0.943601031664.122300
该状态是层流状态,即
液压泵的吸油高度Hs为2.15m.
2-14题2-14图所示的柱塞直径d=20mm,缸套的直径D=22mm;长l=70mm.
柱塞在力F=40N的作用下往下运动。
若柱塞与缸套同心,油液的动力粘度
=0.784x10-6Pa.s,求柱塞下落0.1m所需的时间。
解:
当柱塞往下运动时,缸套中的油液可以看成是缝隙流动
以柱塞为研究对象有
4h3F
242
ld2(3d6hh2)
0.001340
d
0.32m/s
3242
3.1478.4100.070.02(30.0260.0010.001)
0.02
t=-0i1=0.3125s
0.32
第三章
3-1要提高齿轮泵的压力须解决哪些关键问题?
通常都采用哪些措施?
答:
要解决:
1、径向液压力不平衡2、轴向泄漏问题
为了减小径向不平衡力的影响,通常可采取:
1)缩小压油腔尺寸的办法,压油腔的包角通常<45°;
2)将压油腔扩大到吸油腔侧,使在工作过程中只有1~2个齿起到密封作用。
利用对称区域
的径向力平衡来减小径向力的大小;
3)还可合理选择齿宽B和齿顶圆直径De。
高压泵可fB,fDe;中、低压泵B可大些,
这样可以减小径向尺寸,使结构紧凑。
4)液压平衡法:
在过渡区开设两个平衡油槽,分别和高低压腔相同。
这种结构可使作用在轴承上的力但容积效率(nv)J
齿轮泵的泄漏途径主要有三条:
端面间隙泄漏(也称轴向泄漏,约占75~80%),指压油腔和过渡区段齿间的压力油由齿间
根部经端面流入轴承腔内(其与吸油腔相通)。
径向间隙泄漏(约占15~20%),指压油腔的压力油经径向间隙向吸油腔泄漏。
齿面啮合处(啮合点)的泄漏,在正常情况下,通常齿面泄漏很小,可不予考虑。
因此适当的控制轴向间隙的大小是提高齿轮泵容积效率的重要措施。
3-2叶片泵能否实现正反转?
请说出理由并进行分析。
答:
不能。
因为定量叶片泵前倾13°,是为了减小压力角,从而减轻磨损。
而变量叶片泵后
倾24°,有利于叶片紧贴定子内表面,有利于它的伸出,有效分割吸压油腔。
3-4已知液压泵的输出压力p为10MPa,泵的排量q为100ml/r,转速n为1450r/min,泵的
容积率v=0.90,机械效率m=0.90,计算:
1)该泵的实际流量;
2)驱动该泵的电机功率。
解:
理论流量qt=qn=100x1450=145000ml/min=145l/min
__q_
v=
qt
实际流量q=vqt=0.90x145=130.5l/min
Pi=T=26852w
3-5某机床液压系统采用一限压式变量泵,泵的流量-压力特性曲线ABC如题3-5图所
示。
液压泵总效率为0.7。
如机床在工作进给时,泵的压力p=4.5MPa,输出流量q=2.5L/min,
在快速移动时,泵的压力p=2MPa,输出流量q=20L/min,问限压式变量泵的流量压力特性
曲线应调成何种图形?
泵所需的最大驱动功率为多少?
解:
在图上标出D点(2MPa,20L/min),过D点作线段AB的平行线,交q轴于G点。
在图上再标出E点(4.5MPa,2.5L/min),过E点作线段BC的平行线,交p轴于H点。
GD,EH相交于F点。
A(0,27.5)B(45,25)D(20,20)所以G(0,21.1)
B(45,25)C(63,0)E(45,2.5)所以H(48.5,0)
所以GF为y=-0.06x+21.1HF为y=-1.39x+67.42
所以卩点(34.8,19)
QL/min
qMt
58
V
92.06%
qM
63
理论输出转矩
T|Mt
pVm
6.3MPa40mL/min
=40.13N.m
M
可得
也93.45%
T“t
V
M86.03%
3-7某液压马达的进油压力p=10Mpa,理论排量q0=200mL/r,总效率=0.75,机械效率
=0.9。
试计算:
(1)该马达所能输出的理论转矩
(2)若马达的转速n=500r/min,则进入马达的实际流量应是多少?
(3)当外负载为200N.m(n=500r/min)时,该马达的输入功率和输出功率各为多少?
解:
11
(1)理论转矩M0=pMq0=X10X106x200X10-3X10-3=318.5N.m
223.14
(2)实际流量
v=nq。
/
50020010
=120L/min
0.75
0.9
(3)输入功率PMi=pMqM=10X106X120X103/60=20kw
23.14500
输出功率Pm。
=2nTM=2OO=10.5kw
60
第四章
第四章
V1
q
A1
4qv
VD2;
V22V
A
4qv
(D2d2)
故:
v2aD2
V1A(D2d2)
2
即:
D2
2d2
4-4如图所示的液压缸的速比为2,缸内允许工作压力不能超过16Mpa。
如果缸的回油口封
闭且外载阻力为零,是否允许缸进口压力p提升到10Mpa?
解:
速比指的是液压缸往复运动的速度之比,图示为单杆双作用液压缸,其往复速度分别为:
当缸的回油口封闭且外载阻力为零,若将进口压力提升至
10Mpa,则根据活塞的受力分析
可得:
2,2
Dd
P进P回—
44
p回p进—10220MPaPmax16MPad
所以,不能把进口压力提升至10Mpa
4-5如题4-5所示,某一单杆活塞式液压缸的内径D=100mm,活塞杆直径d=70mm,
qo=25L/min,po=2Mpa。
求:
在图示三种情况下,缸可承受的负载F及缸体移动速度各为多
少(不计损失)。
要求在图中标出三种情况下缸的运动方向。
解:
(1)为差动连接
缸向左运动;
(2)无杆腔进油
―人p14d2p2-(d2d2)
D2P0
3.14
10021062106
15700N
4
4
q
4q
425103
0.05m/s
A1
D2
60
3.141002106
缸向左运动;
(3)缸有杆腔进油
226
(10°70)102106=8007N
4
缸向右运动。
4-8一单杆液压缸,快速伸出时采用差动连接,快速退回时高压油输入缸的有杆腔。
假设此缸往复快动时的速度都是0.1m/s,慢速移动时,活塞杆受压,其推力为25000N;已知输入
33
流量q=25X10cm/min,背压p2=0.2MPa。
(1)试决定活塞和活塞杆的直径;
(2)如缸筒材料采用45钢,试计算缸筒的壁厚;
(3)如缸的活塞杆铰接,缸筒固定,其安装长度l=1.5m,试校核活塞杆的纵向稳定性。
m=0.95,P0=0.2MPa
(1)活塞杆的直径由v3
有d4q\V3
查缸径及活塞杆标准系列取d=80mm
活塞直径D=组d2=108.2mm
Vv2
查缸径及活塞杆标准系列取D=150mm
(2)缸筒材料为45钢时,[d]=db/n==600/4=150MPa
222
F1=[4DP-4(D-d)P0]m
122
—-(Dd)P。
m4
Pn=P=」=1.49MPa16MPa
-D2
4
Py=1.5Pn=1.493.12=4.65MPa
按薄壁圆筒计算壁厚
PyD
2
4.65150
2.33mm(取2.5mm)
2
150
(3)纵向稳定性校核
查表得
185;22;
E2.06
1011N
m2;f
8
4910
Nm2;a15000
计算得jd4
3.1480
4
-200.9610
4
64
64
!
.285、2120
第五章
第五章
5-3说明O形、M形、P形、和H形三位四通换向阀在中间位置时的特点。
答:
O形:
中位时,各油口互不相通,系统保持压力,油缸两腔的油液被封闭,处于锁紧状态,停位精度高。
油缸进/回油腔充满压力油,故启动时较平稳。
M形:
中位时,P、T口连通,A、B口封闭;泵卸荷,不可并联其他执行机构;油缸两腔的油液被封闭,处于锁紧状态,停位精度高。
缸启动较平稳,与O型相似。
P形:
中位时,P、A、B连通,T口封闭;可形成差动回路;泵不卸荷,可并联其他执行机构;缸启动平稳;换向最平稳,常用。
H形:
中位时各油口互通,泵卸荷,油缸活塞处于浮动状态,其他执行元件不能并联使用(即不能用于并联多支路系统);执行元件停止位置精度低;由于油缸油液回油箱,缸启动有冲
5-5现有三个外观形状相似的溢流阀、减压阀和顺序阀,铭牌已脱落,如何根据其特点做出正确的判断?
答:
溢流阀的先导阀泄油方式是内泄,常态下阀口常闭。
工作时,进、出口相通,进油口压力为调整压力,一般并联于系统。
出油口一般直接接回油箱,用于定压溢流或安全保护。
减压阀的先导阀泄油方式是外泄,常态下阀口常开。
工作时,出油口压力稳定在调定值
上,一般串联于系统。
顺序阀的先导阀泄油方式多数情况是外泄,压力很低时是内泄,阀口处于常闭状态。
工作时,进、出油口相通,进油口压力允许随负载的增加而进一步增加。
实现顺序动作时串联于系统,出油口与负载油路相连,不控制系统的压力,只利用系统的压力变化控制油路的通断。
作卸荷阀用时并联于系统。
可将三个阀分别接于油路中,通过测试进出口压力及与负载的关系来判断阀的类型。
具体内容可参照上述部分。
5-6先导式溢流阀的阻尼小孔起什么作用?
如果它被堵塞或加工成大的通孔,将会出现什么问题?
答:
先导式溢流阀中的阻尼孔的作用是使油液流过时,使主阀芯上下端形成压力差。
当作用于先导阀上压力达到调定压力后主阀上腔油液产生流动,阻尼孔使下腔油液来不及补充上去,主阀芯上下端形成压力差,作用在主阀芯上产生的液压力超过主阀弹簧力、摩擦力和主阀芯自重时,主阀打开,油液经主阀阀口流回油箱,实现溢流作用。
如果先导式溢流阀主阀芯上的阻尼孔堵塞,进口油液无法进入主阀上腔,亦无法作用于先导阀上,溢流阀变成一个以主阀软弹簧为阻力的直动式溢流阀,很小的压力即使主阀芯打开而成为一个低压卸荷阀,不能控制系统压力。
如果把阻尼孔加工成通孔,主阀芯上下腔压力相等,主阀始终关闭不能溢流,会导致系统压力失控而引发危险或破坏。
5-7为什么高压、大流量时溢流阀要采用先导型结构?
答:
由于在高压大流量下,直动式溢流阀的弹簧力变形量较大,人工操作旋转调整螺母很费力,压力稳定性差。
故直动式溢流阀适用于低压、小流量系统。
而先导式溢流阀则因其调压偏差小,主阀芯上的平衡弹簧刚度小,开启比大,定压精度高,调节省力。
因为调压弹簧刚度虽然很大,但导阀锥阀的有效承压面积很小,故弹簧力自然减小,调节省力、灵活而适用于高压大流量系统。
5-8单向阀与普通节流阀能否都可以作背压阀使用?
答:
都可以作背压阀。
若将单向阀软弹簧更换成合适的硬弹簧,安装在液压系统的回油路上,可做背压阀使用,其压力通常为:
0.3~0.5MPa
普通节流阀通过改变阀的节流口的面积来控制阀的流量,液体通过节流阀会产生压差,因此,亦有背压作用。
5-11电液比例阀与普通开关阀比较,有何特点?
1能实现自动控制、远程控制和程序控制;
2能连续地、按比例地控制执行元件的力、速度和方向,并能防止压力或速度变化及换向
时的冲击现象;
3把电传动的快速灵活等优点与液压传动功率大等特点结合起来。
4简化了系统,减少了元件的使用量。
5制造简便,价格比普通液压阀高。
6使用条件、保养和维护与普通液压阀相同,
5-13利用两个插装阀单元组合起来作为主级,于二位三通电液换向阀。
解:
抗污染性能好。
以适当的电磁换向阀作为先导级,构成相当
5-14利用四个插装阀单元组合起来作为主级,于二位四通、三位四通电液换向阀。
1位三通
以适当的电磁换向阀作为先导级,构成相当
通
四
位
一
解:
三位四通
5-15如题5-15图所示,当节流阀完全关闭时,液压泵的出口压力各为多少?
(b)
so
答:
(a)30105Pa;(b)120105Pa;(c)30105Pa;(d)11O105Pa。
5-16如题5-16图(a)、(b)所示,回路参数相同,液压缸无杆腔面积A=50cm2,负载
Fl=1OOOON,各液压阀的调整压力如图所示,试分别确定两回路在活塞运动时和活塞运动到终点停止时A、B两点的压力。
1、当活塞运动时:
B点压力为2MPa,
图(a)负载压力小于减压阀的调定压力,出口压力由负载决定,所以
A点压力为2MPa
图(b)顺序阀调定压力为3MPa,故A点压力为3MPa,B点压力为2MPa。
2、当活塞运动到终点时,无杆腔的压力升高。
图(a)由于压力升高,减压阀工作,所以B点压力为3MPa,A点压力为5MPa
图(b)B点压力为5MPa,A点压力为5MPa
第七章
7-1图示回路,最多可实现几级调压?
各个溢流阀调定压力Py1,Py2,Py3什么关系?
解:
三个溢流阀,当Py1>Py2>Py3时,可实现三级调压。
A缸的
7-2如题7-2图所示,液压缸A和B并联,要求液压缸A先动作,速度可调,且当活塞运动到终点后,液压缸B才动作。
试问图示回路能否实现要求的顺序动作?
为什么?
在不增加元件数量(允许改变顺序阀的控制方式)的情况下应如何改进?
.
7-4如题7-4图所示,一个液压系统,当液压缸固定时,活塞杆带动负载实现“快速进给一—工作进给一一快速退回一一原位停止一一油泵卸荷”五个工作循环。
试列出各电磁铁的动
作顺序表。
(“+”表示电磁铁通电,“-”表示电磁铁断电)
、工作循环
电磁铁
快进
工进
快退
原位停止
油泵卸荷
1YA
+
-
-
-
-
2YA
-
-
+
-
-
3YA
+
-
+(-)
-
-
4YA
-
-
-
-
+
2
7-5如题7-5图所示的进口节流调速系统中,液压缸大、小腔面积各为Ai=100cm,A2=50
cm2,负载Fmax=25KN。
(1)若节流阀的压降在Fmax时为3MPa,问液压泵的工作压力Pp和溢流阀的调整压力各
为多少?
(2)若溢流阀按上述要求调好后,负载从Fmax=25KN降为15KN时,液压泵工作压力和
活塞的运动速度各有什么变化?
25103
4=2.5MPaPp=Pi+FT=2.5+3=5.5MPa
10010
(2)液压泵工作压力降低,Pp=P1+Pt=1.5+3=4.5MPa,压力取决于负载!
根据v丑CT(Pp—)m节流阀(AT)的面积一定时,随负载(F)的J,速度(v)
A1A1pA,
To
7-6如题7-6图所示,如变量泵的转速n=1000r/min,排量V=40mL/r,泵的容积效率v=0.9,
机械效率m=0.9,泵的工作压力Pp=6MPa,进油路和回油路压力损失PtP回1
MPa,液压缸大腔面积A1=100cm2,小腔面积A2=50cm2,液压缸的容积效率v=0.98,
机械效率m=0.95,试求:
(1)液压泵电机驱动功率;
(2)活塞推力;
(3)液压缸输出功率;
(4)
系统的效率。
7-7改正如题7-7图所示的进口节流调速回路中的错误,并简要分析出现错误的原因(压力继电器用来控制液压缸反向)。
w
7T
UJ
wl^lIbn
7-8分别用电磁换向阀、行程阀、顺序阀设计实现两缸顺序动作的回路,并分析比较其特点。
可利用电气实现
$
用电磁换向阀实现的顺序动作回路这种回路调整行程方便,只需改变电气控制线路就可以组成多种动作顺序,
互锁,动作可靠。
T
百
V
7L
O1■
>1
用顺序阀实现的顺序动作回路
行程控制单一,改变动作顺序较困难
7-9如题7-9图所示,液压缸和固定,由活塞带动负载。
试问:
(1)图示回路属于什么液压回路?
说明回路的工作原理。
(2)各种液压阀类在液压回路中起什么作用?
(3)写出工作时各油路流动情况。
(1)此回路属于用调速阀的同步回路。
压力油同时进入两液压缸的无杆腔,活塞上升。
调速阀4、5采用单向阀桥式整流油路,改变调速阀开口大小以调节流量,使两缸活塞同步运动。
(2)溢流阀:
应作定压溢流阀用。
电磁换向阀、单向阀:
控制油液流动方向。
单向阀桥式整流油路能保证活塞上下运动均能通过调速阀4调速。
调速阀:
控制油液流量大小。
(3)换向阀中位时,泵卸荷。
换向阀1DT通电,进油:
油液从泵1换向阀左位单向阀6调速阀4单向阀9缸的无杆腔;油液从泵1换向阀左位单向阀10调速阀5单向阀13缸的无杆腔。
回油:
、缸的有杆腔换向阀左位油箱。
换向阀2DT通电,进油:
油液从泵1换向阀右位、缸的有杆腔。
回油:
缸
的无杆腔单向阀8调速阀4单向阀7换向阀右位油箱;缸的无杆腔单
向阀12调速阀5单向阀11换向阀右位油箱。
第八章
第八章
8-1列出如题8-1图所示的液压系统实现“快进一一工进一一挡铁停留一一快退一一停止”工作循环的电磁铁压力继电器动作顺序表,说明系统图中各元件的名称和作用,并分析该系
统由哪些基本回路组成。
动作
1DT
2DT
3DT
YJ
快进
+
-
-
-
工进
+
-
+
-
挡铁停留
-
-
+
+
快退
-
+
-
-
原位停止
-
-
-
-
各个元件名称和作用:
变量泵
(1):
提供流量可变的油液
单向阀(2、5、7):
单向导通
电液换向阀(3):
控制油路方向
二位二通电磁阀(4):
作为油路开关换向调速阀(6):
控制流量,改变缸动作速度顺序阀(8):
快进到工进的顺序控制溢流阀(9):
背压
基本回路:
换向回路、锁紧回路、卸荷回路、容积节流调速回路、速度换接回路、外控顺序阀控制的背压回路。
8-2、有一个液压系统,用液压缸A来夹紧工件,液压缸B带动刀架运动来进行切削加工,试拟定满足下列要求的液压系统原理图。
(1)工件先夹紧,刀架再进刀,刀架退回以后,工件才能松夹;
(2)刀架能实现“快进一一工进一一快退一一原位停止”的循环;
(3)工件夹紧力可以调节,而且不会因为各动作循环负载的不同而改变;
(4)在装夹和测量工件尺寸时,要求液压泵卸荷。
8-3阅读如题8-3图所示的液压系统,并根据题8-3表所列的动作循环表中附注的说明填写
电气元件动作循环表,并写出各个动作循环的油路连通情况。
题8-3表电气兀件动作循环表
电磁铁动作
1DT
2DT
3DT
4DT
5DT
6DT
YJ
附注
定位夹紧
-
-
-
-
-
-
-
i、n两缸各自进行独立循环动作,互不约束。
4DT、6DT中任何一个通电时,1DT便通电;4DT、6DT均断
快进
+
-
+
+
+
+
-
工作卸荷(低)
-
-
+
-
+
-
+
快退
+
-
-
+
-
+
+
松开拔销
-
+
-
-
-
-
-
原位卸荷(低)
-
-
-
-
-
-
-