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1、第八章思考题和习题解8-1图8-22所示的进口节流调速回路，已知液压泵的供油流量%,=6Lmin,溢流阀调定压力Pp=3MPa,液压缸无杆腔面积A=20XRF,机2,负载f=4000N,节流阀为薄璧孔，开口面积为4=0.01乂10口m2,Cd=O.62夕=9000Ag/根3,试求：1）活塞的运动速度。2）溢流阀的溢流量和回路的效率。3）当节流阀开口面积增大到A”=0.03x104机2和A/?=0.05xl0-4z2时，分别计算液压缸的运动速度和溢流阀的溢流量。解：负载产生的压力P=fIMPa4节流阀压差APT=3-2=TMPa节流阀流量Ar=0.01xl0462时q = CAt2AP=0.62
2、 0.0 Ix IO42l106 CC S=2.9 10 900OQxIO-5缸速度V=-=1.4610msA2103溢流阀的溢流量=-l=610360-2.9105=7.1104m3/sFVPPqP= 19%40001.4510231O611O4节流阀流量A71=0.03xl04m2时q CAt=0.62 0.0310溢流阀的溢流量q=%,-ql=10x105-8.7xl()T=,3o-4w35缸速度v=4=29xl3=4.38102misA2103节流阀流量At2=0.05x104m2时大于泵排量，溢流阀不打开,溢流阀的溢流量为O缸速度y=幺=IOx1=510-2m/5A21038-2图8
3、-23所示调速回路中的活塞在其往返运动中受到的限力F大小相等，方向与运动方向相反，试比较；1）活塞向左和向右的运动速度哪个大？2）活塞向左和向右运动时的速度刚性哪个大？1,向右运动时：夕1=CA1(pp-pl)=CAT(PP-PI)OC二4二C4(PPA-尸产vAA4夕Kv=!rCAPpAi-F-i2,向左运动时：昨q二CM%4一可vACAPpA2-FlAl）A2,向右速度大，刚性大图8-22题8-1图图8-238-2图8-3图8-24所示为液压马达进口节流调速回路，液压泵排量为120mlr,转速为IOooIVmin,容积效率为0.95.溢流阀使液压泵压力限定为7MPa,节流阀的阀口最大通流面
4、积为27x,流量系数为0.65,液压马达的排量为160mlr,容积效率为0.95,机械效率为0.8,负载转矩为61.2Nm,试求马达的转速和从溢流阀流回油箱的流量。解：,T26.2861.2_.rj马达需要的压力P=3MPaV,l,0.8X160X1()6节流阀流量qCAt=0.65x27Xl(T2X4X()6=1.66X103nv,Is=99.6L/min900马达转速M=996x095=59IrZmin0.16泵流量qp=nVv=12010-610600.95=1.910-335=114Lmin溢流14.4Lmin8-4图8-25所示的出口节流调速回路，己知液压泵的供油流量%,=25Lmi
5、n,负载F=4000ON,溢流阀调定压力p=5.4MPa,液压缸无杆腔面积A=80x102有杆腔面积A2二火又埒液压缸工进速度皿!,不考虑管路损失和液压缸的摩擦损失，试计算：1）液压缸工进时液压回路的效率。2）当负载F=O时，活塞的运动速度和回油的压力。解：F=40000=5,A180q=A2v=801040.18IO3=1.44Lin2=A2v=401040.18103=0.72Lminqp=25Lmin,A1=100IO4w2.A2=50x10Tm2。f由零增至3000ON时活塞向右移动速度基本无变化，v=0.2mmin,若调速阀要求的最小压差为AP=O.5MP试求:20.8P40000
6、0.18FV 效率 =-6Pq 5.41062510= 5.3%2,空载时，流量达到溢流时的阻力，当压差为10.8时 eft = CA J2-0,8 = 3.67 0.72 = 2.65L / mincl 2.65103V = 一 =A140 104=0.66 m / min图8-24题83图8-5在图8-26所示的调速阀出口节流调速回路中1）不计调压偏差时溢流阀调整压力Py是多少?液压泵的工作压力是多少?2)液压缸可能达到的最高工作压力是多少？3)回路的最高效率为多少？解：负载压力最大为nF30000P,=3MPaA110调速阀产生的泵压为0.52=0.25M4所以溢流阀调整压力Py最小为3
7、.25MPa,也是泵的工作压力2)缸可能达到的最高压力6.5MPa。即负载为零，1腔3.25,2腔6.5MPa。3)最高效率：FV300000.2f=7r=7.4%Pq3.25106X251038-6图8-27所示的回路能否实现节流调速?为什么？不能，定差溢流阀需要软弹簧，容易打开溢流阀，失去作用。图8-26题8-5图图827题84图8-7在图8-28所示的容积调速回路中，如变量泵的转速%,=l(XX)“min,排量Vff=40加/，泵的容积效率%=0.8,机械效率=0.8o泵的工作压力PP=SMPa,液压缸大腔面积A=IooXIOT机2,小腔面积&=50X10462。液压缸的容积效率7/=0
8、.98,机械效率,二=0.8,管道损失忽略不计，试求：1)回路速度刚性。2)回路效率。3)系统效率。解：1,回路速度刚性kpZ=I-黄Vnki=1.33IO-9= 937500A12(100x10-4)2Z-1.33x10-92,回路效率：理论上为1；管道损失不计。3,泵的效率=X小=0.9x0.8=0.72缸的效率=X%=0.980.95=0.93系统效率0.72*0.93=0.678-8图8-29所示为变量泵一一定量马达式调速回路,低压辅助液压泵输出压力Pv=O.4MPa,变量泵最大排量匕=KX)血，转速=I(XDrmin,容积效率加=().9,机械效率np=0.85o马达的相应参数为匕,
9、=5()/*,T7vw=0.95,qmM=0.9不计管道损失，试求当马达的输出转矩为4=40Nz,转速为M=160rmin时，变量泵的排量、工作压力和输人功率。解:马达输入压力即泵的工作压力=628x40=5.5SMPaV50x0.9马达输入流量5=8,4Lmin0.95泵排量n IOOO 0.9= 93mLr泵输入功率5.988.440 X 21 X1600.85 0.960 60 0.9 0.95 0.9 0.85= 1.09KW1.U图828题87图图829题8图8-9有一变量泵-定量马达式调速回路，液压泵和液压马达的参数如下：泵的最大排量匕MnaX=I15加”,转速np=100OrZm
10、in,机械效率/=0.9，总效率%,=0.84;马达的排量Vw=148nr,机械效率%,M=0.9,总效率M=O.84；回路最大允许压力Pr=8.3MPa,若不计管道损失，试求：1）液压马达最大转速及该转速下的输出功率和输出转矩。2）驱动液压泵所需的转矩。解：马达定量，V,=148wr马达最大转速=107xl000018475rzmin1480.9泵最大流量,=IOooX115x需=Io7Lmin输出转矩T=旦=83x1480.9=l76NM26.28输出功率：P=6751766.2860=12AKW2）驱动泵需要扭矩= I68.88M0T=pV=8.3x11526.280.98-10在图8-
11、30所示的容积调速回路中，变量液压泵的转速为1200rmin,排量在08mlr可调，安全阀调整压力4MPa;变量液压马达排量在412mlr间可调。如在调速时要求液压马达输出尽可能大的功率和转矩，试分析（所有损失均不计）：1）如何调整液压泵和液压马达才能实现这个要求？2）液压马达的最高转速、最大输出转矩和最大输出功率可达多少?提示:注意匕,，匕,使qW变化的方向。解：因调速回路，有调速区间，当溢流阀打开时，失去容积调速功能。双变量元件，调速的变量都可以该变，求临界点：马达的排量为最大时，扭矩最大，速度最大为要马达扭矩最大，则排量最大，4x126.28=7.64 NjnPVT=-Hi-2调速调泵的
12、排量，泵的流量区间：0,9.6泵转速不变，=12(X)x%所以，最大流量泵最大流量ax=12008=9.6min再次调速调马达的排量速度区间为8002400低于800转时的调速由泵变量，马达恒排量最大，速度区间0800最大转速qB120080zinn/n=2400r/min九4马达最大功率取决于泵的最大功率：P=6.2842400=0.64W8-11如图8-31所示的限压式变量泵和调速阀的容积节流调速回路，若变量泵的拐点坐标为(2MPa.1OLZmin),且在PP=2.8W尸。时%,=0,液压缸无杆腔面积A=50x104W2,有杆腔面积A?=25X10-4n2,调速阀的最小工作压差为05MPa
13、,背压阀调压值为0.4MPa.试求:图8-0超8-10图图83l 题8-1 Il田】一变H泉2 调速阀3液压缸4一背库阀5压力维电器6安全阀1）在调速阀通过41=5Lmin的流量时，回路的效率为多少?2）若ql不变，负载减小4/5时，回路效率为多少？3）如何才能使负载减少后的回路效率得以提高?能提高多少？A225pl-Pz1.90.4c=/=&=0.708,线性比例得出的,PP2.42,A2 一i 不一L PP 1.9-0.452- = 0.1422.43,采用差压式变量泵和节流阀组成的调速回路。PPqP 4+M 2.4= = 0.87最高=0.8648-12试问：图832a所示的容积节流调速
14、回路在结构上、作用上与图8-32b所示的容积节流调速回路有何不同?哪种更合理?解：在缸到位，停止时，看节流阀有没有油通过,A,没有油过节流阀，压力左右相等，保持大偏心，b,有油过节流阀，有压差，偏心保持不变，高压回油。较好。图8-32做8-12图安全阀第九章思考题和习题解9-1试确定图9-23所示调压回路在下列情况下液压泵的出口压力：I）全部电磁铁断电。2）电磁铁2YA通电，IYA断电。3）电磁铁2YA断电，IY.A通电。解：1.5.5MPa2, 3.5MPa3, 0.5MPa92在图924所示调压回路中，如外=2MPa.p2=4MPa,泵卸荷时的各种压力损失均可忽略不计，试列表表示A、B两点
15、处在电磁阀不同调度工况下的压力值。解12AB00000144100211469-3图925所示为二级调压回路，在液压系统循环运动中当电磁阀4通电右位工作时，液压系统突然产生较大的液压冲击。试分析其产生原因，并提出改进措施。解：电磁阀4断电，系统压力由溢流阀2决定，电磁阀得电，系统压力由溢流阀3决定。换向时溢流阀2的控制口压力变化为从0起，由于管路压力为0,产生变化较大。,ham9-4图926所示为两套供油回路供不允许停机修理的液压设备使用。两套回路的元件性能规格完全相同。一套使用，另套维修。但开机后，发现泵的出口压力上不去，达不到设计要求。试分析其产生原因，并提出改进。当泵1工作时，压力油会经
16、过溢流阀3的遥控口，再进入溢流阀4的遥控口，流过泵2,造成回流，。解决是加单向阀。臼9，踵9 2圉图 9 25 K 9-3 图9-5在图9-27所示调压回路中，若滋流阀的调整压力分别为Pyl=6MPa、p2=4.5MPao液压泵出口处的负载阻力为无限大.试问在不计管道报失和调压偏差时:1）换向阀下位接人回路时，液压泵的工作压力为多少?B点和C点的压力各为多少?2）换向阀上位接入回路时，液压泵的工作压力为多少?B点和C点的压力又是多少?图9 27题9 5图解：压力分别,b6MPa；6MPa；L56MPa视溢流阀的泄漏情况。2,4.5MPa;4.5MPa;OMPa9-6在图9-28所示减压回路中，
17、已知活塞运动时的负载尸=1200N.,活塞面积A=15104n2,溢流阀调整值为丫2=45MRz.,两个减压阀的调整值分别为PJl=3.5例Pa和J?=2WP”,如油液流过减压阀及管路时的损失可略去不计，试确定活塞在运动时和停在终端位置时，A,B,C三点压力值。解：负载产生压力0.8MPa运动时0.8：0,8；0.8MPa停止时：3.5,4.5,2MPa97图9-29所示为车床液压夹紧回路原理图，当驱动液压泵的电动机突然断电时，夹不紧工件而产生安全事故。试分析其原因.并提出解决方案。解：没有自锁装置，加单向阀。9-8图930所示为利用电液换向阀M型中位机能的卸荷回路，但当电磁铁通电后，换向阀并
18、不动作，因此液压缸也不运动。试分析产生原囚，并提出解决方案。解因泵直接回油箱，出口压力为零，控制油路压力为零，电磁铁驱动不了阀芯，可在泵出口加单向阀，起被压作用，单向阀前接控制油。图929题97图图9-30题9封图9-9如图931.所示的平衡回路中，若液压缸无杆腔面积为A=80、1。7加2有杆腔面积A2=40乂104根2,活塞与运动部件自重6=6000岫运动时活塞上的摩擦力为/=2000V,向下运动时要克服负载阻力为FL=24000N,试问顺序阀和溢流阀的最小调整压力应各为多少?解:防止自由下落，需要背压力P=J幽=L5A4驱动向下运动需要压力=20002400q-600qL522,50.75
19、=3.25MP.顺序阀大于L5溢流阀大于3.259-10图9-32所示为采用液控单向阀的平衡回路。当液压缸向下运行时，活塞断续地向下跳动，并因此引起剧烈的振动，使系统无法正常工作。试分析其产生原因，并提出改进措施。图932题9-10图解：原因是当开启单向阀，缸下行时，没有被压，单向阀关闭，然后再开启。再关闭。要想液控单向阀一支打开，需要再缸下行时，上腔压力不为零，即在缸下腔加被压。如图：9-11在图9-33所示的快慢速换接回路中，已知液压缸大小腔面积为Al和A2,快进和工进时负载力为FL和F2(F1PxA2,快进，流量夕=Ah=%,1+%,2工进流量q=A2V2=qp2-q得大流量泵qpi=A
20、1（v1-v2）-q小流量泵qp2=Av2Qy3,快进效率1工进效率=X=外例2FL分QpXMx+QpiPYqpMx+QpPy9-12在图9-34所示的速度换接回路中，已知两节流阀通流截面积分别为A”=1加2,At2=Irnm2,流量系数Cd=O.67,油液密度p=9000kg机3,负载压力pl=2MPa.溢流阀调整压力PY=3.6MPa,无杆腔活塞面积A=5010-4m2,液压泵流量qp=25Lmin,如不计管道损失，试问:电磁铁通电和断电时，活塞的运动速度各为多少?解:通电时，只有节流阀1,节流阀流量公式q = CAP = CA=0.67l2xl.6xl()6V -900=2.4Lmin速
21、度V=二一=0.48min5断电时，节流阀1和2都工作，节流阀流量公式= 0.67l12L6l()645V 900=0.9 *2.4L Zminp2+p1=1.62.4*0.9速度V=0.43m/min5图933题9-11图一大海址泉2一卸荷阀3单向阀4 一换向阀5 。流阀6-溢流阀7小流H泵图904题9/2图9-13图935所示为顺序动作回路，液压缸I、11上的外负载力FI=20000N,F2=30000N,W效工作面积都是A=50xl04m2,要求液压缸H先于液压缸I动作，试问：I）顺序阀和溢流阀的调定压力分别为多少？2）不计管路阻力损失，液压缸I动作时，顺序阀进、出口压力分别为多少?解：
22、P1=4MPaA1,溢流阀的调整压力大于7MPa,顺序阀调整压力6.87MPa2,不计损失，缸1动时，顺序阀进口压力6.87出口压力4。9-14图9-36所示为两缸顺序动作回路，缸1的外载为缸2的1/2,顺序阀4的调压比温流阀低IMPa,要求缸1运动到右端。缸2再运动。但当阀3通电后，出现缸1和缸2基本同时动作的故障。试分析其产生原因，并提出改进措施。解：原因是缸1进口节流调速，顾溢流阀前压力达到调定值后是恒定的，缸2的内控顺序阀，在溢流阀溢流时，顺序阀打开了。改进如下图所示。将顺序阀该为外控制式。图935题9“ 3图图9.36 题914图第十章思考题和习题解10-1图10-17所示液压系统由
23、哪些基本回路组成？简要说明工作原理并说明ABC三个阀的作用。解：该系统由调速阀旁通节流调速回路，液压缸差动连接式快速运动回路，换向阀中位时液压泵低压卸荷回路组成。单向阀A的作用是使液压缸小腔的回油通过被压阀B,单向阀C的作用是使泵在低压下卸荷时保证控制油路的压力。10-2试写出图IO-18所示液压系统的动作循环表，并评述这个液压系统的特点。解：特点：液控单向阀实现缸差动连接，回油节流调速，泵空转时低压卸荷。习答表2系统动作循环动作名移伤号东源IYA2Y3YA快近.4V-A.-停留+-怏遛-件止Z图10-17I10-1图图10-18题10-2图103如图10-19所示的液压机液压系统能实现.，快
24、进、慢进一保压一快退、停止”的动作循环。试读懂此系统图，并写出：1）包括油液流动情况的动作循环表。2）标号元件的名称和功用。解：习答表3动作循环及液流情况动作名弟信号*源电tt帙状毒泊凌海讣侑必IYA2YA快进KF超动按加4-*23-4（左般）4（fiF）油IftH9IO传进强力升A234（左整）4（右装）m希梨236lO保瓜布块“hn快退张力解电器发出小弓A、，j4（右肿）j234（左腔）SM1K.9TllIO8.53油箱停止尸IyM口JiV开关-习答会4元件的名称和功用林名称功用1溢而他两定条境I.作出.力2单向阀使系统州侑时保特定的捽觥油路压力3电液换向战使压力机吊块实现换向4助活塞打使
25、出力机附块实现快进、快理*XZ行号么你功用I理;：5节漉阳HH限力机滑快返网速度6实现快进和慢进的功什转换7压力嫌电器发出保压阶段弊止的信号8单向一规定通MW没同油流的方向9液控单向的使林事M中的油通网懒的油料IO主汁家缸使Jk力机滋线住建小力11辅助油箱快进时向柱富M供油10-4如图10-20所示的双液压缸系统，如按所规定的顺序接受电气信号，试列表说明各液压阀和两液压缸的工作状态。习答表S液压阀与液压缸工作状态动作顺洋H.。电磁铁状杳液也冏状会液乐M状6IYA2YAMIlM23阀4M6rI&rnI-右左右h方左MJXiU2-ti右右416右(r左行3_左U右左左右左左左行4左左左左左左右行左
26、行5.-左右左左&右右行6-一右左右右左行GT图10-19题10-3图图102）题10-4图10-5图1021所示的液压系统是怎样工作的?按其动作循环表（表106）中提示进行阅读.将该表填写完整，并作出系统的工作原理说明。解：系统工作原理:系统由双缸互不干扰油路和定位夹紧顺序动作油路组成.高压小流从泵负责定位、夹紧和工进，低压大流量泵负责快进和快退定位、夹紧油路中工作压力由减压阀调定，由单向阀保压，由节流阀控制速度，压力继电器供显示“定位、夹紧状态已完成.之用;3,缸I采用回油节流调速.缸Il采用进油节流调速，快进时自缸都作差动连接;每个工作缸由两个换向阀实现四个动作，调度设计上十分经济，但油
27、路迂回,压降损失大。此外，每个缸都有一条经流量阀的常通油路，是使系统耗能发热的根源。系统动作循环完整表见表6,习苦衷6系统动作循环完整表动的名欲电气.件条件HSnlH，YA2YAIlYA12YA21YA22YAYJ定位、火家-孑I）I、口什独立殆拜动H.4小为束IYI2YA.22YA中任个通电时,IYA便划I2VA.22YA均晰电时,IYA才*电快进*-工进、卸荷（低）一-快退4-松开、拔第-原位,和储（ft）-_-图10-21110-5图10-6图10-22所示为用直动式比例压力阀的注塑机控制系统.试参照书中同类系统叙述系统的工作过程。解：系统采用直动式比例压力阀与传统先导式滋流阀、减压阀等
28、的遥控口相连接.实现对溢流阀、减压阀等的比例控制。送料和螺杆旋转由比例压力阀和比例节流阀进行控制，以保注射力和注射速度的精确可控。注塑机的工作过程是：塑料的粒料在旋转的螺杆区受热而塑化。方向阀6处于左位，通过液压马达驱动螺杆转动.转速由比例节流阀1.确定。螺杆向右移动.注射缸7经过由比例阀2和先导式溢流阀4组成的电液比例先导溢流阀排出压力油.支撑压力由先导阀2确定。此时方向阀5处于右位。己塑化的原料由螺杆向前推进而射人模具。注射缸7的注射压力通过由阀3和阀2组成的电液比例先导减压阀确定，此时方向阀5处于左位。注射速度由比例节流阀1来精细调节.此时方向阀6处于右位。注射过程结束时，比例阀2的压力
29、在极短时间内提高到保压压力。图10-22即1。6图I比例学流阀21匕例压力阙3比例M代阀4.先导式溢流触，6-方向N7注贴M107图1023听示为双液压缸折弯机同步电液比例控制系统，试说明系统工作价况。解图1023中1、2为电液比例调速阀.3为钢带系统.4为差动变压器。差动变压器通过钢带系统检侧滑块运动过程的同步情况.并转换为电信号反馈.实现闭环控制。10-8图10-24所示为四通伺服阀控制的机液伺服控制系统，试阐述工作原理，画出系统的框图，并求出其X输入输出y之比。解系统框图如习答图10所示。第十一章思考题和习题解11-1如图11-9所示的某立式组合机床的动力滑台采用液压传动。已知切削负载为
30、28000N,滑台工进速度为50mmin,快进、快退速度为6mmin,滑台(包括动力头)的质量为1500kg,滑台对导轨的法向作用力约为150ON,往复运动的加、减速时间为0.05s,滑台采用平面导轨，fs=0.2,力=()1,快速行程为100mm,工作行程为50mm,取液压缸机械效率”,=0.9。试对液压系统进行负载分析。提示:滑台下降时，其自重负载由系统中的平衡回路承受，不需计入负载分析中。图11-9题IM图解:习答表7液压缸在各工作阶段的负载E(V.=O9)T况负依组成负找位”、起动333加速I-FJJ11t,/J3500快进F=FJa167L进F=FJKR31278反向F=几/FC16
31、679加速F=F.F-Fb19346快返C16512制动F三FtttFc-Fm13179停止F=FG16346“mm11-2在图U-IO所示的液压缸驱动装置中，已知传送距离为3m,传送时间要求小于15s,运动按图II-IOb规律进行，其中加、减速时间各占总传送时间的10%;似如移动部分的总质量为510kg,移动件和导轨间的静、动摩擦因数各为0.2和0.1,取液压缸机械效率帆=0.9,试绘制此驱动装置的工况图。解：习答表8装置各运动阶段的负裁F(%=0.9)匕动阶Bl例栽m成AVN起动=AbIlllM速Ffcl+F640句速F-FH556M速尸=472350rmin。如工作台、工件和夹具总质量为
32、520kg,工作台总行程为400mm,工进行程为250mm,快进速度为4.5mmin,工进速度为60-100mnVmin,往复运动的加、减速时间不希望大于0.05s,工作台采用平导轨，=0.2,fd=0.1试为该机床设计一液压系统。图H-IO题11-2图11-4某立式液压机要求采用液压传动来实现表119所列的简单动作循环，如移动部件总质量为510kg,摩擦力、惯性力均可忽略不计，试设计此液压系统。119液压机要实现的简单动作循环动竹名称外负枝八；速度/mmin1快速卜降50006慢速施压5(XXM)0.2快速提升I(MXX)12原位停止解:9 6l l(r4m2 9 46 0mWl I6x IiO-Jl习答曲 Iif 3J答讯】4题114傅图11-5一台卧式单面多轴钻孔组合机床，动力滑台的工作循环是:快进一一工进一一，快退一一停止。液压系统的主要性能参数要求如下:轴向切削力F=24000N:滑台移动部件总质量为510kg;加、减速时间为0.2s:采用平导轨,静摩擦因数=0.2,动摩擦因数力=0.1;快进行程为200mm,工进行程为IoOmm叶夬进与快退速度相等，均为35rnmin,工进速度为3040mmmin工作时要求运动平稳,且可随时停止运动。试设计动力滑台的液压系统。
