液压回路考试习题答案1

八、计算题：

1．如图7.15所示为双泵供油，差动快进与工进速度换接回路。已知：泵的输出流量q1=16L/min，q2=4L/min，

6输送油液密度9 m/s，液压缸的有效面积A1=100cm、A2=60cm，快201000 kg/m，运动粘度3222

进时负载F=1000N；油液流过方向阀的压力损失⊿p=0.25MPa，连接缸两腔的ABCD的内径d = 1.8 cm，其中ABC段因较长（L = 3m），计算时需计其沿程损失，其它损失及由速度、高度变化形成的影响均可忽略。试求：① 快进时缸速和压力表读数；②工进时压力表读数为8MPa，顺序阀的调定压力宜选多大？此时回路承载能力为多大（流量很小，调速阀损失不计）？

164103q解：（1）快进时为差动连接0.083m/s 4A1A2604010q2A20.083601045104m3/s

4q25104401.966 m/s

d21.810220d1.9661.81023 Re1.771062010取75，所以 Re1Lv027539001.96624p沿0.610Pa 图7.15 322d21.77101.810ppA1Fp2A2（0.250.009）10660104F（p沿p）A21030.MPa 有pp44010A1A2p2ppp沿p（2）FppA1810100106480kN 液控顺序阀的压力应为0.MPa至8MPa

2．图7.16所示液压回路，限压式变量调定后的流量压力特性曲线如图所示，调速阀调定的流量为2.5L/min，

2

液压缸的两腔有效面积A1=2A2=50cm，不计管路损失，求：①液压缸的无杆腔压力p1；

②当负载F=0和F=9000N时有杆腔压力p2； ③ 设泵的总效率为0.75，则系统在前述两种负载下的总效率。 解：① qPq2AqqP1222.55L/min A1A2A2p12 ②p25（2.4-2）2.2MPa。 10p1FA1；当F=0时，p24.4MPa； A2A2当F9000N时，p20.8MPa

q1A1FF9000③液压回路的效率 回0.82 图7.16

p1q1p1q1p1A12.210650104F。 1欢迎下载

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系统总效率系0.820.750.62

3．图7.17回路中，已知活塞在运动时的负载为F=1200N，活塞面积为A=15cm，溢流阀的调整压力为pY=4.5 MPa，两个减压阀的调整压力为pJ1=3.5 MPa，pJ2=2MPa，如油液流过减压阀及管道时的压力损失均略去不计，试确定活塞在运动时和停在终端位置时，A、B、C三点处的压力。

2

pY pJ1 pJ2

图7.17

解：

4．图7.18所示液压回路，已知：两个薄壁孔型节流阀的开口面积AT1 = 0.01 cm，AT2 = 0.02cm，流量系数都是Cd = 0.67，油液密度ρ= 900 kg/m，负载压力p1 = 2 MPa，溢流阀的调定压力为pY = 3.6 MPa，液压泵的输出流量qp = 25 L/min，活塞面积A1 = 50 cm。若不计管路损失，试求电磁铁通电和断电时，活塞的运动速度各为多少？

解：①1DT通电，2节流阀短掉 qT1cdAT12

3

2

2

2pT1cdAT12pYp10.4104m3/s

qT10.4104v10.008m/s0.48m/min 4A15010②1DT断电，两节流阀串联工作，

QqT1qT2cdAT12pT1cdAT22pT2

AT21pT1AT22pT2AT21pYpcAT22pcp1pc2.32MPacdAT12pYpcv'1qT1A1A10.0071m/s0.43m/min 图7.18

qmax0.48501042.4L/min,qP25L/min

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溢流阀正常溢流定压，所以节流阀入口压力取 pY3.6MPa正确。

5．液压泵的输出流量qp = 10 L/min，液压缸的无杆腔面积A1 = 50 cm，有杆腔面积A2 = 25cm。溢流阀的调

3

定压力为pY = 2.4 MPa，负载F=10 kN。节流阀口视为薄壁孔，流量系数都是Cd = 0.62，油液密度ρ= 900 kg/m，

2试求：①节流阀口通流面积AT0.05cm和AT0.01cm时的液压缸速度、液压泵压力pp、溢流阀损

2

2

2失NY和回路效率；

22②当AT0.01cm和AT0.02cm时，若负载F= 0，求液压泵的压力pp和液压缸两腔压力p1和p2各为多

大？

解：①AT0.05cm时：假设溢流阀不溢流，则通过节流阀的流量

2qTA2qp5L/minA1q2CdAT2pq220.8332108900p0.325MPa222282CdAT20.620.0510FpA2101030.32510625pP2.163MPa pPpy，4A1A1501050则溢流阀损失NY0。

FqP10103，回路效率：0.0333m/s4pPqPA1605010101030.03330.924 310102.16310660FpA2由于pPpy，假设不成立。 A1A1AT0.01cm2时，同理由上述求解过程可得p8.125MPa，pPpYA1F2.41065010103则有：pPpy2.4MPa p0.8MPa

A2A22525104q2CdAT2p20.81060.620.01102.614105m3/s 9004q22.614105液压缸速度：1.046102m/s， 4A22510q1A11.046102501045.23105m3/s

10103qqPq15.2310511.437105m3/s

60溢流损失：NypPq2.41011.4371065274.48W

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F101031.0461020.2615 回路效率：10103qPpP2.4106602②假设溢流阀不工作时，当AT0.01cm时，p8.125MPa，因为F0，p1A1pA2，

则有p14.06MPapy，与假设矛盾，假设不成立。 pPp1py2.4MPa，p22当AT0.02cm 时 ，p2.03MPa，因为F0，p1A1pA2

p1A1＝4.8MPa A2则有p11.02MPapy，由此可知假设成立。pPp11.02MPa ，p2p2.03MPa 6．如上题所述的已知条件，当F=10 kN时，若节流阀的最小稳定流量qmin = 50 mL/min，试求： ① 回路所对应的节流阀口面积AT和缸的最小运动速度vmin。 ② 若将回路改为进油节流调速回路，则对应的AT和vmin。 ③ 将上二结果作比较，能说明什么？ 解：① minqTmin501063.33104m/s 4A2602510qTmin2p5010620.8106600.629003.19104cm2

由①可知p0.8 ATCd②若改为进口节流回路

minqTmin1.67104m/s，ATA1CdqTmin4.51104cm2 。 2p③进口节流调速回路能获得更低的稳定速度min。

7．图7.20调速回路中，泵的排量Vp = 105 mL/r，转速np = 1000 r/min，容积效率ηpv = 0.95。溢流阀的调定压力为pY = 7 MPa。液压马达的排量Vm = 160 mL/r，容积效率ηmv = 0.95，机械效率为ηmm = 0.8。负载转矩T = 16 N.s。节流阀最大开度口AT max= 0.2 cm（可视为薄壁小孔），其流量系数Cd = 0.62，油液密度ρ= 900 kg/m，不计其它损失。试求：

① 通过节流阀的流量qT。② 液压马达的最大转速nmmax、输出功率N 和回路效率η。并解释为何效率很低？ ③ 若将pY提高到8.5 MPa，则nmmax将为多大？ 解：①2nMTMpMVMnMmM

3

2

pM2TM2160.785MPa。 6VMmM160100.8图7.20

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qTCdAT2p270.7851060.620.2101.45103m3/s=87.1 L/min 9004qPVPnPVP10510610000.951.6625103m3/s99.75L/min

60②nMmax'qTVM87.10.95517 r/min NoM2nMTM251716/60866.5W 3VM16010NoM2nMTM866.50.0745 这是因为存在溢流损失和节流损失。 NoPpPqP71061.6625103628.50.78510'4③qT0.620.21097.15L/min

9008．图7.21为用调速阀的进油节流加背压阀的调速回路。负载F=9000N，缸的两腔面积A1 = 50 cm，A2 = 20cm。背压阀的调定压力pb = 0.5 MPa。泵的供油流量qp = 30 L/min。不计管道和换向阀压力损失，试问：①欲使液压缸速度恒定，不计调压偏差，溢流阀最小调定压力py多大？②卸荷时的能量损失有多大？③若背压阀增加了pb，溢流阀调定压力的增量py应有多大？ 解：①因为p2pb， 所以p122

FA29000206pb0.5102MPa 4A1A1501050由于不计调压偏差，所以pyp12MPa 。

②Nloss30103p2q0.510250w

606③因为p1py，p2pb，pyFA2'pbpb，溢流阀 pb。当p2A1A1图7.21

调定压力pyA2A2FA2FA2(pbpb)， pppppb， 溢流阀调定压力的增加ybbyA1A1A1A1A1A1量pyA22pbpb。 A1597.150.95'N576.8r/min oM2576.816/60966.5W 316010966.5'0.083 637101.662510n'Mmax

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9．图7.22所示的液压回路中，如果液压泵的输出流量qp = 10 L/min，溢流阀的调定压力为pY = 2 MPa，两个薄壁孔型节流阀的开口面积AT1 = 0.02 cm，AT2 = 0.01cm，流量系数都是Cd = 0.67，油液密度ρ= 900 kg/m。试求在不考虑溢流阀的调压偏差时：① 液压缸大腔的最高工作压力。② 溢流阀可能出现的最大溢流量。③ 溢流阀可能出现的最小溢流量。

解：①要想使液压缸运动，必须有油液进入液压缸无杆腔。因节流阀2与液压缸并联，若将阀1的流量全部流掉，则液压缸流量为0，液压缸不能运动。所以只有

阀2过流流量qT2小于阀1的过流流量qT1（极限是相等）时，液压缸才能运动。

2

2

3

qT2qT1CAT22pCAT12pppp4pp1.6MPa 5液压缸大腔的最高工作压力pmax1.6MPa ②定量泵的流量，由溢流阀和节流阀1共同分流，溢流阀分流最多时，

图7.22

（因为其开口面积已经确定）。因不考虑溢流阀的调压偏差，即溢流阀溢流量大小变化时，其入口压力不变，都为初始调定值，所以阀1压差最低值产生在阀1出口压力最高值。所以

也是节流阀1分流最少时，也就是节流阀1进出口压差最低时

qT1minCdAT12pppmaxCdAT12pYpmax2.4L/min

溢流阀的最大溢流量 qYmaxqpqT1min102.47.6L/min ③∵ qyqpq1 qyminqpq1max

q1maxCdAT12(pypmin)0．670．021042(20)1068.933105(m3/s)5.36(L/min)

900

∴ qyminqpq1max105.364.(L/min)10．图7.23所示回路，变量泵的转速np = 1000 r/min，排量Vp = 40 mL/r，容积效率ηvp = 0.9，机械效率ηmp = 0.9，工作压力pp = 6 MPa，进油路和回油路压力损失Δp进 = Δp回 = 1MPa，液压缸大腔有效工作面积

A1 = 100 cm2，小腔有效工作面积A2 = 50cm2，液压缸容积效率ηvc= 0.98，机械效率ηmc = 0.95。试求

① 驱动液压泵的电机功率N ip ；② 活塞产生的推力F；③ 液压缸输出功率Noc；④ 系统的效率η系？

解：①电机功率NiP，液压泵的输出功率NoP,，为

61061000401060.93.6kw NopppqpppqtpvPppnPVPvP60电机功率、即液压泵输人功率NiP为

NipNoPpNoPvPmP3.64.44kw

0.90.9②活塞推力F 液压缸无杆腔工作压力p1为

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p1 pp-p进615MPa

液压缸活塞产生的理论推力Ft为

Ftp1A1 510610010450000N

考虑到液压缸的机械效率m及回油路的压力损失p回，液压缸活塞产生的实际推力为

64 FFtm-p回A2 500000.9510501042500N

③液压缸输出功率Noc , NocFv 式中，v为液压缸(活塞)的速度。 图7.23 若设液压缸无杆腔流量为q1，，则上式为

1000/604010-60.90.98qPvcnPVPvPvcq1NocFFF425002.5kw

A1A1A110010-4④系统效率η系，根据定义，系统效率为液压缸输出功率Noc与电机功率NiP之比，即 系=Noc2.5=0.56 Nip4.4411．图7.24所示液压回路，已知低压辅助泵使主泵的吸和马达的出压力保持为0.4 MPa，变量泵的最大排量VP= 100 mL/r，泵的转速nP= 1000 r/min，容积效率ηvP = 0.9，机械效率ηmP = 0.85；液压马达的排量VM = 50 mL/r，容积效率ηvM = 0.95，机械效率ηmM= 0.9，管路损失略去不计，当马达输出转矩为40N.m，输出转速为160 r/min时，试求：变量泵的输出流量、输出压力以及泵的输入功率？ 解：①TMpppYVM2mM pp2TM2406pY0.4105.98 MPa 6VMmM50 10 0.9②qpqMVMnMvM16050 0.957.6L/min ③NiPNoP

pPqPvPmP5.981067.610359.4kw

0.9 0.85图7.24

九、综合题：

1．回油节流调速系统：液压泵流量为25L/ min，溢流阀调定压力为5.4Mpa, 负载F为40000N，液压缸大腔面积A1=80cm, 小腔面积A2=40cm, 工进时液压缸速度v为18cm/min, 不考虑管路损失和液压缸摩擦损失。试求：① 画出完整回路；

② 工进时液压系统的效率为多少；

③ 负载降为0时（即F=0），活塞的运动速度和回油腔的压力？ 解：①如图

2

2

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②系N1Fv4000180.533 NPppqp5.410625103③F=0时压力全作用在节流阀上，

p2A2=p1A1Fp2=p1A1F8040000=5.41060.8MPa4A2A2404010qTCdAT2pqATTCd2510390062=15.910m2p0.626020.8106''p2 A2p1A1p2p1A1805.410.8Mpa A240q TA2CdATA22p0.6215.910010210.81069000.38m/s 42．回油节流调速系统的泵源为一只限压式变量泵，最大流量为25L/min，调节好的限压压力为4.5MPa，截止压力为7MPa。回油路上的调速阀工作时，其节流阀两端压差为恒值Δp=0.3MPa（液压缸大腔进油为前进方向），液压缸大腔面积A1=20cm，小腔面积A2=10cm，工进时负载为F=10000N，快进与快退时负载均为0。试： ① 画出完整回路。② 液压缸运动速度为5 m/min时，泵的出口压力。 ③ 此时调速阀中定差减压阀的压力降。

④ 此时调速阀的节流阀的开口面积，流量系数为Cd=0.62，ρ=900kg/m。 ⑤ 此时系统的效率为多少？

3

2

2

解：①如图

②q1A1520104

10L/min q1x10=x1所以pP6MPa qmax74.525③ p2A2=p1A1Fp2=p1A1F2010000=61062MPa pJ=2-0.3=1.7 MPa A2A21010104④ q2qTA210q1105L/min A120。

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qTCdAT⑤系2pqATTCd5103900=5.2106m20.052cm2 62p0.626020.310N1Fv1000050.833 63NPppqp6101010

3．如图7.25所示的液压回路可以实现“快进-工进-快退”动作的回路（活塞右行为“进”，左行为“退”），如果设置压力继电器的目的是为了控制活塞的换向，试问：图中有哪些错误？为什么是错误的？应该如何改正？

答：（1）行程开关应为常开型，这是为了实现快进；（2）单向阀应反向，这是为了

实现工进；（3）背压阀应接换向阀的右油口，这是为了使动作更加平稳，放在回油路上；图7.25

（4）压力继电器应直接接在大腔进油口处，测大腔压力，原图接法，压力继电器的压力是不变化的。 4．如图7.26所示的液压回路，它能否实现“夹紧缸Ⅰ先夹紧工件，然后进给缸Ⅱ再移动”的要求（夹紧缸Ⅰ的速度必须能调节）？为什么？应该怎么办？

答：不能实现“夹紧缸I先夹紧工件，然后进给缸II再移动”的要求。因为系统压力恒定在py，若px > py，则夹紧缸I先夹紧而进给缸II在I夹紧后不动作，若px < py，则夹紧缸I和进给缸II同时动作。应该将顺序阀的远程控制口放在单向阀的后面。

图7.26

5．如图7.27所示的压力继电器式顺序动作回路是怎么实现1→2→3→4顺序动作的？在元件数目不增加、排列位置容许变更的条件下，如何实现1→2→4→3的顺序动作，画出变动顺序后的液压回路图。

图7.27

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答：变前 按下启动电钮 左活塞碰上死挡铁，1PD发出信号 右活塞压下行程开关2XK发出信号 右活塞碰上死挡铁，2PD发出信号 左活塞压下行程开关1XK发出信号 1 YA ＋ ＋ ＋ － － 2 YA － － － ＋ － 3 YA － ＋ － － － 4 YA － － ＋ － － 实现动作 1 2 3 4 停止 变后，要实现1243的顺序动作，2XK与其左端死挡铁换个位置，2PD移到左缸进口处。

按下启动电钮 左活塞碰上死挡铁，1PD发出信号 右活塞碰上死挡铁，2PD发出信号 左活塞压下行程开关1XK发出信号 右活塞压下行程开关2XK发出信号

1 YA ＋ ＋ － － － 2 YA － － ＋ － － 3 YA － ＋ ＋ － － 4 YA － － － ＋ － 实现动作 1 2 4 3 停止 。

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