液压与气压传动习题课 重点(2)

2018-12-22 23:49

4-11 图4-123所示回路,顺序阀的调整压力pX=3MPa,溢流阀的调整压力pY=5MPa,问载下列情况下A、B点的压力为多少? 1)液压缸运动,负载压力pL=4MPa时; 2)如负载压力pL变为1MPa时; 3)活塞运动到右端时。

答:1)pA=pB=4MPa;2)pA=1MPa,pB=3MPa;3)pA=pB=5MPa。 * 可见,顺序阀进、出口压力是随着外负载的大小而变化的。

4-12 图4-124所示系统,缸Ⅰ、Ⅱ上的外负载力F1=20000N,F2=30000N,有效工作面积都是A=50cm2,要求缸Ⅱ先于缸Ⅰ动作,问: 1)顺序阀和溢流阀的调定压力分别为多少?

2)不计管路损失,缸Ⅰ动作时,顺序阀进、出口压力分别为多少? 解:1)液压缸驱动负载所需压力:p1=F1/A=4MPa;p2=F2/A=6MPa。 所以,溢流阀和顺序阀调定压力应为:pP=pY > pX > 6MPa。 2)pX进 > 6MPa,pX出=4MPa。

* 此时,顺序阀并未全开,其进、出口之间有 > 2MPa的压降。

4-13 图4-125所示回路,顺序阀和溢流阀串联,调整压力分别为pX和pY,当系统外负载为无穷大时,问: 1)泵的出口压力为多少?

2)若把两阀的位置互换,泵的出口压力又为多少?

答:1)当pX > pY,pP=pX(此时顺序阀出口压力为pY),当pX < pY,pP=pY(此时顺序阀进、出口压力均为pY)。 2)无论pX >< pY,pP=pX+ pY。

* 顺序阀进出口之间的压差不是固定不变的,这点与溢流阀不同。

4-14 图4-126a、b回路参数相同,液压缸无杆腔面积A=50cm2,负载FL=10000N,各阀的调定压力如图示,试分别确定两回路在活塞运动时和活塞运动到终端停止时A、B两处的压力。

解:驱动负载所需压力pB=FL/A=2MPa。 图a,A、B之间为减压阀,故

运动时 pA=pB=2MPa,

停止时 pA=5MPa,pB=3MPa; 图b,A、B之间为顺序阀,故

运动时 pA=3MPa,pB=2MPa, 停止时 pA=pB=5MPa。

4-15 图4-127所示系统,液压缸的有效面积A1=A2=100cm2,缸Ⅰ负载FL=35000N,缸Ⅱ运动时负载为零,不计摩擦阻力,惯性力和管路损失。溢流阀、顺序阀和减压阀的调定压力分别为4MPa,3MPa和2MPa。求下列三种工况下A、B和C处的压力。

1)液压泵起动后,两换向阀处于中位;

2)1YA通电,液压缸Ⅰ运动时和到终端停止时;

3)1YA断电,2YA通电,液压缸Ⅱ运动时和碰到固定档块停止运动时。

解:驱动外负载FL所需压力为p=FL/A1=3.5MPa。 1)pA=pB=4MPa,pC=2MPa;

2)缸Ⅰ运动时,pA=pB=3.5MPa,pC=2MPa; 终端停止时,pA=pB=4MPa,pC=2MPa; 3)缸Ⅱ运动时,pA=pB=pC=0MPa;

档块停止时,pA=pB=4MPa,pC=2MPa。

* 注意,即使1YA、2YA同时通电,而且FL=0,两缸的动作顺序也是缸Ⅱ先动,缸Ⅰ后动,这就是顺序阀的功能。

*4-16 下列八种回路,已知:液压泵流量qP=10L/min,液压缸无杆腔面积A1=50cm2,有杆腔面积A2=25cm2,溢流阀调定压力pP=2.4MPa,负载FL及节流阀流通面积AT均已标在图上,试分别计算各回路中活塞的运动速度和液压泵的工作压力(设Cd=0.62,ρ=870kg/m3)。

解:a) pP=p1=FL/A1=2MPa,v=q/A1=200cm/min;

b) pP=p1=FL/A1=0.2MPa,v=q/A1=200cm/min;

c) 设系统处于节流调速工作状态:p1=pP=2.4MPa,

活塞力平衡 p1A1=p2A2+FL,p2=(p1A1-FL)/ A2,

节流阀流量 q2=CdAT(2p2/ρ)1/2, v=q2/A2,

解得:v=6.3cm/min,pP=2.4MPa,可见节流阀确实处于节流状态。 d) 设系统处于节流调速工作状态:p1=pP=2.4MPa, 活塞力平衡 p1A1=p2A2+FL,

解得:p2=(p1A1-FL)/ A2=4.8MPa,

节流阀流量 q2=CdAT(2p2/ρ)1/2=3.25×10-4m3/s=19500cm3/min, 活塞运动速度v=q2/A2=q1/A1=780cm/min,

* 所需流量及速度已大于泵全流量及所能实现的活塞速度200cm/min,故前面节流阀处于调速工作状态的假设是不正确的,节流阀相当于通道。

所以活塞运动速度为v=200cm/min,q2=v A2=CdAT(2p2/ρ)1/2,由此推出p2=ρ(v A2/ CdAT)2/2=1.257MPa,带入活塞力平衡方程中,得

p1=(p2A2+FL)/ A1=2.15MPa,

故:v=200cm/min,pP=p1=2.15MPa,即溢流阀是不工作的。

e) 设系统处于节流调速工作状态: pP=2.4MPa, 活塞力平衡 p1A1=p2A2+FL,

解得:p1=(p2A2+FL)/ A1=2.15MPa,

节流阀流量 q1=CdAT(2(pP-p1)/ρ)1/2=1.19×104m3/s=7134cm3/min < qP=10L/min,

故活塞运动速度v=q1/A1=142.69cm/min, f) 分析方法同e),但要得到节流阀不起节流作用的结果,即答案:

pP=2.15MPa和v=200cm/min,则应使节流阀开口面积大于(200×0.08/140)0.115cm2才行,而不是图中所给出的0.09cm2。

g) pP=pT=FL/A1=2MPa,qP=q1+qT,qT=CdAT(2pT/ρ)1/2=2522.4cm3/min,q1=qP-qT=7477.6cm3/min,v=q1/A1=150cm/min。

h) 设能推动外负载,则

pP=pT=FL/A1=2MPa,qP=q1+qT,qT=CdAT(2pT/ρ)1/2=12612cm3/min,可见,需要的旁路节流流量已经大于泵所能提供的流量,所以能推动外负载的假设不对。其实,泵的流量都从节流阀走了,负载不动。故q1=0,v=q1/A1=0;泵的工作压力pP=pT=ρ(qP / CdAT)2/2=1.26MPa

4-17 图4-129所示回路中,A1=2A2=50cm2,溢流阀的调定压力pY=3MPa,试回答下列问题:

1) 回油腔背压p2的大小由什么因素来决定?

2) 当负载FL=0时,p2比p1高多少?泵的工作压力是多少? 3) 当泵的流量略有变化时,上述结论是否需要修改?

解:1)这是回油节流调速,由活塞的力平衡方程p1A1=p2A2+FL,节流阀流量公式q2=CdAT(2p2/ρ)1/2,可见p2与节流阀开口量、负载力、泵的工作压力和流量及液压缸结构参数等因素有关。

2)当FL=0时, p2=p1A1/ A2=2p1=6MPa,p1=pY=3MPa。

3)泵的流量略有变化时,压力会有少许波动,但不影响上述结论。

4-18 液压缸活塞面积A=100cm2,负载在500~40000N的范围内变化,为使负载变化时活塞运动速度恒定,在液压缸进口处使用一个调速阀。如将泵的工作压力调到其额定压力6.3MPa,试问这是否合适。


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