液压回路习题答案.doc

习 题 六
6-1． 在图示的平衡回路中，若液压缸无杆腔面积为A1=60×10-4m2，有杆腔的面积为A2=30×10-4m2，活塞与运动部件的自重为G=6000N，活塞运动时的摩擦阻力为Ff=1500N。油缸运动需要克服的恒定向下的负载阻力为FL=3000N，问：（1）溢流阀的最小调整压力应为多少？（2）在所求得的溢流阀最小调定压力下，顺序阀的最大调整压力和最小调整压力各为多少？

图题6-1
解：（1）2YA通电，保持油缸自重和负载刚好能够向上，当无杆腔压力为0，可得溢流阀的最小调定压力：
ps =(G+FL+Ff ) / A2=（6000+3000+1500）/（30×10-4) =3.5MPa
（2）1YA通电，无杆腔的压力p1在0~ps（=3.5MPa）之间变化。活塞向下运动，运动部件的受力方程为：
p2A2+Ff=G+FL+ p1A1
①当p1=0得出顺序阀的最小调整压力为p顺min，则
p2A2+1500=6000+3000+0×A1
p2=p顺min=2.5 MPa
②当p1 =3.5MPa得出顺序阀的最大调整压力为p顺max，则
p2A2+1500=6000+3000+3.5×106×60×10-4
p2=p顺max=9.5 MPa。
故溢流阀最小调定压力为3.5 MPa，此时，顺序阀最大调整压力为9.5 MPa，最小调整压力为2.5 MPa。

6-2． 在图示简易压力机回路中，液压缸无杆腔面积A1=60×10-4m2，有杆腔的面积为A2=30×10-4m2，活塞与运动部件的自重为G=6000N，活塞运动时的摩擦阻力为Ff=1500N。向下运动有空载匀速快速下行和负载慢速下移两种工况，负载阻力（方向向上）FL在10000~30000N之间变化；向上空载快速退回。
问：（1）溢流阀合适的调整压力应为多少？
（2）顺序阀合适的调整压力为多少？

图题6-2
解：（1）活塞匀速快速下行时确定顺序阀合适的调整压力。通过对油缸向下运动的受力分析，得出：
Ff+FL+ p2A2=G+ p1A1
式中：p1为无杆腔压力；p2为有杆腔压力；当活塞空载匀速快速下行时可以依靠顺序阀平衡油缸运动部件的重量，则可以令此时p1=0和FL=0，即
1500+ 0 + p2A2=6000+0×A1
可以得出：p2=1.5MPa即为顺序阀的调定压力。
（2）活塞向下运动承受最大负载时确定溢流阀合适的调整压力。
当负载慢速下移FL=30000N，即
1500+30000+ 1.5×106×30×10-4=6000+ p1A1
可以得出：p1=5MPa即为溢流阀的调定压力。

6-3．何存兴编教材图7-9（如下图）所示的回油节流调速回路，已知液压泵的供油流量qp=25L/min，负载F=40000N，溢流阀调定压力pp=5.4MPa，液压缸无杆腔面积A1=80×10-4m2，有杆腔面积A2=40×10-4m2，液压缸工进速度v =0.18m/min，不考虑管路损失和液压缸的摩擦损失，试计算：
1）液压缸工进时液压系统的效率。
2）当负载F =0时，活塞的活动速度和回油腔的压力。
qy
q1
p1
A2
p2
v
F
p2
q2
AT
A1
qP
pP

图题6-3
解：1）回路的效率=Fv/ppqp=5.33%
即液压缸工进时液压系统的效率为5.33%
2）①负载F =40000 N时,
v==(KAT /A2)(pp A1/A2－)m
=KAT/A2( pp A1－F)
=0.18 m/min
则当F=0N，可得v’=0.66m/min；
②由p1A1=p2A2+F
F=0，且p1=ps=5.4MPa
有：p2=10.8 MPa
故活塞的活动速度为0.66m/min，回油腔的压力为10.8 MPa。

6-4. 何存兴编教材图7-8a（如下图）所示的进油节流调速回路，已知液压泵的供油流量qp=6L/min，溢流阀调定压力pp=3.0MPa，液压缸无杆腔面积A1=20×10-4m2，负载F=4000N，节流阀为薄壁孔口，开口面积为AT =0.01×10-4m2,cd =0.62,ρ=900kg/m2,求：
1）活塞杆的运动速度v。；
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AT1=0.03×10-4m2和AT2=0.05×10-4m2时，分别计算液压缸的运动速度v和溢流阀的溢流量。
v
A
p1
p
=
0
q
F
-
p
p
Δ
p
=
A1
A2
q
q
p
p
p
1
y
p
1
T
2

图题6-4
解：1） 对于薄壁孔，节流系数K=cd=2.92×10-2
v==(KAT / A1)(pp－)m， 其中m=0.5；
= (2.92×10-2×0.01×10-4/20×10-4)( 3.0×106－4000/20×10-4)0.5
= 0.0146m/s
2）q1=A1v=2.92×10-5 m3/s=1.752 L/min
溢流量qy=qp－q1=4.248 L/min
回路的效率=Fv /ppqp=19.5%
3）①节流阀开口面积增大到AT1=0.03×10-4m2时,
v ==(KAT / A1)(pp－)m
= (2.92×10-2×0.03×10-4/20×10-4)( 3.0×106－4000/20×10-4)0.5
= 0.0438m/s
q1=A1v =0.876×10-4 m3/s=5.256 L/min
溢流量qy=qp－q1= 0.744L/min
②节流阀开口面积增大AT1=0.05×10-4m2时,
v ==(KAT / A1)(pp－)m
= (2.92×10-2×0.05×10-4/20×10-4)( 3.0×106－4000/20×10-4)0.5
= 0.073m/s
q1=A1v =1.46×10-4 m3/s=8.76 L/min；
溢流量qy=qp－q1=－2.76 L/min;
可以看出，此时AT2太大，压力流方程已经不成立，即节流阀上通过的流量和供油流量qp相等：v = qp/ A1=0.05m/s , 溢流量qy=0

图题6-5
6-5．在图示简化了的调速阀节流调速回路中，已知泵的供油流量为qp=50L/min，液压缸无杆腔面积为A1=120×10-4m2，有杆腔的面积为A2=60×10-4m2，负载力F由零增至72000N时活塞向右运动的速度基本无变化，υ=2m/min，若调速阀要求的最小压差Δpmin=0.5MPa 。求：（1）系统中溢流阀的调整压力py为多少？（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（液压缸的总效率为1.0）？
解：（1）当溢流阀溢流时，p1=py,
p2=△pmin=0.5MPa,
p1A1=Fmax+A2p2
则有py=( Fmax+A2p2)/A1=(72000+60×10-4×0.5×106)/（120×10-4）=6.25MPa
溢流阀的调整压力py为6.25MPa
（2）F=0时，由于节流阀的作用，p2可能达到最大值,则
p1A1= p2maxA2
得p2max=12.5MPa
（3）回路的最高效率：
max= Fmaxv/( pyqp)=72000×2/(6.25×106×50×10-3)=46.08%

6-6． 图示回路中的变量泵为限压式变量泵,背压阀的调定压力为0.4MPa，液压缸的有杆腔作用面积和无杆腔的作用面积分别为25×10-4m2和50×10-4m2，设定合适的调速阀最小工作压差和限压式变量泵的特性曲线(如图所示)，不计回路管道的压力和容积损失。在液压缸运动速度为1m/min时，求：
（1）液压缸能推动的最大负载力；
（2）如要推动4kN的负载力，其他条件不变，应将泵的特性曲线调成何种形状（在图上另外绘出特性曲线）回路效率最高，并求此时的回路效率、调速阀的节流损失和背压阀损失各为多少？
图题6-6

q
p
(
L
/
m
i
n
)
p
y
(
M
P
a
)
(
2
.
5
,
5
)
1
.
5
5
1
0
0
1
2
3

题6-6图解
解：（1）给定速度下的泵工作压力的确定：
通过调速阀的流量为：
通过查图可以得出泵的工作压力为：
调速阀的最小工作压差
故能推动的最大负载为（p2为背压阀调定压力）：

（2）在给定条件下，泵的工作压力为：

当泵的工作压力取上值时，泵的特性曲线应作上图双点划线所示调整（作图2分），以取得最大的回路效率。此时回路效率为：

调速阀节流损失：
背压阀的损失：

电磁铁
动作

1YA

2YA

3YA

4YA
快进

工进

快退

原位停止（泵卸荷）

图题6-7
6-7．在图示回路中，实现了“快进-工进-快退-原位停止（泵卸荷）”工作循环，请列出电磁铁动作表（通电示为“+”，失电示为“-”）

题6-7图解
解 ：动作表如图解6-7。