课外作业第6讲液压基本回路参考答案

平衡阀 9 的压力调整时，应保证其调整压力与液压缸下腔有效作用面积的乘积要稍大于垂直
运动部件的重力。即
p9
G A2
p ，其中 p
为一微量。
6-6 图 6-42 所示为某专用铣床液压系统。已知：泵的输出流量 q 30L/ min ，溢流阀的调整 压力 pY 2.4MPa ，液压缸两腔作用面积分别为 A1 50cm2 ， A2 25cm2 ，切削负载 FL 9000N ，摩擦负载 Ff 1000N ，切削时通过调速阀的流量 qi 1.2L / min 。若忽略元件 的泄漏和压力损失，试求： 1）活塞快速趋近工件时，活塞的快进速度 v1 及回路的效率1 2）切削进给时，活塞的工进速度 v2 及回路的效率2
试分别计算这 8 种回路中活塞的运动速度和液压泵的工作压力。通过节流阀的流量
q Cd a
2
p
，其中 Cd
0.62 ，
870kg
/
m3 。
解：（a）液压缸无杆腔的工作压力为
p1
FL A1
10000 50 104
Pa
20105 Pa
ps
所以溢流阀无溢流，液压泵的工作压力为
p p1 20 105 Pa 活塞的运动速度为
2
=20105 Pa
液压缸活塞的运动速度为
v
q A1
0.167 106 50 104
m/
s
3.34105 m / s
（d）溢流阀不开启时液压缸所能克服的最大负载为
FL max
=ps
A1
2
A2q A1Cd a
2
A2
=
24 105
50 104
870 2
2
0.167 106 0.62 0.05104
节流阀前后压差
p
2
q Cd a
2
870 2
0.167 106 0.62 0.05104
2
=11250N
因为 FL FLmax ，所以此时溢流阀仍处于关闭状态，液压泵的工作压力为
pp =
FL A1
A2 A1
p2
2
q 2
Cd
a
=
8000 50 104
1 2
3105
870 2
0.167 106 0.62 0.09 104
2
=17.5105 Pa
液压缸活塞的运动速度为
解：（1）活塞快进时，1YA 失电，2YA 得电，调速阀不起作用，不存在切削负载，有摩擦负
载，活塞受力平衡，于是有
p1
Ff A1
=
1000N 50104 m2
2105 Pa
0.2
MPa
因为 p1 pY ，所以溢流阀无溢流 q1 q 30L / min
活塞快进速度为
v1
q1 A1
30 103 60 50104
100%=6.67%
6-7 在图 6-43 所示的 8 种回路中，已知：液压泵的流量 q 0.167 106 m3 /s （这个流量数据不 合理，改为 q 0.167 103 m3 /s 更合理。考虑这个数据只影响运动速度，这次作业无论依据哪 个流量数据计算都算正确），液压缸无杆腔有效作用面积 A1 50cm2 ，有杆腔的有效作用面积 A2 25cm2 ，溢流阀的调定压力 ps 24105 Pa ，负载 FL 及节流阀通流面积 a 均已标注在图上，
6-3 在图 6-39 所示的夹紧回路中，如溢流阀调整压力 pY 5MPa ，减压阀调整压力 p j 2.5MPa ，试分析： 1）夹紧缸在未夹紧工件前做空载运动时 A、B、C 三处压力各为多少？ 2）夹紧缸夹紧工件后，泵的出口压力为 5MPa 时，A、C 两处的压力各为多少？ 3）夹紧缸夹紧工件后，因其他执行元件的快进使泵的出口压力降至 1.5MPa 时，A、C 两处 的压力各为多少？
解：（1）换向阀处于中位时，液压泵油液只能通过溢流阀溢回油箱，所以 pA 5MPa
因顺序阀调定压力小于 pA ，所以顺序阀阀口全开，
pB pA 5MPa
减压阀调定压力小于 pA ，减压阀先导阀开启，阀口减小减压，
pC 3MPa
（2）2YA 得电，工进时，活塞受力平衡，有
pII1
FLII AII1
v
q A1
0.167 106 50 104
m/
s
3.34105 m / s
（e）溢流阀不开启时液压缸所能克服的最大负载为
q p
Cd a ps
Βιβλιοθήκη Baidu2 p p1
p1
FL max A1
A2 A1
p2
FL max
ps A1
p2 A2
A1
2
q 2
Cd
a
=24 105
50 104
3105
25 104
0.1m/s
0.1m/s
无溢流损失也无节流损失，所以回路效率
1 =100%
（2）切削时，1YA 通电，2YA 得电，此时有
q2 qi 1.2L / min 液压缸活塞的运动速度为
v2
q2 A2
1.2 103 60 25104
m/s
0.008m/s
液压缸无杆腔的流量为
q1
q2
A1 A2
1.2
课外作业_液压基本回路_参考答案
机材学院《液压与气压传动》课程小组 Last modified: 4/11/2018 2:02:00 PM
6-2 在图 6-38 所示的液压系统中，液压缸的有效工作面积 AI1 AII1 100cm2 ， AI2 AII2 50cm2 ，液压缸 I 的工作负载 FLI 35000N ，液压缸 II 的工作负载 FLII 25000N ， 溢流阀、顺序阀和减压阀的调整压力分别为 5MPa、4MPa 和 3MPa。若不计摩擦阻力、惯性 力、管路及换向阀的压力损失，求下列三种工况下 A、B、C 三处的压力 pA 、 pB 、 pC 1）液压泵启动后，两换向阀处于中位。 2）2YA 得电，液压缸 II 工进时及前进碰到固定挡铁时。 3）2YA 失电、1YA 得电，液压缸 I 运动时及到达终点突然失去负载时。
2
=21.5105 Pa
液压缸活塞的运动速度为
v
q A1
0.167 106 50 104
m/
s
3.34105 m / s
（f）溢流阀不开启时液压缸所能克服的最大负载为
FL max
ps A1
p2 A2
A1
2
q
Cd
a
2
=24
105
50 104
3105
25 104
50 104
870 2
0.167 106 0.62 0.09 104
25000 100 104
Pa
2.5MPa
pC pII1 2.5MPa
因为 pC 3MPa ，所以减压阀不起减压作用，阀口全开，因此
pA pC 2.5MPa
因为 pA 4MPa ，所以顺序阀阀口关闭， pB 0MPa
碰到挡铁时，相当于负载无穷大，此时减压阀先导阀开启，阀口关小减压 pC 3MPa ，液压 泵绝大部分油液经过溢流阀溢回油箱，所以 pA 5MPa ，顺序阀开启， pB pA 5MPa
50 104
870 2
0.167 106 0.62 0.08104
2
=11250N
因为 FL FLmax ，所以此时溢流阀仍处于关闭状态，液压泵的工作压力为
pp =
FL A1
A2 A1
p2
2
q 2
Cd
a
=
10000 50 104
1 2
3105
870 2
0.167 106 0.62 0.08104
2
25 104
N
12000N
因为 FL FLmax ，所以此时溢流阀仍处于关闭状态，液压泵的工作压力为
p1 =
1 A1
FL
A2 A1
2
q2 Cd a
2
=
1 A1
FL
A2 A1
2
A2 A1
q
2
Cd a
=
1 50 104
10000
0.5
870 2
0.5 0.167 106 0.62 0.01104
解：（1）空载时，不计单向阀压力损失，则有
pA pB pC 0MPa （2）夹紧工件后，可视为液压缸负载无穷大，减压阀先导阀开启，阀口关小减压 pC pB p j 2.5MPa 溢流阀开启， pA pY 5MPa （3）泵的出口压力降至 1.5MPa 时，单向阀关闭保压，防止主油路对液压缸干扰，此时 pC p j 2.5MPa 因为主油路压力低于减压阀调定压力，所以减压阀不起减压作用， pA pB 1.5MPa
v
q A1
0.167 106 50 104
m/
s
3.34105 m / s
（g）由活塞受力平衡方程，可得
pp
=
FL A1
=
10000 50 104
Pa=20105 Pa
通过节流阀的流量为
q j Cd a
2 p 0.62 0.01104
2 870
20
105
m3
/s=
42
106
m3
/s
活塞的运动速度为
（3）2YA 失电，1YA 得电，液压缸 I 工进，有
pI1
FLI AI1
35000 100 104
Pa
3.5MPa
pB pI1 3.5MPa
此时，顺序阀阀口开启，所以 pA 4MPa ，减压阀先导阀开启， pC 3MPa
缸 I 运动到终点突然失去负载时， pB 0MPa ，由于顺序阀开启，所以 pA 4MPa ，减压阀 先导阀开启， pC 3MPa
2
25 104
N
12000N
因为 FL FLmax ，所以此时溢流阀仍处于关闭状态，液压泵的工作压力为
p1 =
1 A1
FL
A2 A1
2
A2q A1Cd a
2
=
1 50 104
10000
1 2
870 2
2
0.167 106 0.62 0.05104
2
=20 105 Pa
液压缸活塞的运动速度为
q j q ，这是不可能的，这说明节流阀开口太大，不起节流作用。液压泵的流量全部从节流 阀回油箱了，故活塞运动速度为 v 0
节流阀前后压差
p
2
q Cd a
2
870 2
0.167 106 0.62 0.01104
2
Pa
31.6Pa
液压泵工作压力
pp p 31.6Pa
（f）由活塞受力平衡方程，可得
9 是顺序阀，在此处作背压阀用，又称平衡阀。用于保证活塞下行时运动平稳。
（2）
外控顺序阀 4 的调整压力值为 p1 ，溢流阀 6 的调整压力值为 p2 ，且使 p1 p2 ，以保证系统既 能双泵供油又能单泵供油功能的实现。
顺序阀 5 的调定压力应能保证电液阀 7 换向时外控压力油有足够的压力驱动液动阀滑阀移动， 并且其调定压力 p5 p1 。
v
q A1
0.167 106 50 104
m/s
3.34105 m / s
0.2cm / min
（b）液压缸能克服的最大负载为
FLmax ps A1 24 105 50 104 12000N FL 所以溢流阀阀口开启，液压泵的工作压力为
p ps 24 105 Pa 因为活塞无法克服负载前进，所以活塞速度为
pp
=
FL A1
=
10000 50 104
Pa=20105 Pa
通过节流阀的流量为
q j Cd a
2 p 0.62 0.05104
2 870
20
105
m3
/s=210.2
106
m3
/s
q j q ，这是不可能的，这说明节流阀开口太大，不起节流作用。液压泵的流量全部从节流 阀回油箱了，故活塞运动速度为 v 0
v 0m / s （c）
溢流阀不开启时液压缸所能克服的最大负载为
ps A1 FLmax pA2
q2 Cd a
2 p
q
A1
q2 A2
FL max
=ps
A1
2
A2q A1Cd a
2
A2
=
24 105
50 104
870 2
0.167 106 2 0.62 0.01104
50 25
L
/
min
2.4L / min
所以 q q1 ，溢流阀溢流， p1 pY 2.4MPa
泵输出功率为
P
p1q
2.4 106
30 103 60
W
1.2kW
液压缸的输出功率
PL = FL Ff v2 9000 1000 0.008W 80W
回路的功率
2 =
PL P
80 1200
6.4 在图 6-40 所示的液压系统中，立式液压缸活塞与运动部件的重力为 G，两腔面积分别为 A1 和 A2，泵 1 和 2 最大工作压力分别为 p1、p2。若忽略管路上的压力损失，问： 1）阀 4、5、6、9 各是什么阀？各自在系统中的功用是什么？ 2）阀 4、5、6、9 的压力应如何调整？
解：（1） 4 为外控顺序阀，也称卸荷阀。用于设定双泵供油时系统的最高工作压力，当系统工作压力 低于外控顺序阀 4 的调整压力时，双泵 1、2 同时向系统供油，达到外控顺序阀 4 的调整压力 时，阀 4 阀口开启，泵 1 卸荷，系统只有泵 2 供油。 5 是顺序阀。用于在系统启动时，保证电液换向阀 7 换向所需的外控压力。 6 是溢流阀，做安全阀用。用于设定泵 2 供油时系统的最高工作压力，当系统压力达到阀 6 的调定压力时，阀 6 打开，泵 2 卸荷。