流体力学与液压传动期末复习试题

PAGE3.有一容器充满了密度为ρ的油液，油压力p值由水银压力计的读数h来确定。现将压力计向下移动一段距离a，问压力计的读数变化Δh为多少？解：h为左右两边液面下降（左液面）、上升（右液面）后的差值，故每边液面上下各为h/2，因压力计下降了距离a，故左边液面实际下降高度为a+Δh/2。取等压面I-I，有p1=p2（p1为左等压面压力，p2为右等压面压力，见图）在压力计未下降时由等压面有联立上述三式，求得（注：上式中为大气压）（b-c=∆h2-5液压缸直径D=150mm，柱塞直径d=100mm，液压缸中充满油液。如果在柱塞上[图（a）]和缸体上[图（b）]的作用下F=50000N解：对于图（a），所求压力为对于图（b），由于液压缸上、下底面的环形面积上受压力相互抵消，有效承压面积和图（a）相同，所以所求压力也相同，即2-7如图所示，一管道输送ρ=900kg/m3的液体，h=15m。测得压力如下：=1\*GB3①点1、2处的压力分别是p1=0.45MPa、p2=0.4MPa;=2\*GB3②p1=0.45MPa、p2=0.25MPa。试确定液流方向。解：取点1为基准面，列出伯努利方程 p=1\*GB3①当点1、2处的压力分别是p1=0.45MPa、p2=0.4MPa时,由伯努利方程得到h因为能量损失是负数，可以判断：液流从点2流向1。=2\*GB3②当点1、2处的压力分别是p1=0.45MPa、p2=0.25MPa时,由伯努利方程得到h因为能量损失是正数，可以判断：液流从点1流向2。2-18.设大气中有一股流量为Q、密度为ρ的射流以速度v射到与水平成α角的平板上后分成两股，如图所示，求平板的力及流量Q1和Q2。动量修正系数认为均等于1。解：如忽略液体的自重和阻力，则由于压力处处相等故液体流速也应处处相等。设平板作用于液体的力为F，则平板所受力为R=-F，其方向垂直于平板。列出平板法线方向的动量方程式则平板所受力为列出沿平板的动量方程式（平板方向不受力）,即由连续性方程有联立以上两式得，若，则，。2-8如图所示，用一倾斜管道输送油液，已知h=15mm，p1=0.45MPa，p2=0.25MPa，d=10mm，l=20m，ρ=900kg/m3，运动粘度μ=45×10-6m2/s，求流量Q。解：取点1为基准面，列出伯努利方程 p由伯努利方程得到hlhλ=由上三式可得v=gQ=vπ2-9某圆柱形滑阀如图所示。已知阀芯直径d=20mm、进口油压p1=9.8MPa、出口油压P2=9.5MPa，油液密度ρ=900kg/m3，阀口流量系数Cd=0.62。求通过阀口的流量。解：由小孔流量公式有2-12液压泵从一个大容积的油池中抽吸润滑油，流量Q=1.2×10-3m3/s，油液粘度40°E，密度ρ=900kg/m3，求：=1\*GB3①泵在油箱液面以上的最大允许装置高度，假设油液的饱和蒸汽压为2.3m高水柱所产生的压力。吸油管长l=10m，直径d=40mm，仅考虑管中的摩擦损失。=2\*GB3②当泵的流量增大一倍时，最大允许装置高度将如何变化？解：(1)求吸油管的液体流速(2)判断吸油管液体流态ν，故流态为层流。(3)列写伯努利方程式选取油箱液体自由表面为I-I计算断面，选取泵的吸油口处为II-II计算端面，列出I-I、II-II断面处的能量方程式为式中，p1=pa（大气压），v1=0，h1=0（取I-I断面为零势能基准面），p2=p，h2=H，v2=v，α1=α2=2（层流），（仅考虑管中的摩擦损失）。则上式化为(4)分别计算各项2-13如图所示。直径D=200mm的活塞在泵缸内等速地向上运动，同时油从不变液位的开敞油池被吸入泵缸。吸油管直径d=50mm，沿程阻力系数λ=0.03，各段长度L=4m，每个弯头的局部阻力系数ζ=0.5，突然收缩局部损失系数ζ缩=0.5，突然扩大局部损失系数ζ扩=1，当活塞处于高于油池液面h=2m时，为移动活塞所需的力F=2500N。设油液的空气分离压为0.1×105Pa，密度ρ=900kg/m3，试确定活塞上升的速度，并求活塞以此速度运动时。能够上升到多少高度而不使活塞和油相分离。解：(1)列写伯努利方程式选取油箱液体自由表面为I-I计算断面，活塞位置为II-II计算端面，列出I-I、II-II断面处的能量方程式为式中，p1=pa（大气压），v1=0，h1=0（取I-I断面为零势能基准面），h2=h，v2=v，。则上式化为(2)分别计算各项根据质量守恒定律带入v2表达式得（3）活塞以此速度上升到多少高度而不使活塞和油相分离一液压马达排量qM=80cm3/r解：做马达使用时 T T做泵使用时 q T p Q ω理论输入功率 p由上式可得 T泵的机械效率 η某泵输出压力为10MPa，转速为1450r/min,排量为200ml/r，泵的容积率ηVp=0.95，总效率解： Q Q P P某液压马达排量qM=250ml/r，入口压力为9.8MPa，出口压力为0.49MPa，其总效率=1\*GB2⑴液压马达的输出转矩；=2\*GB2⑵液压马达的输出转速。解：理论流量 Q Q 由上两式可知 q n实际输入功率 P实际输出功率 P液压马达的输出转矩 T一液压泵，当负载压力为80×105Pa时，输出流量为96L/min；而负载压力为100×105解： T p 静特性曲线方程 p-80× Q=-2× 实际流量 Q 容积效率 η 解：=1\*GB3①普通连接时，液压缸运动速度为则=2\*GB3②差动连接时进入无杆腔流量Q’’则解:解：设d1＞d2，工作台向左运动的速度为v1，推力为F1；向右运动的速度为v2，推力为F2。压力油从A管进入时（B管回油）压力油从B管进入时（A管回油）两柱塞缸同时进油时，形成差动连接，设其速度为V3（方向向左），推力为F3（方向向左）解：⑴求负载和流速列出液压缸1，2的受力平衡方程式而通过液压缸1，2的受力平衡方程式得到FL1和FL2并带入到上式得流速为⑵求负载当时，由上述力平衡方程式有则求负载时，由平衡方程式有解答：防止重物下滑。实现速度切换。解答：系统将会卸荷。解答：压力高于减压阀的调定压力时，导阀打开，阀口减小，甚至关闭，有少量油液经导阀泄回油箱。压力低于减压阀的调定压力时，减压阀阀口不变，即保持常开状态。解答：三级，而且pY1>pY2>pY3。解答：pp=2MPapp=9MPa解答：快速运动时：负载压力pL=0，故pB=0，因pB<pJ,故减压阀阀芯没动，减压阀阀口全开。因为减压阀阀口全开，无减压作用，故pA=pB=0。工件夹紧后：负载压力pL增加，pB也随之增加，导致减压阀阀芯抬起，减压阀阀口关小，稳定输出压力，使pB=pJ=2.5MPa。此时活塞已经停止运动，故减压阀阀口无流量通过。由于流经减压阀导阀的流量很小，因此，A点压力升高，最终将溢流阀顶开，pA=pY=5MPa。解：设液压缸向右运动的速度为v1因 v1=节流阀1和2的流量分别为 Q1=C 由Q1=2Q2知 C整理后得 Δ即 pp 液压缸向右运动的力平衡方程为 p1 将（1）、（2）代入数值并联立求解得 P1=6.668×105Pa P2=3.333×105Pa 液压缸向右运动的速度为 v设液压缸向左运动的速度为v2当液压缸向左运动时，可能存在两种情况：=1\*GB3①泵的出口压力低于溢流阀调定压力，泵的全部流量进入液压缸有杆腔；=2\*GB3②泵的出口压力等于溢流阀调定压力，泵的部分流量进入液压缸有杆腔。 第=1\*GB3①种情况： Q1 根据连续性定理，液压缸无杆腔的流量Q1等于溢流阀2的流量 Q 代入Q1得到液压缸无杆腔的压力 P1=81.3×105Pa 由液压缸活塞的力平衡方程得到液压缸有杆腔的压力 p 此压力大于溢流阀调定压力，这是不可能的。因此该情况不存在。 第=2\*GB3②种情况： 由Q1=2Q2知 C整理后得 Δ即 p1 液压缸向右运动的力平衡方程为 p1 将（1）、（2）代入数值并联立求解得 P1=12.889×105Pa P2=16.778×105Pa 液压缸向右运动的速度为 v根据计算结果，活塞的正反向速度可能相等。解：设液压缸无杆腔油压力为p1，则 p溢流阀调定压力pY=1\*GB3①pJ=5×10因pJ<p=2\*GB3②pJ=20×105因pJ>p1=10×105=3\*GB3③pJ=25×10此时情况与=2\*GB3②基本相同，即活塞运动，且速度v的大小与节流阀两端压差pJ-p1=15×105Pa溢流阀调定压力pY=1\*GB3①pJ=5×10因pJ<p=2\*GB3②pJ=20×105因pJ>pY=15×105Pa，减压阀不工作，阀口常开，不起加压作用，此时节流阀入口压力为pY=3\*GB3③pJ=25×10此时情况与=2\*GB3②完全相同。解： （1）FL=10000N p1 v= k （2）FL=10000N p1 v= k （3）FL=0 p1 v= k Q解：无杆腔活塞面积A有杆腔活塞面积A=1\*GB3①活塞平衡方程 p1A p=2\*GB3②FL=15000N Δ=3\*GB3③vmax=5cm/s所对应的节流阀最大过流量QT为 Q 由QT p2所能承受最大负切削力为 FLmax=4\*GB3④vmin=Q=5\*GB3⑤vmin=QTmin由计算结果可见，对于相同的节流阀开口量，进口节流调速能比出口节流调速得到更低的稳定速度。解： =