液壓與氣壓傳動分析題、繪制回路

1、液 壓 與 氣 壓 傳 動（分析題、繪制回路）一、分析題1如圖所示定量泵輸出流量為恒定值qp ，如在泵的出口接一節(jié)流閥，并將閥的開口調(diào)節(jié)的小一些，試分析回路中活塞運動的速度v和流過截面P，A，B三點流量應(yīng)滿足什么樣的關(guān)系（活塞兩腔的面積為A1和A2，所有管道的直徑d相同）。 解：圖示系統(tǒng)為定量泵，表示輸出流量qP不變。根據(jù)連續(xù)性方程，當(dāng)閥的開口開小一些，通過閥口的流速增加，但通過節(jié)流閥的流量并不發(fā)生改變，qA= qp ，因此該系統(tǒng)不能調(diào)節(jié)活塞運動速度v，如果要實現(xiàn)調(diào)速就須在節(jié)流閥的進口并聯(lián)一溢流閥，實現(xiàn)泵的流量分流。連續(xù)性方程只適合于同一管道，活塞將液壓缸分成兩腔，因此求qB不能直接使用連續(xù)性

2、方程。根據(jù)連續(xù)性方程，活塞運動速度v = qA/A1，qB = qA/A1=（A2 / A1）qP 2如圖所示節(jié)流閥調(diào)速系統(tǒng)中，節(jié)流閥為薄壁小孔，流量系數(shù)C=0.67，油的密度=900kg/ cm3，先導(dǎo)式溢流閥調(diào)定壓力py=12105Pa，泵流量q=20l/min，活塞面積A1=30cm2，載荷=2400N。試分析節(jié)流閥開口（面積為AT）在從全開到逐漸調(diào)小過程中，活塞運動速度如何變化及溢流閥的工作狀態(tài)。 解：節(jié)流閥開口面積有一臨界值A(chǔ)To。當(dāng)ATATo時，雖然節(jié)流開口調(diào)小，但活塞運動速度保持不變，溢流閥閥口關(guān)閉起安全閥作用；當(dāng)AT2，缸的負載為F。如果分別組成進油節(jié)流調(diào)速和回油節(jié)流調(diào)速回路，

3、試分析： 1） 進油、回油節(jié)流調(diào)速哪個回路能使液壓缸獲得更低的最低運動速度。2）在判斷哪個回路能獲得最低的運動速度時，應(yīng)將下述哪些參數(shù)保持相同，方能進行比較。 解：1）進油節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)活塞運動速度v1= qmin/A1； 出口節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)活塞運動速度 v2= qmin/A2 因12，故進油節(jié)流調(diào)速可獲得最低的最低速度。2）節(jié)流閥的最小穩(wěn)定流量是指某一定壓差下（23105Pa），節(jié)流閥在最小允許開度 ATmin時能正常工作的最小流量qmin。因此在比較哪個回路能使液壓缸有較低的運動速度時，就應(yīng)保持節(jié)流閥最小開口量ATmin 和兩端壓差p相同的條件。設(shè)進油節(jié)流調(diào)速回路的泵壓力為pp1,節(jié)流閥壓差為

4、p1則： 設(shè)出口調(diào)速回路液壓缸大腔壓力（泵壓力）為pp2 ，節(jié)流閥壓差為p2 ，則： 由最小穩(wěn)定流量qmin相等的定義可知：p1=p2 即： 為使兩個回路分別獲得缸最低運動速度，兩個泵的調(diào)定壓力 pp1、 pp2 是不相等的。 4在圖示的回路中，旁通型調(diào)速閥（溢流節(jié)流閥）裝在液壓缸的回油路上，通過分析其調(diào)速性能判斷下面哪些結(jié)論是正確的。（A）缸的運動速度不受負載變化的影響，調(diào)速性能較好；（B）溢流節(jié)流閥相當(dāng)于一個普通節(jié)流閥，只起回油路節(jié)流調(diào)速的作用，缸的運動速度受負載變化的影響；（C）溢流節(jié)流閥兩端壓差很小，液壓缸回油腔背壓很小，不能進行調(diào)速。 解：只有C正確，當(dāng)溢流節(jié)流閥裝在回油路上，節(jié)流閥

5、出口壓力為零，差壓式溢流閥有彈簧的一腔油液壓力也為零。當(dāng)液壓缸回油進入溢流節(jié)流閥的無彈簧腔時，只要克服軟彈簧的作用力，就能使溢流口開度最大。這樣，油液基本上不經(jīng)節(jié)流閥而由溢流口直接回油箱，溢流節(jié)流閥兩端壓差很小，在液壓缸回油腔建立不起背壓，無法對液壓缸實現(xiàn)調(diào)速。 5如圖所示的回路為帶補油裝置的液壓馬達制動回路，說明圖中三個溢流閥和單向閥的作用。 解：液壓馬達在工作時，溢流閥5起安全作用。制動時換向閥切換到中位，液壓馬達靠慣性還要繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，故產(chǎn)生液壓沖擊，溢流閥1，2分別用來限制液壓馬達反轉(zhuǎn)和正轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的最大沖擊壓力，起制動緩沖作用。另一方面，由于液壓馬達制動過程中有泄漏，為避免馬達在換向制動過

6、程中產(chǎn)生吸油腔吸空現(xiàn)象，用單向閥3和4從油箱向回路補油。 6如圖所示是利用先導(dǎo)式溢流閥進行卸荷的回路。溢流閥調(diào)定壓力 py30105Pa。要求考慮閥芯阻尼孔的壓力損失，回答下列問題：1） 在溢流閥開啟或關(guān)閉時，控制油路E，F(xiàn)段與泵出口處B點的油路是否始終是連通的？2） 在電磁鐵DT斷電時，若泵的工作壓力 pB30105Pa， B點和E點壓力哪個壓力大？若泵的工作壓力pB15105Pa，B點和E點哪個壓力大？3）在電磁鐵DT吸合時，泵的流量是如何流到油箱中去的？ 解：1） 在溢流閥開啟或關(guān)閉時，控制油路E，F(xiàn)段與泵出口處B點的油路始終得保持連通2）當(dāng)泵的工作壓力pB30105Pa時，先導(dǎo)閥打開，

7、油流通過阻尼孔流出，這時在溢流閥主閥芯的兩端產(chǎn)生壓降，使主閥芯打開進行溢流，先導(dǎo)閥入口處的壓力即為遠程控制口E點的壓力，故pB pE；當(dāng)泵的工作壓力pB15105Pa 時，先導(dǎo)閥關(guān)閉，阻尼小孔內(nèi)無油液流動，pB pE。 3）二位二通閥的開啟或關(guān)閉，對控制油液是否通過阻尼孔（即控制主閥芯的啟閉）有關(guān)，但這部分的流量很小，溢流量主要是通過CD油管流回油箱。 7圖（a），（b），（c）所示的三個調(diào)壓回路是否都能進行三級調(diào)壓（壓力分別為60105Pa、40105Pa、10105Pa）？三級調(diào)壓閥壓力調(diào)整值分別應(yīng)取多少？使用的元件有何區(qū)別？ 解：圖（b）不能進行三級壓力控制。三個調(diào)壓閥選取的調(diào)壓值無論如

8、何交換，泵的最大壓力均由最小的調(diào)定壓力所決定，p10105Pa。圖（a）的壓力閥調(diào)定值必須滿足pa160105Pa，pa240105Pa，pa310105Pa。如果將上述調(diào)定值進行交換，就無法得到三級壓力控制。圖（a）所用的元件中，a1、a2必須使用先導(dǎo)型溢流閥，以便遠程控制。a3可用遠程調(diào)壓閥（直動型）。圖（c）的壓力閥調(diào)定值必須滿足pc160105Pa ，而pc2、pc3是并聯(lián)的閥，互相不影響，故允許任選。設(shè)pc240105Pa ，pc310105Pa，閥c1必須用先導(dǎo)式溢流閥，而c2、c3可用遠程調(diào)壓閥。兩者相比，圖（c）比圖（a）的方案要好。 8如圖所示的系統(tǒng)中，兩個溢流閥串聯(lián)，若已知

9、每個溢流閥單獨使用時的調(diào)整壓力，py1=20105Pa，py2=40105Pa。溢流閥卸載的壓力損失忽略不計，試判斷在二位二通電磁閥不同工況下，A點和B點的壓力各為多少。 解：電磁鐵 1DT 2DT pA=0 pB=0 1DT+ 2DT pA=0 pB=20105Pa 1DT 2DT+ pA=40105Pa pB=40105Pa 1DT+ 2DT+ pA=40105Pa pB=60105Pa 當(dāng)兩個電磁鐵均吸合時，圖示兩個溢流閥串聯(lián)，A點最高壓力由py2決定，pA40105Pa。由于pA壓力作用在溢流閥1的先導(dǎo)閥上（成為背壓），如果要使溢流閥1的先導(dǎo)閥保持開啟工況，壓力油除了克服調(diào)壓彈簧所產(chǎn)生

10、的調(diào)定壓力py120105Pa以外，尚需克服背壓力pA40105Pa的作用，故泵的最大工作壓力：pB py1+ pA（20+40）105=60105Pa 。9如圖所示的系統(tǒng)中，主工作缸負載阻力F=2000N，夾緊缸II在運動時負載阻力很小可忽略不計。兩缸大小相同，大腔面積 A1=20cm2，小腔有效面積A2=10cm2，溢流閥調(diào)整值py =30105Pa，減壓閥調(diào)整值pj=15105Pa。試分析： 1） 當(dāng)夾緊缸II運動時：pa和pb分別為多少？ 2） 當(dāng)夾緊缸II夾緊工件時：pa和pb分別為多少？ 3）夾緊缸II最高承受的壓力pmax為多少？ 解：1）2）由于節(jié)流閥安裝在夾緊缸的回油路上，屬

11、回油節(jié)流調(diào)速。因此無論夾緊缸在運動時或夾緊工件時，減壓閥均處于工作狀態(tài)，pA=pj=15105Pa。溢流閥始終處于溢流工況，pB= py=30105Pa。3）當(dāng)夾緊缸負載阻力FII=0時，在夾緊缸的回油腔壓力處于最高值： 10圖示為大噸位液壓機常用的一種泄壓回路。其特點為液壓缸下腔油路上裝置一個由上腔壓力控制的順序閥（卸荷閥）?；钊蛳鹿ぷ餍谐探Y(jié)束時，換向閥可直接切換到右位使活塞回程，這樣就不必使換向閥在中間位置泄壓后再切換。分析該回路工作原理后說明： 1） 換向閥1的中位有什么作用？ 2） 液控單向閥（充液閥）4的功能是什么？ 3） 開啟液控單向閥的控制壓力pk是否一定要比順序閥調(diào)定壓力px

12、大? 解：工作原理：活塞工作行程結(jié)束后換向閥1切換至右位，高壓腔的壓力通過單向節(jié)流閥2和換向閥1與油箱接通進行泄壓。當(dāng)缸上腔壓力高于順序閥3的調(diào)定壓力（一般為2040105Pa）時，閥處于開啟狀態(tài)，泵的供油通過閥3排回油箱。只有當(dāng)上腔逐漸泄壓到低于順序閥3調(diào)定壓力（一般為）時，順序閥關(guān)閉，缸下腔才升壓并打開液控單向閥使活塞回程。 1） 換向閥1的中位作用：當(dāng)活塞向下工作行程結(jié)束進行換向時，在閥的中位并不停留，只有當(dāng)活塞上升到終點時換向閥才切換到中位，所用的K型中位機能可以防止滑塊下滑，并使泵卸載。 2） 由于液壓機在缸兩腔的有效面積相差很大，活塞向上回程時上腔的排油量很大，管路上的節(jié)流閥將會造

13、成很大的回油背壓，因此設(shè)置了充液閥4?；爻虝r上腔的油可通過充液閥4排出去。當(dāng)活塞利用重力快速下行時，若缸上腔油壓出現(xiàn)真空，閥4將自行打開，充液箱的油直接被吸入缸上腔，起著充液（補油）的作用。 3） 圖示的回路中在換向時要求上腔先泄壓，直至壓力降低到順序閥3的調(diào)定壓力px時，順序閥斷開，缸下腔的壓力才開始升壓。在液控順序閥3斷開瞬間，液控單向閥4反向進口承受的壓力為px （2040105Pa），其反向出口和油箱相通，無背壓，因此開啟液控單向閥的控制壓力只需pk=（0.30.5）px即可。 11圖示的液壓回路，原設(shè)計要求是夾緊缸I把工件夾緊后，進給缸II才能動作；并且要求夾緊缸I的速度能夠調(diào)節(jié)。實

14、際試車后發(fā)現(xiàn)該方案達不到預(yù)想目的，試分析其原因并提出改進的方法。 解：圖（a）的方案中，要通過節(jié)流閥對缸I進行速度控制，溢流閥必然處于溢流的工作狀況。這時泵的壓力為溢流閥調(diào)定值，pB= py。B點壓力對工件是否夾緊無關(guān)，該點壓力總是大于順序閥的調(diào)定值px，故進給缸II只能先動作或和缸I同時動作，因此無法達到預(yù)想的目的。圖（b）是改進后的回路，它是把圖（a）中順序閥內(nèi)控方式改為外控方式，控制壓力由節(jié)流閥出口A點引出。這樣當(dāng)缸I在運動過程中， A點的壓力取決于缸I負載。當(dāng)缸I夾緊工件停止運動后，A點壓力升高到py，使外控順序閥接通，實現(xiàn)所要求的順序動作。圖中單向閥起保壓作用，以防止缸II在工作壓力

15、瞬間突然降低引起工件自行松開的事故。 12圖（a），（b）所示為液動閥換向回路。在主油路中接一個節(jié)流閥，當(dāng)活塞運動到行程終點時切換控制油路的電磁閥3，然后利用節(jié)流閥的進油口壓差來切換液動閥4，實現(xiàn)液壓缸的換向。試判 斷圖示兩種方案是否都能正常工作？ 解：在（a）圖方案中，溢流閥2裝在節(jié)流閥1的后面，節(jié)流閥始終有油液流過?；钊谛谐探K了后，溢流閥處于溢流狀態(tài)，節(jié)流閥出口處的壓力和流量為定值，控制液動閥換向的壓力差不變。因此，（a）圖的方案可以正常工作。在（b）圖方案中，壓力推動活塞到達終點后，泵輸出的油液全部經(jīng)溢流閥2回油箱，此時不再有油液流過節(jié)流閥，節(jié)流閥兩端壓力相等。因此，建立不起壓力差使液

16、動閥動作，此方案不能正常工作。 13在圖示的夾緊系統(tǒng)中，已知定位壓力要求為10105Pa，夾緊力要求為3104，夾緊缸無桿腔面積1=100cm，試回答下列問題： 1）A，B，C，D各件名稱，作用及其調(diào)整壓力； 2）系統(tǒng)的工作過程。 解：1） A為 內(nèi)控外泄順序閥，作用是保證先定位、后夾緊的順序動作，調(diào)整壓力略大于10105Pa ； B為卸荷閥，作用是定位、夾緊動作完成后，使大流量泵卸載，調(diào)整壓力略大于10105Pa ； C為壓力繼電器，作用是當(dāng)系統(tǒng)壓力達到夾緊壓力時，發(fā)訊控制其他元件動作，調(diào)整壓力為30105Pa D 為溢流閥，作用是夾緊后，起穩(wěn)壓作用，調(diào)整壓力為30105Pa 。 2）系統(tǒng)的

17、工作過程：系統(tǒng)的工作循環(huán)是定位夾緊拔銷松開。其動作過程：當(dāng)1DT得電、換向閥左位工作時，雙泵供油，定位缸動作，實現(xiàn)定位；當(dāng)定位動作結(jié)束后，壓力升高，升至順序閥A的調(diào)整壓力值，A閥打開，夾緊缸運動；當(dāng)夾緊壓力達到所需要夾緊力時，B閥使大流量泵卸載，小流量泵繼續(xù)供油，補償泄漏，以保持系統(tǒng)壓力，夾緊力由溢流閥D控制，同時，壓力繼電器C發(fā)訊，控制其他相關(guān)元件動作。 14圖示系統(tǒng)為一個二級減壓回路，活塞在運動時需克服摩擦阻力=1500，活塞面積A=15cm2，溢流閥調(diào)整壓力py =45105Pa，兩個減壓閥的調(diào)定壓力分別為pj1=20105Pa和pj2=35105Pa，管道和換向閥的壓力損失不計。試分析

18、： 1） 當(dāng)DT吸合時活塞處于運動過程中，pB、pA、pC三點的壓力各為多少？2） 當(dāng)DT吸合時活塞夾緊工件，這時pB、pA、pC三點的壓力各為多少？3） 如在調(diào)整減壓閥壓力時，改取 pj1=35105Pa和pj2=20105Pa，該系統(tǒng)是否能使工件得到兩種不同夾緊力? 解：1）DT吸合，活塞運動時： 因pLpj，減壓閥閥口處于最大位置，不起減壓作用，pApCpL10105Pa，pB10105pj Pa，pj為油液通過減壓閥時產(chǎn)生的壓力損失。 2）DT吸合，活塞夾緊工件：溢流閥必然開啟溢流，pBpy45105Pa。對于減壓閥1，由于pL的作用使其先導(dǎo)閥開啟，主閥芯在兩端壓力差的作用下，減壓開口

19、逐漸關(guān)小，直至完全閉合；對于減壓閥2，由于pL的作用使其主閥口關(guān)小處于平衡狀態(tài)，允許（12）l/min的流量經(jīng)先導(dǎo)閥回油箱，以維持出口處壓力為定值，pCpApj235105Pa。3）由以上分析可知，只要DT一吸合，缸位于夾緊工況時，夾緊缸的壓力將由并聯(lián)的減壓閥中調(diào)定值較高的那一減壓閥決定。因此，為了獲得兩種不同夾緊力，必須使pj1pj2。如果取pj1=35105Pa，則無法獲得夾緊缸壓力 pj=20105Pa。 15 在如圖所示系統(tǒng)中，兩液壓缸的活塞面積相同，A=20cm2，缸I的阻力負載F=8000N，缸II的阻力負載F=4000N，溢流閥的調(diào)整壓力為py =45105Pa。1）在減壓閥不同

20、調(diào)定壓力時（pj1 =10105Pa 、pj2 =20105Pa、pj3 =40105Pa）兩缸的動作順序是怎樣的？2）在上面三個不同的減壓閥調(diào)整值中，哪個調(diào)整值會使缸II運動速度最快？解：1）啟動缸II所需的壓力：pj1 =10105Pa p2 ，減壓閥口全開、不起減壓作用，若不計壓力損失，pB p2 =20105Pa，該壓力不能克服缸I負載，故缸II單獨右移，待缸II運動到端點后，壓力上升pA =pj =40105Pa， pB =py =45105Pa，壓力油才使缸I向右運動。2）當(dāng)pj3 =40105Pa 時，減壓閥口全開、不起減壓作用。泵的壓力取決于負載，pB = p2 =20105P

21、a 。因為溢流閥關(guān)閉，泵的流量全部進入缸II，故缸II運動速度最快，vII=q/A 。16 如圖所示采用蓄能器的壓力機系統(tǒng)的兩種方案，其區(qū)別在于蓄能器和壓力繼電器的安裝位置不同。試分析它們的工作原理，并指出圖（a）和（b）的系統(tǒng)分別具有哪些功能？ 解：圖（a）方案，當(dāng)活塞在接觸工件慢進和保壓時，或者活塞上行到終點時，泵一部分油液進入蓄能器。當(dāng)蓄能器壓力達到一定值，壓力繼電器發(fā)訊使泵卸載，這時，蓄能器的壓力油對壓力機保壓并補充泄漏。當(dāng)換向閥切換時，泵和蓄能器同時向缸供油，使活塞快速運動。蓄能器在活塞向下向上運動中，始終處于壓力狀態(tài)。由于蓄能器布置在泵和換向閥之間，換向時兼有防止液壓沖擊的功能。圖

22、（b）方案，活塞上行時蓄能器與油箱相通，故蓄能器內(nèi)的壓力為零。當(dāng)活塞下行接觸工件時泵的壓力上升，泵的油液進入蓄能器。當(dāng)蓄能器的壓力上升到調(diào)定壓力時，壓力繼電器發(fā)訊使泵卸載，這時缸由蓄能器保壓。該方案適用于加壓和保壓時間較長的場合。與（a）方案相比，它沒有泵和蓄能器同時供油、滿足活塞快速運動的要求及當(dāng)換向閥突然切換時、蓄能器吸收液壓沖擊的功能。 17 在圖示的系統(tǒng)中，兩溢流閥的調(diào)定壓力分別為60105Pa、20105Pa。1）當(dāng)py160105Pa，py220105Pa ，DT吸合和斷電時泵最大工作壓力分別為多少？2）當(dāng)py120105Pa，py260105Pa，DT吸合和斷電時泵最大工作壓力分

23、別為多少？ 解：1）DT失電時活塞向右運動，遠程調(diào)壓閥1進出口壓力相等，由于作用在閥芯兩端的壓差為零，閥1始終處于關(guān)閉狀態(tài)不起作用，泵的壓力由py2決定：ppmaxpy220105Pa；DT吸合時活塞向左運動，缸的大腔壓力為零，泵的最大工作壓力將由py1、py2中較小的值決定：ppmaxpy220105Pa。2）同上一樣，DT失電時活塞向右運動，遠程調(diào)壓閥1不起作用，泵的壓力由py2決定：ppmaxpy260105Pa；DT吸合時活塞向左運動，泵的最大工作壓力將由py1、py2中較小的值決定：ppmaxpy120105Pa。18下列供氣系統(tǒng)有何錯誤？應(yīng)怎樣正確布置？解：氣動三大件是氣動系統(tǒng)使用壓縮空氣質(zhì)量的最后保證，其順序分水濾氣器、減壓閥、油霧器。圖a）用于氣閥和氣缸的系統(tǒng)，三大件的順序有錯，油霧器應(yīng)放在減壓閥、壓力表之后；圖b）用于邏輯元件系統(tǒng)，不應(yīng)設(shè)置油霧器，因潤滑油會影響邏輯元件正常工作，另外減壓閥圖形符號缺少控制油路。19有人設(shè)計一雙手控制氣缸往復(fù)運動回路如圖所示。問此回路能否工作？為什么？