2022年液压与气压传动课后答案讲解学习.pdf
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1、此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除只供学习与交流1-1 某液压油在大气压下的体积是3350 10m,当压力升高后,其体积减少到3349.910m,取油压的体积模量为700.0KMpa,求压力升高值。解:33343049.9 1050 101 10VVVmm由0PKVV知:6430700 101 101.450 10k VppaMpaV1-2 用恩式粘度计测的某液压油(3850/kg m)200Ml 流过的时间为1t=153s,20 C 时 200Ml 的蒸馏水流过的时间为2t=51s,求该液压油的恩式粘度E ,运动粘度和动力粘度各为多少?解:12153351tEt62526.31(7
2、.31)10/1.98 10/EmsmsE21.6810Pa sg1- 3 图示为一粘度计, 若 D=100mm,d=98mm,l=200mm, 外筒转速 n=8r/s 时,测得转矩 T=40Ncm,试求其油液的动力粘度。解:设外筒内壁液体速度为0u083.14 0.1/2.512/2fun Dm sm sFTArrlg由dudydudy两边积分得0220.422()()223.140.20.0980.10.0510.512aaTldDpspsugg1-4 图示一液压缸,其缸筒内径D 12 厘米,活塞直径d11.96 厘米,活塞长度 L14 厘米,若油的粘度0.065Pa.s ,活塞回程要求的
3、稳定速度为精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页,共 38 页 - - - - - - - - - - 此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除只供学习与交流v=0.5m/s,试求不计油液压力时拉回活塞所需的力F等于多少?解:对活塞列平衡方程:2fduduFFArldrdrg12Fdrldur对上式两边积分得:02d21F2Dvdrldur23.140.06514 108.5812lnln11.96lFNNDd1-5 如图所示,一具有一定真空度的容器用一根管子倒置一液面与大气相通的水槽
4、中,液体与大气相通的水槽中,液体在管中上升的高度h=1m,设液体的密度为31000/kg m,试求容器内真空度。解:设0P为大气压,aP为绝对压力,则真空度:0aPPP取 水 槽 液 面 为 基 面 , 列 出 静 力 学 基 本 方 程 :0apphgg则真空度为:310009.8 19.8 10appghpa 1-6 如图所示,有一直径为d,质量为 m的活塞浸在液体中,并在力F 的作用下处于静止状态。若液体的密度为,活塞浸入深度为 h,试确定液体在测压管内的上升高度 x。解:由题意知:2()4()FGg xhAFGxhg d精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - -
5、 - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页,共 38 页 - - - - - - - - - - 此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除只供学习与交流1-7 液压缸直径 D=150mm,柱塞直径 d=100mm ,液压缸中充满油液。如果柱塞上作用着 F=50000N的 力,不计油液的重量, 求图示的两种情况下液压缸中压力分别等于多少?解 : 由图中分析知,在两种情况下,作用在柱塞上的面积均为24d26.374FpMPad1-8 图示容器A 中的液体的密度A900Kg/m3,B 中液体的密度为B1200 Kg/m3, ZA=200mm, ZB =180m
6、m,h=60mm,U 形管中的测试介质是汞,试求A,B 之间的压力差。解:此为静压力问题,可列出静压力平衡方程: PA+A g ZAB g ZB + 水银g h + PB得PABPA -PBB g ZB + 水银g h - A g Z 12009.8 0.1813.6 1030.06 9009.8 0.2Pa=8350 Pa 1-9 如图所示,已知水深H=10m, 截面22120.02,0.04AmAm,求孔口的出流流量以及点处的表压力(取1,不计损失)解:对 0-0 和 2-2 截面列理想液体能量方程:22002222pVpVHgggg1对 22 和 1-1 截面列理想液体能量方程:精品资料
7、 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页,共 38 页 - - - - - - - - - - 此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除只供学习与交流22221122pVpVgggg2显然,12appp020,0vvv=故且有连续方程:1122V AV Aq3由 123 联立解得:3111229.8 100.020.28/qv AgH Ams则处的表压力即2222122212()22aqgHvvAppppp20.282 9.8 10()0.0410000.07352paMpa1-10 如 图 示
8、 一 抽吸 设备 水 平 放置 ,其 出 口 和 大 气相 通, 细 管 处 截 面积4213.2 10Am,出口处管道截面积214AA,h=1m ,求开始抽吸时,水平管中所必需通过的流量q(液体为理想液体,不计损失) 。解:对截面和建立液体的能量方程:22112222PVPVgggg(1)连续方程1122V AV A(2)又12PghP(3)方程( 1) (2) (3)联立,可得流量43221229.81443.2 10/1.462/1515ghqV AAmsL s精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - -
9、- -第 4 页,共 38 页 - - - - - - - - - - 此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除只供学习与交流1-11 有一液压缸,流量为25L/min,吸油管直径25mm ,泵的吸油口比油箱液面高出 400mm 。如只考虑吸油管中500mm 的沿程压力损失,油液的运动粘度为306102/ms, 油液的密度为 9003/kg m, 问泵的吸油腔处的真空度为多少?解:如图,对 1-1 截面和 2-2 截面建立液体能量方程:22112222pvpvhggggw+h其中,020,0vvv=故1app得到真空度:2212appghvgwh212ghvP(P 表示沿程压力损失)322
10、3225 10/0.849/160(25 10)4vqAm sm s60.849 0.025Re707.5232030 10vd,所以流态为层流沿程压力损失2222275175687.6Re22VllPVPadV ddg g所以,真空度为p=39009.840010+21900 0.8492+687.6ap=4539.9ap1-12 泵从一个大的油池中抽吸油液, 流量为 q150L/min, 油液的运动粘度=34106m2/s, 油液密度 =900 kg/m3。吸油管直径d60 毫米,并设泵的吸油管弯头处局部阻力系数 0.2 ,吸油口粗滤网的压力损失p0.0178MPa 。如希望泵入口处的真空
11、度Pb不大于 0.04 MPa ,求泵的吸油高度h(液面到滤网之间的管道沿程损失可忽略不计)解:吸油管油液速度:32150 10/0.885/600.06 / 4qvm sm sA精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页,共 38 页 - - - - - - - - - - 此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除只供学习与交流60.885 0.061562232034 10evdR故油在管中为层流流动。以油池液面为基准,定为11 截面,泵吸油处为22 截面,列能量方程:2211 122
12、 222pvpvHggggL+h +h其中,122(层流) ,因121,0vvv=故,1app,所以,真空度 PaP2 =22v+gH+Lghgh22vgHppVV2232759000.89282.1/215620.062vHHpHNmdV225529000.890.20.0178 100.17871022vpppapaVV2552900 0.885900 9.8282.10.1787 100.4 10appHH2.354Hm1-13 图示水平放置的固定导板, 将直径 d=0.1m,而速度为 20m/s 的射流转过90 度角,求导板作用于液体的合力大小和方向(31000/kg m)解:射流流量
13、22333.140.120/0.157/44dqAvvmsms对射流列 X轴方向的动量方程(0)10000.157( 20)3141.6XFqvNN( “”表示力的方向与 X轴正方向相反)对射流列 Y轴方向的动量方程(0)10000.157203141.6YFq vNN导板作用于液体的合力22223141.63141.64442.2XYFFFNN合,方向与 X轴正方向成135精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页,共 38 页 - - - - - - - - - - 此文档仅供收集于网络,
14、如有侵权请联系网站删除只供学习与交流1-14如图所示的安全阀,阀座直径d=25mm ,当系统压力为 5.0Mpa时,阀的开度 x=5mm 为,通过的流量q=600L/min,若阀的开启压力为4.3Mpa,油液的密度为 900kg/m3,弹簧的刚度 k=20N/mm ,求油液的出流角。解:对安全阀阀心列平衡方程FFF液弹簧液动其中,62(54.3) 104FpAdV液Fkx弹簧12(cos)Fq vv液动而1qvA222ddppvCCV联立以上得,()cos2dqpAkxqApqcV代入数据得,28.2o1-15 有 一管径不等的串联管道,大管内径为20mm ,小管内径为 10mm, 流过粘度为
15、 30310pa s的液体,流量为 q=20L/min,液体的密度=900kg/3m, 问液流在两流通截面上的平均流速及雷诺数。33213113232232231 1020601.06/1(2010 )41.0620 1063630 10/9001 1020604.24/1(10 10 )44.24 10 10130 10/900qm sAV dqm sAV d1e12e2大管径:平均流速: V雷诺数: R小管径:平均流速: V雷诺数: R2721-16 运动粘度=40106m2/s 的油液通过水平管道,油液密度=900kg/m3,管道内径 d=10mm,l=5m, 进口压力 P14.0MPa
16、, 问流速为 3 m/s 时,出口压力P2为多少?解:由于油在水平管道中流动,此管道为等径直管,所以产生沿程压力损失:22646422eLvLvpR dvd dV精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页,共 38 页 - - - - - - - - - - 此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除只供学习与交流 =626440 10590030.19230.010.012paMpa P2P1P40.192 MPa3.81MPa 1-18 有一薄壁节流小孔,通过的流量为q=25L/min,
17、压力损失为 0.3Mpa,试求节流孔的通流面积,设流量系数Cd=0.61,油液的密度 900kg/m3解:由2dpqC AV,得2dqApCV=3252625 102.65 102 0.3 1060 0.61900mm1-19 圆柱形滑阀如图所示:已知阀芯直径d=2cm ,进口液压1p=9.8Mpa,出口液压20.9pMpa油 液 的 密 度3900/,kg m通 过 阀 口 时 的 流 量 系 数0.65,dC阀口开度 x=0.2cm,求流过阀口的流量。解:当阀的开口较小时,可看作薄壁小孔,阀口的流量截面积: 0Adx流过阀口的流量:120622332()22 (9.80.9) 100.65
18、2 100.2 10/9000.0115/ddpppqC ACdxmsms1-20 图示柱塞直径 d=19.9mm,缸套直径 D=20mm, 长 l=70mm,柱塞在力 F40N作用下向下运动, 并将油液从隙缝中挤出,若柱塞与缸套同心,油液的动力粘度=0.784103Pa.s,问柱塞下落 0.1 m 所需的时间。解:此问题为缝隙流动问题,且为环形缝隙300122dhdhqpulV其中,2Ddh,2000.14dqu At,24FpdV代入数据得,20.8ts1-21 在一直径 D=25mm 的液压缸中放置着一个具有4 条矩形截面()a b槽的活精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - -
19、 - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页,共 38 页 - - - - - - - - - - 此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除只供学习与交流塞 , 液压 缸 左 腔表 压为0.2pMpa, 右 腔直 接 回 油 箱 ,设 油 的 粘 度330 10,pa s进口处压力损失可以忽略不计,试确定由液压缸左腔沿四条槽泄露到右腔去的流量,已知槽的尺寸是2,1,120amm bmm lmm。解:由题意得,四条槽可以看作四个细长孔。水力直径222 11.3321Habdmmab则所求的流量:4346363344(1.33 10)0.210
20、/17.23 10/12812830 100.12Hdqpmsmsl1-22 如图所示,已知泵的供油压力为3.2Mpa,薄壁小孔节流阀的开口为0.02m2,薄壁小孔节流阀的开口为0.01m2,求活塞向右运动的速度v 为多少?缸中活塞面积A=100cm2,油的密度900kg/m3,负载 16000N ,液流的流量系数 Cd=0.6。解: 对活塞列平衡方程,得4160001.6100 10AFppaMpaA流过节流阀的流量4643322 (3.2 1.6) 100.6 0.02 10/0.716 10/900dpqC AmsmsV流过节流阀的流量4643322 (1.60) 100.6 0.01
21、10/0.358 10/900dpqC AmsmsV进入缸的流量4343(0.7160.358)10/0.35810/qqqmsms活塞的速度精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页,共 38 页 - - - - - - - - - - 此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除只供学习与交流40.358 10/0.21/min0.01qvm smA2-1 已知液压泵的额定压力和额定留量,不计管道内压力损失, 说明图示各种工况下液压泵出口处的工作压力值。解:a)0p b)0p c)ppd)
22、FpA e)2mmTpV2-2 如图所示, A为通流截面可变的节流阀, B为溢流阀。溢流阀的调整压力是Py,如不计管道压力损失,试说明,在节流阀通流截面不断增大时,液压泵的出口压力怎样变化?答:节流阀 A通流截面最大时,液压泵出口压力P=0,溢流阀 B不打开,阀 A通流截面逐渐关小时, 液压泵出口压力逐渐升高,当阀 A的通流截面关小到某一值时,P达到 Py,溢流阀 B打开。以后继续关小阀A的通流截面, P不升高,维持 Py值。2-3 试分析影响液压泵容积效率v的因素。答:容积效率表征容积容积损失的大小。由1vttqqqq可知:泄露量q越大,容积效率越小而泄露量与泵的输出压力成正比,因而有精品资
23、料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页,共 38 页 - - - - - - - - - - 此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除只供学习与交流111vtnkk pqv由此看出,泵的输出压力越高,泄露系数越大,泵排量越小,转速越底,那么容积效率就越小。2-4 泵的额定流量为 100L/min, 额定压力为 2.5MPa ,当转速为 1450r/min 时,机械效率为 m0.9 。由实验测得,当泵出口压力为零时,流量为 106 L/min ,压力为 2.5 MPa 时,流量为 100.7
24、 L/min ,试求:泵的容积效率;如泵的转速下降到500r/min ,在额定压力下工作时,计算泵的流量为多少?上述两种转速下泵的驱动功率。解: 通常将零压力下泵的流量作为理想流量,则qt106 L/min 由实验测得的压力为2.5 MPa 时的流量 100.7 L/min为实际流量,则v100.7 /106=0.95=95% qt=106500/1450 L/min =36.55 L/min,因压力仍然是额定压力,故此时泵流量为 36.550.95 L/min=34.72 L/min。当 n=1450r/min 时, P=pq/(vm)=2.5 106100.710-3/ (600.950.
25、9 )w=4.91kw 当 n=500r/min 时, P=pq/(vm )=2.5 10634.7 10-3/ (600.950.9 )w=1.69kw 2-5 设液压泵转速为 950r/min ,排量 168L/r ,在额定压力 29.5MPa和同样转速下,测得的实际流量为150L/min,额定工况下的总功率为0.87 ,试求:(1) 泵的理论流量;(2) 泵的容积效率;(3) 泵的机械效率;(4) 泵在额定工况下,所需电机驱动功率;(5) 驱动泵的转矩。解: qtVpn=168950 L/min =159.6 L/min v =q/qt=150/159.6=94% m =/ v =0.8
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