液壓傳動課件習題..ppt

武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 2020年3月14日星期六 1 例 某液壓泵從油箱吸油 吸油管直徑d 80mm 流量q 150L min 油液的運動粘度 60 10 6m2 s 900kg m3 彎頭處的局部損失系數 1 0 2 吸油口粗濾油網上的壓力損失 p 0 178 105Pa 試求 泵吸油口處的真空度不大于0 4 105Pa時 且不計彎頭至泵進油口的管路長度及其壓力損失 泵的最大安裝高度可達多少 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 2020年3月14日星期六 2 解 1 求吸油管油液的流速 2 判斷吸油管油液的流動狀態(tài) 雷諾數為 油液的流動狀態(tài)為層流 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 2020年3月14日星期六 3 3 求液壓泵安裝高度 取油箱油液表面為1 1計算面 也為零勢能基準面 泵吸油口處為2 2計算面 建立伯努利方程 式中 p1 pa 大氣壓 v1 0 z1 0 z2 h 1 2 2 v2 v 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 2020年3月14日星期六 4 簡化上式 則有 真空度 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 2020年3月14日星期六 5 因要求泵吸吸油口處真空度不大于0 4 105Pa 引入該條件到上式 則有 所以 安裝高度為h 2 446m 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 2020年3月14日星期六 6 柱塞受F 100N的固定力作用而下落 缸中油液經縫隙泄出 設縫隙厚度 0 05 縫隙長度L 70 柱塞直徑d 20 油的動力粘度 50 10 3Pa s 試計算當柱塞和缸孔同心時 下落0 1m所需時間是多少 例 解 根據柱塞運動狀態(tài)有 其中 即柱塞下降0 1m排出的體積 柱塞下降速度 有 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 2020年3月14日星期六 7 例 已知中高壓齒輪泵CBG2040的排量為40 6ml 該泵在1450r min轉速 10MPa壓力下工作 泵的容積效率 pv 0 95 總效率 p 0 9 求驅動該泵所需電動機的功率Ppi和泵的輸出功率Ppo 解 求泵的輸出功率 電動機功率 查電機手冊 應選配功率為11kW的電機 則液壓泵的輸出功率為 電機功率即泵的輸入功率 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 2020年3月14日星期六 8 例 巳知液壓泵輸出油壓pp 10MPa 泵的機械效率 m 0 95 容積效率 V 0 9 排量Vp 10mL r 轉速n 1500r min 液壓馬達的排量VM 10mL r 機械效率 mM 0 95 容積效率 vM 0 9 液壓泵的輸出功率 驅動液壓泵的電動機功率 液壓馬達輸出轉速 液壓馬達輸出轉矩和功率 求 解 液壓泵的輸出功率 2020年3月14日星期六 9 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 電動機功率 馬達的輸出轉速 不計管路中的流量損失 馬達的理論流量 馬達的輸出轉矩和功率 2020年3月14日星期六 10 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 例 如圖所示的齒輪泵 1 試確定該泵有幾個吸油口和壓油口 2 若三個齒輪的結構相同 其頂圓直徑 48mm 齒寬B 25mm 齒數z 14 n 1450r min 容積效率 試求 該泵的理論流量和實際流量 1 根據齒輪泵的工作原理可以確定 齒輪1 2的上部是吸油口 下部是排油口 齒輪2 3的上部是排油口 下部是吸油口 解 2 計算流量 理論流量 2020年3月14日星期六 11 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 其中模數 則所得到的理論流量為 實際流量 2020年3月14日星期六 12 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 例 已知某限壓式變量葉片泵的流量 壓力特性曲線如圖所示 已知泵的總效率為0 7 如果系統(tǒng)在工作進給時 泵的壓力Pp 4 5 105Pa 流量q 2 5L min 在快速移動時 泵的壓力P p 2 0 105Pa 流量q 20L min 試問泵的壓力特性曲線應調成何種形狀 泵所需的最大驅動功率為多少 解 通過做圖來解 根據題目已知條件 由快進時的壓力和流量可得工作點M 通過M點作AB的平行線 再根據工進時壓力和流量可得工作點N 過N點作BC的平行線 兩平行線相交于B 2020年3月14日星期六 13 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 則 A B C 即為調整后的流量 壓力特性曲線 B 點對應的壓力 流量為 p 32 5 105Paq 19 5L min 則變量泵的最大驅動功率可認為在拐點附近 故泵的最大驅動功率近似為 1 5kW 2020年3月14日星期六 14 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 例題 如圖5 73所示液壓回路 兩液壓缸結構完全相同 A1 20cm2 A2 10cm2 缸 缸負載分別為F1 8 103N F2 3 103N 順序閥 減壓閥和溢流閥的調定壓力分別為3 5MPa 1 5MPa和5MPa 不考慮壓力損失 求 1YA 2YA通電 兩缸向前運動中 A B C三點的壓力各是多少 兩缸向前運動到達終點后 A B C三點的壓力又各是多少 解 缸 右移所需壓力為 溢流閥調定壓力大于順序閥調定壓力 順序閥開啟時進出口兩側壓力相等 其值由負載決定 故A B兩點的壓力均為4MPa 此時 溢流閥關閉 缸 右移所需壓力為 Pa 1 5MPa 4MPa Pa 2020年3月14日星期六 15 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 兩缸運動到終點后 負載相當于無窮大 兩缸不能進油 迫使壓力上升 當壓力上升到溢流閥調定壓力 溢流閥開啟 液壓泵輸出的流量通過溢流閥溢流回油箱 因此A B兩點的壓力均為5MPa 而減壓閥是出油口控制 當缸 壓力上升到其調定壓力 減壓閥工作 就恒定其出口壓力不變 故C點的壓力仍為1 5MPa 因pC pJ 減壓閥始終處于減壓 減壓后穩(wěn)壓的工作狀態(tài) 所以C點的壓力均為1 5MPa 2020年3月14日星期六 16 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 作業(yè) P 166習題12 13 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 2020年3月14日星期六 17 例1 在下圖的出口節(jié)流調速回路中 已知A1 20cm2 A2 10cm2 液壓泵的流量為16L min 溢流閥的壓力調定值為5MPa 通過調速閥的流量為0 5L min 液壓缸的負載為F 5kN 試分析 電磁鐵斷電時 p1 p2 v 溢流閥的溢流量 q 電磁鐵通電時 p1 p2 v 溢流閥的溢流量 q 解 由于回油路直接與油箱相通 活塞在快速運動中 溢流閥處于關閉狀態(tài) 液壓缸無桿腔工作壓力由負載決定 所以p2 0 1分 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 2020年3月14日星期六 18 溢流量 qy 0 電磁鐵通電時 構成出口節(jié)流回路 所以p1 py 5MPa 溢流量 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 2020年3月14日星期六 19 例2 在圖示液壓回路中 液壓缸 為進給缸 無桿腔面積A1 100cm2 液壓缸 為輔助缸 無桿腔面積A2 100cm2 溢流閥調定壓力pY 4MPa 順序閥調定壓力pX 3MPa 減壓閥調定壓力pJ 1 5MPa 不考慮壓力損失 試求 兩缸空載運動時 以及運動到終點位置時 A B C D四點的壓力 輔助缸 工作時 能產生的最大推力是多少 進給缸 要獲得穩(wěn)定的運動速度且不受輔助缸負載的影響 缸 允許的最大推力是多少 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 2020年3月14日星期六 20 解答 A點壓力由缸 負載決定 最大受溢流閥調定壓力控制 B點壓力最小由順序閥決定 最大受溢流閥調定壓力控制 C點壓力 減壓閥不工作時 由缸 負載決定 最大受溢流閥調定壓力控制 減壓閥和順序閥工作時 由B點壓力決定 D點壓力 減壓閥不工作時 由缸 負載決定 減壓閥工作時 由減壓閥調定 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 2020年3月14日星期六 21 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 2020年3月14日星期六 22 缸 的最大推力由減壓閥調定 當輔助缸 空載運動時 泵的工作壓力pB為最小 pB pX 3MPa 當輔助缸 負載壓力與減壓閥調定壓力pJ 1 5MPa相同時 泵的工作壓力最高 pB pY 4MPa 由此可知 輔助缸 負載的變化對泵的工作壓力是有影響的 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 2020年3月14日星期六 23 由調速閥原理可知 若能保持調速閥進出口壓力差 p在0 5MPa以上 就能保證進給缸 獲得穩(wěn)定的運動速度 取pBmin 3MPa 則pA pB p 3 0 5 2 5MPa缸 允許的最大推力為F pA A1 25000N 25kN當缸 負載小于25kN時 即使輔助缸 的負載變?yōu)榱?缸 的運動速度也不會受到影響 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 2020年3月14日星期六 24 圖中 閥A C E F的壓力調定值分別為4MPa 2 5MPa 1 5MPa 2MPa 工作油缸H的有效工作面積為A 50cm2 運動方向向右 其負載為FL 5KN 試分析 1 當油缸H運動時 夾緊油缸D的工作壓力是多少 為什么 2 當油缸H運動到頂上死擋鐵時 油缸D的工作壓力是多少 為什么 3 當油缸H無負載地返回時 油缸D的工作壓力是多少 為什么 例3 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 2020年3月14日星期六 25 解 1 油缸H向右運動時 其工作壓力為 小于液控順序閥的調定壓力1 5MPa 液控順序閥不工作 由于存在調速閥B 溢流閥打開 油泵出口壓力由溢流閥A調定 為4MPa 大于減壓閥的調定壓力2 5MPa 故減壓閥工作 D缸工作壓力是減壓閥的調定壓力2 5MPa 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 2020年3月14日星期六 26 2 油缸H向右運動頂上死擋鐵時 相當于負載無窮大 此時無油液流過節(jié)流閥 因而油缸H工作壓力與泵出口壓力相同 大于液控順序閥的調定壓力1 5MPa 液控順序閥工作 于是先導式溢流閥的遠程控制口起作用 其入口壓力受閥F控制 為2MPa 因此油泵出口壓力低于減壓閥的調定壓力2 5MPa 減壓閥不工作 所以D缸工作壓力是2MPa 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 2020年3月14日星期六 27 3 油缸H無負載向左運行時 其工作壓力為0 因而液控順序閥不工作 油泵出口壓力由溢流閥A調定 為4MPa 大于減壓閥的調定壓力2 5MPa 故減壓閥工作 D缸工作壓力是減壓閥的調定壓力2 5MPa 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 2020年3月14日星期六 28 例4 如圖所示液壓系統(tǒng)中 泵1為低壓大流量泵 泵2為高壓小流量泵 它們的流量分別為20L min和5L min 單桿活塞缸活塞桿的運動速度方向和受力方向如圖所示 快進時負載力F 0 工進時負載力F 20kN 活塞有效面積為A 40 10 4m2 溢流閥和順序閥的調定壓力分別為7MPa與3MPa 問 1 快進時 節(jié)流閥進口處的壓力是多少 進入液壓缸的流量是多少 活塞桿前進的速度是多少 2 工進時 泵1出口壓力是多少 節(jié)流閥出口處的壓力是多少 要改變活塞桿運動速度 需要調節(jié)哪個元件 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 2020年3月14日星期六 29 解 快進時 節(jié)流閥進口處的壓力p F A 0MPa q 25L min u q A 0 1m s 工進時 泵1出口壓力約為0MPa 節(jié)流閥出口處的壓力p F A 5MPa 要改變活塞桿的運動速度 需電磁閥得電的同時 調節(jié)節(jié)流閥7 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 2020年3月14日星期六 30 例5 圖中是某專用機床的液壓系統(tǒng)原理圖 該系統(tǒng)有定位油缸 夾緊油缸和工作主油缸 它們的工作循環(huán)為 定位 夾緊 快進 工進 快退 松開 拔銷 原位停止 泵卸荷 1 根據動作循環(huán) 做出電磁閥YA的動作循環(huán)表 用符號 表示電磁閥通電 用符號 表示電磁閥斷電 2 說明記號為a b c的三個閥其分別在系統(tǒng)中所起的作用 3 液控順序閥 減壓閥 單向順序閥 溢流閥各自的調壓依據是什么 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 2020年3月14日星期六 31 解 1 電磁鐵 壓力繼電器 動作順序表如下 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 2020年3月14日星期六 32 2 元件a 單向閥 主缸工進時隔離低壓泵和高壓泵的壓力 元件b 單向閥 瞬時保壓 即防止主缸快進時夾緊缸松動 元件c 順序閥 實現先定位后夾緊的順序動作 3 液控順序閥 高于快進壓力 低于工進壓力 減壓閥 按夾緊力要求 但始終低于溢流閥調定壓力 單向順序閥 能使定位缸動作即可 但始終要低于減壓閥調定壓力 溢流閥 調整系統(tǒng)壓力 按工作缸能克服負載所需 2020年3月14日星期六 33 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 圖示是某專用機床的液壓系統(tǒng)原理圖 該系系統(tǒng)有定位油缸 夾緊油缸和主工作油缸三個液壓缸 它們的工作循環(huán)為 定位 夾緊 快進 一工進 二工進 快退 松開 拔銷 原位停止 泵卸荷 回答下列問題 例1 說明標記為a b c的三個閥分別在系統(tǒng)中所起的作用 減壓閥 溢流閥調壓的依據是什么 閥A和閥B的通流面積哪個應該大一些 為什么 根據動作循環(huán) 作出電磁閥YA的動作循環(huán)表 2020年3月14日星期六 34 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 1 電磁鐵 壓力繼電器 動作順序表如下 2020年3月14日星期六 35 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 2020年3月14日星期六 36 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 2020年3月14日星期六 37 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 2020年3月14日星期六 38 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 2020年3月14日星期六 39 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 2020年3月14日星期六 40 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 2020年3月14日星期六 41 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 綜合起來即 2020年3月14日星期六 42 武漢理工大學機電學院 流體力學與液壓傳動 教學課件 2 a b c三個閥的作用如下 元件a 壓力繼電器 夾緊缸夾緊后 發(fā)信號控制主油缸動作 元件b 單向閥 瞬時保壓 即防止主缸快進時夾緊缸松動 元件c 節(jié)流閥 提供阻尼 系統(tǒng)升