液压与气压传动阶段练习一

1、液压与气压传动 ( 专科 ) 阶段练习四速度控制回路、液压系统分析与气压传动基础一、思考题1、简述节流调速回路的基本工作原理及其主要型式，并说明各种型式的节流调速回路相应的工作特点。2、容积调速回路是如何实现调速的？试述容积调速回路的基本型式，并分析它们各属于什么类型的调速方式。3、YT4543 型动力滑台液压驱动系统采用了哪些型式的调速回路、 增速回路以及速度换接回路？请说明该液压系统的工作特点。4、典型的理想气体的状态变化过程主要有哪些形式？请给出各种状态变化过程的状态方程与特点。5、为什么气压传动系统所使用的压缩空气必须经过干燥和净化处理后才能使用？6、在气压传动系统中，空气压缩机的作用

2、是什么？简述活塞式压缩机的工作原理，并指出其一个工作循环所包含的工作过程。二、分析题1、对于图 1 所示的利用行程阀实现的速度换接回路：1) 图中有几处错误，如何进行改正？2) 液压缸快进行程时的负载力 F1=3000，返回时的负载力 F2=2000N，液压缸两腔面积为 A 1=2A2=20×10-4m2 ，则溢流阀 3 的最小调整压力为多少？图 12、对于图 2 所示的 a、 b 两种速度换接回路，调速阀 1、 3 的调整流量为 6L/min ，2、4的调整流量为 2.4L/min，液压缸无杆腔面积为 20×10-4m2，试问在换向阀掉电和通电两种状态下， a、 b 两种

3、情况下液压缸的运动速度分别为多少？图 23、对于图 3 所示的压力控制的顺序动作回路， a、b、c、d 分别为两液压缸在两个方向上的动作，试问在换向阀的电磁铁 2YA 先通电， 1YA 后通电的情况下， a、 b、c、d 这四个动作的先后顺序。图 34、对于图 4 所示的液压系统，在一个工作循环中，液压缸的动作顺序是：快进(差动连接 ) 工进 快速返回 ( 左行 ) 原位停止。请给出各电磁线圈 ( 1YA 、2YA、3YA) 在各工作阶段的状态表 (线圈通电为“”，掉电为“” )。图 45、对于图 5 所示的 a、b 两类气动换向回路，如果要使气缸向右伸出，则受控元件中电磁铁 YA 、按钮 S

4、B、行程阀 ST1、行程阀 ST2 应满足什么样的状态关系？(a)(b)图 56、对于图 6 所示的 a、 b 两类双作用缸气动换向回路，试问对于a 图，分别按下左右两个控制阀，以及对于 b 图的左右两个电磁铁分别通电时，两个回路气缸的运动情况，以及它们运动状态之间的区别之处。(a)(b)图 6三、计算题1、如下图 7 所示的回油节流调速回路，已知： 液压泵的输出流量 q=10L/min ，液压缸无杆腔的面积 A 1=50cm2，有杆腔的面积 A 2=25cm2，溢流阀调整压力为 2.4MPa，工作负载F=10kN。节流口为薄壁小孔，流量系数 Cd=0.62，节流阀口通流面积为 0.01cm2

5、，油液密度 =900kg/m3，试求：1) 液压缸的运动速度 v2) 溢流功率损失 Py3) 回路的效率 图 72、对于如下图 8 所示的双泵供油回路，已知，液压缸无杆腔的面积A 1=50cm2，有杆腔2F=12kN。大流量泵流量为 15L/min ，小流的面积 A2=25cm ，液压缸工作行程时的负载量泵的流量为5L/min ，卸荷阀卸荷时压力为0.5MPa，液压缸快进和返回时负载F2=3000N，不计液压泵和液压缸的能量损失，试问液压泵电机所需要的最大是多少？图 83、如下图 9 所示的旁路节流调速回路，已知： 液压泵的输出流量 q=24L/min ，液压缸无杆腔的面积 A 1=100cm

6、2，输出工作负载 F=15kN。节流口为薄壁小孔，流量系数 Cd=0.7，节流阀口通流面积为 0.03cm2，油液密度 =900kg/m3，试求：1) 液压缸的运动速度 v2) 液压缸能够输出的最大负载力 Fmax图 94、如下图 10 所示的容积节流调速回路及限压式变量泵的特性曲线，已知：液压缸两个腔的面积 A 1=2A2=80cm2，背压阀的调整压力为 2MPa，输出工作负载 F=32kN，调速阀的调整流量为 2.5L/min 。试求经过调速阀的节流功率损失。图 10液压与气压传动阶段练习四答案一、思考题1、答：节流调速回路的工作原理是通过改变回路中流量控制元件 (节流阀、调速阀 )的通流

7、面积的大小来控制流入执行元件或自执行元件流出的流量， 以调节执行元件的运动速度。根据流量控制阀在回路中安装位置的不同， 节流调速回路分为： 进油节流调速回路、回油节流调速回路和旁路节流调速回路。进油和回油节流调速回路在工作中，系统供油压力不随负载的变化而变化，因此又称为定压式节流调速回路；旁路节流调速回路在工作中，系统的供油压力随负载变化而变化，因此又称为变压式节流调速回路。2、答：容积调速回路使用改变液压泵或液压马达的排量来实现调速的。容积调速回路通常有三种基本形式：变量泵和定量液压执行元件组成的容积调速回路，该容积调速回路的调速方式为恒转矩 (推力 )调速方式。定量泵和变量液压马达组成的容

8、积调速回路，该容积调速回路的调速方式为恒功率调速方式。变量泵和变量液压马达组成的容积调速回路， 该容积调速回路的工作分为两个阶段，在固定液压马达排量，调节液压泵的排量时，调速方式属于恒转矩调速；当固定液压泵的排量而改变液压马达排量时，调速方式属于恒功率调速。3、答：YT4543 型动力滑台液压驱动系统采用了限压式变量叶片泵和调速阀相结合的容积节流调速回路；在快进行程采用的是单杆活塞缸的差动连接增速回路；采用了行程阀实现的快速慢速转换的速度换接回路；以及采用了调速阀串联型式的二次工进速度换接回路。YT4543 型动力滑台液压驱动系统的工作特点有：1) 系统采用了限压式变量叶片泵调速阀背压阀的调速

9、回路，能保证稳定的低速运动和较好的速度刚性和较大的调速范围。2) 系统采用限压式变量叶片泵为动力元件，执行元件快进时采用差动连接的型式，能源利用比较合理。 滑台停止工作时， 换向阀使液压泵在低压下卸荷， 减少能量损耗。3) 系统采用了行程阀和顺序阀实现快进与工进之间的速度换接， 不仅简化了电器回路，而且使动作可靠，换接精度比电气控制高。4、答：理想气体常见的状态变化过程包括：1) 等容过程：指的是一定质量的气体，在状态变化过程中体积保持不变的情况。该变化过程的基本特点是在体积不变时，气体压力的变化与温度的变化成正比，当压力上升时，气体的温度随之上升。状态方程为：p1p2常数T1T22) 等温过

10、程：指的是一定质量的气体，在状态变化过程中温度保持不变的情况。该变化过程的基本特点是在温度不变时，气体压力的变化与体积的变化成反比，当压力上升时，气体体积被压缩，比体积下降；当压力下降时，气体体积膨胀，比体积上升。状态方程为：p1 V1p2 V2常数3) 等压过程：指的是一定质量的气体，在状态变化过程中压力保持不变的情况。该变化过程的基本特点是在压力不变时，气体体积的变化与温度的变化成正比，当温度上升时，气体比体积增大；当温度下降时，气体比体积减小。状态方程为：V1V2常数T1T24) 绝热过程：指的是一定质量的气体，在状态变化过程中与外界无热量交换的情况。在绝热过程中，气体状态的变化与外界无

11、热量交换，系统靠消耗本身的内能对外作功。状态方程为：p1 V1 kp2 V2 k常数5、答：因为压缩空气中的水分、油污和灰尘等杂质会混合而成胶体渣质，若不经处理而直接进入管路系统时，可能会造成以下不良后果：1) 油液挥发的油蒸汽聚集在储气罐中形成易燃易爆物质，可能会造成事故。2) 油液被高温汽化后形成有机酸，对金属器件起腐蚀作用。3) 油、水、和灰尘的混合物沉积在管道内将减小管道内径，使气阻增大或管路堵塞。4) 在气温比较低时，水汽凝结后会使管道内及附件因冻结而损坏，或造成气流不畅通以及产生误动作。5) 较大的杂质颗粒与气缸、气马达、气控阀等元件的运动件之间形成相对运动，而造成表面磨损，从而降

12、低设备的使用寿命；或者堵塞控制元件的通道，直接影响元件的性能，甚至使控制失灵。6、答：在气压传动系统中，空气压缩机是系统的动力源，它把电动机输出的机械能转换成气压能输送给气动系统。活塞式压缩机是通过曲柄连杆机构使活塞作往复运动而实现吸、压气，并达到提高气体压力的目的。活塞式压缩机主要由缸体、活塞、活塞杆、曲柄连杆机构、吸气阀和排气阀等组成。曲柄由原动机 ( 电动机 ) 带动旋转，从而驱动活塞在缸体内往复运动。当气缸内容积增大而形成局部真空，外界空气在大气压力下推开吸气阀进入气缸中；当气缸内容积减小，缸内空气受到压缩而使压力升高，当压力升至足够高时，气体推开排气阀，并经排气管输送到储气罐中。曲柄

13、旋转一周，活塞往复行程一次，完成一个工作循环。压缩机的一个工作循环是由吸气、压缩、排气、膨胀四个过程所组成。二、分析题1、答： 1) 图中有两处错误，一是行程阀在没有进行换向时，油路应处于连通状态，即二位二通行程换向阀应为常通型。这样在液压缸快进行程，液压缸有杆腔不受阻力而进行回油，使得液压缸以较快速度运行；二是单向阀 4 的进、出口位置安装反了，这样才能保证液压缸返回时， 液压油就经过单向阀 4 而不需要经过节流阀 5 而进入液压缸有杆腔，从而实现液压缸的快速返回。正确的回路图为：2) 溢流阀 3 的最小调整压力应保证液压缸正向快速运动阶段和反向快速返回阶段，溢流阀均处于关闭状态， 因此溢流

14、阀 3 的最小调整压力应取为大于或等于液压缸在快进行程以及快速返回时系统工作压力最大的那一个值。因此取最小调整压力 2MPa(快速返回时的系统压力 )。2、答：当 a 图中换向阀处于掉电状态时，液压缸运动速度为 0.05m/s 当 a 图中换向阀处于通电状态时，液压缸运动速度为 0.02m/s当 b 图中换向阀处于掉电状态时，液压缸运动速度为0.02m/s当 b 图中换向阀处于通电状态时，液压缸运动速度为0.02m/s3、答：四个动作的动作顺序为a c d b4、答：各受控元件的状态表为：1YA快进“+”工进“+”快退“-”停止“-”2YA3YA“-”“-”“-”“+”“+”“+”“-”“-”

15、5、答：对于 a 图所示的回路， 则只要电磁阀 YA 和按钮阀 SB 任意一个接通或按下， 则气缸就可以伸出动作对于 b 图所示的回路， 则只有行程阀 ST1 和 ST1 同时被接通的情况下， 气缸才可以伸出动作。6、答：对于 a 图所示的回路，当左侧按钮换向阀按下时，则气缸向右侧伸出。而当右侧按钮换向阀按下时，则气缸向左侧返回。对于 b 图所示的回路，当左侧电磁线圈通电时，则气缸向右侧伸出。而当右侧电磁线圈通电时，则气缸向左侧返回。两个回路气缸运动状态之间的区别是，对于a 图，左、右侧的按钮按下后，则气缸自动从一端运动到另一端后停止，属于自动连续运行方式；而对于 b 图，则只有在一侧电磁线圈

16、通电时，气缸才能动作，线圈掉电则运动停止，适合于点动控制。三、计算题1、解：1)当液压缸向右运行时，设液压缸无杆腔压力为1，有杆腔的压力 p2 为列出液p压缸的受力平衡方程：p1pt ( 溢流阀调整压力 )2.4MPa11F p22p21A1F2.4 1065010440 8pAAp2A2252510. MPaA有杆腔的压力即为，节流阀的两端压力差，再根据节流阀的流量公式，则有：pp20 8. MPaq2CdAT2p 0.62 10 620.8 1061.568L / min900vq21.5680.01m / sA22510 42) 溢流阀的溢流功率损失为系统的工作压力与溢流流量的乘积。液压

17、缸无杆腔流量q1为：q1 2q221.5683.136L / min则溢流阀溢流流量为：qyq q110.L / min3 1366 864溢流功率损失为：2 41066 8642746Py.p1 qy6104. W3) 液压泵的输出功率为Pin ：2 410 610Pinp1.400Wq10 46液压缸的输出功率为：PoutFv1040.01100W回路效率为：Pout100Pin25%4002、解：系统在快进行程时，双泵同时供油，液压泵的工作压力p1 为：F230000.6MPap15010 4A1电动机输出功率为 P1：P1 p1 (q1 q2 )0.6106(155)610 4200W

18、系统在返回行程时，双泵同时供油，液压泵的工作压力p2 为：p1F230001.2MPaA22510 4电动机输出功率为 P2：1.2106155P1 p2 (q1 q2 )()6104400W系统在工作行程时，小流量泵对液压缸供油，因此小流量泵工作压力p 为：pF120002.4MPaA15010 4工作行程，电机消耗功率应为大流量泵和小流量泵输出功率之和，应为：2 410 650 510615P P小P大p q小.325W0.5MPa q大10 461046综合比较，则系统在快速返回时消耗功率最多，因此电动机所需最大功率为400W。3、如下图 9 所示的旁路节流调速回路，已知： 液压泵的输出流量 q=12L/min ，液压缸无杆腔的面积 A 1=100cm2，输出工作负载 F=15kN。节流口为薄壁小孔，流量系数 Cd=0.7，节流阀口通流面积为 0.03cm2，油液密度 =900kg/m3，试求：3) 液压缸的运动速度 v4) 液压缸能够输出的最大负载力 Fmax解： 1) 系统的工作压力由液压缸的进油腔压力所决定：F150001.5MPap100 104A1节流阀两端的压力差即为系统的工作压力，则根据节流口流量