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1、江苏工业学院教案教 学 内 容 (讲稿)备注(包括:教学手段、时间分配、临时更改等) 习题课 重点、难点习题讲解 24 泵的额定流量为100L/min,额定压力为2.5Mpa,当转速为1450r/min时,机械效率为m0.9。由实验测得,当泵出口压力为零时,流量为106L/min,压力为2.5Mpa时,流量为100.7L/min,试求: 1)泵的容积效率; 2)如泵的转速下降到500r/min,在额定压力下工作时,计算泵的流量为多少? 3)上述两种转速下泵的驱动功率。解:1)v1q1/qt1=100.7/106=0.95=95% * 额定流量反映的是同类型泵的指标,而q1则是这台泵的实际情况。
2、 2)该泵的排量为Vqt1/n1=0.0731 L/r;泄漏流量为q=qt1-q1=5.3 L/min; * 缝隙流动分为压差流和剪切流,转速不同只带来剪切流的变化;而与压差流相比,剪切流比例很小。故当压差相同时,泄漏流量亦不变。 q2Vn2q31.25 L/min 此时泵的容积效率为v2q2/qt2(Vn2q)/ Vn20.8585 * 显然,对液压泵而言,在不同的转速下,其容积效率是不同的。 3)Ppq/mv * 机械效率反映机械摩擦所带来的损失,可以认为其与转速变化无关。则在上式中带入不同转速下的相应参数,即可计算出两种转速下泵的驱动功率。 39 图示为变量泵和定量马达系统,低压辅助泵输
3、出压力py0.4Mpa,泵最大排量Vpmax100mL/r,转速np1000r/min,容积效率vP0.9,机械效率mp0.85,马达的相应参数为Vm50mL/r,vm0.95,mm0.9。不计管道损失,当马达的输出转矩为Tm40Nm,转速为nm160r/min时,求变量泵的排量、工作压力和输入功率。解:* 变量泵定量马达系统,为实现马达的调速范围,必须变量泵的供给流量满足马达的需要;因此泵的最大排量只体现系统的一种能力指标,而变量泵的排量应根据马达的转速来确定。 则:qpqm;VpnpvPVmnm/vm; VpVmnm/npvPvm。 * 马达的转矩是由其进出口的压差产生,从系统图可见泵、马
4、达进出口两端的压差是相等的,即 pppypmpy2Tm/Vmmm; pp2Tm/Vmmmpy。 * 泵的输入功率由泵的流量、进出口压差和效率决定。Ppi(pppy)qp / P2nmTm / mpvPmmvm。 带入实际参数计算即可。第 120 页江苏工业学院教案教 学 内 容 (讲稿)备注(包括:教学手段、时间分配、临时更改等) 44 图4116所示系统中溢流阀的调整压力分别为pA3MPa,pB1.4MPa,pC2MPa。试求1)当系统外负载为无穷大时,泵的出口压力为多少?2)如将溢流阀B的遥控口堵住,泵的出口压力又为多少?解:1)泵启动后,当系统压力升至1.4MPa时,先导式溢流阀B的先导
5、阀开启,其主阀也开启(对应1.4MPa的开口量),但这时阀B的出口还接有阀C,而阀C的调整压力为2MPa,故下支路并不能接通;当系统压力(这时由阀B 的出口压力所决定)继续升至2MPa时,直动式溢流阀C开启,此时由于先导式溢流阀B的遥控口直接接在其出口,阀B上并不产生压力降(其主阀芯全开),所以系统压力为阀C所调节的压力,即等于2MPa。阀A调整压力为3MPa,不开启。2)因为此时溢流阀B的遥控口被堵住,下支路相当于阀B、阀C两个直动型溢流阀串连,所以下支路的开启压力为1.4MPa2MPa3.4 MPa;而上支路的开启压力为阀A所调整的压力3MPa,所以系统压力即泵的出口压力为3MPa。 *
6、系统压力由外负载决定,外负载包括系统中各种调控装置;系统压力由系统中所有起作用的外负载、调控装置中的最小值所决定!第 121 页江苏工业学院教案教 学 内 容 (讲稿)备注(包括:教学手段、时间分配、临时更改等)45 图4117所示两系统中溢流阀的调整压力分别为pA4MPa,pB3MPa,pC2MPa,当系统外负载为无穷大时,1)泵的出口压力各为多少?2)对图a的系统,请说明溢流量是如何分配的?解:1)图a,A、B、C三阀并联,系统压力由其中最小设定压力决定,所以泵出口压力为阀C的调整压力2MPa。图b,A、B、C三阀串联,系统压力为三阀之和,但由于阀B之遥控口直接接油箱,故阀B进出口压差为零
7、,所以泵出口压力为阀A、B之和,即6MPa。 2)对图a的系统,经先导式溢流阀A、B之遥控口流过溢流量的极少部分液压油,到达直动式溢流阀C使其开启,而主溢流量仍要通过阀A的主阀芯流回油箱。 46 图4118所示溢流阀的调定压力为4MPa,若不计先导油流经主阀芯阻尼小孔时的压力损失,试判断下列情况下的压力表的读数: 1)YA断电,且负载为无穷大时; 2)YA断电,且负载压力为2MPa时; 3)YA通电,且负载为2MPa时;答:压力表接在先导式溢流阀的遥控口上,其读数直接反映泵出口的压力。1)4MPa;压力值由先导式溢流阀的调定压力决定。 2)2MPa;压力值由系统的负载压力决定。 3)0MPa;
8、压力值由先导式溢流阀的遥控口决定。 * 全面、正确理解系统的压力由外负载决定。第 122 页江苏工业学院教案教 学 内 容 (讲稿)备注(包括:教学手段、时间分配、临时更改等) 47 试确定图示回路在下列情况下液压泵的出口压力: 1)全部电磁铁断电; 答:5.5MPa 2)电磁铁2YA通电,1YA断电; 3.5MPa 3)电磁铁2YA断电,1YA通电; 0.5MPa 48 图4120所示系统溢流阀的调定压力为5MPa,减压阀的调定压力为2.5MPa。试分析下列各工况,并说明减压阀阀口处于什么状态? 1)泵出口为溢流阀调定压力,缸夹紧工件,A、C点压力各为多少? 2)泵出口压力降到1.5MPa(
9、工件原夹紧),A、C点压力各为多少? 3)夹紧缸在夹紧工件前作空载运动时,A、B、C点压力各为多少?答:1)pApC5MPa,减压阀口似开非开;2)pA1.5MPa,pC2.5MPa,减压阀口开;3)pApBpC0,减压阀口开。第 123 页江苏工业学院教案教 学 内 容 (讲稿)备注(包括:教学手段、时间分配、临时更改等) 49 图4121所示回路,溢流阀的调定压力为5MPa,减压阀的调定压力为1.5MPa,活塞运动时负载压力为1MPa,其它损失不计,试求: 1)活塞运动期间和碰到死档铁后A、B处压力。 2)如果减压阀的外泄油口堵死,活塞碰到死档铁后A、B处压力。答:1)活塞运动期间A、B处
10、压力均为1MPa;碰到死档铁后A处压力为1.5MPa,B处压力为5MPa。 2)此时,AB处压力均为5MPa。 * 减压阀外泄油口被堵死后,阀芯将不能动作,减压阀仅相当于通道。 410 图4122所示的减压回路,已知液压缸无杆腔、有杆腔面积分别为100cm2、50cm2,最大负载F114000N、F24250N,背压p0.15MPa,节流阀的压差p0.2MPa,求: 1)A、B、C各点的压力(忽略管路阻力); 2)泵和阀应选多大的额定压力? 3)若两缸的进给速度分别为v13.5cm/s,v24cm/s,泵和各阀的额定流量应选多大?解:1)* 应考虑减压回路和节流回路动作次序的问题。 pB A1
11、p A2F2,pBpJpA2/A1+F2/A10.5MPa 故当系统压力升至pApBpC =0.5MPa时,缸2先伸出; pCF1/A11.4MPa;pApYpCp1.6MPa;pApY1.6MPa pBpJ0.5MPa,系统压力级别合理。 2)考虑一定余量和标准压力系列,可选泵及各阀的额定压力为2.5MPa。 3)q1A1v121 l/min,q2A1v224 l/min,q3q2 A2/A112 l/min; * 两缸不同时动作,稍留余量和额定流量系列,可选泵、阀1、阀2、节流阀额定流量为25 l/min,阀3额定流量为16 l/min。第 124 页江苏工业学院教案教 学 内 容 (讲稿
12、)备注(包括:教学手段、时间分配、临时更改等) 411 图4123所示回路,顺序阀的调整压力pX3MPa,溢流阀的调整压力pY5MPa,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pL4MPa时; 2)如负载压力pL变为1MPa时; 3)活塞运动到右端时。答:1)pApB4MPa;2)pA1MPa,pB3MPa;3)pApB5MPa。 * 可见,顺序阀进、出口压力是随着外负载的大小而变化的。 412 图4124所示系统,缸、上的外负载力F120000N,F230000N,有效工作面积都是A50cm2,要求缸先于缸动作,问: 1)顺序阀和溢流阀的调定压力分别为多少? 2)不计管
13、路损失,缸动作时,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:p1F1/A4MPa;p2F2/A6MPa。所以,溢流阀和顺序阀调定压力应为:pPpY 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。 413 图4125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,pPpX(此时顺序阀出口压力为pY),当pX pY,pPpX+ 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。 414 图4126a、b回路参数相同,液压缸无杆腔面积A50cm2,负载FL10000N,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pBFL/A2MPa。 图a,A、B之间为减压阀,故运动时 pApB2MPa, 停止时 pA5MPa,pB3MPa; 图b,A、B之间为顺序阀,故运动时 pA3MPa,pB2MPa, 停止时 pApB5MPa。 415 图4127所示系统,液压缸的有效面积A