《液压和气压传动》[第二版]课后习题答案.docx

第一章1-1某液压油在大气压卜的体积是50x10-。/,当压力升高后，其体枳减少到49.9XK),取油压的体积模量为K=7000WW,求压力升高值。解：AV=V-Vn=49.9×IO,-500,=-I×104111-3图示为一粘度计，假设D=示Oran,d-98mm,1二20On1.m,外筒转速n=8rs时,测得转矩T=40Ncm.试求其油液的动力粘度。一彳一解：外筒内壁液体粘度：/日I图示一液压缸，其缸筒内径D=12师米，活塞直径d=5'一-11.96厘米，活寒长度1.=14厘米，假设油的粘度=0.065Pa.s,活塞回程要求的稳定速度为v=0.5ms,试求不计油液压力时拉回活塞所需的力F等于多少个解：F力受到液体粘性的影响，根据液体的III1.F粘性有b-zzzzJF=I'f=/A(dudy)二，二图其中，A为活塞外表积，=nd1.乂dudy=vh=v(D-d)/2所以F=A(dudy)=/×Jid1.×v/(D-d)/2)=0.065×3.14×11.96×0.01×14×0.01.×2×0.5/(12-11.96)×0.01)=8.54N1-5如以以卜列图，一具有一定真空不度的容涔用一根管子倒厘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=1.m,设液体的密度为P=I(XXM/加，试求容器内真空度。解：取水槽液面为基而。列出静力学根本方程：则真空度为：pu-p=Pffh=1(XX)×9.8×1=9.8×I0Pa1-7液压缸直径的15Omm,柱塞直径d=100mm,液压缸中充满油液。如果柱塞上作用着F-50000Y的力,不计油液的重地，求图示的两种情况下液乐缸中压力分别等于多少解：1-8图示容器A中的液体的密度P.=900Kgm3,B中液体的密度为P«=1200Kgm3,Z=200nm,2f1.=1.80ma,h=6011un,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，可列出静用力平衡方程解决：p1+p.gZ.=P»g+P4H(gh+Pb所以Pw=P-Pb=P11gZb+P*«gh->gZ因为76厘米高水银柱为P。则60亮米高水银柱形成的压力P=(60/760)×PnH1-8IB所以(取g=10Pu=IOTa)APui=I200×10×180×10-j+60760×10s-900×10×200×10's=2160+7.89×10-1800=8250PaI9如以以下列图，水深I1.=Iom,截面A=0.02r,A2=0.04/,求孔子的出流流量以及点2处的表压力(ua=,不计损失)解：取B面为基面，据图示两截面列出的能址方程：由于1截面与大气接触，则P1=Pa且有连续方程：V1A=KA=<7则2处的表压力即I)=p2-pa-pgH=1x10'×IoX1.()=0.1wIT1.有一液压缸，流量为251.min,吸油管直径25mm,泵的吸油口比油箱液面高出10OmnU如只考虑吸油管中的沿程压力损失，油液的运动粘度为30x10"Ms,油液的密度为900依，问泵的吸油腔处的真空度为多少解：如图，对IT截面和2-2截面建设实际能量方程：1-12泵从个大的油池中抽吸油液,流员为q=1501.min,油液的运动粘度y=34X1.O"/S,油液密度P=900kgm3e吸油管直径d=60厘米，并设泵的吸油管当头处局部阻力系数W=O.2,吸油口粗滤网的压力损失AP=0.0178MPa。如希望泵入口处的真空度R不大于0.(MMPa.求泵的吸油高度h(液面到漉网之间的管道沿程损失可忽略不计)_解：以油池液面为基准，定为1-1截面，泵吸油处为2C-2截面泵吸油口液体流速：=：V.=4qd1=4×150×107(n×60"×IO)1弱-f=53.1.mmin=O.89ms1,mRe=1.d/y=0.89×60×1.0-7(34X1.Oh)=1.570.6<2320CSITZ18故油在管中为层流流动。=75R,1.=h所以沿程压力损失为API=XX("d)XP×V,s2=(75/1570.6)×(h0.6)X(900×0.8972)=28.4h局部压力损失为P=×p×V.j2=0.2×900×0.8972=71.3Pa所以所有压力损失为AP=AP、+APjP1.1.所以P、=P1.PH=Pgh+pVJ/2+P0.04MPa带入数字解得HM2.361-13图示水平放置的固定导板,将宜径d=01m,而速度为V=20ms的射流转过90度角，求导板作用丁液体的合力大小和方向(p=1.(XX)gm-)解：设导板对射流的作用力为户；由动员方程得：其中，匕不大小均为V，方向相差90度，由图示V=壶V1.方向与v1.I&135度.其方向与水平方向V1.成135度175有管径不等的串联管道，大管内径为20mm,小管内径为IOnin,流过粘度为30x1.(”s的液体，流量为q=201.min,液体的密度0=9OOkg,问液流在两流通截面上的平均流速及雷诺数。解:1-16运动粘度v=10X10*Ws的油液通过水平管道，油液密度P-9OOkgm管道内径d=10三J=5m,进口压力P1=4.OMPa,向流速为3m/s时，出口压力巴为多少解：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：A=×(1.d)×PXv/2H=75/R.R.=vdv=75Pv1.v/2丁=75X900×40×10*®由于两管并联，即有两管管端的压力差相等，即两管的压力损失相等则：Sn=APMM=她尸"a=19.6pa1-19r柱形滑阀如以以下列图:阀芯直径d=2cm,进口液压四=9.8pa,出口液压P2=09MN油液的密度0=900依/儿通过阀口时的流量系数Cf=0.65.阀口开度x=0.2cm,求流过何口的流盘。解：当阀的开口较小时，可看作薄壁小孔，阀口的潦量载面积：4=不公流过阀口的潦量：20图示柱塞直径d=19.911,缸套直径D=20三,长1.=70mm,柱寒在力F=40N作用下向下运动，并将油液从隙缝中挤H1.，假设柱塞与缸套同心，油液的运动粘度=0.784XIOTPas,问柱塞下落0.1m所需的时间。×5×3/(2×10×IoTX10×IOT)=0.2025MPa所以Pz=Pi-AP'=40,2025=3.80MPa1-17试求如以以下列图两并陕管的流量各为多少总流量q251.min,J1=50.“2=1.(N)"i"i.=3()w114=50"”，假设沿程压力损失系数4=0.04,4=0.03,则并联管路中的总压力损失等于多少h解：设两并联管中的流量是名，q、，则有iq=彷+%，解：此问题为缝隙流动问题，且为环形缝隙所以有qo=Hdhjp12u1+ndhu2其中h=(D-d)/2=0.05×1.Omqu=utA=upd!/4Ap=4F("d?)uu=0.1/t有0.1nd,/(4t)=(4Fndh7121.id:)+(0.1J1.dh/2t)分别带入数字，则有1.=20.8s1-21在一直径卜25mm的液压缸中放置若一个具有4条矩形截面(ax加值的活塞，液压缸左腔表压为p=02网,右腔直接回油制，设油的粘度4=30x1('ms,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，槽的尺寸是=2mn.b=nm,1.=20mm。解：由题意得，四条槽可以看作四个细长孔。t,-I1凸名I2ab2×2×1._-水力H彳仝!.=1.33""a+b2+1则所求的流量：1-23如以以下列图的液压系统从蓄能器A到电磁阀B的距离17叫管径1=20m,壁厚C=Imw.钢的弹性模iE=22x1.(y解：压力冲击波的传播速度C：(1)阀瞬间关闭，属于直接冲击：(2) t=0.02".属于间接冲击(3) t=005如属于间接冲击第一早2-1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。ft?：a)p=0b)p=0c)p=;nF、24,d)p=-e)P=-A匕2-2如以以卜.列图，A为通流极面可变的节流阀，B为溢流阀。溢流阀的调整压力是P,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，液压泵的出口压力他设何变化答：当阀A流通截面小于某一值时，P维持P,B翻开。阀A流通截而继续增大，增大到最大值时，P=O,B不翻开。2-3试分析影响液压泵容积效率Z的因素。答：容枳效率表征容积容积损失的大小。由=V=I一包可知：泄露量A7越大，容枳效率越q,iI,而泄露量与泵的输出压力成正比，因而仃=4=1一位由此看出.泵的输出压力越高，泄露系数越大,泵排量GV”越小，转速越底，那么容积效率就越小。2-4泉的额定潦量为1001.min,额定压力为2.5MPa,当转速为1450rmin时，机械效率为1.=O.9。由实验测得，当泵出口压力为零时，流量为1061.min,压力为2.5Mpa时，流量为100.71.min,试求：泵的容积效率：如泵的转速下降到500rmin,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：通常将零压力卜泵的流量作为理想流量，则q,=1061./min由实验测得的压力为2.5MPa时的流量100.71./min为实际流量则Hv=100.7/106=0.95=95%泄漏流量Aq只于压力有关，由于压力没变所以则有q,'=qn''n=100.7X500/1450=34.71./min当n=1450rmin时,P=pq(V11J=25×IO6×100.7×10i(60×0.95×0.9)=4.9Ikw当n=500rmin时,P=pq(,J=25×10r×34,7×107(60×0.95×0.9)=1.69kw2-4设液压泵转速为950rmin,排量=1681.r,在额定压力29.5MPa和同样转速下，测得的实际潦量为1501.ymin,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)驱动泵的转速。解：q1.=V1D=168×950=159.61./minn、=qq,=150159.6=03.98% =vn=O.87/0.9398二92.57% P=pq=29.5×10,×150×107(60×0.87)=84.77kw 因为=Pq/T所以T=Pqz=pq/(2n11)=29.5×IOtX150×107(2×0.87×3.14X950)=852.IN.m2-6分析双作用叶片泵配油盘的压油窗口端开三角须槽，为什么能降低压力脉动和噪声答：液压泵在工作过程中，由于西油容积突然和压油腔接通，或压油容枳突然和吸油腔接通时，会产牛.流量和压力突变而产生噪声。泵的流量脉动引起压力脉动。在压油窗口端开一:角须槽，油液密经压油窗口