38.多缸液压系统中,如果要求以相同的位移或相同的速度运动时,应采用什么回路?这种回路通常有几种控制方法?哪种方法同步精度最高?
答:在多缸液压系统中,如果要求执行元件以相同的位移或相同的速度运动时,应采用同步回路。从理论上讲,只要两个液压缸的有效面积相同、输入的流量也相同的情况下,应该做出同步动作。但是,实际上由于负载分配的不均衡,摩擦阻力不相等,泄漏量不同,均会使两液压缸运动不同步,因此需要采用同步回路。
同步回路的控制方法一般有三种:容积控制、流量控制和伺服控制。容积式同步回路如串联缸的同步回路、采用同步缸(同步马达)的同步回路,其同步精度不高,为此回路中可设置补偿装置;流量控制式同步回路如用调速阀的同步回路、用分流集流阀的同步回路,其同步精度较高(主要指后者);伺服式同步回路的同步精度最高。
39.液压系统中为什么要设置快速运动回路?实现执行元件快速运动的方法有哪些?
答:在工作部件的工作循环中,往往只要部分时间要求较高的速度,如机床的快进→工进→快退的自动工作循环。在快进和快退时负载小,要求压力低,流量大;工作进给时负载大,速度低,要求压力高,流量小。这种情况下,若用一个定量泵向系统供油,则慢速运动时,势必使液压泵输出的大部分流量从溢流阀溢回油箱,造成很大的功率损失,并使油温升高。为了克服低速运动时出现的问题,又满足快速运动的要求,可在系统中设置快速运动回路。
实现执行元件快速运动的方法主要有三种: 1) 增加输入执行元件的流量,如双泵供油快速运动回路、自重充液快速运动回路; 2) 减小执行元件在快速运动时的有效工作面积,如液压缸差动连接快速运动回路、增速缸的增速回路、采用辅助缸的快速运动回路; 3) 将以上两种方法联合使用。
40.什么叫液压爬行?为什么会出现爬行现象?
答:液压系统中由于流进或流出执行元件(液压缸,液压马达)的流量不稳定,出现间隙式的断流现象,使得执行机械的运动产生滑动与停止交替出现的现象,称为爬行。 产生爬行现象的主要原因是执行元件中有空气侵入,为此应设置排气装置。
41.若先导型溢流阀主阀芯或导阀的阀座上的阻尼孔被堵死,将会出现什么故障?
答:若阻尼孔完全阻塞,油压传递不到主阀上腔和导阀前腔,导阀就会失去对主阀的压力调节作用,这时调压手轮失效。因主阀芯上腔的油压无法保持恒定的调定值,当进油腔压力很低时就能将主阀
打开溢流,溢流口瞬时开大后,由于主阀上腔无油液补充,无法使溢流口自行关小,因此主阀常开系统建立不起压力。 若溢流阀先导锥阀座上的 阻尼小孔堵塞,导阀失去对主阀压力的控制作用,调压手轮无法使压力降低,此时主阀芯上下腔压力相等,主阀始终关闭不会溢流,压力随负载的增加而上升,溢流阀起不到安全保护作用。
七、计算题
1.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)(0 .0012;0 .00114 ;11.3 )
2.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=2 r/min,最大转速nmax=300 r/min,容积效率ηv=0.9,求所需的最小流量和最大流量为多少?(m3/s) (1.1×10-6;170×10-6)
3.有一齿轮泵,铭牌上注明额定压力为10Mpa,额定流量为16l/min ,额定转速为1000r/m,拆开实测齿数z=12,齿宽B=26mm,齿顶圆直径De=45mm,求:1)泵在额定工况下的容积效率 ηv(%); 2)在上述情况下,当电机的输出功率为3.1kW时,求泵的机械效率ηm和总效率η(%)。 (90.73;94.8、86)
4.用一定量泵驱动单活塞杆液压缸,已知活塞直径D=100mm,活塞杆直径d=70mm,被驱动的负载∑R=1.2×105N。有杆腔回油背压为0.5Mpa,设缸的容积效率ηv=0.99,机械效率ηm=0.98,液压泵的总效率η=0.9。求:1)当活塞运动速度为100mm/s时液压泵的流量(l/min);2)电机的输出功率(kW)。(47.6;13.96)
5.有一液压泵,当负载压力为p=80×105Pa时,输出流量为96l/min,而负载压力为100×105Pa时,输出流量为94l/min。用此泵带动一排量V=80cm3/r的液压马达,当负载扭矩为120N.m时,液压马达机械效率为0.94,其转速为1100r/min。求此时液压马达的容积效率。(%)(93.6)
6.增压缸大腔直径D=90mm,小腔直径d=40mm,进口压力为p1=63×105Pa ,流量为q1=0.001 m3/s,不计摩擦和泄漏,求出口压力p2和流量q2各为多少?(MPa、m3/s)(31.9;0 .198×10-3)
7.在图示液压系统中,泵的额定压力为ps=25×105Pa,流量q=10l/min,溢流阀调定压力 py
=18×105Pa,两油缸活塞面积相等,A1=A2=30 cm2,负载R1=3000N,R2=4200N其他忽略不计。试分析:1)液压泵启动后两个缸速度分别是多少(m/s);2)各缸的输出功率和泵的最大输出功率可达多少(W)。( .056、.056 ;168、235、300 )
8.如图所示,如果液压缸两腔的面积A1 =100 cm2, A2=40 cm2,泵的供油量q=40l/min,供油压力p=20×105Pa,所有损失均忽略不记,试求:1)液压缸在该工况下可能产生的最大推力(N);2)差动快进管内允许流速为4m/s,管径d应选多大(mm)? (12000 ;18)
9.如图所示的夹紧回路中,如溢流阀的调整压力py=50×105Pa,减压阀调整压力pj=25×105Pa。试分析下列各种情况,并说明减压阀阀芯处于什么状态。 1) 当泵压力为50×105Pa时,夹紧液压缸使工件夹紧后,A点、C点压力为多少(105Pa)? 2)当泵压力由于其它工作缸的快进,压力降至pb=15×105Pa时(工件原先处于夹紧状态):这时,A点、C点压力各为多少(105Pa)? 3)夹紧缸在未夹紧工件前做空载运动时,A、B、C三点压力为多少(105Pa)? (25、25 ;15、 25;0、0、0 )
10.如图所示的回路采用进油路与回油路同时节流调速。采用的节流阀为薄壁小孔型,两节流阀的开口面积相等,f1=f2=0.1 cm2,流量系数Cd=0.67,液压缸两腔有效面积A1=100 cm2, A2=50
cm2,负载R=5000N,方向始终向左。溢流阀调定压力py=20×105Pa,泵流量q=25l/min。试求活塞往返运动速度各为多少(m/s),两者有可能相等否?( .036;.036;有可能)
11.在图示的回路中,液压缸两腔面积A1=100 cm2, A2=50 cm2,当缸的负载F从0变化到30000N时,缸向右运动速度保持不变,调速阀最小压差△p=5×105Pa,试求: 1) 溢流阀最小调定压力py为多少(调压偏差不考虑)(105Pa) 2) 负载F=0时泵工作压力是多少?(105Pa) 3) 缸可能达到的最高工作压力是多少?(105Pa) (32.5 ;65 ;65 )
12.图示为某专用液压铣床的油路图。泵输出流量qp=30l/min,溢流阀调定压力 py=24×105Pa,液压缸两腔有效面积A1=50 cm2, A2=25 cm2,切削负载Ft=9000N,摩擦负载Ff=1000N切削时通过调速阀的流量为qT=1.2l/min,若元件的泄漏和损失忽略不计。试求: 1) 活塞快速接近工件时,活塞的运动速度v1(cm/s)及回路的效率η1;(%) 2) 当切削进给时,活塞的运动速度v2(cm/s)及回路的效率η2。(%) (10 、100 ;0.8 、6.7 )
13.在图示的回路中,变量泵的转速np=1200r/min,排量Vp=0~8cm3/r;安全阀调定压力 py=40×105Pa,变量马达排量VM=4~12cm3/r。试求:马达在不同转速nM=200、400、1000、1600r/min时,该调速装置可能输出的最大转矩T(N.m)和最大功率P是多少?(W) (7.64、160 ;7.64 、320;6.11、640 ;3.82 、640 )
14.图(a)为限压式变量泵及调速阀组成的联合调速回路,图(b)为限压式变量泵的特性曲线。调速阀正常工作时所需压差为5×105Pa,背压阀调定值为4×105Pa,活塞两腔有效面积A1=50 cm2, A2=25 cm2,在调速阀通过流量为5l/min时,试求: 1) 缸能克服多大负载阻力;(N) 2) 如需推动14000N的负载,其他条件不变,应将泵特性曲线调成何种形状系统效率最高(画出特性曲线图)。 (9000;图示黑线所示,调整压力调节螺钉即可)
15.将二个减压阀串联成图示系统。取py=45×105Pa,pj1=35×105Pa, pj2=20×105Pa,活塞运动时,负载F=1200N,活塞面积A=15 cm2,减压阀全开时的局部损失及管路损失不计。试确定: 1) 活塞在运动时和到达终端位置,A,B,C各点处的压力等于多少?(105Pa) 2) 若负载阻力增加到F=4200N,所有阀的调整值仍为原来数值,这时A,B,C各点的压力为多少?(105Pa) (运动时8、8、8,终端35、45、20;35、45、20 )
16.在图示系统中。A1=80 cm2, A2=40 cm2,立式缸活塞与运动部件自重FG=6000N,活塞在运动时的摩擦阻力Ff=2000N,向下工作进给时工件负载R=24000N,系统停止工作时保证活塞不因