液压与气压第四版-课后答案.doc

1、1-5 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 ，试求容器内真空度。310/kgm解：设 为大气压， 为绝对压力，则真空度： Pa0a取水槽液面为基面，列出静力学基本方程： 0aphg则真空度为： pa319.8.10a1-6 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()4FGgxhAd1-7 图示容器 A 中的液体的密度 A900Kg/m 3,B 中

2、液体的密度为 B1200 Kg/m3， ZA=200mm, ZB =180mm,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 ZA B g ZB + 水银 g h + PB得 P ABP A -PB B g ZB + 水银 g h - A g Z12009.80.1813.610 30.069009.80.2Pa=8350 Pa12-1 无2-2 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

3、)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： q tV pn=168950 L/min =159.6 L/min v =q/qt=150/159.6=94% m = / v =0.87/0.9398=92.5% P=p q/ =29.510615010-3/（600.87） w=84.77kw 因为 =p q/T 所以 T=p q/ = p q/（2 n ）=29.510615010-3/（20.873.14950） Nm:=852.1Nm:4-4 如图所示系统，溢流阀的调定压力为 5Mpa，减压阀的调定压力为2.5M

4、pa。试分析下列各工况，并说明减压阀阀口处于什么状态？1）当泵口压力等于溢流阀调定压力时，夹紧缸使工件夹紧后，A，C 点压力各为多少？2）当泵出口压力由于工作缸快进，压力降低到 1.5Mpa 时（工件原处于夹紧状态） ，A.C 点压力各为多少？3）夹紧缸在夹紧工件前作空载运动时，A.B.C 点压力各为多少？答：1）P A=PC=2.5MPa, PB=5MPa;减压阀阀口处于关闭状态。工件夹紧后，由于泵的流量继续输出，使得A 点和 C 点的压力同时升高，当升高到减压阀的调2定压力时，减压阀工作，阀口关闭，并稳定 A,C 两点压力为其调定压力2.5Mpa；B 点的压力为溢流阀的调定压力 5Mpa。

5、2）P A=PB=1.5Mpa, PC=2.5Mpa;减压阀阀口处于打开状态。当泵的出口压力降到 1.5Mpa 时，溢流阀和减压阀都不工作，溢流阀阀口关闭，B 点压力 PB=PP=1.5MPa; 减压阀阀口打开，即相当于一个通道，所以PA=PB=1.5MPa;由于单向阀的作用，C 中的压力仍为刚才的压力，即 2.5MPa。3）P A=PB=PC=0Mpa；减压阀阀口处于打开状态当夹紧缸在夹紧工件前作空载运动时，负载压力 PL=0MPa,因为 PL小于减压阀的调整压力，所以减压阀阀口全开，P C=PB=PL=0MPa; 由于溢流阀阀口关闭，所以 PA=PB=0MPa4-5 如图系统，液压缸的有效

6、面积 A1=A2=100cm2，缸负载 Fl=35000N,缸运动时负载为零，不计摩擦阻力、惯性力和管路损失。溢流阀、顺序阀和减压阀的调定压力分别为 4MPa、3MPa 和 2MPa，求下列三种工况下 A、B 和 C 处的压力。1）液压泵启动后，两换向阀处于中位；2）1YA 通电，液压缸运动时和到终端终止时；3）1YA 断电，2YA 通电，液压缸运动时和碰到档快停止运动时；31） P A= PB=4MPa PC=2MPa当泵出口压力达到 2MPa 时，减压阀工作，使得 PC=2MPa，此后，随泵的流量继续输出，顺序阀打开，此后溢流阀打开，最后使得得 PA= PB=4MPa（溢流阀调定压力）2）

7、运动时，P C=2MPa PA= PB=3.5MPa缸运动时的压力 PI =PII=FL/A=35000/10010-4Pa=3.5MPa缸运动时，顺序阀一直开启，溢流阀关闭，P A= PB=3.5MPa减压阀工作，P C=2MPa终端时，P C=2MPa PA= PB=4MPa 缸终端时，P C还是 2MPa，顺序阀一直开启，当活塞运动到右端不动时，由于泵的流量继续输出，从而使得 A、B 点压力同时升高，当达到溢流阀的调整压力 4MPa 时, 溢流阀溢流定压，此时，P A=PB=4MPa。 3）运动时，P A= PB=PC=0缸 II 运动时，负载压力为 0，此时减压阀口全开，所以 PA=P

8、C=0顺序阀关闭，所以 PB=0终端时，P C=2MPa，P A= PB=4MPa 缸终端时，液压缸负载无穷大，使得减压阀工作，P C=2MPa，由于泵的流量继续输出，从而使得 A、B 点压力同时升高，当达到溢流阀的调整压力 4MPa时, 溢流阀溢流定压，此时，P A=PB=4MPa。补充题：无1-2 某液压油在大气压下的体积是 ，当压力升高后，其体积减少到3501m，取油压的体积模量为 ，求压力升高值。349.10m7.KMpa解： 3343049.1V由 知： 0PK630101.45kVppaM1-4 用恩式粘度计测的某液压油（ ）200Ml 流过的时间为8/kgm=153s， 时 20

9、0Ml 的蒸馏水流过的时间为 =51s，求该液压油的恩式1t20C 2t4粘度 ，运动粘度 和动力粘度 各为多少？E解： 1253t6252.31(7.)0/1.980/Emss2.680Pas:1-3 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=40N cm,试求其油液的动力粘度。解：设外筒内壁液体速度为 0u083.14/2.51/2funDmssFTArl:由 dydu两边积分得 020.42()()31.980.1.0515aaTldDpssu:?1-4 图示一液压缸，其缸筒内径 D12 厘米，活塞直径 d11.96 厘米

10、，活塞长度 L14 厘米，若油的粘度 0.065Pa.s，活塞回程要求的稳定速度为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： 2fduduFArlr:1rl对上式两边积分得：02d1FDvrldu23.46518.5lnln.9Nd?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5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 24d26.374FpMPad1-9 如图所示，已知水深 H=10m,截面

11、 ，求孔口的出流流2210.,.04Am量以及点处的表压力（取 ，不计损失）解：对 0-0 和 2-2 截面列理想液体能量方程：220pVHgg1对 22 和 1-1 截面列理想液体能量方程：221pgg2显然， 12a020,v:故且有连续方程： 12VAq3由 联立解得：12331129.80.8/qvAgHms则处的表压力即 22 122 ()a qgHvApp20.89.()410.735paMpa61-10 如图示一抽吸设备水平放置，其出口和大气相通，细管处截面积，出口处管道截面积 ，h=1m，求开始抽吸时，水平4213.0Am214A管中所必需通过的流量 q（液体为理想液体，不计损

12、失） 。解：对截面和建立液体的能量方程：（1）221PVgg连续方程 （2）12A又 （3）Pgh方程（1） （2） （3）联立，可得流量432129.84.210/.62/55qVAmsLs?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 30 ，油液的密度为 900 ，问泵的吸油腔处的真空度6102/ms3/kg为多少？解：如图，对 1-1 截面和 2-2 截面建立液体能量方程：221pvvhggw+ 其中， 020,:故1ap得 到 真 空 度 ：（ 表示沿程压力损失

13、）22apghvgw21hvP7322 2510/ /0.849/6()4vqAmss，所以流态为层流60.89.Re7.331d沿程压力损失 2227515687.eVllPVPadd:所以，真空度为p= + +687.6 =4539.9390.8410290.4apa?1-12 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=34106 m2/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度 Pb不大于 0.04 MPa，求泵的吸油高度 h（液面

14、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： 32150/0.85/6.4qvmssA68132edR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：221pvvHggL+h其中， （层流） ，因 ， ，12121,0:故 1ap所以，真空度 P aP 2 = + +vLhggH2 23590.8.1/16.vp HNmd :82 25590.8.0170.178vpppapa:2 55290.85.4a H .34Hm1-11 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

15、合力大小和方向（ ）310/kgm解：射流流量22333.140/0.57/dqAvmss对射流列 X 轴方向的动量方程（“”表示力的方(0)10.57(2)314.6FvN向与 X 轴正方向相反）对射流列 Y 轴方向的动量方程 (0)1.5720314.6qv导板作用于液体的合力，方向与 X 轴正方向22234.6.XYFN合成 1351-12 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

16、安全阀阀心列平衡方程F液 弹 簧 液 动其中， 62(54.3)10pAd:液 Fkx弹 簧 12(cos)qv液 动而 1qv2ddpC:联立以上得， ()cos2dqAkxpc代入数据得， 28.o?1-15 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9度为 30 的液体，流量为 q=20L/min，液体的密度 =900kg/ ,310pas 3m问液流在两流通截面上的平均流速及雷诺数。 32132323061./()4.60/914./()4.01/9qmsAVdqmsAVdee大 管 径 ： 平 均 流 速 ： 雷 诺 数 ： R小 管 径 ： 平 均

17、 流 速 ： 雷 诺 数 ： R271-15 运动粘度 =4010 6m2/s 的油液通过水平管道，油液密度 =900kg/m 3，管道内径 d=10mm,l=5m,进口压力 P14.0MPa, 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： 2264eLvvpRdd:=62015903.193.paMP2P 1P 40.192 MPa3.81MPa1-16 有一薄壁节流小孔，通过的流量为 q=25L/min，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 ，得2dpqCA:=d325262510.10.6.9m?1-19 圆柱形滑阀如图所示：已知阀芯直径 d=2cm，进口液压 =9.8Mpa,出口1p液 压 油液的密度 通过阀口时的流量系数20.9pMa30/,kg求流过阀口的流量。0.65,dC阀 口 开 度 x=cm,