程泄漏，造成马达在换向制动过程中产生吸油腔吸空现象。
3.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＝4MPa。
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D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＝4MPa，B点和D点压力哪个压力大？
若泵的工作压力pB＝2MPa，B点和D点哪个压力大？
3）在电磁铁DT通电时，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D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＝4MPa时，等于溢流阀的调定压力，故先导阀开启，油液通过主阀芯上的阻尼孔产生流动，由于阻尼孔的阻尼作用，使溢流阀主阀芯的两端产生压力差，在其作用下，主阀芯开启溢流，先导阀入口处的压力等于主阀芯上腔的压力，即远程控制口E点的压力，故pB>pD；而当泵的工作压力pB＝2MPa时，小于溢流阀的调定压力，先导阀关闭，阻尼小孔无油液流动，溢流阀主阀芯的两端无压力差，故pB＝pD。
3）在电磁铁DT通电时，二位二通阀的开启，使溢流阀在零压下开启卸荷，油泵流量主要是通过C油管流回油箱。
通过阻尼孔经D和E流回油箱的流量，仅仅满足使溢流阀主阀芯的两端产生压力差，故这部分的流量很小，
4.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6MPa、4MPa、1MPa）？
若能进行三级调压，溢流阀压力调定值分别应取多少？
解：
图a）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b）的压力阀调定值必须满足p1＝60×105Pa，p2＝40×105Pa，p3＝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，1、2必须使用先导型溢流阀，以便远程控制。
3可用远程调压阀（直动型）。
图c）的压力阀调定值必须满足p1＝60×105Pa，而p2、p3是并联的阀，互相不影响，故允许任选。
设p2＝40×105Pa，p3＝10×105Pa，阀1必须用先导式溢流阀，而2、3可用远程调压阀。
5.如图所示压力分级调压回路（各阀的调定压力注在阀的一侧），试问：
1）回路能实现多少级压力的调定？
2）每级压力各为多少？
解：
1）可实现8级压力调定
2）
各电磁铁通电情况及泵出口压力MPa
1Y
-
-
-
-
+
+
+
+
2Y
-
-
+
+
-
-
+
+
3Y
-
+
-
+
-
+
-
+
Pp
0
0.5
1
1.5
2.5
3
3.5
4
6.液压缸无杆腔面积A=50cm2,负载F=10000N，各阀的调定压力如图示，试确定活塞运动时和活塞运动到终点停止时A、B两处的压力。
解：
活塞运动时：
；PA=2MPa；PB=2MPa
活塞运动到终点停止时：
PA=5MPa；PB=3MPa
7.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，无杆腔面积A1=20cm2，有杆腔有效面积A2=10cm2，溢流阀调整值py=3MPa，减压阀调整值pj=1.5MPa。
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）两问中，由于节流阀安装在夹紧缸的回油路上，所以夹紧缸无论在运动或夹紧工件时，减压阀均处于工作状态，故pA=pj=1.5MPa。
此时溢流阀始终处于溢流工况，故pB=py=3MPa。
3）当夹紧缸负载阻力FII=0时，节流调速回路仍处于工作状态，因此夹紧缸的回油腔压力处
于最高值：
8．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。
问：
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？
解：
1）启动缸II所需的压力：
当减压阀调定压力为：
pj1=10×105Pa时，pj1小于p2，减压阀处于工作状态，其出口压力为pA=pj1=10×105Pa不能推动阻力F2,故缸II不动，此时，pB=py=45×105Pa，压力油使缸Ⅰ右移。
当减压阀调定压力为：
pj2=20×105Pa时，pj2=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。
当减压阀调定压力为：
pj3=40×105Pa时，pj2>p2，减压阀口全开、不起减压作用，若不计压力损失，此时pA=pB=p2=20×105Pa，故缸II单独右移，直到缸II运动到端点后，压力上升至pA=pj=40×105Pa，pB=py=45×105Pa，压力油才使缸I向右运动。
9．试分析图示回路在下列情况下，泵的最高出口压力（各阀的调定压力注在阀的一侧）：
1）全部电磁铁断电；
2）电磁铁2DT通电，1DT断电；
3）电磁铁2DT断电，1DT通电。
答：
1）全部电磁铁断电，PP=5.5MPa；
2）电磁铁2DT通电，1DT断电，PP=3MPa；
3）电磁铁2DT断电，1DT通电，PP=0.5MPa。
10．如图所示调压回路（各阀的调定压力注在阀的一侧），试问：
1）1Y通电，2Y断电时，A点和B点的压力各为多少？
2）2Y通电，1Y断电时，A点和B点的压力各为多少？
3）1Y和2Y都通电时，A点和B点的压力各为多少？
4）1Y和2Y都断电时，A点和B点的压力各为多少？
答：
1）右侧溢流阀起调压作用，PA=PB=1MPa；
2）左侧溢流阀起调压作用，PA=2.5MPa，PB=0；
3）两个溢流阀都不起调压作用，PA=PB=0；
4）两个溢流阀串联，PA=3.5MPa，PB=1MPa；
11．已知液压泵的额定压力和额定流量，若忽略管道及元件的损失，试说明图示各种工况下液压泵出口出的工作压力。
答：
a）p=0
b）p=0
c）p=Δp
d）p=F/A
e）p=2πTm/Vm
12．如图所示双泵供油回路，1－小流量高压泵，2－大流量低压泵，3－顺序阀，4－单向阀，5－溢流阀
1）此基本回路适用于什么场合？
2）叙述工作原理并说明各元件的作用。
答：
1）适用于空载快进和工进速度相差大的回路，功率损耗小，系统效率高。
2）工作原理：
泵1为高压小流量泵，泵2为低压大流量泵，阀5为溢流阀，调定压力为系统工进工作压力；阀3为液控顺序阀，调定压力为系统快进时所须压力；当系统快进需要低压大流量时，泵1、泵2同时向系统供油。
当系统工进时，压力升高，液控顺序阀3打开，低压大流量泵2卸荷，高压小流量泵1向系统提供高压小流量油液。
二、计算题
1．泵和马达组成系统，已知泵输出油压pp＝10MPa，排量Vp=1×10－5m3/r，机械效率ηpm=0.95，容积效率ηpv=0.9；马达排量Vm=1×10－5m3/r，机械效率ηmm=0.95，，容积效率ηmv=0.9，各种损失忽略不计，
试求：
1）泵转速np为1500r/min时，液压泵的理论流量qpt，液压泵的实际流量qp；（L/min）
2）泵输出的液压功率Ppo，所需的驱动功率Ppr，（W）
3）马达输出转速nm；（r/min）
4）马达输出转矩Tm；（Ｎ.ｍ）
5）马达输出功率Pmo。
（W）
答：
1）液压泵的理论流量为：
qpt＝Vpnp＝2.5×10－4m3/s
液压泵的实际流量为：
qp＝qptηpv＝2.25×10－4m3/s
2）液压泵的输出功率为：
Ppo＝ppqp＝2250w
所需的驱动功率为：
Ppr＝Ppo/ηpmηpv=2632w
∵pm＝pp＝10MPa，qm=qp＝2.25×10－4m3/s
∴马达输出转速nm=qmηmv/Vm=1215r/min
4）马达输出转矩为：
Tm＝pmVmηmm/2π=15.13Ｎ.ｍ
5）马达输出功率为：
Pm＝2πTmnm＝1924w
2．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α=22°30′，转速n=960r/min，输出压力p=10MPa，容积效率ηv=0.95，机械效率ηM=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）
解：
3．某液压泵在输出压力为6.3MPa时,输出流量为8.83×10－4m3/s,这时实测油泵轴消耗功率7Kw，当泵空载卸荷运转时,输出流量为9.33×10－4m3/s,求该泵的容积效率ηV=?
和总效率η=?
答：
以空载流量为理论流量，即qt＝9.33×10－4m3/s，实际流量为q＝8.83×10－4m3/s
所以ηV=q/qt=0.946
据已知，PO=pq＝5247.9w，Pr=7000w
所以η=PO/Pr=0.75
4．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=2r/min，最大转速nmax=300r/min，容积效率ηv=0.9，求所需的最小流量和最大流量为多少？
解：
5．马达排量Vm=10×10－6m3，供油压力pM=10MPa，流量qM=4×10－4m3/s，容积效率ηmv=0.95，总效率η=0.75，求马达输出转矩TM、转速nM和实际输出功率PMo？
答：
马达输出扭矩TM=pM×Vm×η/（2πηmv）=12.57N.m
马达转速nM=qM×ηmv/Vm=38r/s=2280rpm
马达输出功率PMo=pM×qM×η=3Kw
6．液压泵输出油压P=20MPa,转速n=1450rpm,排量V=100ml/r,若容积效率
=0.95,总效率η=0.9,求该泵输出的液压功率P=?
和驱动该泵的电机
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