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1、1,节流口的流量特性；节流阀和调速阀的工作原理、结构、主要性能和应用；节流调速回路,本节主要内容为 ：,本节重点是节流口的流量特性、节流阀和调速阀的工作原理和性能，节流调速回路。,第五章 液压控制元件,5.4 流量控制阀,2,流量控制阀简称流量阀，它通过改变节流口通流面积或通流通道的长短来改变局部阻力的大小，从而实现对流量的控制，进而改变执行机构的运动速度。流量控制阀包括节流阀、调速阀、分流集流阀等。,由第二章可知，小孔或缝隙等对液体的流动会产生阻力（即形成压力降或压力损失），通流面积和通流长度不同，其阻力也不同，这种阻力称为液阻。流量阀是利用改变阀口（也称节流口）通流截面积以形成可变液阻，由
2、于液阻对通过的流量起限制作用，因此，节流口可以调节通过流量的大小。,液体在圆管中作层流流动时的沿程损失: p = 32lv/d2,3,对流量控制阀的主要性能要求是：l）阀的压力差变化时，通过阀的流量变化小。2）油温变化时，流量变化小。3）流量调节范围大，在小流量时不易堵塞，能得到很小的稳定流量。4）当阀全开时，通过阀的压力损失要小。5）阀的泄漏量要小。对于高压阀来说，还希望其调节力矩要小。,4,对于节流孔口来说，可将流量公式写成下列形式:,（7.1）,5.4.1.1 节流口的流量特性,1. 节流口流量公式,式中:,5.4.1 节 流 阀,5,关于薄壁节流口的流量公式，在流体力学中已然推导和证明
3、过，我们只引用其结论即可。令 , =0.5流过薄壁小孔的流量公式变为:,式中: C流量系数； 油液密度。,在流体力学中，我们遇到过两大类节流口。 一类是细长孔， =1。在液压工程中，往往把这类节流口当作固定(不可调)节流器使用。,另一类是薄壁节流口, =0.5。用紊流计算这一类节流口的流量。常常把它们作为节流阀阀口使用。,6,需要说明的是流量系数Cq并不是常数，节流口的结构、形状、压力差、油温都对Cq有影响。精确的Cq值需靠试验确定。一般Cq=0.60.8。 值也受多种因素影响，一般 =0.51。一般薄壁节流口的 为0.5左右。尽管公式包含着一些非确定因素，但它毕竟给我们提供了一个对流量进行概
4、略计算的简明表达式。,上式也可写成,在上式中若 为常数，且 也是常数，调节AT，则可调节通过节流阀的流量q。,7,液压系统在工作时，希望节流口大小调节好后，流量q稳定不变。但实际上流量总会有变化，特别是小流量时，影响流量稳定性与节流口形状、节流压差以及油液温度等因素有关。,2. 影响流量稳定性的因素,（1）压差变化对流量稳定性的影响,当节流口前后压差变化时，通过节流口的流量将随之改变，节流口的这种特性可用流量刚度kv来表征。,对,求偏导数,得,8,=0.5,刚度的物理意义如下： 当p有某一增量时，q值相应的也有某一增量，q的增量值越大，说明流量的变化也就越大，刚度就越小。反之，则刚度大。,三种
5、结构形式的节流口中，通过薄壁小孔的流量受到压差改变的影响最小,9,结论：流量刚度与节流口压差成正比，压差越大，刚度越大；压差一定时，刚度与流量成反比，流量越小，刚度越大；系数越小，刚度越大。薄壁孔（ 0.5）比细长（ 1）的流量稳定性受P变化的影响要小。因此，为了获得较小的系数 ，应尽量避免采用细长孔节流口，应使节流口形式接近于薄壁孔口，以获得较好的流量稳定性。,10,（2）油温变化对流量稳定性的影响,油温升高，油液粘度降低。对于细长孔，当油温升高使油的粘度降低时，流量q就会增加。所以节流通道长时温度对流量的稳定性影响大。,对于薄壁孔，油的温度对流量的影响是较小的，这是由于流体流过薄刃式节流口
6、时为紊流状态，其流量与雷诺数无关，即不受油液粘度变化的影响；节流口形式越接近于薄壁孔，流量稳定性就越好。,11,节流阀的阻塞现象,一般节流阀，只要保持油足够清洁，不会出现阻塞。有的系统要求缸的运动速度极慢，节流阀的开口只能很小，于是导致阻塞现象的出现。此时，通过节流阀的流量时大时小，甚至断流。,（3）阻塞对流量稳定性的影响,流量小时，流量稳定性与油液的性质和节流口的结构都有关。,12,产生堵塞的主要原因是：油液中的杂质或因氧化析出的胶质等污物堆积在节流缝隙处；由于油液老化或受到挤压后产生带电的极化分子，被吸附到缝隙表面，形成牢固的边界吸附层，因而影响了节流缝隙的大小。以上堆积、吸附物增长到一定
7、厚度时，会被液流冲刷掉，随后又重新附在阀口上。这样周而复始，就形成流量的脉动; 阀口压差较大时容易产生堵塞现象。,13,减轻堵塞现象的措施有：, 适当选择节流口前后的压差,用多个节流口串联。一般取P0.20.3MPa。, 精密过滤并定期更换油液。在节流阀前设置单独的精滤装置，为了除去铁屑和磨料，可采用磁性过滤器。, 节流口零件的材料应尽量选用电位差较小的金属，以减小吸附层的厚度。, 采用大水力半径的薄刃式节流口。一般通流面积越大、节流通道越短、以及水力半径越大时，节流口越不易堵塞。,过水断面积与湿周之比即为水力半径。表达式为：R=A/X，湿周为过水断面上水流所湿润的边界长度。这样计算的话圆管的
8、水力半径就是圆管半径的一半。,14,3. 节流口的形式与特征,(1) 直角凸肩节流口,本结构的特点是过流面积和开口量呈线性结构关系，结构简单，工艺性好。但流量的调节范围较小，小流量时流量不稳定，一般节流阀较少使用。,节流口是流量阀的关键部位，节流口形式及其特性在很大程度上决定着流量控制阀的性能。,15,(2) 针阀式（锥形凸肩）节流口,针阀（锥形）节流口,特点：当针阀阀芯作轴向移动时，即可改变环形节流口的通流面积。优点是结构简单，制造容易。但节流通道较长， 水力半径较小，小流量时易堵塞，温度对流量的影响较大。一般用于要求较低的场合 。,16,(3) 偏心式节流口,图中为偏心槽式结构。阀芯上开有
9、截面为三角形的偏心槽，转动阀芯即可改变通流面积的大小。其节流口的水力直径较针阀式节流口大，因此其防堵性能优于针阀式节流口，其它特点和针阀式节流口基本相同。这种结构形式阀芯上的径向力不平衡，旋转时比较费劲，一般用于压力较低，对流量稳定性要求不高的场合。,17,(4) 轴向三角槽式节流口,沿阀芯的轴向开若干个三角槽。阀芯作轴向移动时，即可改变开口量h，从而改变过流断面面积。这种节流口结构简单，工艺性好，水力直径中等，可得较小的稳定流量(稳定流量为50ml/min)。 调节范围较大。由于几条三角槽沿周围方向均匀分布，径向力平衡，故调节时所需的力也较小。但节流通道有一定长度，油温变化对流量有一定影响。
10、这是一种目前应用很广的节流口形式。,18,周向缝隙式节流口,(5) 周向缝隙式节流口,在阀芯圆周方向上开有一狭缝，旋转阀芯就可改变通流面积的大小。所开狭缝在圆周上的宽度是变化的，尾部宽度逐渐缩小,在小流量时其通流截面是三角形，水力直径较大，因此有较小的稳定流量。节流口是薄壁结构，油温变化对流量影响小。但阀芯所受径向力不平衡。这种节流阀应用于低压小流量系统时，能得到较为满意的性能。,19,(6) 轴向缝隙式节流口,轴向缝隙式节流口,在阀芯衬套上先铣出一个槽，使该处厚度减薄，然后在其上沿轴向开有节流口。当阀芯轴向移动时，就改变了通流面积的大小。开口很小时通流面积为正方形，水力直径大，不易堵塞，油温
11、变化对流量影响小。这种结构的性能与周向隙缝式节流口的相似。,20,5.4.1.2 节流阀,5.4.1.2.1 节流阀,液流从进油口流入经节流口后，从阀的出油口流出。本阀的阀芯3的锥台上开有三角形槽。转动调节手轮1，阀芯3产生轴向位移，节流口的开口量即发生变化。阀芯越上移开口量就越大。,21,流量控制阀的图形符号中的直线线段表示油路，直线线段两侧的峡口形状即表示节流，峡口形状上斜着的箭头表示可调式。,流量控制阀的图形符号,22,当节流阀的进出口压力差为定值时，改变节流口的开口量，即可改变流过节流阀的流量。 节流阀和其它阀，例如单向阀、定差减压阀、溢流阀，可构成组合节流阀。,23,本节流阀具有螺旋
12、曲线开口和薄刃式结构的精密节流阀。转动手轮和节流阀芯后，螺旋曲线相对套筒窗口升高或降低，改变节流面积，即可实现对流量的调节。,24,单向节流阀,5.4.1.2.3单向节流阀,25,5.4.1.2.2单向节流阀,流体正向流动时，与节流阀一样，节流缝隙的大小可通过手柄进行调节；当流体反向流动时，靠油液的压力把阀芯4(即下阀芯)压下，下阀芯起单向阀作用，单向阀打开，可实现流体反向自由流动。,节流阀芯分成了上阀芯和下阀芯两部分。,26,采用上述节流阀存在着的问题：由于负载的变化引起节流阀前、后压差的变化，这导致执行元件的速度也相应的发生变化。为使速度稳定，就要使节流阀前后压差在负载变化情况下保持不变，
13、从而使通过节流阀的流量由节流阀的开口大小来决定。把具有这一作用的阀和节流阀组合在一起，就构成能保持速度不随负载而变化的流量调节阀。常用的有两类：调速阀和溢流节流阀 。 节流阀适用于一般的系统，而调速阀适用于执行元件负载变化大而运动速度要求稳定的系统中。,5.4.2 调 速 阀,27,串联减压式调速阀是由定差减压阀1和节流阀2串联而成的组合阀。,5.4.2.1 串联减压式调速阀的工作原理,泵出口,减压阀1进油口,减压阀的出油口（压力为p2,同时也是节流阀的进口油压）,节流口(p）压力变为p3,油缸的左腔（p3），油缸的右腔与油箱相通，所以左腔压力只与活塞杆上负F和活塞的有效工作面积有关。,主油路
14、：,28,减压阀的阀芯底部和中部（油压都为p2）作用面积为A1+A2,油液通过节流阀产生的压差：,pp2p3,当负载F,控制油路：对减压阀,减压阀的阀芯顶部（油压都为p3）作用面积为A，且A=A1+A2,p2,保持pp2p3基本不变,p2,保持pp2p3基本不变,p3,阀阀芯下移，减压阀阀口开度,减压,当负载F,p3,阀阀芯上移，减压阀阀口开度,减压,29,当减压阀芯在弹簧力Fs、液压力p2和p3的作用下处于某一平衡位置时有： p2A1+p2A2=p3A+Fs式中A、A1和A2分别为上 腔、中部和下腔内压力油作用于阀芯的有效面积，且A=A1+A2。故 p2-p3=p=Fs/AK(X0+X1)/
15、AKX0/A 因为弹簧刚度较低，且工作过程中减压阀阀芯位移较小，可认为Fs基本保持不变，故节流阀两端的压差为定值。这就保证了通过节流阀的流量稳定。,列减压阀阀芯的力平衡方程式：,30,31,节流阀芯杆2由热膨胀系数较大的材料制成，当油温升高时，芯杆热膨胀使节流阀口关小，能抵消由于粘性降低使流量增加的影响。,5.4.2.2 温度补偿调速阀（节流阀）,温度补偿调速阀减压阀部分的原理和普通调速阀相同。,32,5.4.2.3 溢流节流阀,33,7.2 调速回路,7.2.1 调速方法概述,液压系统常常需要调节液压缸和液压马达的运动速度，以适应主机的工作循环需要。液压缸和液压马达的速度决定于排量及输入流量
16、。液压缸的速度为：,液压马达的转速:,式中 q 输入液压缸或液压马达的流量； A 液压缸的有效面积（相当于排量）； VM 液压马达的每转排量。,34,由以上两式可以看出，要控制缸和马达的速度，可以通过改变流入流量来实现，也可以通过改变排量来实现。 对于液压缸来说，通过改变其有效作用面积A（相当于排量）来调速是不现实的，一般只能用改变流量的方法来调速。 对变量马达来说，调速既可以改变流量，也可改变马达排量。,35,目前常用的调速回路主要有以下几种：,(1)节流调速回路 采用定量泵供油，通过改变回路中节流面积的大小来控制流量，以调节其速度。,(2)容积调速回路 通过改变回路中变量泵或变量马达的排量
17、来调节执行元件的运动速度。,(3)容积节流调速回路（联合调速）,下面主要讨论节流调速回路,7.2.2 采用节流阀的节流调速回路,节流调速回路有进油路节流调速，回油节路流调速，旁路节流调速三种基本形式。,36,7.2.2.1 进油路节流调速回路,图7.16进油路节流调速回路,pT,37,（1）速度负载特性,当不考虑泄漏和压缩时，活塞运动速度为：,活塞受力方程为：,缸的流量方程为：,=,图7.16进油路节流调速回路,38,于是,式中,C 与油液种类等有关的系数；,AT 节流阀的开口面积；,节流阀前后的压强差，,为节流阀的指数；当为薄壁孔口时， =0.5。,39,公式为进油路节流调速回路的速度负载特
18、性方程。以v为纵坐标,FL为横坐标，将公式按不同节流阀通流面积AT作图，可得一组抛物线，称为进油路节流调速回路的速度负载特性曲线。,40,当F=ppA1时，节流阀两端压差为零，活塞运动也就停止，液压泵的流量全部经溢流阀流回油箱。这种调速回路的速度负载特性较软（即kv值小）。通常用速度刚度kv表示负载变化对速度的影响程度:kv= F/ v =1/tg =ctg再由式 可得出：,（1）当节流阀通流面积一定时，负载越小，速度刚度kv越大。 （2）当负载一定时，节流阀通流面积越小，速度刚度kv越大。 （3）适当增大液压缸有效面积和提高液压泵供油压力可提高速度刚度。,由上式可以看出：,41,在0.51之
19、间取值。,图7.17 进油路节流调速回路速度-负载特性曲线,曲线1,曲线2,kv1kv2,3,4,在pp已调定的情况下，不论节流阀通流面积怎样变化，其最大承载能力是不变的，即Fmax= pp A1。故称这种调速方式为恒推力调速。,-1/tg31/tg4,tg3tg4,111,2,F11kv21-1/tg41/tg2tg4tg21121,-1/2( 1)0,42,（2）功率特性,液压泵输出功率即为该回路的输入功率为：,回路的功率损失为：,而缸的输出功率为：,43,式中 溢流阀的溢流量, 。,进油路节流调速回路的功率损失由两部分组成：溢流功率损失 和节流功率损失,44,7.2.2.2 回油路节流调
20、速回路,回油节流调速回路中，泵的出口压力为溢流阀的调定压力并保持定值。所以该回路又称定压式节流调速回路,采用同样的分析方法可以得到与进油路节流调速回路相似的速度负载特性.,45,图7.5回油路节流调速回路, 当不考虑泄漏和压缩时，活塞运动速度为：, 缸的流量方程为：,q,46,图7.5回油路节流调速回路, 速度刚度kv, 功率特性,液压泵输出功率即为该回路的输入功率为：,而缸的输出功率为：,q,47,图7.5回油路节流调速回路,回路的功率损失为：, 回路效率,=,q,48,进、回油路节流调速回路在速度负载特性、承载能力和效率等方面性能是相同的，差别如下:,进油路和回油路节流调速的比较,所谓负值
21、负载就是负载作用力方向和执行元件运动方向相同。进油路节流调速回路不能承受负值负载。如果要使其承受负值负载，就得在回油路上加背压阀（见图，背压阻止工作部件在负值负载的作用下前冲），使执行元件在承受负值负载时其进油腔内的压力不致下降到零，以免液体“拉断”。, 承受负值负载能力,49, 运动平稳性,在回油路节流调速回路中，液压缸回油腔的背压p2与运动速度的平方成正比，是一种阻尼力。阻尼力不但有限速作用，且对运动部件的振动有抑制作用，有利于提高执行元件的运动平稳性。因此，就低速平稳性而言，回油路调速优于进油路调速，回油路节流调速的最低稳定速度较进油路调速低。, 回油腔压力,回油路节流调速回路中回油腔压
22、力P2较高，特别是在负载时，回油腔压力有可能比进油腔压力P1还要高。这样就会使密封摩擦力增加，降低密封件寿命，并使泄漏增加，效率降低。,50, 起动时前冲, 油液发热对泄漏的影响,回油路节流调速回路中，油液流经节流阀时产生能量损失并且发热，然后回油箱，通过油箱散热冷却后再重新进入泵和液压缸；而在进油路节流调速回路中，经节流阀后发热的油液直接进入液压缸，对液压缸泄漏影响较大，从而影响速度的稳定性。,回油路节流调速回路中，若停车时间较长，液压缸回油腔中要漏掉部分油液，形成空隙。重新启动时，液压泵全部流量进入液压缸，使活塞以较快的速度前冲一段距离，直到消除回油腔中的空隙并形成背压为止。这种启动时的前
23、冲现象可能损坏机件。,进油路、回油路节流调速回路结构简单，但效率较低，只宜用在负载变化不大，低速、小功率场合，如某些机床的进给系统中。,51,7.2.2.3 旁油路节流调速回路,图7.6 旁油路节流调速回路,节流阀装在与液压缸并联的支路上，利用节流阀把液压泵供油的一部分排回油箱实现速度调节。,溢流阀作安全阀用，液压泵的供油压力Pp取决于负载。,旁路节流调速回路中，泵的出口压力随负载而变化，所以该回路又称变压式节流调速回路。,52,（1）速度负载特性,考虑到泵的工作压力随负载变化，泵的输出流量qp应计入泵的泄漏量随压力的变化 ,采用与前述相同的分析方法可得速度表达式为：,53,（2）功率特性,回
24、路的输入功率,回路的输出功率,回路的功率损失,回路效率,旁路节流调速只有节流损失，无溢流损失，功率损失较小。,注意:节流调速回路速度负载特性比较软，变载荷下的运动平稳性比较差。为了克服这个缺点，回路中的节流阀可用调速阀来代替。,54,三种节流调速回路主要性能比较,55,使用节流阀的节流调速回路，变载荷下的运动平稳性都比较差，为了克服这一缺点，回路中的节流阀可用调速阀来代替。由于调速阀能在载荷变化的条件下保证节流口进、出油口间的压差基本不变，因而使用调速阀后，节流调速回路的速度负载特性将得到改善，如下图：,使用调速阀的节流调速回路,56,7.2.3 容积调速回路,容积调速回路有泵-缸式回路和泵-
25、马达式回路。这里主要介绍泵-马达式容积调速回路。,7.2.3.1 变量泵-定量马达式容积调速回路,马达为定量,改变泵排量VP可使马达转速nM随之成比例地变化.,57,图7.7变量泵-定量马达容积调速回路,58,图7.7变量泵-定量马达容积调速回路,59,7.2.3.2定量泵-变量马达式容积调速回路,60,7.2.3.3 变量泵-变量马达式容积调速回路,。,流量负反馈比压力负反馈更为复杂，关键在于要将流量转化成便于比较的力以后，再反馈到阀芯上。将流量转化成力的过程称为流量的传感测量，转换部件称为流量传感器。流量阀的流量测量方法有两种：“压差法”和“位移法”。用“压差法”测量时，先将流量转化成压力
26、差，再用测压法测量，因此用于稳定流量的调速阀被称为“定差”阀。“位移法”测量时，先将流量转化成位移，再用弹簧将其转化为反馈力。,小 结,调速阀和分流阀是根据流量负反馈原理工作的，用于调节和稳定流量。流量负反馈的核心是将被控流量转化为力信号与指令力比较，指令力可用调压弹簧或比例电磁铁产生，比较元件一般是流量调节阀芯或先导阀。,插装阀可组成方向阀、压力阀、流量阀，它相当于电液动阀，流量大、密封好，常用于大流量系统中。,小 结,节流阀没有流量负反馈，因此无法自动稳定流量，但用于节流调速系统时功率损失比调速速阀小。轴向三角槽式节流口的水力半径较大，加工简单，应用较广。,电液比例阀能按输入的电气信号连续
27、地、比例地控制压力或流量，与电液伺服阀相比，响应速度和精度低一些，多用于开环比例控制。,电液伺服阀精度高、响应快，多用于闭环控制。,63,教材P245页，习题7-26,已知:qp=10L/min,pr=2.4MPa,F=10kN,Cq=0.62,=900kg/m3,解：该调速回路为回油路调速回路。,p=p2 0= 0.8 MPa,A1=50cm2, A2=25cm2,活塞的力平衡方程为：, AT=0.05cm2时,ppA1=p2A2+F,pp=pr=2.4MPa,p2=(prA1F)/A2=(2.410650106 10103)/（2510-4）=0.8MPa,节流阀前后的压差为：,由连续性方
28、程得:qp=qy+q油缸,64,已知:qp=10L/min,pr=2.4MPa,F=10kN,Cq=0.62,=900kg/m3,因为节流口为薄壁孔，所以通过节流阀的流量为：,A1=50cm2, A2=25cm2,活塞的运动速度：,进入到液压缸左腔的流量：,（不成立）,可知，节流阀的开口太大，不起节流作用，活塞实际运动速度为：,通过节流阀的实际流量为：,由连续性方程得:qp=qy+q油缸,65,已知:qp=10L/min,pr=2.4MPa,F=10kN,Cq=0.62,=900kg/m3,节流阀前后的压差由,A1=50cm2, A2=25cm2,液压缸右腔的压力：,溢流阀损失为：,得：,p=
29、p2 0= 3.25105Pa,液压缸左腔的压力：,（溢流阀呈关闭状态，作安全阀）,pr=pp 0= 2.16MPa,回路的效率为：,66,已知:qp=10L/min,pr=2.4MPa,F=10kN,Cq=0.62,=900kg/m3,通过节流阀的流量为：,A1=50cm2, A2=25cm2,活塞的运动速度：,进入到液压缸左腔的流量：,可知，活塞运动时，溢流阀处于工作状态（即稳压溢流）,p=p2 0= 0.8 MPa, AT=0.01cm2时,节流阀前后的压差为：,pp=pr = 2.4 MPa,67,已知:qp=10L/min,pr=2.4MPa,F=10kN,Cq=0.62,=900k
30、g/m3,A1=50cm2, A2=25cm2,溢流阀损失为：,pr=pr 0= 2.4MPa,回路的效率为：,活塞的力平衡方程为：, AT=0.01cm2时，负载F=0N,1A1=p2A2(取p1=pp=pr=2.4MPa）,p2 = 4.8 MPa,通过节流阀的流量为：,活塞的运动速度：,68,已知:qp=10L/min,pr=2.4MPa,F=10kN,Cq=0.62,=900kg/m3,A1=50cm2, A2=25cm2,进入到液压缸左腔的流量：,可知，活塞空载运动时，溢流阀处于工作状态（即稳压溢流）,p1=pp=pr = 2.4 MPa；,p2=p = 4.8 MPa, F=10k
31、N，qmin=5010-3L/min,由第问，知节流阀前后的压差为：,p2=p = 0.8 MPa,69,已知:qp=10L/min,pr=2.4MPa,F=10kN,Cq=0.62,=900kg/m3,A1=50cm2, A2=25cm2,活塞的运动速度：,p=pr p1= 0.4 MPa,若改为进口节流调速回路，则活塞的力平衡方程为：,节流阀前后的压差为：,p1A1=0+F,p1=F/A1=10103/5010-4=2MPa,活塞的运动速度：,70,教材P245页，习题7-27,已知:各液压缸完全相同，F2F1,解：对图（a），为进油路节流调速回路,不计压力损失,A A1=F1，得 pA=
32、 F1/A1,对缸A：,B A1=F2，得 pB= F2/A1,对缸B：,F2F1， pBpA,所以缸A先动，缸B不动。此时通过节流阀的流量为,(p1=pp pA),缸A的运动速度：,71,教材P245页，习题7-27,已知:各液压缸完全相同，F2F1,当缸A运动到终端后，缸B才运动，此时流过节流阀的流量为：,不计压力损失,pBpA， pppApppB,所以vAvB ，即缸A的运动速度快。,(p2=pp pB),缸B的运动速度：,72,教材P245页，习题7-27,因为回油路节流调速回路进油腔压力始终保持为溢流阀的调定压力值py，故在平衡状态时，负载小的产生的背压力高，这个背压力又加在负载大的
33、液压缸B的有杆腔，直到液压缸A的活塞运动到终点，背压力减小，液压缸B的活塞才开始运动。,解：对图（b），为回油路节流调速回路。,已知:各液压缸完全相同，不计压力损失，F2F1,活塞的力平衡方程为：,yA1=F+pA2（对缸A和缸B都成立）,且F2F1,73,教材P245页，习题7-27,缸A先动，缸B不动，此时，节流阀的压降为：,缸A运动到终端后，缸B开始运动，此时节流阀上的压降为：,p1=p2=（pyA1F1）/A2,缸A的运动速度：,p2=p2=（pyA1F2）/A2,缸B的运动速度：,因为F2F1所以vAvB,74,教材P245页，习题7-28,已知:F=9000N,pb=0.5MPa,
34、q=30L/min,解：液压缸运动速度恒定，不计调压偏差。,A1=50cm2, A2=20cm2, 不计管道和换向阀的压力损失。,回路为进油路节流加背压阀的调速回路,活塞的力平衡方程为：,p1A1=F+p2A2 (p2=pb=0.5MPa),p1=(F+p2A2)/A1,=(9000+0.5106)/(5010-4)=2MPa,pr=pp=p1+ p2=2.5MPa,所以溢流阀的最小调定压力为：,p2=0.5MPa,取调速阀的最小工作压差为：,75,教材P245页，习题7-28,已知:F=9000N,pb=0.5MPa,q=30L/min,解：液压泵卸荷。,A1=50cm2, A2=20cm2
35、, 不计管道和换向阀的压力损失。,液压泵卸荷时，液压油经右侧的背压阀回油箱，所以泵的出口压力为0.5MPa。,P=pq=(0.51063010-3)/60,=250W,卸荷时的能量损失为：,76,教材P245页，习题7-28,已知:F=9000N,pb=0.5MPa,q=30L/min,解：背压阀增加了pb。,A1=50cm2, A2=20cm2, 不计管道和换向阀的压力损失。,活塞的力平衡方程为：,p1A1=F+(pb+pb)A2,pp=pr1=0.5+F+(pb+pb)A2/A1,pr1=pr1pr,0.5+F+(pb+pb)A2/A1,溢流阀调定压力的增量为：,0.5+(F+pbA2)/
36、A1,pbA2/A1=2pb/5=0.4pb,77,=900kg/m3,d=1.8m ,F=1kN,解：液压缸快进时,vA1= qp+vA2,教材P245页，习题7-29,A1=100cm2, A2=60cm2, p=0.25MPa,已知:q1=16L/min,q2=4L/min,=2010-6m2/s,L=3m,只考虑沿程损失,液压缸快进时，换向阀的电,由连续性方程得：,压缸差动联接。液压泵1和液压泵2同时向液压缸供油:,磁铁断电，换向阀处于左位，液,78,=900kg/m3,d=1.8cm,F=1kN,解：动力粘度,教材P245页，习题7-29,A1=100cm2, A2=60cm2, p
37、=0.25MPa,已知:q1=16L/min,q2=4L/min,=2010-6m2/s,L=3m,只考虑沿程损失,2010-6900,1810-3kgm/s (Ns),管路的沿程压力损失为：,79,=900kg/m3,d=1.8cm F=1kN,解：活塞的受力平衡方程为:,教材P245页，习题7-29,A1=100cm2, A2=60cm2, p=0.25MPa,已知:q1=16L/min,q2=4L/min,=2010-6m2/s,L=3m,只考虑沿程损失,p1A1=F+p2A2,2p1=p沿+p方向阀,1A1=F+(p1+p沿+p方向阀)A2,所以,80,=900kg/m3,d=1.8c
38、m F=1kN,解：液压缸工进时,教材P245页，习题7-29,A1=100cm2, A2=60cm2, p=0.25MPa,已知:q1=16L/min,q2=4L/min,=2010-6m2/s,L=3m,只考虑沿程损失,p1A1=F+p2A2,液压缸工进时，换向阀的电,回路为出口节流。泵1卸荷，只有泵2向液压缸供油:,磁铁得电，换向阀处于右位，液,活塞的受力平衡方程为:,此时回路承受的负载:,F=p1A1p2A2,(p2=0.5MPa),F=p1A1p2A2=810610010-40.51066010-4,= 800003000=77000N,81,=900kg/m3,d=1.8cm F=
39、1kN,教材P245页，习题7-29,A1=100cm2, A2=60cm2, p=0.25MPa,已知:q1=16L/min,q2=4L/min,=2010-6m2/s,L=3m,只考虑沿程损失,解：液压缸由快进时，泵1和泵2同时向液压缸供油，此时泵的出口压力为6.25105Pa。,液压缸工进时，顺序阀开启，泵1经顺序阀卸荷，只有泵2向液压缸供油。所以此时泵的出口压力略大于6.25105Pa。 即顺序阀的调定压力略大于6.25105Pa。溢流阀的调定压力至少比顺序阀的调定压力大1020。,82,教材P245页，习题7-30,已知:Vp=105ml/r,np=1000r/min,qn=qtpv
40、=1051030.95=99.75103mL/min 0.0016625m3/s,解： 对液压泵：,=pr=7 MPa = p节流阀进口压力,qt=Vpnp=1051000=105103ml/min,pv=0.95，pr=7MPa,Vm=160ml/r, mv=0.95,mm=0.8,Cq=0.62,=900kg/m3,ATmax=0. 2cm2, T=16Nm,液压泵的出口压力：,节流阀的流量:,节流阀的出口压力为液压马达的进口压力pm,回路为进油节流调速,83,教材P245页，习题7-30,已知:Vp=105ml/r,np=1000r/min,qt=qnpv=q节0.95=Vmnm,pv=
41、0.95，pr=7MPa,Vm=160ml/r, mv=0.95,mm=0.8,Cq=0.62,=900kg/m3,ATmax=0. 2cm2, T=16Nm,液压马达的效率为：,经过节流阀的流量全部进入液压马达，即液压马达的实际流量为:,液压马达的理论流量：,式,式,84,教材P245页，习题7-30,已知:Vp=105ml/r,np=1000r/min,pv=0.95，pr=7MPa,Vm=160ml/r, mv=0.95,mm=0.8,Cq=0.62,=900kg/m3,ATmax=0. 2cm2, T=16Nm,液压马达的最大转速为：,联立式和式得:,液压马达的理论流量：,pm=0.8
42、26106Pa,85,教材P245页，习题7-30,已知:Vp=105ml/r,np=1000r/min,pv=0.95，pr=7MPa,Vm=160ml/r, mv=0.95,mm=0.8,Cq=0.62,=900kg/m3,ATmax=0. 2cm2, T=16Nm,回路的输出功率为：,当py=8.5MPa时，回路的效率：,回路效率低的原因：有两部分功率损失，溢流损失和节流损失。,P出=T2nT=910.6W,回路的效率为：,86,教材P245页，习题7-30,已知:Vp=105ml/r,np=1000r/min,nm=9.66r/s,pv=0.95，pr=7MPa,Vm=160ml/r,
43、 mv=0.95,mm=0.8,Cq=0.62,=900kg/m3,ATmax=0. 2cm2, T=16Nm,回路的输出功率为：,联立式和式得:,液压马达的最大转速：,上式中，AT取最大数值，则nm最大。,P出=T2nT=606.6W,回路的效率为：,87,教材P245页，习题7-33,已知:qp=10L/min,py=2MPa,Cq=0.67,=900kg/m3,解：经过节流阀1、2的压差分别为：,节流阀1的压差： p1=ppp1,AT1=0.02cm2, AT2=0.01cm2,节流阀2的压差： p2=p10,经过节流阀1、2的流量分别为：,节流阀1的流量:,节流阀2的流量:,88,教材
44、P245页，习题7-33,已知:qp=10L/min,py=2MPa,Cq=0.67,=900kg/m3,解：要使液压缸无杆腔的工作压力最大，则：,AT1=0.02cm2, AT2=0.01cm2,由连续性方程得：,q1=q2+q液压缸,（该式中q2最大）,（该式中q液压缸为0）,89,教材P245页，习题7-33,已知:qp=10L/min,py=2MPa,Cq=0.67,=900kg/m3,解：,AT1=0.02cm2, AT2=0.01cm2,得：,p1=4pp/5=8/5=1.6MPa,（该式中q2最大）,qp=q1+q溢流阀,由连续性方程得：,要使溢流阀出现最大溢流量，即q溢流阀最大
45、，则q1为最小：,90,教材P245页，习题7-33,已知:qp=10L/min,py=2MPa,Cq=0.67,=900kg/m3,解：,AT1=0.02cm2, AT2=0.01cm2,即：,p1=1.6MPa,q溢流阀,溢流阀的最大溢流量为：,要使q1为最小，则p1为最大。,qpq110-3.2166.7L/min,91,已知:如图，用压力继电器实现 的顺序动作。,教材P245页，习题7-34,行程开关,92,教材P245页，习题7-34,按下启动按钮1DT得电,油缸甲右行,油缸乙左行,油缸甲左行,后续循环,油缸乙右行,油缸甲右行到终端后，油缸甲左腔的压力升高，压力达到压力继电器1的调定
46、压力时，1PD发信号，3DT得电。,油缸乙右行到终端后，油缸乙活塞杆上的挡块撞击行程开关2QS，3DT断电，4DT得电。,油缸乙左行到终端后，油缸乙右腔的压力升高，压力达到压力继电器2的调定压力时，2PD发信号，4DT、1DT断电，2DT得电。,油缸甲右行到终端后，油缸甲活塞杆上的挡块撞击行程1QS，2DT断电，油缸甲停止运动。（若要后续循环，则可以使2DT断电，1DT得电）。,93,教材P245页，习题7-34,已知:如图，用压力继电器实现 的顺序动作。,94,教材P245页，习题7-34,按下启动按钮1DT得电,油缸甲右行,油缸甲左行,油缸乙左行,后续循环,油缸乙右行,油缸甲右行到终端后，
47、油缸甲左腔的压力升高，压力达到压力继电器1的调定压力时，1PD发信号，3DT得电。,油缸甲右行到终端后，油缸甲活塞杆上的挡块撞击行程开关1QS，2DT、3DT断电，4DT得电。,油缸乙右行到终端后，油缸乙活塞杆上的挡块撞击行程2QS，4DT断电，油缸乙停止运动。（若要后续循环，则可以使4DT断电，1DT得电）。,油缸乙右行到终端后，油缸乙左腔的压力升高，压力达到压力继电器2的调定压力时，2PD发信号，1DT断电，2DT得电。,95,教材P245页，习题7-35,已知:如图的液压回路能否实现“夹紧缸先夹紧工件，然后进给缸再移动”的要求（夹紧缸的速度必须能调节）,解：不能，节流阀的存在要求部分液压
48、油通过溢流阀，于是回路压力为py，而顺序阀的调定压力pxpy，顺序阀必然打开，两缸同时动作。改进办法是用夹紧缸压力来控制顺序阀。,96,教材P245页，习题7-35,已知:如图的液压回路能否实现“夹紧缸先夹紧工件，然后进给缸再移动”的要求（夹紧缸的速度必须能调节）,解：改进后的回路如右图。,将顺序阀有内控式该为外控式；将双作用油缸该为单作用油缸，在油液压力作用下油缸是工作行程，油缸在弹簧弹力的作用下回程。,97,已知:液压回路可以实现“快进 工进 快退”动作回路（活塞右行为“进”，左行为“退”）。设置压力继电器的目的是控制活塞换向。,解：调速阀的图形符号没有画对。,快进快速接近工件（活塞向右的
49、运,教材P245页，习题7-36,快退快速退回原位（活塞向左的运动速度快，进入液压缸有杆腔的液压油的流量大）。,工进工作进给（活塞向右的运动速度较慢，进入液压缸无杆腔的液压油的流量较小）。,动速度快，进入液压缸无杆腔的液压油的流量大）。,98,已知:液压回路可以实现“快进 工进 快退”动作回路（活塞右行为“进”，左行为“退”）。设置压力继电器的目的是控制活塞换向。,教材P245页，习题7-36,方案1,方案2,99,已知:液压回路可以实现“快进 工进 快退”动作回路（活塞右行为“进”，左行为“退”）。设置压力继电器的目的是控制活塞换向。,解：改正后的液压回路如图所示：,教材P245页，习题7-
50、36,快进1DT，2DT都得电，油缸左腔进油，右腔经过二位阀回油箱，活塞快速向右运动。,工进1DT断电，油缸左腔进油，油缸右腔的液压油经过调速阀回油箱，活塞慢速向右运动。,有的情况下工进分工进和工进，工进时的速度比工进速度更慢。,100,已知:液压回路可以实现“快进 工进 快退”动作回路（活塞右行为“进”，左行为“退”）。设置压力继电器的目的是控制活塞换向。,解：改正后的液压回路如图所示：,教材P245页，习题7-36,快退活塞向右运动到终端后，油缸左腔压力升高，当压力达到压力继电器的调定压力时，压力继电器,发信号，2DT断电，3DT得电，三位换向阀处于右位，液压油经单向阀进入油缸的右腔，油缸