液压习题

2－4 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ηm＝0.9。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）ηv1＝q1/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）该泵的排量为V＝qt1/n1=0.0731 L/r；泄漏流量为Δq=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。 ∴ q2＝Vn2－Δq＝31.25 L/min

此时泵的容积效率为ηv2＝q2/qt2＝（Vn2－Δq）/ Vn2＝0.85＝85％ * 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）P＝pq/ηmηv

* 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。

3－9 图示为变量泵和定量马达系统，低压辅助泵输出压力py＝0.4Mpa，泵最大排量Vpmax＝100mL/r，转速np＝1000r/min，容积效率ηvP＝0.9，机械效率ηmp＝0.85，马达的相应参数为Vm＝50mL/r，ηvm＝0.95， ηmm＝0.9。不计管道损失，当马达的输出转矩为Tm＝40Nm，转速为nm＝160r/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：qp＝qm；VpnpηvP＝Vmnm/ηvm；∴ Vp＝Vmnm/npηvPηvm。

* 马达的转矩是由其进出口的压差产生，从系统图可见泵、马达进出口两端的压差是相等的，即

pp－py＝pm－py＝2πTm/Vmηmm；∴ pp＝2πTm/Vmηmm＋py。 * 泵的输入功率由泵的流量、进出口压差和效率决定。

Ppi＝（pp－py）qp / ηP＝2πnmTm / ηmpηvPηmmηvm。 带入实际参数计算即可。

4－5 图4－117所示两系统中溢流阀的调整压力分别为pA＝4MPa，pB＝3MPa，pC＝2MPa，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卸荷，进出口压差为零，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，主溢流量仍要通过阀A的主阀芯流回油箱。

4－7 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

4－8 图4－120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（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）pA＝pC＝5MPa，减压阀口似开非开；

2）pA＝1.5MPa，pC＝2.5MPa，减压阀口开； 3）pA＝pB＝pC＝0，减压阀口开。

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、出口压力差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）液压缸负载驱动所需压力：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。

4－17 图4－29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，pP＝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。

6－6 在图6－58所示的调速阀节流调速回路中，已知qP＝25L/min，A1＝100×10－4m2，A2＝50×10－4m2，F由零增至30000N时活塞向右移动速度基本无变化，v＝0.2m/min，若调速阀要求的最小压差为Δpmin＝0.5MPa，试求：1）不计调压偏差时溢流阀调整压力py是多少？泵的工作压力是多少？ 2）液压缸可能达到的最高工作压力是多少？ 3）回路的最高效率为多少？

解：1）溢流阀应按保证调速阀正常工作，并能驱动最大负载来调整压力。 由活塞力平衡方程 py A1＝Δpmin A2＋Fmax

即 py＝pP＝（Δpmin A2＋Fmax）/ A1＝3.25MPa 2）当负载为零时，液压缸小腔具有最大压力。 即 p2＝Δp＝py A1/ A2＝2 py＝6.5MPa

3）当回路所驱动的负载为最大值时，效率最高。

此时回路效率为 η＝Fmax v/qP pP＝7.4％ 工进时所需流量为 q1＝A1v＝2L/min

* 回路效率如此之低的原因是低速运动时泵的流量太大。

6－9 如图6－59所示，已知两液压缸的活塞面积相同，无杆腔面积A1＝20×10－4

m2，但负载分别为F1＝8000N，F2＝4000N，如溢流阀的调定压力为py＝4.5MPa，试分析减压阀压力调整值分别为1MPa，2MPa，4MPa时，两液压缸的动作情况。

解：两缸驱动各自负载所需大腔压力分别为 p1＝F1/A1＝4MPa，p2＝F2/A1＝2MPa。

1MPa时，2缸不动，系统压力升至4.5MPa后，1缸动作； （此时减压阀1Mpa常闭）

2MPa时，2缸动作的同时，1缸也动作，两缸可同时动；

（此时减压阀2Mpa工作开度，但其入口压力很快就至py＝4.5MPa） 4MPa时，系统压力升至2MPa，2缸先动，到终端后，1缸才动作。 （此时减压阀在2缸动时常开，终端后系统压力再上升）

7－1 附图所示的液压系统是怎样工作的？按其动作循环表中的提示进行阅读，将该表填写完整，并作出系统的工作原理说明。

动 作 名 称 1YA 定位夹紧 － 快 进 ＋ 工进卸荷（低） － 快 退 ＋ 松开拔销 － 原位卸荷（低） －

电 气 元 件 2YA 11YA 12YA 21YA 22YA － － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ － ＋ － ＋ － － － ＋ － ＋ ＋ － － － － ＋ － － － － YJ ＋ ＋ ＋ ＋ － －

7－2 分析评述上述液压系统的特点。

答：1）低压大流量和高压小流量双泵供油，区分快进、工进节省能源。 2）Ⅰ、Ⅱ两回路各自独立循环工作，互不干扰。

3）定位夹紧辅助工作使用了减压阀减压回路，保证可靠夹紧。

4）单向顺序阀保证先定位后夹紧；并采用压力继电器与主回路通讯。 5）Ⅰ、Ⅱ两回路均采用大泵供油，差动快进，缩短了辅助工作时间。 6）工进时大泵卸荷，Ⅰ回路为调速阀出口节流调速，可承受反向负载。 7）工进时大泵卸荷，Ⅱ回路为调速阀进油节流调速，单向阀做背压。

8）系统中，各动作转换均用电磁换向阀实现，便于实现电气控制。

7－3 试写出图示液压系统动作循环表，并评述这个液压系统的特点。 答： 1YA 2YA 3YA 快进 ＋ － ＋ 工进 ＋ － － 停留 ＋ － － 快退 － ＋ － 停止 － － －

特点：1）限压变量泵供油，自动适应系统工况。

2）快进时，泵工作于低压大流量，且回路构成差动快进。

3）工进时，泵工作于高压小流量，回路为调速阀出口容积节流调速。 4）停留时，泵压力最大，无流量；压力继电器加电控决定停留时间。 5）快退时，泵为低压大流量，且由单向阀提供背压。

6）停止时，泵通过背压单向阀卸荷，并维持控制油路有一定的压力。

7－4 读懂液压系统图，并说明：1）快进时油液流动路线；2）这个系统的特点。

答：1）差压式变量泵低压大流量供油，加上液压缸小腔通过阀4流出的油，通过阀2、阀3，一起进入液压缸大腔，从而构成差动快进。

2）系统特点：差压式变量泵加节流阀的容积节流调速回路；快进时，泵低压大流量供油，回路差动快进；两个节流阀串连实现一、二两种工进；工进结束，压力继电器发信快退；停止时，泵工作于最高压力，无输出流量。

7－6 图示的压力机液压系统能实现“快进－慢进－保压－快退－停止”的动作循环。试读懂此系统图，幷写出：

1）包括油液流动情况的动作循环表； 2）标号元件的名称和功用。

图7－37 题7－6图

答：1）快进：进油路为，泵－单向阀2－电液换向阀3左位－快进缸4大腔，高位油箱11－液控单向阀9－慢进柱塞缸10；回油路为，快进缸4小腔－电液换向阀3左位－油箱。

慢进：泵－单向阀2－电液换向阀3左位－（快进缸4大腔）顺序阀6－慢进柱塞缸10。

保压：油路同上，压力由溢流阀1调定，时间可由压力继电器7发信。 （释压：保压结束快退之前，慢进柱塞缸－单向阀8－节流阀5－换向阀3中位－油箱；慢进柱塞缸中高压油瞬间释压。）

快退：进油，泵－阀2－阀3右位－缸4小腔；回油，（控制油反向打开液控单向阀9）缸10－阀9－高位油箱11，缸4大腔－阀3右位－油箱。 停止：泵－阀2－阀3中位－油箱，泵卸荷。

2）1溢流阀：限定系统保压时的最高压力。

2单向阀：保压－快退间防油倒灌；卸荷后维持一定控制油压力。 3电液换向阀：换向，中位释压、卸荷。 4快进活塞缸：实现系统快进、快退。

5节流阀：增加释压阻力，防止高压油瞬间倒冲。 6顺序阀：调定系统慢进工作压力。

7压力继电器：保压压力电信号，可启动时间继电器设定保压时间。 8单向阀：在快进、慢进和保压动作时关断释压回路。 9液控单向阀：快进时正向打开，快退时反向打开。 10慢进柱塞缸：慢进时大出力。

11高位油箱：为柱塞缸快进补油，慢进回油。

7－7 图示一全自动内圆磨床液压系统中实现工件横向进给那一部分的油路，它按图中排列的动作顺序进行工作。试读懂这部分油路图，幷写出相应的完整循环表。

图7－38 题7－7图

答： 快进 一工进 停留（浮） 二工进 停留（浮） 快退

1YA － ＋ ＋ ＋ ＋ － 2YA ＋ ＋ － ＋ － － 阀3 阀4 下 （通） 下（保） 通 上 断 上（保） 断 上 断 上（保） 断 阀5 断 断 （通） 通 （通） （通） 阀6 通 断 断 断 断 （通）

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