液壓及氣壓傳動(dòng)課后答案

1-1某液壓油在大氣壓下的體積是50x10-3m3,當(dāng)壓力升高后，其體積減少到

49.9x10-3/,取油壓的體積模量為K=700.0%a,求壓力升高值。

解：△丫=丫'一匕；=49.9x10-3-50x10-加3=-1*107加3

APk\VVOOxlO'xlxlO-4

由犬=——匕知:A△p=--------=----------；---p-a=\AMpa

AV%50x10-3

1-2用恩式粘度計(jì)測(cè)的某液壓油（0=850儂//）200Ml流過(guò)的時(shí)間為f產(chǎn)153s,

20。。時(shí)200Ml的蒸儲(chǔ)水流過(guò)的時(shí)間為，2=51S,求該液壓油的恩式粘度。E,

運(yùn)動(dòng)粘度丫和動(dòng)力粘度〃各為多少

解：°E=，=膏=3v=(7.31°E—筌Al?！白?/s=]98X1(T5/〃2/S

1-3圖示為一粘度計(jì)，假設(shè)D=100mm,d=98mm,l=200mm,外筒轉(zhuǎn)速n=8r/s時(shí)，測(cè)

得轉(zhuǎn)矩T=40N-cm,試求其油液的動(dòng)力粘度。

解：設(shè)外筒內(nèi)壁液體速度為人

,du,,

由r=//—=>ray=fj.au

dy

兩邊積分得

1-4圖示一液壓缸，其缸筒內(nèi)徑D=12厘米，活塞直徑d=11.96厘米，活塞長(zhǎng)

度L=14厘米，假設(shè)油的粘度〃=0.065Pa.s,活塞回程要求的穩(wěn)定速度為

v=0.5m/s,試求不計(jì)油液壓力時(shí)拉回活塞所需的力F等于多少

解：對(duì)活塞列平衡方程：

對(duì)上式兩邊積分得：

1-5如以以下圖，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

題1-4圖

大氣相通的水槽中，液體在管中上升的高度

h=lm,設(shè)液體的密度為p=1000依/加3,試求

容器內(nèi)真空度。

解：設(shè)外為大氣壓，為絕對(duì)壓力，則真空度：尸=或一名

取水槽液面為基面，列出靜力學(xué)基本方程：生+

pgpg

3

則真空度為：A(-p=pg/i=1000x9.8x1=9.8xIOpa

1-6如以以下圖，有一直徑為d,質(zhì)量為m的活塞浸在液體中，并在力F的作用

下處于靜止?fàn)顟B(tài)。假設(shè)液體的密度為「，活塞浸入深度為h,試確定液體在

測(cè)壓管內(nèi)的上升高度X。

解:由題意知:

1-7液壓缸直徑D=150mm,柱塞直徑d=100mm,液壓缸中充滿油液。如果柱塞上

作用著F=50000N的力，不計(jì)油液的重量，求圖示的兩種情況下液壓缸中壓

力分別等于多少

解：由圖中分析知，在兩種情況下，作用在柱塞上的面積均為2/

4

3

1-8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=200mni,ZB=180mm,h=60mm,U形管中的測(cè)試介質(zhì)是汞，試求A,B之

間的壓力差。

解：此為靜壓力問(wèn)題，可列出靜壓力平衡方程:

P,\+PAgZA=PBgZB+P水果gh+PB

得△PAB=PA-PB=PBgZB+P水很gh-p.igZ

=1200X9.8X0.18+13.6X10:!X0.06-900X

9.8X0.2Pa=8350Pa

1-9如以以下圖，水深H=10m,截面

4=0.02/,4=0.04m2，求孔口的出流流量以及點(diǎn)2處

的表壓力（取。=1,不計(jì)損失）

解：對(duì)0-0和2-2截面列理想液體能量方程:

對(duì)2—2和1-1截面列理想液體能量方程：

顯然，Pi=P2=Pa??莖丫2,故%~0

且有連續(xù)方程：用4=匕4=夕(3〉

由⑴⑵⑶聯(lián)立解得：

v2_v22g"-(與尸

2=

則2處的表壓力即p=p2-pap2-P\='2-------——P

1-10如圖示一抽吸設(shè)備水平放置，其出口和大氣相通，細(xì)管處截面積

A,=3.2xl0-4m2,出口處管道截面積4=4人，h=lm,求開(kāi)場(chǎng)抽吸時(shí)，水平

管中所必需通過(guò)的流量q(液體為理想液體，不計(jì)損失)。

解：對(duì)截面和建設(shè)液體的能量方程：

旦+￡=&+2

(1)

Pg2gpg2g

連續(xù)方程

V,A=M2⑵

又6+Pgh=P2(3)

方程(1)(2)(3)聯(lián)立，可得流量

1T1有一液壓缸，流量為25L/min,吸油管直徑25mln,泵的吸油口比油箱液面

高出400mm。如只考慮吸油管中500mm的沿程壓力損失，油液的運(yùn)動(dòng)粘度為

30xl0-6m2/.v,油液的密度為900依/蘇，問(wèn)泵的吸油腔處的真空度為多少

解：如圖，對(duì)1T截面和2-2截面建設(shè)液體能量方程：

其中，%土丫2,故%

P"-"2=pgh+;々2+pgh?,=pgh+^pv2+\P(AP表示沿程壓力損失)

Re=—=--------=707.5<2320,所以流態(tài)為層流

v30X10-6

沿程壓力損失

所以，真空度為

32

p=900x9.8x400x10-+1x900x0.849+687.6pa=4539.9pa

1-12泵從一個(gè)大的油池中抽吸油液，流量為q=150L/min,油液的運(yùn)動(dòng)粘度肥=34

Xl(TW7s,油液密度P=900kg/m30吸油管直徑d=60毫米，并設(shè)泵的吸

油管彎頭處局部阻力系數(shù)€=0.2,吸油口粗濾網(wǎng)的壓力損失Ap=

0.0178MPao如希望泵入口處的真空度Pb不大于0.04MPa,求泵的吸油高度

h（液面到濾網(wǎng)之間的管道沿程損失可忽略不計(jì)）

解：吸油管油液速度：

故油在管中為層流流動(dòng)。

以油池液面為基準(zhǔn)，定為1一1截面，泵吸油處為2

—2截面，列能量方程：

其中，4=a,=2（層流），因匕々%,故v產(chǎn)0,Pi=P.，

題1-12圖

2

所以，真空度Pa—p2=pv2+pgH+pgh,+pghL

1-13圖示水平放置的固定導(dǎo)板，將直徑d=0.1m,而速度為V=20m/s的射流轉(zhuǎn)過(guò)

90度角，求導(dǎo)板作用于液體的合力大小和方向（0=1000依/mD

解：射流流量

對(duì)射流列X軸方向的動(dòng)量方程

Fx=pt/（O-v）=1000x0.157x（-2O）7V=-3141.6A^（“一”表示力的方向

與X軸正方向相反）

對(duì)射流列Y軸方向的動(dòng)量方程

導(dǎo)板作用于液體的合力

電=J一+4=A/3141.62+3141.627V=4442.2N，方向與X軸正方向成

135°

1-14如以以下圖的安全閥，閥座直徑d=25mm,當(dāng)系統(tǒng)壓力為5.OMpa時(shí)，閥的

開(kāi)度x=5mm為，通過(guò)的流量q=600L/min,假設(shè)閥的開(kāi)啟壓力為4.3Mpa,

油液的密度為900kg/n?,彈簧的剛度k=20N/mm,求油液的出流角。

解：對(duì)安全閥閥心列平衡方程

62

其中，七=-M=（5-4.3）x10xifF彈簧=kx/動(dòng)=夕4（彩cosa-匕）

QpA-kx)+pq—

聯(lián)立以上得,cosa--------f=—―代入數(shù)據(jù)得,a=28.2"

1T5有一管徑不等的串聯(lián)管道，大管內(nèi)徑為20nmi，小管內(nèi)徑為10mm,流過(guò)粘度

為30x10-3pq.s的液體，流量為q=20L/min,液體的密度0=900kg/〃?3,問(wèn)液

流在兩流通截面上的平均流速及雷諾數(shù)。

1-16運(yùn)動(dòng)粘度u=40X1042人的油液通過(guò)水平管道，油液密度p=900kg/m\管

道內(nèi)徑d=10mm,l=5m,進(jìn)口壓力P,=4.OMPa,問(wèn)流速為3m/s時(shí)，出口壓力

P?為多少

解：由于油在水平管道中流動(dòng)，此管道為等徑直管，所以產(chǎn)生沿程壓力損失：

64x40x1025900x3?

X---------X-----------------pa=0A92Mpa

3x0.010.012

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

1-18有一薄壁節(jié)流小孔，通過(guò)的流量為q=25L/min,壓力損失為0.3Mpa,試求

節(jié)流孔的通流面積，設(shè)流量系數(shù)Cd=0.61,油液的密度900kg/n?

=2.65*10-5加2

1-19圓柱形滑閥如以以下圖：閥芯直徑d=2cm,進(jìn)口液壓0=9.8Mpa,出口液

壓p?=0.9Mpa油液的密度p=900kg/m3,通過(guò)閥口時(shí)的流量系數(shù)

Q=0.65,閥口開(kāi)度x=0.2cm,求流過(guò)閥口的流量。

解：當(dāng)閥的開(kāi)口較小時(shí)，可看作薄壁小孔，閥口的流量截面積：&=不公

流過(guò)閥口的流量：

1-20圖示柱塞直徑d=19.9mm,缸套直徑D=20mm,長(zhǎng)l=70mm,柱塞在力F=40N作用

下向下運(yùn)動(dòng)，并將油液從隙縫中擠出，假設(shè)柱塞與缸套同心，油液的動(dòng)力粘

度口=0.784*10一叩as,問(wèn)柱塞下落0.1m所需的時(shí)間。

解：此問(wèn)題為縫隙流動(dòng)問(wèn)題，且為環(huán)形縫隙

2

甘士ID-d.0.17rd4F

其中，展丁'%=獷=7工一”前

代入數(shù)據(jù)得，"20.8s

1-21在一直徑D=25mm的液壓缸中放置著一個(gè)具有4條

矩形截面（ax。）槽的活塞，液壓缸左腔表壓為p=0.2的。，右腔直接回油箱,

設(shè)油的粘度〃=30x10-3pa-s,進(jìn)口處壓力損失可以忽略不計(jì)，試確定由液壓

缸左腔沿四條槽泄露到右腔去的流量，槽的尺寸是

a=2mm.b=1mm,/=120m/n。

解：由題意得，四條槽可以看作四個(gè)細(xì)長(zhǎng)孔。

I,_4_士入,2ab2x2x1“

水力直徑d=----=------=1.33mm

Ha+b2+1

則所求的流量：

1-22如以以下圖，泵的供油壓力為3.2Mpa,薄壁小孔節(jié)流閥I的開(kāi)口為0.02m?,

薄壁小孔節(jié)流閥II的開(kāi)口為0.01m2,求活塞向右運(yùn)動(dòng)的速度v為多少缸中

活塞面積A=100cm2,油的密度900kg/m3,負(fù)載16000N,液流的流量系數(shù)

Cd=0.6o

解：對(duì)活塞列平衡方程，得

流過(guò)節(jié)流閥I的流量

q,=C,A.1^-^=0.6x0.02xlO^x，2x（3.2-1.6）義10團(tuán)3/5=0.716x10"http://s

1VPV900

流過(guò)節(jié)流閥II的流量

加=QAl=0.6xO.OlxlO^x,2x（1.鼠）^^3/s=0.358X10“加3/S進(jìn)入缸的流量

活塞的速度

2-1液壓泵的額定壓力和額定留量，不計(jì)管道內(nèi)壓力損失，說(shuō)明圖示各種工況下

液壓泵出口處的工作壓力值。

解：a.)p=0b)p=0c)p-l^p

d)p=］爪斗

1*m

2-2如以以下圖，A為通流截面可變的節(jié)流閥，B為溢流閥。溢流閥的調(diào)整壓力

是P”如不計(jì)管道壓力損失，試說(shuō)明，在節(jié)流閥通流截面不斷增大時(shí),

液壓泵的出口壓力若何變化

：——1答：節(jié)流閥A通流截面最大時(shí)，液壓泵出口壓力P=0,溢流

'[-8閥B不翻開(kāi)，閥A通流截面逐漸關(guān)小時(shí)，液壓泵出口壓力逐

漸升高，當(dāng)閥A的通流截面關(guān)小到某一值時(shí)，P到達(dá)P”溢

廣）流閥B翻開(kāi)。以后繼續(xù)關(guān)小閥A的通流截面，P不升高，維

,;,持P、值。2-3試分析影響液壓泵容積效率%的因素。

題2?2圖

答：容積效率表征容積容積損失的大小。

由小=2=1—故可知：泄露量畫(huà)越大，容積效率越小

而泄露量與泵的輸出壓力成正比，因而有

小=卜=1_妞由此看出，泵的輸出壓力越高，泄露系數(shù)越大，泵排量

0V"

越小，轉(zhuǎn)速越底，那么容積效率就越小。

2-4泵的額定流量為100L/min,額定壓力為2.5MPa,當(dāng)轉(zhuǎn)速為1450r/min時(shí)，機(jī)

械效率為n,?=0.9o由實(shí)驗(yàn)測(cè)得，當(dāng)泵出口壓力為零時(shí)，流量為106L/min,

壓力為2.5MPa時(shí)，流量為100.7L/min,試求：

①泵的容積效率；

②如泵的轉(zhuǎn)速下降到500r/min,在額定壓力下工作時(shí)，計(jì)算泵的流量為多

少

③上述兩種轉(zhuǎn)速下泵的驅(qū)動(dòng)功率。

解：①通常將零壓力下泵的流量作為理想流量，則q，=106L/min

由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的壓力為2.5MPa時(shí)的流量100.7L/min為實(shí)際流量，則

nv=100.7/106=0.95=95%

②5=106X500/1450L/min=36.55L/min,因壓力仍然是額定壓力，故此時(shí)

泵流量為36.55X0.95L/min=34.72L/min。

③當(dāng)n=1450r/min時(shí),

P=pq/(HvHJ=2.5X10fiX100.7X107(60X0.95X0.9)w=4.91kw

當(dāng)n=500r/min時(shí)，

P=pq/(nvnJ=2.5X106X34.7X10-7(60X0.95X0.9)w=l.69kw

2-5設(shè)液壓泵轉(zhuǎn)速為950r/min,排量=168L/r,在額定壓力29.5MPa和同樣轉(zhuǎn)速

下，測(cè)得的實(shí)際流量為150L/min,額定工況下的總功率為0.87,試求：

⑴泵的理論流量；

⑵泵的容積效率；

(3)泵的機(jī)械效率；

(4)泵在額定工況下，所需電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率；

⑸驅(qū)動(dòng)泵的轉(zhuǎn)矩。

解：①qi=Vl,n=168X950L/min=159.6L/min

②*=q/q,=150/159.6=94%

③n,,=〃/nv=0.87/0.9398=92.5%

④P=pq/〃=29.5X106X150X10-3/(60X0.87)w=84.77kw

⑤因?yàn)椤?pq/T3

所以T=pq/〃3

=pq/(2〃Jin)

=29.5X106X150X10-3/(2X0.87X3.14X950)N.m

=852.1N?m

3-1圖示三種構(gòu)造的液壓缸，活塞和活塞桿直徑分別為D,d,如進(jìn)入液壓缸的

流量為鄉(xiāng)，壓力為〃，試分析各缸產(chǎn)生的推力，速度大小以及運(yùn)動(dòng)方向。

解：對(duì)于圖aF=p-(D2-d2)V=^-=——2——=/4g

4A-/)屋)

桿受拉，液壓缸左移

對(duì)于圖bF=P^D2-^(D2-d2)\=Pd2^

由式：^D2V^q+^（D2-d2）V

桿受壓，液壓缸右移

對(duì)于圖C尸=必/2工丫=幺=_2_=粵

4A工筋7rd2

4

桿受壓，液壓缸右移

3-2圖示兩個(gè)構(gòu)造和尺寸均一樣相互串聯(lián)的液壓缸，無(wú)桿腔面積&=100蜘2,有

桿腔面積A2=80cn/，缸1輸入壓力Pi=O.9MPa,輸入流量q】=12L/min。不

計(jì)損失和泄漏，試求：

①兩缸承受一樣負(fù)載時(shí)（F產(chǎn)FJ,負(fù)載和速度各為多少

②缸1不受負(fù)載時(shí)（件=0）,缸2能承受多少負(fù)載

③缸2不受負(fù)載時(shí)（F2=0）,缸1能承受多少負(fù)載

解：①對(duì)缸1和2的活塞分別列平衡方程

Fi=P]A,-P2A?

F2=P2At

其中，F(xiàn)j=F2

聯(lián)立以上方程得,

B446

P2=0.9X10X100X10-7(80X10-+100X10_)Pa=0.5X10Pa

負(fù)載：

64

F,=F2=P2AL=0.5X10X100X10-=5000N

缸的速度：

Vi=qJAi=12X10-3/(100X10、)m/min=1.2m/min

又由ViA?=V2Ai

得V2=V,A2/AI=0.96m/min

②由Fi=PiAi—PjAz=O

得P2=P,A1/A2=l.125MPa

64

F2=P2AFI.125X10X100X10-=l1250N

③由F2=P2A,=0得P2=0

F,=PiA,=0.9X106X100X104N=9000N

3-3圖示液壓缸，輸入壓力為p,活塞直徑為D,柱塞直徑為d,求輸出壓力凸,

為多少

解：由受力可知：

川L_j~r~——

a；|3-4差動(dòng)連接液壓缸，無(wú)桿腔面積Ai=100cm2,

----「有桿腔面積Az=40cm2,輸入油壓力p=2MPa,

輸入流量q=40L/min,所有損失忽略不計(jì)，試

求：

①液壓缸能產(chǎn)生最大推力；

②差動(dòng)快進(jìn)時(shí)管內(nèi)允許流速為4m/s,進(jìn)油管徑應(yīng)選多大

解：①液壓缸的推力F=P,(A,-A2)n.

故F3=PIX(A,-A2)XI

=2X106X(100-40)X10-*4X1N=1.2X104N=12kN

②活塞運(yùn)動(dòng)速度

V=q/(Ai—Az)=40X107(60X60X10^)m/s=l/9m/s

又VAi=V管A管

2

故Aw=(l/9)X100X1074=Jid/4

d=18.8mm應(yīng)取20mm

3-5圖示一個(gè)與工作臺(tái)相連的柱塞缸，工作臺(tái)質(zhì)量980Kg,缸筒柱塞間摩擦阻力

Ff=1960N,D=100mm,d=70mm,do=3Omm,試求：工作臺(tái)在0.2時(shí)間內(nèi)從靜

止加速到最大穩(wěn)定速度v=7m/min時(shí)，泵的供油壓力和流量各為多少

解：根據(jù)動(dòng)量定理，F(xiàn)t=mv2-mvi

所以F&=m(v2-v,)/t=980X7/(0.2X60)=571.67N

一一工作臺(tái)開(kāi)場(chǎng)上升時(shí)

—-±:I嚀JF-G-FkF總

則F=F總+G+Ff=571.67+980X9.8+1960=12135.67N

3-5TT

又根據(jù)柱塞缸推力公式可得尸=〃工/1

4

又根據(jù)柱塞缸速度公式丫=絳=出咚，%=1，可得

A7id

3-6一單桿油壓快進(jìn)時(shí)采用差動(dòng)連接，快退時(shí)油壓輸入缸的有桿腔，設(shè)缸的快

進(jìn)快退速度均為0.lm/s,工作時(shí)桿受壓，推力為25000No輸入流量

q=25L/min,背壓p2=0.2Mpa,

試求：門(mén))缸和活塞直徑D,d;

⑵缸筒壁厚，缸桶材料為45號(hào)鋼

解：(1)由于快進(jìn)時(shí)為差動(dòng)連接%^二名%其中〃，產(chǎn)1

IAq/4x25xlQ-3/60

由式得，d'=Rv快進(jìn)不一\-0.1x3.14mm-731nm

取d=75mm

因?yàn)榭爝M(jìn)快退得速度一樣，所以D=V2^'=103mm,取D=105mm

按上式的D和d取值，對(duì)曝進(jìn)與％退的實(shí)際值進(jìn)展驗(yàn)算

可見(jiàn)，D和d的取值能夠滿足快進(jìn)和快退的速度均為0.1m/s的要求。

(2)缸壁的壁厚b可由式S2鋁求得

2團(tuán)

其中，對(duì)45號(hào)鋼，團(tuán)=100MR/

設(shè)缸的工作壓力為Pi,對(duì)缸列平衡方程：

此處視液壓缸額定壓力月,=《=3MPa

當(dāng)時(shí)，取6=1.5匕

°PD1.5X3X106X0.105

ONri=--------------------------------------7--mm

得，2[6]2x100x1()6

=2.4mm

取5=2.5mm。

3-7圖為定量泵和定量馬達(dá)系統(tǒng)。泵輸出壓力巳=10Mp“排量Vp=10mL/r,轉(zhuǎn)

速％=145017111111,機(jī)械效率。*,=0.9,容積效率nvp=0.9,馬達(dá)排量Vm=

10mL/r,機(jī)械效率n.?m=0.9,容積效率叫.=0.9,泵出口和馬達(dá)進(jìn)口間管

道壓力損失0.2MPa,其它損失不計(jì)，

試求：

①泵的驅(qū)動(dòng)功率；

②泵的輸出功率；

③馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率。

解：①泵所需的驅(qū)動(dòng)功率為:

題3-7圖

②P出=白，0口，n?=10義1。6義10x10"1450X0.9/60W

=2.18Kw

③泵的輸出等于馬達(dá)的輸入量

Vronm/nvm=Vi>n,.nvp

得nB=v,,ni.nvpnvin/Vg

=10X10-6X1450X0.9X0.9/(10X10‘)=1174.5r/min

輸入馬達(dá)的壓力：

馬達(dá)的輸出功率

馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩

T=p/2irn=1730/(2X3.14X(1174.5/60))=14.03N.m

3-8圖示系統(tǒng)，泵和馬達(dá)的參數(shù)如下：泵的最大排量匕max=115〃遼/r,轉(zhuǎn)速

%=1000/7min,機(jī)械效率%乎=0.9,總效率%,=0.84；馬達(dá)排量

匕,max=148近/「，機(jī)械效率%,“=0.9，總效率為,=0.84，回路最大允許壓

力pr=8.3Mpa,假設(shè)不計(jì)管道損失，試求:

1)馬達(dá)最大轉(zhuǎn)速及該轉(zhuǎn)速下的的輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩。

2)驅(qū)動(dòng)泵所需的轉(zhuǎn)矩。

解：1)泵的流出流量等于流入馬達(dá)的流量qp=qm

即有%，=〃皿%,“

輸出轉(zhuǎn)矩

輸出功率

驅(qū)動(dòng)泵所需的轉(zhuǎn)矩

由

0r明

SJxlO^llSxlO^xnX—

______________________00.9

即=0.83

2Tx3.14x%

得T=168.8N.m

3-9圖示為變量泵和定量馬達(dá)系統(tǒng)，低壓輔助泵輸出壓

力py=0.4Mpa,泵的最大排量Vpmax=100"遼/r,轉(zhuǎn)速%=1000r/min,容

積效率%=0.9,機(jī)械效率%甲=0.85。馬達(dá)相應(yīng)參數(shù)為%,“=50/"",,

7M=0.95,%,=0.9。不計(jì)管道損失,當(dāng)馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩為7；=40M/n,

轉(zhuǎn)速為%,=160〃min時(shí)，求變量泵的排量，工作壓力和輸入功率。

解：1)泵的輸出流量等與流入馬達(dá)的流量%,=心

即，=

“VM

2)由馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩7"=」-"匕小(其中，p=p加-p.v.p加為馬達(dá)輸入壓力)

當(dāng)不計(jì)管道損失時(shí)，變量泵的輸出壓力P,即為馬達(dá)的輸入壓力，即

3)變量泵的輸出流量：

變量泵的輸入功率：

4-1如以以下圖液壓缸，4=30c加，4=120叫2,斤=3()()()0根液控單向閥作用

鎖以防止液壓缸下滑，閥的控制活塞面積&是閥心承受面積A的3倍。假設(shè)摩

擦力，彈簧力均忽略不計(jì)，試計(jì)算需要多大的控制壓力才能開(kāi)啟液控單向閥開(kāi)啟

前液壓缸中最高壓力為多少

解：對(duì)剛缸體作受力分析有P^-PkA2=F

由于控制面積4為閥心承壓面積的3倍

故開(kāi)啟閥需

pkAk>即3pk>Pt取臨界條件3p?=P[

開(kāi)啟最高壓力

Pi=3pk=11.55A//26F

4-2如以以下圖系統(tǒng)中溢流閥的調(diào)整壓力分別為p,、=3MPa,p?=l.4MPa,p‘=2MPa。試

求當(dāng)系統(tǒng)外負(fù)載為無(wú)窮大時(shí)，泵的出口壓力為多少如將溢流閥B的遙控口堵

住，泵的出口壓力為多少

答：1）泵的出口壓力R=2MPa。

閥A和閥B,C并聯(lián)，泵的出口壓力為兩個(gè)支路壓

力較小者，在系統(tǒng)負(fù)載無(wú)窮大時(shí)，閥B的進(jìn)口壓力是

閥C的調(diào)整壓力，即2MPa,而閥A的調(diào)整壓力是3MPa

所以此時(shí)泵的出口壓力P=2MPa。

2）泵的出口壓力Pp=3MPa。

假設(shè)溢流閥B的遙控口堵住，當(dāng)閥C道通后，其

進(jìn)口壓力是2MPa,而此壓力又反響作用于閥B,使閥B的調(diào)整壓力成為

PB+PC=3.4MPa,而閥A的調(diào)整壓力是3MPa。此時(shí)，兩者調(diào)整壓力的較小者為

泵的出口壓力,即Pp=3Mpa。

4-3如以以下圖，兩系統(tǒng)中溢流閥的調(diào)整壓力分別為p,、=4MPa,pR=3MPa,pc=2MPa。

當(dāng)系統(tǒng)外負(fù)載為無(wú)窮大時(shí)，泵的出口壓力各為多少對(duì)圖a的系統(tǒng)，請(qǐng)說(shuō)明溢

流量是若何分配的

解：a）泵的出口壓力Pp=2MPa。

閥A,B,C并聯(lián)，其中閥C的調(diào)

整壓力最低，所以閥C導(dǎo)通，壓力

由C決定，所以泵的出口壓力

Pp=Pc=2MPao

溢流量分配應(yīng)是%=全部，

q.A=O;qn=O.

b）泵的出口壓力Pp=6MPa。

閥A,B,C串聯(lián)，其中閥B的遙控口接油箱，故B的調(diào)整壓力為pB=OMpa。當(dāng)

閥C道通后，其進(jìn)口壓力是2MPa,而此壓力又反響作用于閥B,使閥B的調(diào)整壓

力成為PB+Pc=2MPa,同理，使的閥A的調(diào)整壓力成為p.'+pB+pc=6MPa,故泵的出口

壓力pP=6Mpao

4-4如以以下圖，溢流閥的調(diào)定壓力為4Mpa,假設(shè)不計(jì)先導(dǎo)油流經(jīng)主閥心阻尼

小

時(shí)的壓力損失，試判斷以下情況下的壓力表讀數(shù)：

1）YA斷電，且負(fù)載為無(wú)窮大2）YA斷電，且負(fù)載為2Mpa

2）3）YA斷電，且負(fù)載壓力為2Mpa

解：1）壓力表讀數(shù)為4Mpa。

此時(shí)，閥的遙控口不通油箱，壓力

表測(cè)的的為閥的調(diào)整壓力，即4Mpa。

2）壓力表讀數(shù)為2Mpa。

此時(shí)，由于系統(tǒng)實(shí)際工作壓力小于

溢流閥的調(diào)整壓力，故溢流閥不溢流，

壓力表測(cè)的的為實(shí)際工作壓力，即

2Mpa?

3）壓力表讀數(shù)為OMpa。此時(shí)，由于閥的遙控口接通油箱，則作用于壓力

表的遙控口油壓為0Mpa,所以壓力表讀數(shù)為OMpa.

4-5試確定在圖示回路中，在以下情況中液壓泵的出口壓力：

1）全部電磁鐵斷電2）電磁鐵2YA通電，1YA斷電

鐵2YA斷電，1YA通

解：1）泵的出口壓力R=5.5Mpa

此時(shí)，先導(dǎo)溢流閥和直動(dòng)溢流閥串聯(lián)，當(dāng)調(diào)整壓力為0.5MPa的溢流閥

導(dǎo)通時(shí)，其入口壓力為0.5MPa,而此壓力又反響作用于先導(dǎo)溢流閥，使得先

導(dǎo)溢流閥的調(diào)整壓力變?yōu)?+0.5=5.5MPa,所以泵的出口壓力為5.5MPa0

2）泵的出口壓力Pk3.5Mpa

當(dāng)泵的出口壓力為3MPa時(shí)，調(diào)整壓力為3MPa的溢流閥導(dǎo)通，此時(shí)，

先導(dǎo)溢流閥的開(kāi)啟壓力變?yōu)?,并導(dǎo)通，同時(shí)其出口油壓使得調(diào)整壓力為

0.5MPa的溢流閥導(dǎo)通，而此壓力又反響作用于先導(dǎo)溢流閥，使得先導(dǎo)溢流閥

的調(diào)整壓力變?yōu)?+0.5=3.5MPa,所以泵的出口壓力為3.5MPa0

3）泵的出口壓力R=0.5Mpa

此時(shí)，先導(dǎo)溢流閥的遙控口接通油箱，其開(kāi)啟壓力變?yōu)?,所以泵的出

口壓力為0.5MPa

4-6如以以下圖系統(tǒng)，溢流閥的調(diào)定壓力為5Mpa,減壓閥的調(diào)定壓力為

2.5Mpao試分析以下各工況，并說(shuō)明減壓閥閥口處于什么狀態(tài)

1）當(dāng)泵口壓力等于溢流閥調(diào)定壓力時(shí)，夾緊缸使工件夾緊后，A,C點(diǎn)壓

力各為多少

2）當(dāng)泵出口壓力由于工作缸快進(jìn)，壓力降低到1.5Mpa時(shí)（工件原處于

夾緊狀態(tài)），A.C點(diǎn)壓力各為多少

3）夾緊缸在夾緊工件前作空載運(yùn)動(dòng)時(shí)，A.B.C點(diǎn)壓力各為多少

答：1）PA=PC=2.5MPa,PB=5MPa;減壓閥閥口處于關(guān)

閉狀態(tài)。

工件夾緊后，由于泵的流量繼續(xù)輸出，使得A

點(diǎn)和C點(diǎn)的壓力同時(shí)升高，當(dāng)升高到減壓閥的調(diào)定

壓力時(shí)，減壓閥工作，閥口關(guān)閉，并穩(wěn)定A,C兩點(diǎn)

壓力為其調(diào)定壓力2.5Mpa；B點(diǎn)的壓力為溢流閥的

調(diào)定壓力5Mpa。

2)PA=PB=1.5Mpa,.5Mpa;減壓閥閥口處于翻開(kāi)狀態(tài)。

當(dāng)泵的出口壓力降到1.5Mpa時(shí)，溢流閥和減壓閥都不工作，溢流閥閥口

關(guān)閉，B點(diǎn)壓力PB=PP=1.5MPa;減壓閥閥口翻開(kāi)，即相當(dāng)于一個(gè)通道，所以

PA=PB=1.5MPa;由于單向閥的作用,C中的壓力仍為剛剛的壓力，即2.5MPao

3）Pa=PB=Pc=OMpa；減壓閥閥口處于翻開(kāi)狀態(tài)

當(dāng)夾緊缸在夾緊工件前作空載運(yùn)動(dòng)時(shí)，負(fù)載壓力PL=OMPa,因?yàn)镻L小于減壓

閥的調(diào)整壓力，所以減壓閥閥口全開(kāi)，Pc=PB=PL=OMPa;由于溢流閥閥口關(guān)閉，

所以PA=PB=OMPa

4-7圖4-121所示回路，溢流閥的調(diào)定壓力為5MPa,減壓閥的調(diào)定壓力為

L5MPa,活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)負(fù)載壓力為IMPa,其它損失不計(jì)，試求：

1）活塞在運(yùn)動(dòng)期間和碰到死檔板后A.B處壓力；

2）如果減壓閥的外泄油口堵死，活塞碰到死檔板后A.B處壓力。

答：1）活塞在運(yùn)動(dòng)期間，PA=PB=lMPa

活塞運(yùn)動(dòng)期間，由于負(fù)載壓力小于減壓閥調(diào)

整壓力，使得減壓閥閥口處于開(kāi)口狀態(tài)，所以

PB=P,\,同時(shí)B點(diǎn)壓力低于溢流閥調(diào)整壓力，使得

該閥關(guān)閉，所以PA=PB=lMPa

活塞碰到死檔板后，PA=1.5MPa,P.=5MPa

此時(shí)，由于泵的流量繼續(xù)輸出，使得A點(diǎn)壓力升高，當(dāng)A點(diǎn)壓力升高到大

于減壓閥調(diào)整壓力時(shí)，減壓閥工作，使得PA穩(wěn)定在L5MPa；因缸已停頓運(yùn)動(dòng)，

故沒(méi)有經(jīng)減壓閥閥口通向缸的流量，隨著泵流量的輸出，只有一小股經(jīng)減壓閥泄

油口回油箱的流量，所以，B點(diǎn)壓力很快憋高，并最終把溢流閥閥開(kāi)，使B點(diǎn)壓

力穩(wěn)定在該閥的調(diào)整壓力，即5MPa。

2)PA=PB=5MPa

把減壓閥外泄油口堵住后，增大了閥心彈簧腔的壓力，活塞碰到死檔板后,

隨著泵流量的繼續(xù)輸出，使得減壓閥閥口翻開(kāi)，A點(diǎn)B點(diǎn)壓力很快憋高，最終翻

開(kāi)溢流閥，使得A點(diǎn)和B點(diǎn)壓力穩(wěn)定在該閥的調(diào)整壓力，即5Mpa。。

4-8如以以下圖的減壓回路，一只液壓缸無(wú)桿腔，有桿腔的面積分別為

2

100cm,50cm；最大負(fù)載F,=14000N,F2=4250N,背壓p=0.15MPa,節(jié)流閥2的壓

差A(yù)p=0.2MPa,求:

1）A,B,C各點(diǎn)壓力（忽略管路阻力）;

2）泵和閥1,2,3應(yīng)選多大的額定壓力

3）假設(shè)兩缸的進(jìn)給速度分別是

V,=3.5cm/s,Vz=4cm/s,泵和閥的額定流量

應(yīng)選多大

解：1）由上面的缸的活塞受力平衡，可有

，1

Pc=F/A1=14000/（100X10）Pa=l.4MPa

A處壓力與C處壓力相差節(jié)流閥2的壓差，可有

PA=Pc+0.2MPa=1.6MPa

由下面的缸的活塞桿力的平衡，可有

PBA|=p2+PAz

所以PB=（F2+PAJ/A,

=（4250+50X104X0.15X106）/100X10~4Pa

=0.5MPa

2）為了回路能符合要求，并保證安全，泵和閥1,2,3的額定壓力均應(yīng)按

系統(tǒng)地最大工作壓力選取，選標(biāo)準(zhǔn)值2.5MPa。

3）流入上面液壓缸的流量

流入下面液壓缸的流量

流經(jīng)背壓閥的流量

由于兩個(gè)液壓缸不同時(shí)工作，應(yīng)選擇q泵、q溢、q節(jié)、q減=251/min,

%*=16l/min

4-9如以以下圖的回路，順序閥的調(diào)整壓力幺=3的。，溢流閥的調(diào)整壓力

pv=5Mpa,問(wèn)在以下情況下A.B壓力為多少

1）液壓缸運(yùn)動(dòng)時(shí)，負(fù)載壓力P/=4Mpa時(shí);

2）如負(fù)載壓力p,變?yōu)镮Mpa時(shí)

3）活塞運(yùn)動(dòng)到右端時(shí)

解：1）P.=PB=4MPa

當(dāng)B點(diǎn)壓力到達(dá)3MPa時(shí)，順序閥翻開(kāi)，而要

使缸運(yùn)動(dòng)，泵的輸出壓力必須大于等于4MPa,此

時(shí)，溢流閥關(guān)閉,PA=PB=4MPa0

2）PklMPa,PB=3MPa

此時(shí)，只需順序閥翻開(kāi)，且使A點(diǎn)壓力等于負(fù)

載壓力1MPa即可，所以P,、=lMPa,PB=3MPao

3）PA=PB=5MPa

液壓缸運(yùn)動(dòng)時(shí)，順序閥始終保持開(kāi)啟，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到右端不動(dòng)時(shí)，由于泵的

流量繼續(xù)輸出，從而使得A、B點(diǎn)壓力同時(shí)升高，當(dāng)?shù)竭_(dá)溢流閥的調(diào)整壓力5MPa

時(shí)，溢流閥溢流定壓，此時(shí)，PA=P1!=5MPa0

4-10如以以下圖系統(tǒng),缸I,II上的外負(fù)載力FI=20000N,F2=30000N,有效工作面

積都是A=50cm；要求缸n先于缸I動(dòng)作，問(wèn)：

1）順序閥和溢流閥的調(diào)定壓力分別為多少

2）不計(jì)管路阻力損失，缸I動(dòng)作時(shí)，順序閥進(jìn)，出口壓力分別為多少

解：1）PPP順＞6MPa

缸H動(dòng)作時(shí)需要的壓力為：

P=F2/A=30000/50X10'pa=6Mpa

要保證回路正常工作，需PQP順，而要保證缸

II先于缸I動(dòng)作，需順序閥的調(diào)定壓力大于缸II動(dòng)

作時(shí)需要的壓力，即P順＞6MPa。綜上述得PQP順＞6

MPa

2）順序閥的進(jìn)口壓力:4MPa,順序閥的進(jìn)口壓力為該閥的調(diào)整壓力（＞6MPa）

缸I動(dòng)作時(shí)需要的壓力為:

-4

P=F1/A=20000/50X10pa=4Mpa

所以，順序閥的出口壓力應(yīng)為4Mpa;要保證順序閥開(kāi)啟工作，順序閥的進(jìn)口

壓力為該閥的調(diào)整壓力(>6MPa)?

4T1如以以下圖的回路，順序閥和溢流閥串聯(lián)，調(diào)整壓力分別為6和所當(dāng)系統(tǒng)

外負(fù)載為無(wú)窮大時(shí)，問(wèn)：

1)泵的出口壓力為多少

2)假設(shè)把兩閥的位置互換，泵的出口壓力又為多少

解:1)Px>P，時(shí),PE=Px；PKPy時(shí),Pp=Py。

當(dāng)Px>P,時(shí)，因負(fù)載無(wú)窮大，在順序閥入口油壓

i

以外憋到順序閥調(diào)整壓力時(shí)，順序閥翻開(kāi)并翻開(kāi)溢流閥，

I?--1L-I

此時(shí)，泵的出口壓力Pp=Px

M>L當(dāng)PKPy時(shí)，在順序閥開(kāi)啟瞬間，泵的壓力為Px,

但因負(fù)載無(wú)窮大，當(dāng)泵的出口油壓憋高到溢流閥的調(diào)

,',題4-13圖整壓力時(shí)，溢流閥溢流定壓，此時(shí)泵的出口壓力PP=P,。

2)Pp=P*+Py

調(diào)換位置后，當(dāng)順序閥導(dǎo)通時(shí)，其入口壓力為Px,而此壓力又反響作用于溢

流閥，使得溢流閥調(diào)定壓力變?yōu)镽+P”故，此時(shí)泵的出口壓力PP=PX+P,

4-12如以以下圖，a,b回路參數(shù)一樣，液壓缸無(wú)桿腔面積A=50cm2,負(fù)載

FL=100007V,各閥的調(diào)定壓力如以以下圖，試分別確定兩回路在運(yùn)動(dòng)到

終端停頓時(shí)A,B兩處的壓力

翻FL1000

用不：Pn--~------4rpa-2Mpa

BA50X10-

a)活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)，PB=P,、=2Mpa

此時(shí)PB=2Mpa小于減壓閥的調(diào)整壓

力，所以減壓閥閥口翻開(kāi)，PB=P,、=2Mpa

活塞運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)時(shí)，Pi；=3Mpa,P,、=5Mpa

活塞到終點(diǎn)時(shí)，由于泵的流量繼續(xù)輸

出，使得B點(diǎn)壓力升高，當(dāng)B點(diǎn)壓力升高

到大于減壓閥調(diào)整壓力時(shí)，減壓閥工作，使得PB穩(wěn)定在3MPa;因缸已停頓運(yùn)動(dòng),

故沒(méi)有經(jīng)減壓閥閥口通向缸的流量，隨著泵流量的輸出，只有一小股經(jīng)減壓閥泄

油口回油箱的流量，所以，A點(diǎn)壓力很快憋高，并最終把溢流閥閥開(kāi)，使A點(diǎn)壓

力穩(wěn)定在該閥的調(diào)整壓力，即5MPa。

b）活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)，PB=2Mpa,P,、=3Mpa

此時(shí)，要使活塞運(yùn)動(dòng)，只需翻開(kāi)順序閥即可，所以P,,=3Mpa,PB=2Mpa

活塞運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)時(shí)，P產(chǎn)P,、=5Mpa

液壓缸運(yùn)動(dòng)時(shí)，順序閥始終保持開(kāi)啟，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到右端不動(dòng)時(shí)，由于泵的流

量繼續(xù)輸出，從而使得A、B點(diǎn)壓力同時(shí)升高，當(dāng)?shù)竭_(dá)溢流閥的調(diào)整壓力5MPa時(shí)，

溢流閥溢流定壓，此時(shí)，P,、=PB=5MPa。

4-13如圖系統(tǒng)，液壓缸的有效面積AkAznOOcn?,缸I負(fù)載Fi=35000N,缸H運(yùn)動(dòng)

時(shí)負(fù)載為零，不計(jì)摩擦阻力、慣性力和管路損失。溢流閥、順序閥和減壓閥的調(diào)

定壓力分別為4MPa、3MPa和2MPa,求以下三種工況下A、B和C處的壓力。

1）液壓泵啟動(dòng)后，兩換向閥處于中位；

2）1YA通電，液壓缸1運(yùn)動(dòng)時(shí)和到終端終止時(shí)；

3）1YA斷電，2YA通電，液壓缸H運(yùn)動(dòng)時(shí)和碰到檔快停頓運(yùn)動(dòng)時(shí)；

1）P.產(chǎn)PB=4MPaPc=2MPa

當(dāng)泵出口壓力到達(dá)2MPa時(shí)，減壓閥工作，使得Pc=2MPa,此后，隨泵的流量繼

續(xù)輸出，順序閥翻開(kāi)，此后溢流閥翻開(kāi)，最后使得得PA=PB=4MPa（溢流閥調(diào)定

壓力）

2）運(yùn)動(dòng)時(shí)，Pc=2MPaPA=PB=3.5MPa

!

缸運(yùn)動(dòng)時(shí)的壓力Pi=Pn=FL/A=35000/100X10Pa=3.5MPa

缸運(yùn)動(dòng)時(shí)，順序閥一直開(kāi)啟，溢流閥關(guān)閉，PA=PB=3.5MPa

減壓閥工作，Pc=2MPa

終端時(shí)，Pc=2MPaPA=PB=4MPa

缸終端時(shí)，還是2MPa,順序閥一直開(kāi)啟，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到右端不動(dòng)時(shí)，由

于泵的流量繼續(xù)輸出，從而使得A、B點(diǎn)壓力同時(shí)升高，當(dāng)?shù)竭_(dá)溢流閥的調(diào)整壓

力4MPa時(shí)，溢流閥溢流定壓，此時(shí)，PA=PB=4MPao

3）運(yùn)動(dòng)時(shí)，PA=PB=PC=0

缸H運(yùn)動(dòng)時(shí)，負(fù)載壓力為0,此時(shí)減壓閥口全開(kāi)，所以P,、=Pc=0

順序閥關(guān)閉，所以PB=O

終端時(shí)，Pc=2MPa,PA=PB=4MPa

缸終端時(shí)，液壓缸負(fù)載無(wú)窮大，使得減壓閥工作，Pc=2MPa,由于泵的流量

繼續(xù)輸出，從而使得A、B點(diǎn)壓力同時(shí)升高，當(dāng)?shù)竭_(dá)溢流閥的調(diào)整壓力4MPa時(shí)，溢

流閥溢流定壓，此時(shí)，PA=Pii=4MPao

4T4以下八種回路，，液壓泵流量qp=10L/min,液壓缸無(wú)桿腔面積Ai=50cm）

有桿腔面積A2=25cn?,溢流閥調(diào)定壓力P『2.4MPa,負(fù)載件及節(jié)流閥通流面積均

已標(biāo)在圖上，試分別計(jì)算各回路中活塞的運(yùn)