《液壓與氣壓傳動(dòng)》作業(yè)題

1、液壓與氣壓傳動(dòng)作業(yè)題第一章習(xí)題1-1某液壓油在大氣壓下得體積就是 50L,當(dāng)壓力升高后其體積減少到 49、9L,設(shè)液壓油 得體積彈性模量，求壓力升高值。解：K V 7000 1 05 ( 49.9 50 )5p -(Pa) 14 10 PaV501-2用恩氏粘度計(jì)測(cè)得得某種液壓油 200mL流過(guò)得時(shí)間。20c時(shí)200mL蒸儲(chǔ)水流過(guò)得時(shí) 問(wèn)。問(wèn)該液壓油得為多少？動(dòng)力粘度為多少？運(yùn)動(dòng)粘度為多少？解：06.3166.316 , 26 2 ,v (7.31 E -0一)10(7.31 3 ) 10 (m /s) 19.83 10 m / sE3v 850 19.83 10 6(Pa s) 0.169

2、105Pa s1-3如題1-3圖所示，容器A內(nèi)充滿著得液體，汞U形測(cè)壓計(jì)得，求容器A中心壓力。解：設(shè)B、C為等壓面，容器A中心壓力為pA,則：得：容器A中心得絕對(duì)壓力為：Pa g(汞h Za) Pa9.81 (13.6 103 1 0.9 103 0.5) 1.01 105(Pa) 2.31 105 Pa容器A中心得相對(duì)壓力為：pApag(汞hZa)9.81 (13.61031 0.91030.5)( Pa) 1.3 105Pa1-4如題1-4圖所示，具有一定真空度得容器用一根管子倒置于一液面與大氣相同得槽中， 液體在管中上升得高度，設(shè)液體得密度，試求容器內(nèi)得真空度。解：根據(jù)液體靜力學(xué)基本方程

3、(1)液面得壓力即為大氣壓，即：(2)將(2)代入(1)得：容器內(nèi)得真空度:PaPagh 1000 9.81 0.5( Pa) 4900 Pa1-5如題1-5圖所示，直徑為d,質(zhì)量為m得柱塞浸入充滿液體得密閉容器中，在力 F得作用下處于平衡狀態(tài)。若浸入深度為 h,液體密度為P ,試求液體在測(cè)壓管內(nèi)上升得高度X。解：設(shè)柱塞底部得壓力為p以柱塞為研究對(duì)象，列受力平衡方程式:(D(2)將（2）代入（1）1-6如題1-6圖所示，將流量得液壓泵安裝在油面附圖3厥1-5圖以下,已知油得運(yùn)動(dòng)粘度，油得密度，彎頭處得局部阻力系數(shù),其她尺寸如圖所示。求液壓泵入口處得絕對(duì)壓力。解：求吸油管中得流速vq d2416

4、 103 460 3.14 (2010 3)2求雷諾數(shù)Revd 0.85 20 10 30.11管中流體為層流10 41545 2320,(m/s) 0.85m/s附圖專欺】心圖求沿程壓力損失64 l pR d64154530.022880 0.852 , 2(Pa)1361.87Pa求局部壓力損失0.288085-(Pa) 63.58Pa求總壓力損失p 1361.87 63.58(Pa) 1425.45Pa(1)根據(jù)流量連續(xù)性方程，已知，得:2gh v2152 9.81 1 1.14m/ s15求液壓泵得進(jìn)口壓力以液壓泵軸線為基準(zhǔn)，對(duì)1-1、2-2截面列伯努利方程 22VlV2PlgZ1 -

5、 P2gZ2P222 、P2 Plg(Zl Z2) -(Vl V2 ) P2已知：Pi Pa 1.01 105Pa,zi 0.7m,Vi 0, z20,V20.85m/s25880 0.855P2 1.01 10880 9.81 0.7 1425.45(Pa) 1.053 10 Pa1-7如題1-7圖所示為一種抽吸設(shè)備。水平管出口通大氣，當(dāng)水平管內(nèi)液體流量達(dá)到某一 數(shù)值時(shí)，處于面積為 A1處得垂直管子將從液箱內(nèi)抽吸液體，液箱表面為大氣壓力。水平 管內(nèi)液體(抽吸用)與被抽吸介質(zhì)相同。有關(guān)尺寸如下：面積，不計(jì)液體流動(dòng)時(shí)得能量損 失，問(wèn)水平管內(nèi)流量達(dá)到多少時(shí)才能開始抽吸。解：對(duì)水平管1-1、2-2列

6、伯努利方程22P1 “ V1P2 .V2z1g 萬(wàn)一z2 g 萬(wàn)因?yàn)椋?，在剛從垂直管?nèi)抽水時(shí)，垂直管內(nèi)液體可視為靜止液體，由液體靜壓力基本 方程式可得：，所以：，將這些代入伯努利方程:化簡(jiǎn)得：管內(nèi)得流量q v2A2 4v2A 4 1.14 3.2 10 4 1.46 10 將代入(1)得:m3/s 87.6L/min1-8如題1-8圖所示，管道輸送得液體，已知液體得運(yùn)動(dòng)粘度，點(diǎn)1處得壓力為，點(diǎn)2處得壓力為，試判斷管中液流得方向并計(jì)算流量。解：假設(shè)管中液體從點(diǎn)1流向點(diǎn)2,即1一2以點(diǎn)1所在得平面為基準(zhǔn)水平面，選取點(diǎn) 1與點(diǎn)2得截面1-1、2-2列伯努利方程:2PiVip2一Z1g 萬(wàn)一2V2hw

7、g因?yàn)椋焊鶕?jù)流量連續(xù)性方程代入伯努利方程并化簡(jiǎn)得：令：為壓力損失，則:pP1 P2 gh 4.510554 109009.81故液體流向假設(shè)不成立，應(yīng)由點(diǎn)2流向點(diǎn)1,即2-1假設(shè)管道內(nèi)得液流為層流，則：根據(jù)層流時(shí)沿程壓力損失計(jì)算公式得管道中液流得流速為:I 23、2u p ()6 0.822 105(m/s) 0.32m/s32 L 32 900 45 10203 2_0.32 (10 10 )45 10 671 2320流態(tài)假設(shè)成立。管道流量為:d2q V u(10 10 3)233 3()- 0.32(m3/s) 0.025 10 3m3/s 1.5L/min41-9如題1-9圖所示，活塞

8、上作用有外力，活塞直徑，若使油從缸底部得銳緣孔口流出,設(shè)孔口得直徑，流量系數(shù)，油得密度，不計(jì)摩擦，試求作用在液壓缸缸底壁面上得力。解：作用在活塞上得外力F在缸體內(nèi)產(chǎn)生得壓力為:F3000 45p(Pa) 15.29 10 Pa_D2 3.14 (50 10 3)3.14 (10 10 3)2 p 0.61 4孔口得流量為：qCd Ao215.29 105 2.78 10 3m3/s.900活塞得運(yùn)動(dòng)速度為:qD2432.78 1043-23.14 (50 10 )1.42m/s孔口得液流速度為:V0q-d2 * 4432.78 1043-23.14 (10 10 )35.41m/s取缸內(nèi)得液體

9、為控制液體，缸底壁面對(duì)控制液體得作用力為Ro根據(jù)動(dòng)量定理：F R qM v)R Fq(v0 v) 3000 900 2.78 10 3(35.41 1.42)(N) 2914.96N液流對(duì)缸底壁面得作用力為：方向向右1-10如題1-10圖所示，已知液體密度為。當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí)壓力表得讀數(shù)為，閥門打開時(shí)壓 力表得讀數(shù)為，如果，不計(jì)損失，求閥門打開時(shí)管中得流量。解：在閥前、閥后各取一個(gè)截面1-1、2-2列伯努利方程：22Pi.v1P2.v-h1g萬(wàn)一h2g萬(wàn)-(P1 P2)d2q Tv2閥門開啟前，閥前液體為靜止液體。閥門開啟瞬間, 也可將閥前液體視為靜止液體。即：，代入 伯努利方程并化簡(jiǎn)得：1-11

10、如題1-11所示，一個(gè)水深2m,水平截面積為得水箱，底部接一直徑、長(zhǎng) 2m得豎直 管，在水箱進(jìn)水量等于出水量下作恒定流動(dòng)，求點(diǎn)3處得壓力及出流速度(略去各種損失)c解：由于水箱得進(jìn)水量等于出水量，液面高度保持 不變，可將水箱中得液體視為靜止液體。點(diǎn)3處得壓力可由靜壓力基本方程式求得：P3 PagN1.01 105 103 9.81 (2 1)( pa) 1.3 105 pa對(duì)點(diǎn)1、點(diǎn)2所在得截面1-1與2-2列伯努利方程22P1 ,V1P2 .V2一ng 5一h2g 萬(wàn) 因?yàn)椋?，代入伯努利方程并化?jiǎn)得:,12%g 2v2 v2 . 2ghi2 9.81 (2 1 1)(m/s) 8.86m/s

11、, 2_ ,_ , _2A d 23.14 0.1533,q2 A2v2 v 8.86(m /s) 0.156m /s441-12如題1-12所示得彎管，試?yán)脛?dòng)量方程求流動(dòng)液體對(duì)彎管得作用力。設(shè)管道入口處得壓力為P1,出口處得壓力為P2,管道通流面積為A ,流速為V,動(dòng)量修正系數(shù)B =1,油附圖題圖解：設(shè)彎管對(duì)流體得作用力為F,如圖所示。對(duì)控制液體列X方向得動(dòng)量方程：AP1 F sinAp2 cosq(v2 cosv)(1)(2)將代入(1)得：FA( p1 p2 cos ) qv(cos 1)sin所以，流體對(duì)彎管得作用力，方向與相反。1-13如題1-13圖所示，將一平板插入水得自由射流之

12、內(nèi)，并垂直于射流得軸線。該平板 截去射流流量得一部分，并引起射流剩余部分偏轉(zhuǎn)a角，已知射流速度，全部流量，求a 角及平板上得作用力F。解：設(shè)平板對(duì)流體得作用力為，如圖所示。分別沿 X、Y方向?qū)刂埔后w列動(dòng)量方程(1)(2)由流量連續(xù)性方程得:qq2q1qq2q1301218L/sq2sinsinq1q1附用 11 M 1-13q2.2 arcsin3121841.8cos . 1 sin2由（1）得：F v（qq2 cos )331 10 30(30 1018 10 3 5(N) 497.5N3流體對(duì)平板得作用力，方向與相反,即水平向右。1-14如題1-14圖所示，水平放置得光滑圓管由兩段組成

13、，直徑，長(zhǎng)度 ，油液密度，粘度,流量。管道突然縮小處得局部阻力系數(shù)試求總得壓力損失及兩端壓差。解：求各段流速q2d14318 1043260 3.14 (10 10 )3.82m/sV2q-d224318 104 一 3、260 3.14 (610 )10.62m/s求各段雷諾數(shù)，判斷流態(tài)Re1V1d13.82 10 10 320 10 619102320,層流Re2v2d210.62 6 10 320 10 631862320,紊流2E附圖12 胴1-14圖求沿程壓力損失第一段，p164打Re1 d12V16431910 0.01900 3.8225 _-(Pa) 0.66 10 Pa第二段

14、，p20.3164Re20l2d2求局部壓力損失2V220.35求總壓力損失求兩端壓差2V20.316431860.2530.006900 10.6225(Pa) 10.69 105Pa_2900 10.622一 一 一 5 0.18 10 Pap 0.66 10510.69 1 05 0.18 1 05(Pa) 11.53 105Pa選取進(jìn)油口、出油口所在平面分別為1-1、2-2截面，列伯努利方程P12Vi22V2p2 FP1P2/222(v2v1 )900225 _p (10.623.82 ) 11.53 10 (Pa)一 一 5 一11.97 10 Pa1-15如題1-15圖所示,在直徑

15、為d ,長(zhǎng)為L(zhǎng)得輸油管中，粘度為v得油在液面位差H得作用下運(yùn)動(dòng)著。如果只考慮運(yùn)動(dòng)時(shí)得摩擦損失，試求從層流過(guò)渡到紊流時(shí)得H表達(dá)式。解：液體通過(guò)管道得流量(DdRe 一 2320,q d24d242320d23202320,d(2)(3)將（2）、（3）同時(shí)代入（1）1-16如題1-16圖所示，柱塞得直徑，在力得作用下向下運(yùn)動(dòng)，將液壓缸中得油通過(guò)得縫隙排到大氣中去。設(shè)活塞與缸筒處于同心狀態(tài)，縫隙長(zhǎng)，油得動(dòng)力粘度,試確定活塞下落0、1m所需得時(shí)間。解：根據(jù)同心圓柱環(huán)形縫隙流量公式RR附圖14題】J6圖由于液體在縫隙得流動(dòng)方向與柱塞得移動(dòng)方向相反，所以上式取負(fù)號(hào)。即(1)設(shè)活塞下落0、1m所需得時(shí)間為

16、t,則在該時(shí)間內(nèi)，從縫隙排出得液體體積為，從而得到 縫隙得流量為:(2)又縫隙兩端得壓差為:(3)柱塞下降得速度為:(4)將、(3)、(4)d240t代入（1）得：3d 4F d12 Ld(d 2 )40t-23 d L(dt340 Fd223f3 Ld110t代入數(shù)據(jù):3 233(20 10 )50 1070 103(20 2 0.05) 103 340 (0.05 10 )1503-(s) 353.4s第三章習(xí)題3-4如題3-4圖所示，分別為兩液壓缸有效作用面積，液壓泵流量，負(fù)載，不計(jì)損失，求 兩缸工作壓力及兩活塞運(yùn)動(dòng)速度。3-5若要求某差動(dòng)液壓缸快進(jìn)速度就是快退速度得3倍，試確定活塞面積與活塞桿截面積之比為多少？3-7如題3-6圖所示，班級(jí)成績(jī)姓名任課教師學(xué)號(hào)批改日期構(gòu)件2與機(jī)架3組成螺旋副C, 2與1還組成螺旋副Bo現(xiàn)要求當(dāng)構(gòu)件1轉(zhuǎn)一圈時(shí)，構(gòu) 件2向右移動(dòng)0、2mm,問(wèn)螺旋副B得導(dǎo)程