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液压与气压传动第2章习题解答

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第2章 液压与气压传动流体力学基础思考题和习题

2.1 什么叫压力？压力有哪几种表示方法？液压系统的压力与外界负载有什么关系？（答案略）

2.2 解释下述概念：理想流体、定常流动、过流断面、流量、平均流速、层流、紊流和雷诺数。（答案略）

2.3 说明连续性方程的本质是什么？它的物理意义是什么？（答案略）

2.4 说明伯努利方程的物理意义并指出理想液体伯努利方程和实际液体伯努利方程有什么区别？（答案略）

2.5 如图2.32所示，已知测压计水银面高度，计算M点处的压力是多少？

解：取B－C等压面，CBpp＝：

HgaCpp5.0＝

因为D－B为等压面，故 CBDppp＝＝。

取M水平面为等压面，OHDMpp2)5.05.1(＝OHHgap20.15.0＝。

2.6 一个压力水箱与两个U形水银测压计连接如图2.33，a，b，c，d和e分别为各液面相对于某基准面的高度值，求压力水箱上部的气体压力pg是多少？

解：由等压面概念：)(0deppHgd＝

)(2dcppOHcd＝

)(bcppHgcb＝

)(2bapppOHbagas＝＝

整理：20()()gasHgHOppcebdbdca＝

（ap为e处大气压力）

2.7 如图2.34所示的连通器，内装两种液体，其中已知水的密度1= 1 000 kg/m，h1= 60 cm，h1= 75 cm，试求另一种液体的密度是多少？

解：取等压面1—1列方程：

11ghppa＝左

２２右＝ghppa 2 121hh＝２

2.8 水池如图2.35侧壁排水管为0.50.5 mm的正方形断面，已知，h = 2 m， =

45，不计盖板自重及铰链处摩擦影响，计算打开盖板的力Ｔ是多少？

解：盖板所受的总压力，

54.53385.05.0)245sin5.02(81.91000＝＝＝AghFG（N）

压心位置，09.35.0)25.045sin2(125.025.045sin224＝）＝（＝AJGGGC（m）

对铰链力矩平衡，45cos5..0)45sin(ThFC＝

66.394945cos5.0)45sin209.3(54.5338＝＝T（N）

2.9 如图2.36所示的渐扩水管，已知d = 15 cm，D = 30 cm，pA = 6.86×10 4 Pa，pB = 5.88×10 4 Pa，h = 1 m，B = 1.5 m/s，求（1）A=？（2）水流的方向，（3）压力损失为多少？

解：（1）ABdDq2244＝＝

0.65.1)1015()1030(222222＝＝＝BAdD（m/s）

（2）A点总能头83.881.920.681.910001086.62242＝＝ggpAA（mH2O）

B点总能头11.7181.925.181.910001088.52242＝＝hggpBB（mH2O）

故水流方向为由A到B

（3）能头损失为 72.111.783.8＝（mH2O）

压力损失为：41069.181.9100072.1＝（Pa）

2.10 如图2.37中，液压缸直径D = 150 mm，活塞直径d = 100 mm，负载F = 5×10N。若不计液压油自重及柱塞与缸体重量，试求图示两种情况下液压缸内的液体压力是多少？

解：（a）pdF24＝ 3 623421037.6)10100(10544＝＝＝dFp（Pa）

（b）pdF24＝

623421037.6)10100(10544＝＝＝dFp（Pa）

2.11 消防水龙软管如图2.38所示，已知水龙出口直径d = 5 cm，水流流量q = 2.36

m3/min，水管直径D = 10 cm，为保持消防水管不致后退，试确定消防员的握持力为多大？

解：94.787)105(6036.210004402222＝＝＝＝dqqqFx（N）；向左

98.196)1010(6036.210004402222＝＝＝＝DqqqFy（N）；向上

握持力：xxFF＝，yyFF＝

19.81298.19694.7872222＝＝＝yxFFF（N）

握持力方向 04.1494.78798.196＝＝＝arctgFFarctgxy；（右下）

2.12 如图2.39中所示的压力阀，当p= 6 MPa时，液压阀动作。若d= 10 mm，d=

15 mm，p= 0.5 MPa，试求：（1）弹簧的预压力Fs；（2）当弹簧刚度k = 100

N/mm时的弹簧预压缩量x。

解：（1）力平衡关系：

26632121()(6100.510)(1010)431.9744sFppd＝＝＝（N）

（2）由于0kxFs＝

则有0431.974.32100sFxk＝＝＝（mm）

2.13 虹吸管道如图2.40所示，已知水管直径D = 10 cm，水管总长L = 1 000 m，h0 = 3 m，求流量q是多少？（局部阻力系数：入口ζ = 0.5，出口ζ = 1.0，弯头ζ= 0.3，沿程阻力系数λ= 0.06） 4 解：ggDLh2220２出口弯头入口）（＝

230234.98510100020.060.50.31.01010hLgD入口出口弯头＝＝＝（m）

313.081.9210985.43＝＝（m/s）

2123(1010)0.3132.461044qD＝＝＝（m3/s）

2.14 压力表校正装置原理如图2.41所示，已知活塞直径d = 10 mm，丝杠导程S =2

mm，装置内油液的体积弹性模量K =1.2×10 MPa。当压力为1个大气压 (p

0.1 MPa) 时，装置内油液的体积为200 mL。若要在装置内形成21 MPa压力，试求手轮要转多少转？

解：由于VVpK＝

则有：48.3102.1200)101.01021(966＝＝＝KpVV（mL）

而，SndV24＝

故，15.22102)1010(1048.34432362＝＝＝SdVn（转）

2.15 如图2.42所示，液压泵的流量q = 25 L/min，吸油管直径d =25 mm，泵口比油箱液面高出400 mm，管长l = 600 mm。如果只考虑吸油管中的沿程压力损失，当用32号液压油，并且油温为40 ℃时，液压油的密度 = 900kg/m，试求油泵吸油腔处的真空度是多少？

解：

60)1025(1025442332dq＝0.8488（m/s）

125.6631032.010258488.043＝＝＝dRe2320，所以液体是层流。

1131.0125.6637575＝＝＝eR 5 22dlp＝沿323600109000.84880.1131.03525102＝＝880（Pa）

忽略液柱高影响，油泵吸油口的真空度为

101325880.035100444.965vp＝＝（Pa）

2.16 沿直径d = 200 mm，长度l = 3000 m的钢管（ = 0.1 mm），输送密度为  =

900 kg/m3的油液，流量为q = 9104 kg/h，若其粘度为  = 1.092 cm2/s，求沿程损失。

解：0278.09.0360090＝＝q（m3/s）

流速884.02.040278.02＝＝＝Aq（m/s）

2300161910092.1884.02.04＝＝eR，液体流动是层流

046.016197575＝＝＝eR

沿程损失2230000.8840.046.4820.229.81llhdg＝＝＝27（米油柱）

59009.8127.482.42610lpgh＝＝＝（Pa）

2.17 如图2.43所示水的管路，已知：d1 = 300 mm，l1 = 500 m；d2 = 250 mm，l2 =

300 m；d3 = 400 mm，l3 = 800 m；dAB = 500 mm，lAB = 800 m；dCD = 500 mm，lCD = 400 m。B点流量为q =300 l/s，液体粘度0.0101cm2/s，并设 321＝＝，计算全程压力损失是多少？

解：全程压力损失＝沿p222222CDCDCDCDBCBCBCBCABABABABdldldl

222233332222221111dldldlpBC＝＝＝

qddd＝3232221214

由于321＝＝，则有 6 21211222ldld＝

21311323ldld＝

解得：2331132221122114dldlddldlddq＝

＝0.213 (m/s)

2＝0.251 (m/s)

3＝0.194 (m/s)

＝＝111dRe63139.6

＝＝222dRe62005

＝＝333dRe 76831.7

/d1 = 0.00033，/d2 = 0.00025，/d3 = 0.0004。

查表：＝0.1（mm），则1＝0.02，2＝0.02，3＝0.02。

假设成立，故：

221113150010000.2130.02.12300102BClpd＝＝＝753（Pa）

528.1)10500(10300442332＝＝＝ABABdq（m/s）

34500101.5287564350.010110ABABeABdR＝＝2320，液体流动是紊流。

＝AB0.025

22380010001.5280.02.72500102ABABABABABlpd＝＝＝46695（Pa）

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《液压传动》第2版_课后思考题和习题解答

《液压传动》第2版_课后思考题和习题解答

第 1 页 思考题和习题解

1.1 液体传动有哪两种形式？它们的主要区别是什么？

答：用液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式被称之为液体传动。按照其工作原理的不同，液体传动又可分为液压传动和液力传动，其中液压传动是利用在密封容器内液体的压力能来传递动力的；而液力传动则的利用液体的动能来传递动力的。

1.2 什么叫液压传动？液压传动所用的工作介质是什么？

答：利用液体的压力能来传递动力的的传动方式被称之为液压传动。液压传动所用的工作介质是液体。

1.3 液压传动系统由哪几部分组成？各组成部分的作用是什么？

答：（1）动力装置：动力装置是指能将原动机的机械能转换成为液压能的装置，它是液压系统的动力源。

（2）控制调节装置：其作用是用来控制和调节工作介质的流动方向、压力和流量，以保证执行元件和工作机构的工作要求。

（3）执行装置：是将液压能转换为机械能的装置，其作用是在工作介质的推动下输出力和速度（或转矩和转速），输出一定的功率以驱动工作机构做功。

（4）辅助装置：除以上装置外的其它元器件都被称为辅助装置，如油箱、过滤器、蓄能器、冷却器、管件、管接头以及各种信号转换器等。它们是一些对完成主运动起辅助作用的元件，在系统中是必不可少的，对保证系统正常工作有着重要的作用。

（5）工作介质：工作介质指传动液体，在液压系统中通常使用液压油液作为工作介质。

1.4 液压传动的主要优缺点是什么？

答：优点：（1）与电动机相比，在同等体积下，液压装置能产生出更大的动力，也就是说，在同等功率下，液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑，即：它具有大的功率密度或力密度，力密度在这里指工作压力。

（2）液压传动容易做到对速度的无级调节，而且调速范围大，并且对速度的调节还可以在工作过程中进行。

（3）液压传动工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。

（4）液压传动易于实现过载保护，能实现自润滑，使用寿命长。

（5）液压传动易于实现自动化，可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量进行调节和控制，并能很容易地和电气、电子控制或气压传动控制结合起来，实现复杂的运动和操作。

液压与气压传动--课后习题集 第3章

液压与气压传动--课后习题集 第3章

液压传动习题参考答案

《液压传动》习题参考答案习题3

3.1 套筒缸在外伸、内缩时，不同直径的柱塞以什么样的顺序运动，为什么？

答：伸缩式液压缸由两级(或多级)活塞缸套装而成，主要组成零件有缸体、活塞、套

筒活塞等。

缸体两端有进、出油口A和B。当A口进油，B口回油时，先推动一级活塞向右运动，

由于一级(大)活塞(套筒活塞)的有效作用面积大，所以运动速度低而推力大。一级(大)活塞

右行至终点时，二级(小)活塞4在压力油的作用下继续向右运动，因其有效作用面积小，

所以运动速度快，但推力小。套筒活塞既是一级活塞，又是二级活塞的缸体，有双重作用

(多级时，前一级缸的活塞就是后一级缸的缸套)。若B口进油，A口回油，则二级活塞先

退回至终点，然后一级(大)活塞才退回。

伸缩式液压缸的特点是：活塞杆伸出的行程长，收缩后的结构尺寸小，适用于翻斗汽

车，起重机的伸缩臂等。

3.2 已知单杆液压缸缸筒直径D=50mm，活塞杆直径d=35mm，液压泵供油流量为

q=10L/min，试求，(1)液压缸差动连接时的运动速度；(2)若缸在差动阶段所能克服的外负

载F=1000N，缸内油液压力有多大(不计管内压力损失)？

答：活塞的运动速度和推力分别为 3v3F

0.173(m/s)1)1035(60/101044

233

23=××⋅××==−−

πηπvdqv (3.8)

在忽略两腔连通油路压力损失的情况下，差动连接液压缸的推力为

mmpdAApFηπη1221134)(=−= (3.9)

)1.0394(MPa1)1035(100044

23231=××××==−πηπmdFp

1.155(MPa)9.0)1035(100044

23231=××××==−πηπmdFp。

3.3 一柱塞缸的柱塞固定，缸筒运动，压力油从空心柱塞中通入，压力为p=10MPa，

流量为q=25L/min，缸筒直径为D=100mm，柱塞外径为d=80mm，柱塞内孔直径为do=30mm，

《液压传动与控制》课后习题答案第1、2章

《液压传动与控制》课后习题答案第1、2章

绪论：

1． 何谓液压传动？液压传动有哪两个工作特征？

工作特征：压力取决于负载，速度取决于流量。

2． 以液压千斤顶说明为什么两缸面积之比等于力之比，等于速度之

反比？

3． 一液压千斤顶，柱塞直径φ35mm，活塞直径φ12mm，作用在活塞上的

作用力32N，每压下一次，小活塞缸行程22mm。求：（1）最大起重力

w 是多少 ? (2) 手柄每压下一次，重物升起多高？（3）当没有重物时，

油缸内部工作压力p是多少? (4) 柱塞撞上死挡不动时，油缸内部工作

压力p取决于什么？

答案：（1）272N，（2）2.6mm，

（3）0，（4）作用在活塞（手柄）上的作用力。

4． 液压传动系统有哪些基本组成部分？举例说明各组成部分的作用。

5． 液压传动与机械传动相比有哪些优缺点？

习题2

此题的错误在于：在一端考虑了大气压，而另一端没有考虑大气压，实际上

两边都应该考虑大气压。

解

：

解：轴的转速

60dnvπ==3.768m/s

因油层很薄，剪切速度梯度可近似为：

δωr

dhdu=

则粘性摩擦力为：

δµπδµµvdlvAdhduAF===

将各参数带入上式：NF6.15333=(若v=3.77,计算得F=15341.788N)

得到功率：WdFFP2.57777

2=⋅⋅=⋅=ωυ （57838.54W，当v=3.77时）

解：（1）求吸油管油液的流速：sm

dQ

AQ/885.0

)1060(14.360/101504

4233

2=

×××⋅===

−−

πυ

（2）判断吸油管油液的流动状态：

求雷诺数：23202655

/102006.0885.0

Re

26>=

××

==

−smd

νυ，为紊流

（3）列伯努利方程：

选油箱液面为基准面，油箱液面为计算截面1-1，油泵入口处为计算截面2-2：

22

22212

111

22h

gph

gp++=++υα

ρυα

ρ （1）

由题，01=υ，01=h，hh=2，1

21==αα，υυ=2，

app=1，Pappa52102.0×=−

液气压传动与控制 典型液压传动系统分析(8.1.2)--第八章作业及解答

液气压传动与控制 典型液压传动系统分析(8.1.2)--第八章作业及解答

第八章

8-1 列出如题8-1图所示的液压系统实现“快进——工进——挡铁停留——快退——停止”

工作循环的电磁铁压力继电器动作顺序表，说明系统图中各元件的名称和作用，并分析该系统由哪些基本回路组成。

动作1DT2DT3DTYJ

快进+---

工进+-+-

挡铁停留--++

快退-+--

原位停止----

各个元件名称和作用：

变量泵（1）：提供流量可变的油液

单向阀（2、5、7）：单向导通

电液换向阀(3)：控制油路方向

二位二通电磁阀（4）：作为油路开关换向

调速阀（6）：控制流量，改变缸动作速度

顺序阀（8

）： 快进到工进的顺序控制溢流阀（9）： 背压

基本回路：换向回路、锁紧回路、卸荷回路、容积节流调速回路、速度换接回路、外控顺序阀控

制的背压回路。

8-2、有一个液压系统，用液压缸A来夹紧工件，液压缸B带动刀架运动来进行切削加工，

试拟定满足下列要求的液压系统原理图。

（1）工件先夹紧，刀架再进刀，刀架退回以后，工件才能松夹；

（2）刀架能实现“快进——工进——快退——原位停止”的循环；

（3）工件夹紧力可以调节，而且不会因为各动作循环负载的不同而改变；

（4）在装夹和测量工件尺寸时，要求液压泵卸荷。

8-3 阅读如题8-3图所示的液压系统，并根据题8-3表所列的动作循环表中附注的说明填写

电气元件动作循环表，并写出各个动作循环的油路连通情况。 题8-3

表 电气元件动作循环表

电磁铁动作1DT2DT3DT4DT5DT6DTYJ附注

定位夹紧-------Ⅰ、Ⅱ两缸各自进行

独立循环动作，互不快进+-++++-约束。

4DT、6DT中任何一

个通电时，1DT便通

电；4DT、6DT均断

电时，1DT才断电工作卸荷

（低）--+-+-+

快退+--+-++

松开拔销-+-----

原位卸荷（低）-------

答：图示状态为左侧两个缸的定位夹紧状态。定位：油液经减压阀过单向阀，经过二位二

通电磁换向阀左位，到达左缸上腔，实现定位。夹紧：油液经减压阀过单向阀，经过二位二