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1、. . . . .液 压 与 气 压 传 动（分析题、绘制回路）一、分析题1如图所示定量泵输出流量为恒定值qp ，如在泵的出口接一节流阀，并将阀的开口调节的小一些，试分析回路中活塞运动的速度v和流过截面P，A，B三点流量应满足什么样的关系（活塞两腔的面积为A1和A2，所有管道的直径d相同）。 解：图示系统为定量泵，表示输出流量qP不变。根据连续性方程，当阀的开口开小一些，通过阀口的流速增加，但通过节流阀的流量并不发生改变，qA= qp ，因此该系统不能调节活塞运动速度v，如果要实现调速就须在节流阀的进口并联一溢流阀，实现泵的流量分流。连续性方程只适合于同一管道，活塞将液压缸分成两腔，因此求qB
2、不能直接使用连续性方程。根据连续性方程，活塞运动速度v = qA/A1，qB = qA/A1=（A2 / A1）qP 2如图所示节流阀调速系统中，节流阀为薄壁小孔，流量系数C=0.67，油的密度=900kg/ cm3，先导式溢流阀调定压力py=12105Pa，泵流量q=20l/min，活塞面积A1=30cm2，载荷=2400N。试分析节流阀开口（面积为AT）在从全开到逐渐调小过程中，活塞运动速度如何变化及溢流阀的工作状态。 解：节流阀开口面积有一临界值ATo。当ATATo时，虽然节流开口调小，但活塞运动速度保持不变，溢流阀阀口关闭起安全阀作用；当AT2，缸的负载为F。如果分别组成进油节流调速和
3、回油节流调速回路，试分析： 1） 进油、回油节流调速哪个回路能使液压缸获得更低的最低运动速度。2）在判断哪个回路能获得最低的运动速度时，应将下述哪些参数保持相同，方能进行比较。 解：1）进油节流调速系统活塞运动速度v1= qmin/A1； 出口节流调速系统活塞运动速度 v2= qmin/A2 因12，故进油节流调速可获得最低的最低速度。2）节流阀的最小稳定流量是指某一定压差下（23105Pa），节流阀在最小允许开度 ATmin时能正常工作的最小流量qmin。因此在比较哪个回路能使液压缸有较低的运动速度时，就应保持节流阀最小开口量ATmin 和两端压差p相同的条件。设进油节流调速回路的泵压力为p
4、p1,节流阀压差为p1则： 设出口调速回路液压缸大腔压力（泵压力）为pp2 ，节流阀压差为p2 ，则： 由最小稳定流量qmin相等的定义可知：p1=p2 即： 为使两个回路分别获得缸最低运动速度，两个泵的调定压力 pp1、 pp2 是不相等的。 4在图示的回路中，旁通型调速阀（溢流节流阀）装在液压缸的回油路上，通过分析其调速性能判断下面哪些结论是正确的。（A）缸的运动速度不受负载变化的影响，调速性能较好；（B）溢流节流阀相当于一个普通节流阀，只起回油路节流调速的作用，缸的运动速度受负载变化的影响；（C）溢流节流阀两端压差很小，液压缸回油腔背压很小，不能进行调速。 解：只有C正确，当溢流节流阀装
5、在回油路上，节流阀出口压力为零，差压式溢流阀有弹簧的一腔油液压力也为零。当液压缸回油进入溢流节流阀的无弹簧腔时，只要克服软弹簧的作用力，就能使溢流口开度最大。这样，油液基本上不经节流阀而由溢流口直接回油箱，溢流节流阀两端压差很小，在液压缸回油腔建立不起背压，无法对液压缸实现调速。 5如图所示的回路为带补油装置的液压马达制动回路，说明图中三个溢流阀和单向阀的作用。 解：液压马达在工作时，溢流阀5起安全作用。制动时换向阀切换到中位，液压马达靠惯性还要继续旋转，故产生液压冲击，溢流阀1，2分别用来限制液压马达反转和正转时产生的最大冲击压力，起制动缓冲作用。另一方面，由于液压马达制动过程中有泄漏，为避
6、免马达在换向制动过程中产生吸油腔吸空现象，用单向阀3和4从油箱向回路补油。 6如图所示是利用先导式溢流阀进行卸荷的回路。溢流阀调定压力 py30105Pa。要求考虑阀芯阻尼孔的压力损失，回答下列问题：1） 在溢流阀开启或关闭时，控制油路E，F段与泵出口处B点的油路是否始终是连通的？2） 在电磁铁DT断电时，若泵的工作压力 pB30105Pa， B点和E点压力哪个压力大？若泵的工作压力pB15105Pa，B点和E点哪个压力大？3）在电磁铁DT吸合时，泵的流量是如何流到油箱中去的？ 解：1） 在溢流阀开启或关闭时，控制油路E，F段与泵出口处B点的油路始终得保持连通2）当泵的工作压力pB30105P
7、a时，先导阀打开，油流通过阻尼孔流出，这时在溢流阀主阀芯的两端产生压降，使主阀芯打开进行溢流，先导阀入口处的压力即为远程控制口E点的压力，故pB pE；当泵的工作压力pB15105Pa 时，先导阀关闭，阻尼小孔内无油液流动，pB pE。 3）二位二通阀的开启或关闭，对控制油液是否通过阻尼孔（即控制主阀芯的启闭）有关，但这部分的流量很小，溢流量主要是通过CD油管流回油箱。 7图（a），（b），（c）所示的三个调压回路是否都能进行三级调压（压力分别为60105Pa、40105Pa、10105Pa）？三级调压阀压力调整值分别应取多少？使用的元件有何区别？ 解：图（b）不能进行三级压力控制。三个调压阀
8、选取的调压值无论如何交换，泵的最大压力均由最小的调定压力所决定，p10105Pa。图（a）的压力阀调定值必须满足pa160105Pa，pa240105Pa，pa310105Pa。如果将上述调定值进行交换，就无法得到三级压力控制。图（a）所用的元件中，a1、a2必须使用先导型溢流阀，以便远程控制。a3可用远程调压阀（直动型）。图（c）的压力阀调定值必须满足pc160105Pa ，而pc2、pc3是并联的阀，互相不影响，故允许任选。设pc240105Pa ，pc310105Pa，阀c1必须用先导式溢流阀，而c2、c3可用远程调压阀。两者相比，图（c）比图（a）的方案要好。 8如图所示的系统中，两个
9、溢流阀串联，若已知每个溢流阀单独使用时的调整压力，py1=20105Pa，py2=40105Pa。溢流阀卸载的压力损失忽略不计，试判断在二位二通电磁阀不同工况下，A点和B点的压力各为多少。 解：电磁铁 1DT 2DT pA=0 pB=0 1DT+ 2DT pA=0 pB=20105Pa 1DT 2DT+ pA=40105Pa pB=40105Pa 1DT+ 2DT+ pA=40105Pa pB=60105Pa 当两个电磁铁均吸合时，图示两个溢流阀串联，A点最高压力由py2决定，pA40105Pa。由于pA压力作用在溢流阀1的先导阀上（成为背压），如果要使溢流阀1的先导阀保持开启工况，压力油除了
10、克服调压弹簧所产生的调定压力py120105Pa以外，尚需克服背压力pA40105Pa的作用，故泵的最大工作压力：pB py1+ pA（20+40）105=60105Pa 。9如图所示的系统中，主工作缸负载阻力F=2000N，夹紧缸II在运动时负载阻力很小可忽略不计。两缸大小相同，大腔面积 A1=20cm2，小腔有效面积A2=10cm2，溢流阀调整值py =30105Pa，减压阀调整值pj=15105Pa。试分析： 1） 当夹紧缸II运动时：pa和pb分别为多少？ 2） 当夹紧缸II夹紧工件时：pa和pb分别为多少？ 3）夹紧缸II最高承受的压力pmax为多少？ 解：1）2）由于节流阀安装在夹
11、紧缸的回油路上，属回油节流调速。因此无论夹紧缸在运动时或夹紧工件时，减压阀均处于工作状态，pA=pj=15105Pa。溢流阀始终处于溢流工况，pB= py=30105Pa。3）当夹紧缸负载阻力FII=0时，在夹紧缸的回油腔压力处于最高值： 10图示为大吨位液压机常用的一种泄压回路。其特点为液压缸下腔油路上装置一个由上腔压力控制的顺序阀（卸荷阀）。活塞向下工作行程结束时，换向阀可直接切换到右位使活塞回程，这样就不必使换向阀在中间位置泄压后再切换。分析该回路工作原理后说明： 1） 换向阀1的中位有什么作用？ 2） 液控单向阀（充液阀）4的功能是什么？ 3） 开启液控单向阀的控制压力pk是否一定要比
12、顺序阀调定压力px大? 解：工作原理：活塞工作行程结束后换向阀1切换至右位，高压腔的压力通过单向节流阀2和换向阀1与油箱接通进行泄压。当缸上腔压力高于顺序阀3的调定压力（一般为2040105Pa）时，阀处于开启状态，泵的供油通过阀3排回油箱。只有当上腔逐渐泄压到低于顺序阀3调定压力（一般为）时，顺序阀关闭，缸下腔才升压并打开液控单向阀使活塞回程。 1） 换向阀1的中位作用：当活塞向下工作行程结束进行换向时，在阀的中位并不停留，只有当活塞上升到终点时换向阀才切换到中位，所用的K型中位机能可以防止滑块下滑，并使泵卸载。 2） 由于液压机在缸两腔的有效面积相差很大，活塞向上回程时上腔的排油量很大，管
13、路上的节流阀将会造成很大的回油背压，因此设置了充液阀4。回程时上腔的油可通过充液阀4排出去。当活塞利用重力快速下行时，若缸上腔油压出现真空，阀4将自行打开，充液箱的油直接被吸入缸上腔，起着充液（补油）的作用。 3） 图示的回路中在换向时要求上腔先泄压，直至压力降低到顺序阀3的调定压力px时，顺序阀断开，缸下腔的压力才开始升压。在液控顺序阀3断开瞬间，液控单向阀4反向进口承受的压力为px （2040105Pa），其反向出口和油箱相通，无背压，因此开启液控单向阀的控制压力只需pk=（0.30.5）px即可。 11图示的液压回路，原设计要求是夹紧缸I把工件夹紧后，进给缸II才能动作；并且要求夹紧缸I
14、的速度能够调节。实际试车后发现该方案达不到预想目的，试分析其原因并提出改进的方法。 解：图（a）的方案中，要通过节流阀对缸I进行速度控制，溢流阀必然处于溢流的工作状况。这时泵的压力为溢流阀调定值，pB= py。B点压力对工件是否夹紧无关，该点压力总是大于顺序阀的调定值px，故进给缸II只能先动作或和缸I同时动作，因此无法达到预想的目的。图（b）是改进后的回路，它是把图（a）中顺序阀内控方式改为外控方式，控制压力由节流阀出口A点引出。这样当缸I在运动过程中， A点的压力取决于缸I负载。当缸I夹紧工件停止运动后，A点压力升高到py，使外控顺序阀接通，实现所要求的顺序动作。图中单向阀起保压作用，以防止缸II在工作压力瞬间突然降低引起工件自行松开的事故。 12图（a），（b）所示为液动阀换向回路。在主油路中接一个节流阀，当活塞运动到行程终点时切换控制油路的电磁阀3，然后利用节流阀的进油口压差来切换液动阀4
