液壓系統(tǒng)基本回路思考與練習(xí)題答案.pdf

第六章第六章 液壓系統(tǒng)基本回路液壓系統(tǒng)基本回路 思考與練習(xí)思考與練習(xí) 6 6- -1 1液壓系統(tǒng)基本回路按功能可分為哪幾類？液壓系統(tǒng)基本回路按功能可分為哪幾類？ 答：基本回路就是能夠完成某種特定控制功能的液壓元件和管道組合而成 的液壓回路。按功能分類：壓力控制回路、方向控制回路、速度控制回路、多缸 動作控制回路。 6 6- -2 2壓力控制基本回路有哪些？壓力控制基本回路有哪些？ 答；主要包括調(diào)壓回路、減壓回路、保壓回路、增壓回路、釋壓回路、卸荷回路 和平衡回路等多種回路。 6 6- -3 3溢流閥在壓力控制回路中有哪些作用？溢流閥在壓力控制回路中有哪些作用？ 答：可用于定量泵系統(tǒng)的單級調(diào)壓、多級調(diào)壓、遠(yuǎn)程調(diào)壓和泵卸荷等工況。 6 6- -4 4什么是卸荷回路？卸荷回什么是卸荷回路？卸荷回路常用哪些方法？路常用哪些方法？ 答：卸荷回路的功用是在液壓泵驅(qū)動電動機不頻繁啟閉的情況下，使液壓泵在 功率損耗接近于零的情況下運轉(zhuǎn)，以減少功率損耗，降低系統(tǒng)發(fā)熱，延長泵和 電機的壽命。 卸荷可分：變量泵系統(tǒng)的流量卸荷和定量泵系統(tǒng)的壓力卸荷。流量卸荷主要是 使用變量泵，使泵僅為補償泄漏而以最小流量運轉(zhuǎn)，此方法比較簡單，但泵仍 處在高壓狀態(tài)下運行，磨損比較嚴(yán)重。壓力卸荷的方法是使泵在接近零壓下運 轉(zhuǎn)，常見的壓力卸荷方式有以下幾種： （1）二位二通閥卸荷：二位二通閥的規(guī)格必須與液壓泵的額定流量相適應(yīng)，常 用于泵流量小于 63L/min 的場合。 （2）M、H 型三位換向閥的中位卸荷：一般適用于壓力較低和小流量場合。且 選用換向閥的通徑應(yīng)與泵的額定流量相適應(yīng)。 （3）用先導(dǎo)型溢流閥和二位二通電磁閥組成的卸荷回路：這種回路比直接用二 位二通電磁閥的回路平穩(wěn)，適合于大流量的系統(tǒng)。 （4）雙泵供油回路中利用順序閥作卸荷閥的卸荷方式 （5）限壓式變量泵的卸載回路 （5）蓄能器的卸載回路 6 6- -5 5如何實現(xiàn)夾緊液壓缸的保壓？保壓回路中單向閥有什么作用？如何實現(xiàn)夾緊液壓缸的保壓？保壓回路中單向閥有什么作用？ 答：采用保壓回路，如最簡單的保壓回路是使用密封性能較好的液控單向閥的回 路，但是閥類元件處的泄漏使得這種回路的保壓時間不能維持太久。常用的保壓 回路有：利用液壓泵保壓的保壓回路；利用蓄能器的保壓回路；自動補油保壓回 路。保壓回路中單向閥的作用是短時間內(nèi)保證夾緊缸夾緊后，不受主系統(tǒng)壓力降 低而使夾緊力下降的影響。 6 6- -6 6減壓回路中，減壓閥總是起減壓作用嗎？減壓閥的非工作狀態(tài)是什么情減壓回路中，減壓閥總是起減壓作用嗎？減壓閥的非工作狀態(tài)是什么情 況？況？ 答：減壓閥在工作狀態(tài)時起減壓作用，非工作狀態(tài)不起減壓作用。其非工作狀態(tài) 時減壓閥芯不動，閥口常開。 6 6- -7 7 增壓回路有什么作用？何為單作用增壓缸的增壓比？增壓回路有什么作用？何為單作用增壓缸的增壓比？ 答：增壓回路是在液壓系統(tǒng)中的某一支路需要壓力較高但流量不大時采用的回 路，其可節(jié)約能源，降低系統(tǒng)設(shè)計成本。單作用增壓缸的增壓比為大活塞面積與 小活塞 2 面積的比，即 2 2 d D K 。 6 6- -8 8何謂釋壓回路？釋壓回路中節(jié)流閥用什么作用？何謂釋壓回路？釋壓回路中節(jié)流閥用什么作用？ 答：釋壓回路：換向前緩慢釋放高壓腔內(nèi)壓力的回路。節(jié)流閥用于調(diào)節(jié)釋壓的快 慢。 6 6- -9 9不同控制方式的換向閥組成的換向回路各有何特點？不同控制方式的換向閥組成的換向回路各有何特點？ 答：手動換向閥因換向精度和平穩(wěn)性不高，所以適用于間歇換向且無需自動化的 場合。電磁換向閥換向時間短，換向沖擊大，換向力小，只適于小流量、平穩(wěn)性 要求不高的場合，但易于實現(xiàn)自動化。機動換向閥換向位置精度高，換向作用于 閥芯的作用力大，是用于速度和慣性力較大的場合。液動或電液動換向閥換向精 度和平穩(wěn)性好，適于流量達(dá)、換向精度和平穩(wěn)性要求高的場合。 6 6- -1010M M 型、型、O O 型、型、P P 型、型、H H 型換向閥中位時可以實現(xiàn)哪些基本回路型換向閥中位時可以實現(xiàn)哪些基本回路? ? 答：用 O 型、M 型三位四通換向閥的中位可實現(xiàn)鎖緊回路；用 M、H 型三位換 向閥的中位可實現(xiàn)卸荷回路；P 型三位換向閥的中位可實現(xiàn)差動快進(jìn)回路。 6 6- -1111蓄能器在回路中有什么作用？蓄能器在回路中有什么作用？ 答：蓄能器在快速運動回路中起短期供油作用；蓄能器在保壓回路中起補漏保 壓作用；還可減少液壓沖擊或壓力脈動。 6 6- -1212如何實現(xiàn)液壓缸如何實現(xiàn)液壓缸的鎖緊？鎖緊效果如何？的鎖緊？鎖緊效果如何？ 答： （1）由 O 型、M 型三位四通換向閥的中位實現(xiàn)液壓缸的鎖緊，鎖緊效果差 適于鎖緊時間短且要求不高的液壓系統(tǒng)； （2）由液控單向閥實現(xiàn)液壓缸的鎖緊， 密封性好，泄漏少，鎖緊效果好，最佳方案是與 Y 型中位機能的三位四通換向 閥配合使用，這樣在換向閥處于中位時，液控單向閥的控制油路和輸入油路都處 于零壓狀態(tài)，此時液控單向閥可以被可靠的關(guān)閉。 6 6- -1313如何實現(xiàn)液壓缸的快速運動？如何實現(xiàn)液壓缸的快速運動？ 答：可用差動連接的快速運動回路、雙泵供油的快速運動回路、采用蓄能器的快 速運動回路、變量泵供油增速回路實現(xiàn)液壓缸的快速運動。 6 6- -1414調(diào)速回路有哪些？節(jié)流調(diào)速回路有哪些？調(diào)速回路有哪些？節(jié)流調(diào)速回路有哪些？ 答：調(diào)速回路： （1）節(jié)流調(diào)速回路（定量泵、流量控制閥） （2）容積調(diào)速回路（變 量泵、變量液壓馬達(dá)） （3）容積節(jié)流調(diào)速回路（變量泵、流量控制閥） 。節(jié)流調(diào) 速回路： 進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路、 回油路節(jié)流調(diào)速回路和旁油路節(jié)流調(diào)速回路三種。 6 6- -1515進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路有何速度負(fù)載特性？最大承載能力與節(jié)流閥開口有關(guān)進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路有何速度負(fù)載特性？最大承載能力與節(jié)流閥開口有關(guān) 嗎？在低速輕載時的速度剛度怎樣？有哪些功率損失？回路效率如何？嗎？在低速輕載時的速度剛度怎樣？有哪些功率損失？回路效率如何？ 答：速度負(fù)載特性：在回路中調(diào)速元件的調(diào)定值不變的情況下，負(fù)載變化所引 起速度變化的性能。由公式分析，當(dāng) A、 T A不變時，隨著負(fù)載 F 的增加，速度 V 下降較快，特別是在重載區(qū)的速度剛性比輕載區(qū)域的速度剛性更差。若在相同 F 的情況下，節(jié)流閥開口面積大的要比面積小的速度剛性差。最大承載能力為 Fmax=App，與節(jié)流閥開口大小無關(guān)。低速輕載時速度剛性較好。有溢流功率損 失和節(jié)流功率損失， 回路效率較低。 因此， 進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路適用于輕載、 低速、 負(fù)載變化不大和對速度穩(wěn)定性要求不高的小功率液壓系統(tǒng)。 6 6- -1616進(jìn)油和回油節(jié)流調(diào)速回路有什么不同點？進(jìn)油和回油節(jié)流調(diào)速回路有什么不同點？ 答： （1）回油節(jié)流調(diào)速回路回油腔有一定背壓，故液壓缸能承受負(fù)值負(fù)載， 且運動速度比較平穩(wěn)。 （2）進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路容易實現(xiàn)壓力控制。工作部件運動碰到死擋鐵后， 液壓缸進(jìn)油腔壓力上升至溢流閥調(diào)定壓力，壓力繼電器發(fā)出信號，可控制下一 步動作。 （3）回油節(jié)流調(diào)速回路中，油液經(jīng)節(jié)流閥發(fā)熱后回油箱冷卻，對系統(tǒng)泄漏 影響小。 （4）在組成元件相同的條件下，進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路在同樣的低速時節(jié)流閥 不易堵塞。 ( 5 ) 回油節(jié)流調(diào)速回路回油腔壓力較高， 特別是負(fù)載接近零時， 壓力更高， 這對回油管的安全、密封及壽命均有影響。 為了提高回路的綜合性能，一般采用進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路，并在回油路上加背 壓閥。 6 6- -1717為提高進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路的穩(wěn)定性，常用的背壓閥有哪些？為提高進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路的穩(wěn)定性，常用的背壓閥有哪些？ 答：有單向閥、溢流閥和順序閥三種。 6 6- -1818容積調(diào)速容積調(diào)速回路回路中中溢流閥起什么作用？常用哪一種溢流閥？為什么？溢流閥起什么作用？常用哪一種溢流閥？為什么？ 答：容積調(diào)速回路中溢流閥起限壓保護作用，不溢流，不調(diào)壓，故常用直動式溢 流閥，一是結(jié)構(gòu)簡單成本低，二是因變量泵本身根據(jù)出口壓力調(diào)節(jié)輸出流量，只 需考慮限壓閥的開啟壓力，不需要考慮調(diào)壓精度。 6 6- -1919說明變量泵說明變量泵變量馬達(dá)的調(diào)速方法？變量馬達(dá)的調(diào)速方法？ 答：系統(tǒng)在低速范圍內(nèi)調(diào)速時，先將液壓馬達(dá)的排量調(diào)為最大(使馬達(dá)能獲得最 大輸出轉(zhuǎn)矩)，然后改變泵的輸油量，當(dāng)變量泵的排量由小變大，直至達(dá)到最大 輸油量時，液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速亦隨之升高，輸出功率隨之線性增加，此時液壓馬達(dá) 處于恒轉(zhuǎn)矩狀態(tài)；若要進(jìn)一步加大液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速，則可將變量馬達(dá)的排量由大 調(diào)小，此時輸出轉(zhuǎn)矩隨之降低，而泵則處于最大功率輸出狀態(tài)不變，故液壓馬 達(dá)亦處于恒功率輸出狀態(tài)。 6 6- -2020馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速與馬達(dá)的排量有何關(guān)系？馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速與馬達(dá)的排量有何關(guān)系？ 答： 馬達(dá)的排量越大輸出轉(zhuǎn)矩越大， 但轉(zhuǎn)速越低， 馬達(dá)的排量越小輸出轉(zhuǎn)矩越小， 但轉(zhuǎn)速越高。 6 6- -2121定壓式容積節(jié)流調(diào)速回路中調(diào)定壓式容積節(jié)流調(diào)速回路中調(diào)速閥有什么作用？分析該回路的工作特點。速閥有什么作用？分析該回路的工作特點。 答：調(diào)速閥調(diào)定進(jìn)入液壓缸或由液壓缸流出的流量來調(diào)節(jié)液壓缸的運動速度，并 使變量泵的輸油量自動地與液壓缸所需的流量相適應(yīng)。 這種調(diào)速回路的特點是沒 有溢流損失， 效率較高， 速度穩(wěn)定性很好。 但負(fù)載較小時， 調(diào)速閥前后壓差增加， 有較大的節(jié)流損失；低速時，泵的出口流量減少但壓力增大，泄漏量增加。所以 該回路低速輕載時其效率較低。 故常用在速度范圍大， 中小功率的機床進(jìn)給系統(tǒng)。 6 6- -2222應(yīng)用兩個調(diào)速閥串聯(lián)和并聯(lián)實現(xiàn)二次進(jìn)給時對兩閥開口大小有何要求？應(yīng)用兩個調(diào)速閥串聯(lián)和并聯(lián)實現(xiàn)二次進(jìn)給時對兩閥開口大小有何要求？ 答：當(dāng)兩個調(diào)速閥串連或并聯(lián)實現(xiàn)二次進(jìn)給時，一次進(jìn)給時的調(diào)速閥開口大，二 次進(jìn)給時的調(diào)速閥開口小。 6 6- -2323順序動作控制回路有哪幾種？順序動作控制回路有哪幾種？ 答： （1）用壓力控制的順序動作回路：順序閥控制、壓力繼電器控制順序動作 回路； （2）用行程控制的順序動作回路：行程閥控制、行程開關(guān)控制的順序動 作回路。 6 6- -2424什么是同步動作回路？什么是多缸動作互不干擾回路？什么是同步動作回路？什么是多缸動作互不干擾回路？ 答：同步動作回路是使二個或二個以上的液壓缸，在運動中保持相同位移 或相同速度的回路稱為同步回路。 多缸動作互不干擾回路是防止液壓系統(tǒng)中幾個液壓缸由于運動速度快慢 不同導(dǎo)致動作上的相互干擾，所設(shè)計的互不干擾回路。 6 6- -2525在圖在圖 6 6- -3030 所示的回路中，若溢流閥的調(diào)定壓力分別為所示的回路中，若溢流閥的調(diào)定壓力分別為MPapy6 1 ， MPapy5 . 4 2 。泵出口處負(fù)載無限大，不計管路損失和調(diào)壓偏差。試問：。泵出口處負(fù)載無限大，不計管路損失和調(diào)壓偏差。試問： （1 1） 二通閥在上位接入回路時，泵的工作壓力是多少？二通閥在上位接入回路時，泵的工作壓力是多少？ （2 2） 二通閥在下位接入回路時，泵的工作壓力及二通閥在下位接入回路時，泵的工作壓力及 B B 點的壓力各為多少？點的壓力各為多少？ 解： （1）MPapP6 （2）MPapp BP 5 . 4 6-26在圖 6-31 所示的回路中，活塞運動時克服負(fù)載NF1200，活塞面積 24 1 1015mA ，溢流閥調(diào)定壓力MPapy5 . 4，兩個減壓閥的調(diào)定壓力分別為 MPapJ5 . 3 1 ，MPapJ2 2 ， 兩個減壓閥非工作狀態(tài)時的壓力損失均為MPa2 . 0。 不計管路損失，試確定活塞運動時和停止在終端位置時，A、B、C 三點的壓力值。 解： （1）活塞運動時 MPaPa A F pC8 . 0108 . 0 1015 1200 6 4 1 MPapB0 . 1 MPapA2 . 1 （2）活塞停止在終端位置時 MPapA5 . 4 MPapB5 . 3 MPapC2 6-27在圖在圖 6-32 所示調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速回路中，已知液壓泵的出口流量所示調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速回路中，已知液壓泵的出口流量min/25Lqp， 24 1 10100mA ， 24 2 1050mA ，當(dāng)負(fù)載，當(dāng)負(fù)載 F由由 0 增加到增加到 30000N時要求活塞向右移時要求活塞向右移 動速度保持在動速度保持在min/2 . 0 mv ，若調(diào)速閥要求最小壓差為，若調(diào)速閥要求最小壓差為MPap5 . 0,試問：試問： （1）不計調(diào)壓偏差時溢流閥的調(diào)定壓力是多少？）不計調(diào)壓偏差時溢流閥的調(diào)定壓力是多少？ （2）液壓缸可能達(dá)到的最高工作壓力是多少？）液壓缸可能達(dá)到的最高工作壓力是多少？ （3）回路的溢流損失和節(jié)流損失各是多少？）回路的溢流損失和節(jié)流損失各是多少？ （4）回路的最高效率）回路的最高效率 max 是多少？是多少？ 解：1、負(fù)載為零，速度為min/2 . 0 mv 時 （1）溢流閥的調(diào)定壓力 由FApAp 2211 得 11 22 1 A F A Ap p 或 MPa A A pppp yP 25. 0 10100 1050 5 . 0 4 4 1 2 1 （2）液壓缸可能達(dá)到的最高工作壓力：MPapp5 . 0 2 （3）回路的溢流損失和節(jié)流損失 因min/102101002 . 0 334 11 mvAq min/10110502 . 0 334 22 mvAq min/10231021025 3333 1 mqqq Py WqpP yyy 83.95 60 1023 1025. 0 3 6 WpqPJ33. 8 60 101 105 . 0 3 6 2 （4）回路的效率：為零 2、負(fù)載為 30000N，速度為min/2 . 0 mv 時 （1）溢流閥的調(diào)定壓力 MPaPa A F A A pppp yP 25. 31025. 3 10100 30000 10100 1050 5 . 0 6 44 4 11 2 1 （2）液壓缸可能達(dá)到的最高工作壓力： 當(dāng)泵達(dá)到調(diào)定壓力，負(fù)載變?yōu)榱銜r，有桿腔壓力最大，即 MPa A Ap pp5 . 6 1050 1010025. 3 4 4 2 11 2max （3）回路的溢流損失和節(jié)流損失 WqpP yyy 83.1245 60 1023 1025. 3 3 6 WpqPJ33. 8 60 101 105 . 0 3 6 2 （4）回路的最高效率 max ：滿載時系統(tǒng)效率最高 由07385. 0 60/10251025. 3 60/2 . 030000 36 max PPq p Fv 6 6- -2828圖圖 6 6- -2323 為調(diào)速閥的進(jìn)油節(jié)流加背壓閥的調(diào)速回路。負(fù)載為調(diào)速閥的進(jìn)油節(jié)流加背壓閥的調(diào)速回路。負(fù)載 F=9000NF=9000N，缸兩，缸兩 腔面積腔面積 24 1 1050mA ， 24 2 1020mA 。背壓閥調(diào)定壓力。背壓閥調(diào)定壓力MPapB5 . 0，泵的，泵的 供油量供油量min/30Lq ，調(diào)速閥要求最小壓差為，調(diào)速閥要求最小壓差為MPap5 . 0。不計管路和換向閥。不計管路和換向閥 壓力損失壓力損失，試問：，試問： （1 1）缸速恒定時，不計調(diào)壓偏差，溢流閥的最小調(diào)定壓力為多大？）缸速恒定時，不計調(diào)壓偏差，溢流閥的最小調(diào)定壓力為多大？ （2 2）克服負(fù)載時缸速為）克服負(fù)載時缸速為min/2 . 0 mv ，則溢流損失和節(jié)流損失各為多大？，則溢流損失和節(jié)流損失各為多大？ （3 3）回路效率是多少？）回路效率是多少？ （4 4）卸荷時能量損失多大？）卸荷時能量損失多大？ （5 5）背壓閥增加）背壓閥增加 B p溢流閥調(diào)定壓力的增量則有多大？溢流閥調(diào)定壓力的增量則有多大？ 解： （1）缸速恒定時，不計調(diào)壓偏差，溢流閥的最小調(diào)定壓力 由 FApAp 2211 且 1min pppp Py MPapp B 5 . 0 2 MPa A F A A ppp By 5 . 2 101050 9000 1050 1020 5 . 05 . 0 644 4 11 2 min （2）克服負(fù)載缸速為min/2 . 0 mv 時的 溢流損失和節(jié)流損失 因 min/101010502 . 0 344 11 mvAq min/10291011030 3333 1 mqqq Py 故 W qpP yyy 33.1208 60/1029105 . 2 36 WpqPJ33. 8 60 1010 105 . 0 4 6 1 （3）回路效率 024. 0 60/1030105 . 2 60/2 . 09000 36 PP H qp Fv （4）卸荷時能量損失：即背壓損失 WqpP PBB 25060/1030105 . 0 36 （5）背壓閥增加 B p溢流閥調(diào)定壓力的增量 11 2 min A F A A ppp By 11 2 min A F A A pppp BBy BByyy p A A pppp4 . 0 1 2 6 6- -2929如圖如圖 6 6- -3434 所示，液壓回路與限壓式變量葉片泵調(diào)定后的流量壓力特性曲所示，液壓回路與限壓式變量葉片泵調(diào)定后的流量壓力特性曲 線，調(diào)速閥調(diào)定流量為線，調(diào)速閥調(diào)定流量為 2.5L/min2.5L/min，液壓缸兩腔面積，液壓缸兩腔面積 24 21 10502mAA ，不計，不計 管路損失，試問管路損失，試問: : (1)(1)液壓缸左腔工作壓力是多少？液壓缸左腔工作壓力是多少？ (2)(2)當(dāng)負(fù)載當(dāng)負(fù)載 F=900NF=900N 和和 F