液壓與氣壓傳動習題及答案

第一章液壓傳動基礎知識

1T液壓油的體積為18x10-3m3,質量為16.1kg,求此液壓油的密度。

解.：p=-=BL=8.94x102kg/m?

V18x10-36

1-2某液壓油在大氣壓下的體積是50x10-3加3,當壓力升高后，其體積減少到

49.9xI0-sm\取油壓的體積模量為K=700.()%%,求壓力升高值。

解：AV=V-匕=49.9xlO-3-50x103zn3=—lx10“加

由長=一冬玲知:ZAV700x106x1x1()7

A/?=pa=1AMpa

~V^~~50x10-3

1-3圖示為一粘度計，若D=100mm,d=98mm,l=200mm,外筒轉速n=8r/s時，測得

轉矩T=40N,cm,試求其油液的動力粘度。

解：設外筒內壁液體速度為/

“°==8x3.14x0.lm/s=2.5\2m/s

AvlTirl

由r=/7—=>vdy=pdu

dy

兩邊積分得

T220.42_____2_

.前萬-2X3.14X0.2*0098-新

〃0?s=0.051p“?s

.“一4、~0.512

1-4用恩式粘度計測的某液壓油(p=85O^/m3)200M1流過的時間為，尸153s,

20。。時200Ml的蒸儲水流過的時間為U=51s,求該液壓油的恩式粘度。E,

運動粘度u和動力粘度〃各為多少？

解：。￡=：二號=3v=(7.31°E-x1Q-6m2/5=1.98x10~5m2/5

〃=v*p=1.68x102Pas

1-5如圖所示，一具有一定真空度的容器用一根管子倒置一液面與大氣相通的水

槽中，液體與大氣相通的水槽中，液體在管中上升的高度h=l叫設液體的密

度為夕=1000依/加，試求容器內真空度。

解：設凡為大氣壓，與為絕對壓力，則真空度:

列出靜力學基本方程：

PgPg

則真空度為：幾一〃=/g/?=1000x9.8x1=9.8xl0'pa

1-6如圖所示，有一直徑為d,質量為m的活塞浸在液體中，并在力F的作用卜.

處于靜止狀態。若液體的密度為「，活塞浸入深度為h,試確定液體在測壓

管內的上升高度Xo

解：由題意知:

F+G/,、

—「二pg(x+h)

A

,4(尸十G).

..x=------h

Pg冗占

3

1-7圖示容器A中的液體的密度PA=900Kg/m,B中液體的密度為PB=1200

Kg/m\ZA=200mm,ZB=180【mn,h=60nmi,U形管中的測試介質是汞，試求A,B之

間的壓力差。

解：此為靜壓力問題,可列出靜壓力平衡方程：

PA+PAgZA=pBg4+p木銀gh+PB

得APRB=PA-PB=PBgZB+P水極gh—p,\gZ

=1200X9.8X0.18+13.6X103X0.06-900X

9.8X0.2Pa=8350Pa

IS1?8圖

2

1-9如圖所示，已知水深H=10m,截面A=0.02"，，4=0.04"/,求孔口的出流流

量以及點2處的表壓力（取8=1,不計損失）

解：對0-0和2-2截面列理想液體能量方程：

4+近=三+叱

Pg2gpg2g

對2-2和IT截面列理想液體能量方程:

三+豈二五+正/

Pg2gpg2g

顯然，P\=Pl=Pa%4%，故％之0

且有連續方程：V]Ai=V2A2=q（3）

由⑴⑵⑶聯立解得:

:.q=\\Ay=<2gH4=J2X9.8X10x0.02=0.28"/$

2_22g〃-(烏尸

/V

則2處的表壓力即p=p2-p(i=p2-p,=^-^p=-----?p

2x9.8xl()-(—)2

-----------x[000/%=O.0735M/%

1-10如圖示一抽吸設備水平放置，其出口和大氣相通，細管處截面積

A,=3.2X10-4/H2,出口處管道截面積4=44，h=lm,求開始抽吸時，水平

管中所必需通過的流量q（液體為理想液體，不計損失）。

解：對截面和建立液體的能量方程:

6匕2P匕2

(1)

Pg2gpg2g

3

連續方程

乂4=匕4(2)

又P^pgh=P2(3)

方程（1）（2）（3）聯立，可得流量

x4x3.2x10/s—\A62L/s

1-11圖示水平放置的固定導板，將直徑d=0.1叫而速度為V=20m/s的射流轉過

90度角，求導板作用于液體的合力大小和方向（/?=1000依/〃，）

解：射流流量

Trd13.14x0.12”一「1-3,

q=Av=---v=---------x2063Is=0.157/713/s

44

對射流列X軸方向的動量方程

Fx=pc/(0-v)=1000x0.157x(-20)?/=-3141.6A^(“一”表示力的方向

與X軸正方向相反）

對射流列Y軸方向的動量方程

=p^(v-0；i=1000x0.157x20/V=314L6/V

導板作用于液體的合力

=\lFx+Fr=A/3141.62+3141.62^=4442.2^,方向與X軸正方向成

135°

1-12如圖所示的安全閥，閥座直徑d=25mm,當系統壓力為5.OMpa時，閥的開度

x=5mm為,通過的流量q=600L/min,若閥的開啟壓力為4.3Mpa,油液的密度為

900kg/*彈簧的剛度k=20N/mm,求油液的出流角。

解：對安全閥閥心列平衡方程

正液=埒黃+%動

4

SpA-kx)+pq&

聯立以上得，cosa=........代入數據得，。=28.2，

娛傳

1-14有一液壓缸，其流量為q=32L/min,吸油管直徑20mm,液壓泵吸油口距離

液面高500mm。如只考慮吸油管中500nmi的沿程壓力損失，油液的運動粘度

為20xl(Tm2/s,油液的密度為900依/M,問泵的吸油腔處的真空度為

多少？

解：如圖，對17截面和2-2截面建立液體能量方程：

互+日二三+分@+1

Pg2gpg2g

其中，%《匕，故％出0

d=Pa

得到真空度：

Pa-Pl=pgh+-pv2+pgh+=pgh+-pv2+AP(AP表示沿程壓力損失)

v2=q/A2=——''IO------m/$=0$63帆/s

60xlx^x(32xl0-3)2

vd0.663x0.02

=663<2320,所以流態為層流

v2()xK)-6

沿程壓力損失

\P.=—J-^l=75x—x-x-f-nK2=687.6P?

Red2V2dd2~

所以，真空度為

-32

P=900X9.8X400X10+-X900X0.849+687.6p/4539.9pa

1T5運動粘度v/=40Xl(TW7s的油液通過水平管道，油液密度pKOOkg/m",管

道內徑d=10mm,l=5m,進口壓力P】=4.OMPa,問流速為3m/s時，出口壓力

P,為多少？

解：由于油在水平管道中流動，此管道為等徑直管，所以產生沿程壓力損失：

5

64Lpv264uLpv2

△P五=

R.d2vdd2

64x40x10-65900x32

x---x-------pa=0.192Mpa

3x0.010.012

P2=P-APx=4-0.192MPa=3.81Mpa

1-16有一薄壁節流小孔，通過的流量為q=25L/ir.in,壓力損失為0.3Mpa,試求

節流孔的通流面積，設流星系數CF0.61,油液的密度900kg/nr*

解：由4=”后得

Aq25x10,、s2

A=---1=-------------------------,=nr=2.65x10m~

2公〃2x0.3x106

QrJ-----60x0.61xJ---------

VPV900

1-17圖示柱塞直徑d=19.9mm,缸套直徑D=20mm,Kl=70mm,柱塞在力F=40N作用

下向下運動，并將油液從隙縫中擠出，若柱寒與缸套同心，油液的動力粘度

，問柱塞下落0.1m所需的時間。

解：此問題為縫隙流動問題，且為環形縫隙

7rdh兀dh

2

其甘中1，〃,二丁D-d，―,丁0.17丁rd，“二4行F

代入數據得，/=20.8s

1-18如圖所示的液壓系統從蓄能器A到電磁閥B的距離1=4叫管徑d=20n叫壁

厚5=1加,管內壓力2Mpa,鋼的彈性模量E=2.2X10$MM，液體密度

p=9OOkg/m3,/=5m/s體積模量:=1.33x103則,求，當閥瞬間關閉、

0.02和0.05關閉時，在管路中達到的最大壓力各為多少？

解：壓力沖擊波的傳播速度

6

（1）閥瞬間關閉，屬于直接沖擊,

此時管道內瞬間壓力不高值

0.007

Ap=pcv^=9(X)x1148.04x5xpa=1.8IM%

0.02

管中最大壓力

Pmax=〃o+△〃=2+1.81M/%=3.S\Mpa

（2）t=0.02>rc,屬于間接沖擊

此時管道內瞬間壓力升高值

0.007

\p=pcv^=900x1148.04x5xpa=0.72Mpa

0.05

管中最大壓力

pmM=/%+△〃=2+U.72Mpa=2.72Mpa

（3）t=0.05>如屬于間接沖擊

此時管道內瞬間壓力升高值

0.007

Ap=pcv—=900x1148.04x5xpa=0.72必加

0.05

管中最大壓力

Pmx=〃（）+△〃=2+0.72Mpa=272Mpei

第二章液壓動力元件

21某液壓泵的輸出壓力為5MPa,排量為10mL/r,機械效率為0.95,容積效率

7

為0.9,當轉速為1200r/min時，泵的輸出功率和驅動泵的電動機的功率各

為多少？

5X1QX10X12OOX9

解：泵的輸出功率：P?=^==-°-=0.9KW

P606060

驅動泵的電動機的功率：P=-^=—=0.95/OV

P

7P0.95

2-2設液壓泵轉速為950r/min,排量=168L/r,在額定壓力29.5MPa和同樣轉速

下，測得的實際流量為150L/min,額定工況下的總功率為0.87,試求：

(1)泵的理論流量；

⑵泵的容積效率；

⑶泵的機械效率；

(4)泵在額定丁況下，所需電機驅動功率：

⑸驅動泵的轉矩。

解:①qt=Vpn=168X950L/min=159.6L/min

②nv=q/qt=l50/159.6=94%

③n0=〃/n二0.87/0.9398=92.5%

④P=pq/〃=29.5X10°X150X10方/(60X0.87)w=84.77kw

⑤因為〃=pq/T3

所以T=pq/77Q

=pq/(27;Jin)

=29.5X106X150X10V(2X0.87X3.14X950)N?m

=852.1N?m

2-3某變量葉片泵轉子外徑d=83mni,定子內徑D=89mm,葉片寬度B=30mm,試求:

1)葉片泵排量為16mL/r時的偏心量e。

2)葉片泵最大可能的排量Vmax。

解：

2-4試分析外反饋壓力式變量葉片泵9-〃特性曲線，并敘述改變AB段上下位置,

BC段的斜率和拐點B的位置的調節方法。

8

曲線形狀分析：

曲線AB段。在此段，泵的反饋作用力

小于泵的彈簧預緊力，泵的偏心距為初始

最大值不變，泵的流量也是最大值，并保

持不變，曲線AB段近似水平。但由于壓力增加，泄漏也增加，故曲線AB

段隨壓力的增加而略有下降。

2）拐點B。在B點，泵的反饋作用力剛好等于泵的彈簧預緊力。對應的工作壓

力Pc=ksXO/Ax，其值由彈簧預壓縮量/確定。

3）曲線BC段。在此段，泵的反饋作用力大于泵的彈簧預緊力，定子左移，偏心

距減小，泵的流量也減小。當泵的工作壓力高到接近于C（實際上不能達到）

點壓力時，泵的流量已很小，這時因壓力較高，故泄漏也增多，當泵的流量

只能全部用于彌補泄漏時，泵的實際對外輸出流量為零，這時，偏心距己很

小且不會再變小，泵的工作壓力也不會再升高，這就是C點。

影響曲線形狀的因素：

1）改變柱塞的初始位置，可以改變初始偏心距的大小，從而改變泵的最大

輸出流量，即使曲線AB段上、下平移。

2）改變彈簧剛度，可以改變曲線BC段的斜率，彈簧剛度大，BC段斜率小,

剛度小，BC段斜率大。

3）改變彈簧預緊力的大小，可改變壓力p,的大小，從而使曲線拐點左、右

平移。

第三章液壓執行元件

3-1已知某液壓馬達的排量V=250niiyr,液壓馬達入口壓力為pl=10.5Mpa,出口

壓力為p2=1.0Mpa,其總效率77m=。-9，容積效率/=0.92,當輸入流量

q=22L/min時，試求液壓馬達的實際轉速n和液壓馬達的輸出轉矩T。

解：液壓馬達的實際轉速：n==22x103x0,92=80.96r/min

V250

液壓馬達的輸出轉矩:

9

Ay0.9/

vz092

T=T^m=-^―x/=4xApxV=x(10.5-1)x250=369.96N?m

2%2i2x3.14

3-3圖示兩個結構和尺寸均相同相互串聯的液壓缸，無桿腔面積Ai=100cR有

桿腔面積A2=80cm2,缸1輸入壓力R=0.9MPa,輸入流量卬=12L/min。不

計損失和泄漏，試求:

①兩缸承受相同負載時（F尸R），負載和速度各為多少？

②缸1不受負載時（件=0）,缸2能承受多少負載?

③缸2不受負載時（F2=0）,缸1能承受多少負載?

1解：①對缸1和2的活塞分別列平衡方程

￥

F尸PiAi—P2A2

F2=P2AI

題3-2圖

其中，F.=F2

聯立以上方程得,

66

P2=0.9X10X100X107(80X10'+100X10')Pa=0.5X10Pa

負載：

F產Fz=BAF0.5X106X100X10-4=5000N

缸的速度：

V尸q/A產12X10-3/(100X101)m/min=1.2m/min

又由VjA產V2A.

得V2=V,A2/AI=0.96m/min

②由F)=P|Ai—P?42二0

得P2=PiAJA2=l.125MPa

6

F2=P2AFI.125X10X100X10^11250N

卷由F2=P2Ai=0得Pz=O

F.=P,Ai=0.9X1()6X100X10%=9000N

第四章液壓控制元件

io

4-1如圖所示液壓缸，A=30c/n2,A=120cm2,F=30000/V,液控單向閥作用鎖

以防止液壓缸下滑，閥的控制活塞面積4是閥心承受面積A的3倍。若摩擦力,

彈簧力均忽略不計，試計算需要多大的控制壓力才能開啟液控單向閥？開啟前液

壓缸中最高壓力為多少？

解：對剛缸體作受力分析有PxA}-PkA2=F

由于控制面積人為閥心承壓面積的3倍

故開啟閥需

即31”>Pi取臨界條件3PA=Pi

F

=p.=-------=3.S5Mpa

3A]-A,

開啟最高壓力PI=3pk=11.55Mpa

4-2彈簧對中型三位四通電液換向閥的先導閥及主閥的中位機能能否任意選

定？答：不能。

4-3二位四通閥用作二位三通或而為二通閥時應如何連接？

答：作二位三通閥，將回油口T堵死。

作二位二通閥，將回油口T和某一工作油接通。

4-4如圖所示系統，溢流閥的調定壓力為5Mpa,減壓閥的調定壓力為2.5Mpa。

試分析下列各工況，并說明減壓閥閥口處于什么狀態？

1）當泵口壓力等于溢流閥調定壓力時，夾緊缸使工件夾緊后，A,C點壓

力各為多少？

2）當泵出口壓力由于工作缸快進，壓力降低到1.5Mpa時（工件原處于

夾緊狀態），A.C點壓力各為多少？

11

3)夾緊缸在夾緊工件前作空載運動時，A.B.C點壓力各為多少？

答:1)PA=PC=2.5MPa,Pp=5MPa;減壓閥閥口處于關

閉狀態。

工件夾緊后，日于泵的流量繼續輸出，使得A

點和C點的壓力同時升高，當升高到減壓閥的調定

壓力時，減壓閥工作，閥口關閉，并穩定A,C兩點

壓力為其調定壓力2.5Mpa；B點的壓力為溢流閥的

調定壓力5Mpa0

2)PA=PR=1.5Mpa,Pk2.5Mpa;減壓閥閥口處于打開狀態。

當泵的出口壓力降到1.5Mpa時，溢流閥和減壓閥都不工作，溢流閥閥口

關閉，B點壓力PB=PP=1.5MPa;減壓閥閥口打開，即相當于一個通道，所以

一二PB=L5MPH;由于單向閥的作用,C中的壓力仍為剛才的壓力,即2.5MPa。

3)PA=Pn=Pc=OMpa；減壓閥閥口處于打開狀態

當夾緊缸在夾緊工件前作空載運動時，負載壓力R=OMPa,因為R.小于減壓

閥的調整壓力，所以減壓閥閥口全開，Pc飛書二OMPa;由于溢流閥閥口關閉，

所以PA=PB=OMPa

4-5如圖系統,液壓缸的有效面積ALA尸lOOcnA缸I負載R=35000N,缸I【運動

時負載為零，不計摩擦阻力、慣性力和管路損失。溢流閥、順序閥和減壓閥的調

定壓力分別為4MPa、3MPa和2MPa,求下列三種二況下A、B和C處的壓力。

1)液壓泵啟動后，兩換向閥處于中位；

2)1YA通電，液壓缸I運動時和到終端終止時；

3)1YA斷電，2YA通電，液壓缸H運動時和碰到檔快停止運動時；

12

LU

1）PA=PB=4MPaPc=2MPa

當泵出口壓力達到2MPa時，減壓閥工作，使得Pc=2MPa,此后，隨泵的流量繼

續輸出，順序閥打開，此后溢流閥打開，最后使得得PA=P?=4MPa（溢流閥調定

壓力）

2）運動時，Pc=2MPaPA=PB=3.5MPa

缸運動時的壓力Pi=PH=FL/A=35000/100X10-4Pa=3.5MPa

缸運動時,順序閥一直開啟,溢流閥關閉，PA=PB=3.5MPa

減壓閥工作，PL2MPa

終端時，Pc=2MPaP產PB=4MPa

缸終端時，Pc還是2MPa,順序閥一直開啟，當活塞運動到右端不動時，由

于泵的流量繼續輸出，從而使得A、B點壓力同時升高，當達到溢流閥的調整壓

力4MPa時,溢流閥溢流定壓,此時，PA=PB=4MPa.

3）運動時，PA=PB=PC=O

缸H運動時，負載壓力為0,此時減壓閥口全開，所以PLPLO

順序閥關閉，所以％=0

終端時，Pc=2MPa,PA=PB=4MPa

13

缸終端時，液壓扛負載無窮大，使得減壓閥工作，PrfMPa,由于泵的流量

繼續輸出，從而使得A、B點壓力同時升高，當達到溢流閥的調整壓力4MPa時，溢

流閥溢流定壓，此時，P.FP1F4MPC1O

4-8液壓缸活塞面積A=100cm；負載在500^40000\的范圍內變化，為使負載變化

是活塞運動速度恒定，在液壓缸進口處使用一個調速閥。如將泵的工作壓力

調到其額定壓力6.3MPa,試問這是否合適？

2

解：缸的最大工作壓力P=F/A=40000/10-Mpa=4Mpa0因調速閥正常工作

時的壓差要保持在0.4?0.5Mpa,所以泵的工作壓力

Pt=P+AP=4+0.4（0.5）Mpa=4.4?4.5Mpa

如果將泵的工作壓力調到6.3MPa,雖然調速閥有良好的穩定流量特性，但

對節省泵的能耗不利。

4-9如圖所示為插裝式錐閥組成換向閥的兩個例子.如果閥關閉時A,B有壓差,

試判斷電磁閥通電和斷電時，圖a和b的壓力油能否開啟錐閥而流動，并分

析各自是作何種換向閥使用的。

答：電磁閥通電：

對a）圖，和作用力方向都向上，閥心可以開啟，當時，油

液從3T'4；當［〃>PB，油液A->3。

對B）圖，同理，當PB>〃從時,油液從Bf4當pA>,油液Af5。

電磁閥斷電：

對a）圖，要開啟閥心，閥心受力的方向要向上，所

以，需PB>PA，此時，油液從BTAo

對B）圖，要開啟閥心,閥心受力的方向要向卜.，所

以，需PA>〃8，此時，油液從Af3。

第五章液壓輔助元件

5-1某液壓系統，使用YB葉片泵，壓力為6.3Mpa,流量為40L/min。試選油管

的尺寸。

5-2一單桿液壓缸，活塞直徑為100mm,活塞桿直徑為56nmi,行程為500mm,現

有桿腔進油，無桿腔回油，問由于活塞的移動而使有效底面積為200cm2的油箱內

液面高度的變化是多少？

5-3皮囊式蓄能器容量為2.5L,氣體的充氣壓力為2.5Mpa,當工作壓力從pl=7Mpa

變化至IJ4Mpa時，蓄能器能輸出的油液體積為多少？

第六章液壓基本回路

6-1在圖示回路中，若溢流閥的調整壓力分

融別為pV|=4.5M〃〃。泵出口處的負載

[總"目"阻力為無限大，試問在不計管道損失和調壓偏差

象一@―工時：1）換向閥下位接入回路時，泵的工作壓力為

Y—多少？B點和C點的壓力各為多少？2）換向閥上

位接入回路時，泵的工作壓力為多少？B點和C

點的壓力各為多少？

解：1）換向閥下位接入回路時，即關閉的外泄油口（但換向閥有泄漏）。

則泵的工作壓力

Pp=Pyl=6Mpa,pB=6Mpa,Pc=1.5~6Mpa（視換向閥的泄漏情況而定）

2）換向閥上位接入回路時，閥1和閥2并聯，泵的工作壓力為兩者調整壓力

的較小者，故，pp=py2=4.5Mpa,pB=4.5Mpa,[%=DMpa（通油箱）。

6-2在圖示回路中，已知活塞運動時的負載F=1200N,活塞面積A=15X1（）T,

溢流閥調整值為R,=4.5MPa,兩個減壓閥的調整壓力分別為心=3.5MPa和

Po=2MPa,如油液流過減壓閥及管路時的損失可略去不計，試確定活塞在

運動時和停在終端位置處時，A,B,C三點壓力值。

L解：1）運動時，pA=pl{=pc=O.8Mpa

-4

此時,Pc=F/A=1200/（15X10）Pa

=0.8MPa,即〃〃v〃幾，故兩

15

減壓閥都不工作，閥口常開，相當于一通道，又〃＜小,溢流閥關閉，所以，

PA=PB=Pc=03Mpa

2）停在終端位置時，PA=35Mpa,pH=4.5Mpa,pc=2Mpa

此時，液壓閥的負載無窮大，使得減壓閥2、1相繼工作，故

葭=加.“八=35乂網,隨著泵的流量繼續增加，R點壓力迅速憋高，使得該

溢流閥工作，故“8=4.5Mpao

6-3如圖6-7所示的平衡回路中，若液壓缸無桿面積為％=80x10,2,有桿而積

A=40xl0-4^2,活塞與運動部件自重G=6000N,運動時活塞上的摩擦力為

F（=2000N,向下運動時要克服負載阻力為FL=24000/V,試問順序閥和溢流閥

解：順序閥最小調整壓力

?G6000

P=—=------rpa=\.5Mpa,

-4

A240X10

溢流閥最小調整壓力：

F.+E+RA,—G24000+2000+1.5x106-6000

P=———匚——―-----pa=3.25

A80XKT4

6.4如教材6-10圖所示的回油節流調速回路，已知液壓泵的供油量

qp=25L/min,負載40000N,溢流閥調整壓力pp=5.4Mpa,液壓缸無桿

面積為4=80x107〃/,有桿面積4=40x10-4〃/,液壓缸工進速度

v=0.18/77/min,不考慮管路損失和液壓缸的摩擦損失，試計算：

1）液壓缸工進時液壓系統的效率

16

2）當負載為0時，活塞的運動速度和回油腔的壓力。

1)40000x0.18/60=6J%

￡

ppqp5.4xIO。x20x10-3/6()

2）對液壓缸列平衡方程

4A=64+耳

在F=0時，回油路壓力

《4弓4_5.4X106X80X10^

/=Pa=T0.8MPa

4A40X10-4

此時，有桿腔回油量（節流閥過流量）

由2".2%

%=GA)J—=GA)J—(1)

P

在F=40000N時，回油壓力

==5.4X10-X80X10--40000=Q

21A,40x10^*

此時，有桿腔回油量（節流閥過流量）

=AV

=40X104X0.18/60/Z?3/5=12x106W3/J(2)

兩式相比得

V=—=-=0.01\m/s=66cm/min

A"4"0x叱l（）7

6.5如教材6-9a廳示的進油節流調速回路，已知液壓泵的供油流量

qp=6L/min,溢流閥調定壓力p。=3.0Mp。,液壓缸無桿腔面積

A=0.03x107加2,負載為4000N,節流閥為薄壁孔口，開口面積為

4=0.()1x1(尸nr￡=0.62,p=900依/nr,求

1）活塞的運動速度

17

2）溢流閥的溢流量和回路的效率

3）當節流閥的開口面為和時，分別計算液壓缸的運動速度和以溢流閥

的溢流量

解：1）液壓缸活塞平衡方程為：

?_4000

Pa=2MPa

X-20X10-4

設泵出口壓力Pp=P>，,

則節流閥過流量

2x32xl

q=C(/Ar=0.62x0.01x10^x/(-)9Z

\pV900

=2.92x10-5"3/s<分=0.1x10-3/$

所以，溢流閥穩定溢流，活塞運動速度

V=且=2,92乂？mis=14.6x10'mis

A20X10-4

2)溢流閥溢流量

%=%=0.1x107—2.92x10-5加/s=0.7xICT4W/s

回路效率

FV4(X)0x14.6x10-3，八…

n=----=-----：--------=19.4%

r6-3r

PPQP3xl0x0.1xl0

3)當4=0.03x1071時

同1)節流閥過流量

5333

q節I=0.62x0.03x1(尸xj10=8.67x1()m/s<qp=0.1x1()m/s

溢流閥工作，溢流閥溢流量

1

qy=%,一4節?=0,1x1°-3-&76x1°-563/5=°]24xlCT63/$

活塞運動速度

18

V=^=線需初S=43.8X10%〃S

當4=0.05x10-4加2時

同理q節2=14.6x1同加/5>qp=0.1xlO-W/s

顯然不可能，所以節流閥不起作用

q?2=q、=0.?x10-3〃/s

活塞運動速度

_0.1x103

v=m/s=0.05m/s

-Z-20X10-4

溢流閥當安全閥用

%=0

6-6在6-58所示的調速閥節流調速回路中已知

4242

%,=25L/min,A^lOO^/??,A2=50xl0-/??,F由0增至30000N時活塞向

右移動速度基本無變化，V=0.2,;?/min,若調速閥要求的最小壓差為

△/An=，試求：

1）不計調壓偏差時溢流時溢流閥調整壓力外是多少？泵的工作壓力是多少?

2）液壓缸所能達到的最高工作壓力是多少？

3）回路的最高效率為多少？

解：1）無桿腔流量，

4

V-q=VAt=0.2xlOOx10nr"/s=27./min<%,

所以溢流閥處于穩定溢流狀態，Pp=py

當負載為3000N時，對液壓缸列平衡方程：

PlA=P2&+6.a式dPl=Py,P2=△/?

所以，pj4P.產-=50XmX0.5可+3000032a

Y4100x107

19

2）由以上等式P|4|=〃24+弓max知，Pi=Py恒定,當用最小時，最大

100

此時出登x3.25Mpa=65Mpe1

~50

3）回路最高效率/=&=—3X10”0；27.4%

cPp%,3.25X25X10-3X106

6-7如教材6-16所示的限壓式變量泵和調速閥的容積節流調速回路，若變量泵

的拐點坐標為（2Mpa,10L/【nin）,且在=2.8Mp〃時外=0,液壓缸無桿面積為

4=50、107〃72,有桿面積42=25*10-4〃]2,調速閥的最小工作壓差為o.5Mpa,背

壓閥調壓值為0.4Mpa,試求：

1）在調速閥通過的流量q=5L/min時，回路的效率是多少？

2）若q不變，負載減小4/5時，問路的效率為多少？

3）如何才能使負載減小后的回路得以提高？

解：1）在穩態工作時，卷=%,由其調速特性圖知/=土/珈。=2.4陷力

則Pi=Pp-△P=（2.4-0.5）Mpa=1.9Mpa

p-p出/A1.9-0.4x25/50__

flc=---------=--------------=70.Q80%/

Pp2.4

2）在負載減小4/5,即X=1/5/z/；=-^ZA=lZ7=14.2%

PP5

3）宜采用差壓式變量泵和節流閥組成的容積節流調速回路，當

Pi=1.9Mpa時，T]=———=———=86%,該回路適合負載變化大，速

Pi+△〃1.9+0.5

度較低的系統。

6-8有一液壓傳動系統，快進時需最大流量25L/min,工進時液壓缸工作壓力為

Pi=5.5Mpa,流量為2L/min,若可采用單泵流量為25L/min和雙聯泵流量

為4L/n】in及25L/min兩種泵分別對系統供油，設泵的總效率為〃=0.8,溢

流閥調定壓力外,=6.0Mp〃，雙聯泵中低壓泵卸荷壓力p2=0A2Mpa,不計

其他損失，計算分別采用這兩種泵供油時系統得效率（液壓缸效率為100%）

20

解：采用單泵:

快進時工作壓力p=0,「.〃=0

工進時〃=上％=1^2x80%?5.8%

PM6x25

采用雙泵：快進時;z=0工進時〃=上"7=巨氾乂80%H36.6%

PpQp6x4

第七章典型液壓傳動系統

7-1根據圖7T的YT4543型動力滑臺液壓系統圖，完成以下各項工作：1）寫出

差動快進時液壓缸左腔壓力P1與右腔壓力P2的關系式。2）說明當滑臺進入工

進狀態，但切削刀具尚未觸及被加工工件時，什么原因使系統壓力升高并將液控

順序閥4打開？3）在限壓式變量的p-q曲線上定性表明動力滑臺在差動快進、

第一次，進、第二次，進、止擋鐵停留、快退及原位停止時限壓式變量葉片泵的

工作點。

7-2圖7-7所示的壓力機液壓系統能實現“快進一一慢進一一保壓一一快退一一

停止”的動作循環。試讀懂此液壓系統圖，并寫出：1）包括油液流動情況的動

作循環表；2）標號元件的名稱和功能。

第八章液壓伺服和電液比例控制技術

8-1液壓伺服系統與液壓傳動系統有什么區別？使用場合有何不同？

答：液壓伺服系統通過電氣傳動方式，將電氣信號輸入系統來操縱有關的液壓控

制元件動作，控制液壓執行元件使其隨輸入信號而動作。這類伺服系統中電液兩

部分之間都采用電液伺服閥作為轉換元件。電液伺服系統根據被控物理量的不同

分為位置控制、速度控制、壓力控制等。液壓傳動是根據機械設備的工作要求，

選用適當的液壓基本回路經有機組合而成。

液壓伺服系統在工業自動化設備、航空、航天、冶金和軍事裝備中得到廣泛應用；

液壓傳動系統的應用涉及機械制造、輕工、紡織、工程機械、船舶、航空和航天

等各個領域。

8-2電液伺服閥的組成和特點是什么？它在電液伺服系統中起什么作用？

答：電液伺服閥通常由電氣一機械轉換裝置、液壓放大器和反饋（平衡）機構三

部分組成。電氣一機械轉換裝置用來將輸入的電信號轉換為轉角或直線位移輸

出。輸出轉角的裝置稱為力矩馬達，輸出直線位移的裝置稱為力馬達。液壓放大

21

器接受小功率的電氣一機械轉換裝置輸入的轉角或直線位移信號，對大功率的壓

力油進行調節和分配，實現控制功率的轉換和放大。反饋和平衡機構使電液伺服

閥輸出的流量或壓力獲得與輸入電信號成比例的恃性。伺服閥控制精度高，響應

速度快，特別是電液伺服系統易實現計算機控制。

電液伺服閥是電液司伺服系統中的放大轉換元件，它把輸入的小功率電流信號，

轉換并放大成液壓功率（負載壓力和負載流量）輸出，實現執行元件的位移、速

度、加速度及力控制。它是電液伺服系統的核心元件，其性能對整個系統的特性

有很大影響。

8-3電液比例閥由哪兩大部分組成？它具有什么特點？

答：電液比例閥由常用的人工調節或開關控制的液壓閥加上電氣一機械比例轉換

裝置構成。常用的電氣一機械比例轉換裝置是有一定性能要求的電磁鐵，它能把

電信號按比例地轉換成力或位移，對液壓閥進行控制.在使用過程中，電液比例

閥可以按輸入的電氣信號連續地、按比例地對油液的壓力、流量和方向進行遠距

離控制，比例閥一般都具有壓力補償性能，所以它的的輸出壓力和流量可以不受

負載變化的影響，它被廣泛地應用于對液壓參數進行連續、遠距離控制或程序控

制、但對控制精度和動態特性要求不太高的液壓系統中。

8-4微機電液控制系統的主要組成是什么？有何特點？

答：微機電液控制系統的主要組成除常規的液壓傳動系統以外，通常還有數據采

集裝置、信號隔離和功率放大電路、驅動電路、電氣一機械