液压传动课后思考题和习题解答 - 图文

第3章 思考题和习题解

3.1 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：液体在单位面积上所受的内法线方向的法向应力称为压力。压力有绝对压力和相对压力，绝对压力是以绝对真空为基准来度量的，而相对压力是以大气压为基准来进行度量的。

由公式p?F可知液压系统中的压力是由外界负载决定的。 A43.2 如题3.2图中，液压缸直径D = 150 mm，柱塞直径d = 100 mm，负载F = 5×10N。若不计液压油自重及活塞或缸体重量，试求图示两种情况下液压缸内的液体压力是多少？

FFdDDd

题3.2图

解：两种情况下柱塞有效作用面积相等，即：A??d24

4?5?1044F?则其压力：p??d2??100?10?3??2=6.37 MPa

答：在这两种情况下液体压力均等于6.37 MPa。

3.3 如题3.3图所示的连通器内装两种液体，其中已知水的密度?1= 1000 kg/m，h1= 60 cm，h2= 75 cm，试求另一种液体的密度 ?2是多少？

3第 5 页

paPdρ11'1ρ11'h11h2

题3.3图

解：在1-1等压面上，有：?1gh1?pa??2gh2?pa

则：?2??1h1h2?1000?60?800kg/ m3 75答：另一种液体的密度?2是800 kg/ m3。

3.4 解释下述概念：理想流体、定常流动、通流截面、流量、平均流速、层流、紊流和雷诺数。

答：理想液体：既无粘性又不可压缩的假想液体。

定常流动：流体流动时，流体中任何点处的压力、速度和密度都不随时间而变化，称这种流动为定常流动。

通流截面：液体在管道中流动时，垂直于流动方向的截面称为通流截面。 流量：在单位时间内流过某一通流截面的液体体积称为体积流量，简称流量。 平均流速：流量与通流截面积的比值即为平均流速。???AudAq?。 AA 层流：液体质点互不干扰、液体的流动呈线状或层状、且平行于管道轴线。

紊流：液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线的运动外，还存在剧烈的横向运动。

雷诺数：由平均流速?、管径d和液体的运动粘度?三个参数组成的无量纲数用来表明液体的流动状态。

3.5 说明连续性方程的本质是什么？它的物理意义是什么？

答：连续性方程的本质是质量守恒定律。它的物理意义是单位时间流入、流出的质量流量的差等于体积V中液体质量的变化率。

3.6 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：伯努利方程表明了流动液体的能量守恒定律。实际液体的伯努利方程比理想液体

伯努利方程多了一项损耗的能量hw和比动能项中的动能修正系数。

p?2理想液体伯努利方程：z???const

?g2g第 6 页

2p1?1?12p2?2?2实际液体伯努利方程：z1???z2???hw

?g2g?g2g3.7 如题3.7图中所示的压力阀，当p1=6 MPa时，液压阀动作。若d1=10 mm，d2=15 mm，p2= 0.5 MPa，试求：（1）弹簧的预压力Fs；（2）当弹簧刚度k=10 N/mm时的弹簧预压缩量x0。

题3.7图

解：（1）Fs?p2?4d12?p1?4d12

Fs?(p1?p2)（2）x0??4d12=(6?0.5)?106??4?102?10?6=431.75（N）≈432（N）

Fs431.75??=0.043（m）=43（mm） 3k10?10答：弹簧的预压力Fs为432 N，预压缩量x0为43 mm。

3.8 压力表校正装置原理如题3.8图所示，已知活塞直径d = 10 mm，丝杆导程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（pa ≈ 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？

3

题3.8图

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解：由：

?p?V011?V得：?V?? ??.KK?pV0?p?V04?p?V0?V则：?L? ?K?2?A?Kdd24?L4?p?V04?(21?0.1)?106?200?10?6因此：n????22.19

S?Kd2S??1.2?109?(10?10?3)?2?10?3答：手轮要转22.19转。

3.9 如题3.9图所示，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。如果只考虑吸油管中的沿程压力损失?p沿，当用32号液压油，并且油温为40℃时，液压油的密度 ? = 900 kg/m。试求油泵吸油口处的真空度是多少？

解：吸油管路中液压油的流速：

3q4q25?10?3???2??0.849m/s -32A?d60???（25?10）?d0.849?25?10?3??663?2320 雷诺数：Re??32?10?6 吸油管路中液压油的流动为层流。在吸油管路1—1截面（液面）和2—2截面（泵吸油口处）列写伯努利方程：

2p1?1?12p2?2?2z1???z2???hw

?g2g?g2g式中：z1?0，p1?0，?1?0（因为?1??2）。

则：p2??(?gz2??2其中：??900kg/m3，z2?0.4m，?2?2，?2?0.849 m/s，

2?2?2??p)

l??2750.4900?(0.849)2?p????587 Pa ?3d2Re25?102将已知数据代入后得：

p2??(3528?648.27?587)??4764 Pa

答：液压泵吸油口真空度为0.004764 MPa。

3.10 如题3.10图所示，液压泵从一个大容积的油池中抽吸润滑油，流量为q = 1.2 L/s，油液的粘度?E = 40，密度? = 900 kg/m，假设液压油的空气分离压为2.8 m水柱，吸油管长度l = 10 m，直径d = 40 mm，如果只考虑管中的摩擦损失，求液压泵在油箱液面以上的最大允许安装高度是多少？

解：运动粘度：

3??(7.31?E?6.316.31?6?6?4)?10＝(7.31?40?)?10?2.92?10m2/s ?E40?4动力粘度：?????900?2.92?10?0.263Pa?s

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