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1、五、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不能直接使用连续性方程。根据连续性
2、方程,活塞运动速度 v = qA/ A1, qB = q A/ A1=( A2 / A1) qP2 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=12 105Pa, 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 AT 2, 缸的
3、负载为 F。如果分别组成进油节流调速和回油节流调速回路,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 1 2,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( 2 3 105Pa) ,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 ATm
4、in 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 pp1, 节流阀压差为 p1 则:111 pAFp p 111 AFpp p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:2221 ApFpA p 22122 AFAApp p由最小稳定流量 qmin 相等的定义可知: p1= p2 即: 212121 AFAFAApp pp 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、 p p2 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
5、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
6、的作用。计算机系综合性实验报告第 2 页解: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 py 30 105Pa。 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)
7、 在电磁铁 DT断电时, 若泵的工作压力 pB 30 105Pa,B 点和 E点压力哪个压力大?若泵的工作压力 pB 15 105Pa, 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 pB 30 105Pa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 p E;当泵的工作压力 pB 15 105Pa 时,先导阀关闭,阻尼小孔内无油液流动
8、, pB p E。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 60 105Pa、40 105Pa、 10 105Pa)?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?计算机系综合性实验报告第 3 页解:图( b)不能进行三级压力控制。三个调压阀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, p 10 105Pa。图( a)的压力阀调定值必须满足 pa1 60 105Pa, pa2 40
9、105Pa, pa3 10 105Pa。 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 pc1 60 105Pa ,而 pc2、 pc3 是并联的阀,互相不影响,故允许任选。设 pc2 40 105Pa , pc3 10 105Pa,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。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 的速度
10、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= p y。 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
11、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。计算机系综合性实验报告第 4 页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,实现液压缸的换向。试判 断图示两种方案是否都能正常工作?解:在( a)图方案中,溢流阀 2 装在节流阀 1 的后面,节流阀始终有油液流过。活塞在行程终了后, 溢流阀处于溢流状态, 节流阀出口处的压力和流量为定值, 控制液动阀换向的压力差不变。因此, ( a)图的方案可以正常工作。在( b)图方案中,
12、压力推动活塞到达终点后,泵输出的油液全部经溢流阀 2 回油箱,此时不再有油液流过节流阀,节流阀两端压力相等。因此,建立不起压力差使液动阀动作,此方案不能正常工作。13在图示的夹紧系统中,已知定位压力要求为 10 105Pa,夹紧力要求为 3 104 ,夹紧缸无杆腔面积 1=100cm,试回答下列问题: 1 ) A, B, C, D各件名称,作用及其调整压力; 2 )系统的工作过程。计算机系综合性实验报告第 5 页解: 1) A 为 内控外泄顺序阀,作用是保证先定位、后夹紧的顺序动作,调整压力略大于 10105Pa ;B 为卸荷阀, 作用是定位、 夹紧动作完成后, 使大流量泵卸载, 调整压力略大
13、于 10 105Pa;C 为压力继电器,作用是当系统压力达到夹紧压力时,发讯控制其他元件动作,调整压力为 30 105PaD 为溢流阀,作用是夹紧后,起稳压作用,调整压力为 30 105Pa 。2)系统的工作过程:系统的工作循环是定位夹紧拔销松开。其动作过程:当 1DT得电、换向阀左位工作时,双泵供油,定位缸动作,实现定位;当定位动作结束后,压力升高,升至顺序阀 A 的调整压力值, A 阀打开,夹紧缸运动;当夹紧压力达到所需要夹紧力时, B 阀使大流量泵卸载,小流量泵继续供油,补偿泄漏,以保持系统压力,夹紧力由溢流阀 D控制,同时,压力继电器 C发讯,控制其他相关元件动作。14 图示系统为一个
14、二级减压回路,活塞在运动时需克服摩擦阻力 =1500 ,活塞面积A=15cm2,溢流阀调整压力 py =45 105Pa,两个减压阀的调定压力分别为 pj1 =20 105Pa和 pj2 =35 105Pa,管道和换向阀的压力损失不计。试分析: 1 ) 当 DT吸合时活塞处于运动过程中, pB、pA、 pC三点的压力各为多少? 2) 当 DT吸合时活塞夹紧工件,这时 pB、 pA、 pC三点的压力各为多少? 3) 如在调整减压阀压力时,改取 pj1 =35 105Pa和 pj2 =20 105Pa,该系统是否能使工件得到两种不同夹紧力 ? 解: 1) DT吸合,活塞运动时:PaAFpL 54 101010151500因 pL p2 ,减压阀口全开、不起减压作用,若不计压力损失, pB p 2 =20 105Pa,该压力不能克服缸 I 负载, 故缸 II 单独右移, 待缸 II 运动到端点后, 压力上升 pA =pj =40 105Pa,pB =py =45 105Pa,压力油才使缸 I 向右运动。2)当 pj3 =40 105Pa 时,减压阀口全开、不起减压作用。泵的压力取决于负载, pB = p2 =20 105Pa 。因为溢流阀关闭,泵的流量全部进入缸 II ,故缸 II 运动速度最快, vII =q/A 。