液壓與氣壓傳動階段練習一

1、液壓與氣壓傳動階段練習一液壓傳動的基本知識與流體力學基礎一、思考題1、簡述液壓傳動的定義，并說明液壓傳動系統(tǒng)的組成以及各部分的主要作用。2、什么叫做液體的粘性？試說明常用粘度的表示方法及其單位，并說明液體粘性隨液 體壓力和溫度的變化關系。3、液體的壓力的定義是什么？請說明壓力的單位以及三種表達方式。4、簡述理想液體和穩(wěn)定（定常）流動的概念。5、液體在管路中的流動有哪兩種基本型態(tài)？簡述它們的基本特征以及判別它們的方法。6、液壓系統(tǒng)中，液體的壓力損失分為哪幾類？請說明各類壓力損失分別產生在什么情 況下。二、計算題1、如下圖1所示，液壓千斤頂柱塞的直徑D=34mm，活塞的直徑d=13mm，杠桿的長

2、度如圖中所示。試問在杠桿端應加多大的力F才能將重力W為5X 104N的重物頂起？圖12、如下圖2所示，液壓缸內徑D=120mm，柱塞直徑d=80mm，負載F=50kN。若不計 液壓油自重及柱塞或缸體重量，求在a、b兩種情況下液壓缸內的液體壓力。圖23、某壓力控制閥如圖3所示，當p1=6MPa時，壓力閥開啟。若d1=10mm, d2=15mm, p2=0.5MPa,試求：彈簧的預緊力Fs； 當彈簧剛度k=10N/mm時，彈簧的預壓縮量x（預緊力不變）；圖34、如圖4所示，油管水平放置，截面1-1、2-2處的內徑分別為d=5mm、d2=20mm, 在管內流動的油液密度P =900kg/m3，運動粘

3、度v =20mm2/s。若不計油液流動的能量損 失，試問：截面1-1和2-2哪一處的壓力較高？為什么？； 若管內通過流量q=30L/min，求兩截面之間的壓力差Ap；Ri11P2-9山號hl5、如圖5所示，一股在大氣中的射流流量為q,以速度v射到與射流中心線成角的平板 A后，射流分成兩股，兩股射流流量為q1和勺2，取動量修正系數(shù)等于1。試求垂直作用 于平板A上的力F。A圖56、某液壓系統(tǒng)由液壓泵、液壓馬達和中間管路所組成，如圖6所示。已知管路直徑為 16mm，油的密度為900kg/m3，運動粘度v=20mm2/s，流速v=2m/s，管道為金屬 光滑圓 管。在45處局部阻力系數(shù)Z=1.3，在90

4、處Z =2.12，試求由液壓泵輸出的壓力油到 達液壓馬達后總的壓力損失。圖6液壓與氣壓傳動階段練習一答案一、思考題1、答：液壓傳動是以液體作為工作介質，利用液體的壓力能來實現(xiàn)各種機械的傳動和 自動控制的系統(tǒng)。液壓傳動系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：1）能源裝置：把驅動電機的機械能轉換成液體的的壓力能裝置，一般最常見的是各類 液壓泵。2）執(zhí)行裝置：把液體的壓力能轉換成機械能的裝置，包括輸出直線運動的液壓缸和輸 出回轉運動的液壓馬達。3）控制調節(jié)裝置：對液壓傳動系統(tǒng)中液體的壓力、流量、和流動方向進行控制和調節(jié) 的裝置，一般指各類液壓閥。4）輔助裝置：指在液壓傳動系統(tǒng)中除上述三類以外的其它裝置，包括油箱、

5、油管、濾 油器等。5）傳動介質：用來傳遞壓力能的液體2、答：液體在外力作用下流動（或有流動趨勢）時，分子間的內聚力要阻止分子相對運動 而產生的一種內摩擦力，這一現(xiàn)象稱為液體的粘性。液體粘性的表達方式主要有兩類：a）動力粘度：它指的是液體的流動時，在單位速度梯度下單位面積上產生的液體的 內摩擦力。動力粘度的國際單位是：Pas（帕斯卡秒）。b）運動粘度v：它是液體動力粘度與其密度的比值。運動粘度的國際單位是m2/s（平方米/秒），常用單位還有 St （10-4m2/s），cSt （10-6m2/s）對液壓傳動系統(tǒng)的工作介質來說，當液體的壓力增大時，液體的粘度增大，但在一 般液壓系統(tǒng)使用的壓力范圍內

6、，粘度的變化很小，可以忽略不計。但液壓傳動系統(tǒng)的工 作介質對溫度的變化十分的敏感，當溫度升高時，液體的粘度將顯著下降。3、答：液體的壓力指的是施加在液體表面的，并垂直于液體表面指向液體內部的單位 面積上作用的法向力的值。壓力的國際單位是Pa（帕斯卡），常用單位有MPa（106Pa），bar（105Pa）壓力的表達方式有三種，分別是：-絕對壓力：是指以絕對真空為基準所表示的壓力。-相對壓力：它是以大氣壓為基準，當壓力高于一個大氣壓時，則高于一個大氣壓的那部分壓力值為相對壓力的值。即：相對壓力=絕對壓力一大氣壓力-真空度：它是指以大氣壓為基準，當壓力低于一個大氣壓時，則低于一個大氣壓的那部分壓力值

7、為真空度的值。即：真空度=大氣壓力一絕對壓力4、答：在研究液體流動時的運動規(guī)律時，所假定的既無粘性，又不可壓縮的液體稱之 為理想液體。當液體流動時，若液體中任何一點的壓力、速度和密度都不隨時間而變化，則這種 流動就稱為定常穩(wěn)定流動（定常流動）。5、答：液體在管路中的流動分為層流和湍流兩種基本型態(tài)。液體處于層流狀態(tài)時，液 體的流速較低，質點受粘性力制約，不能隨意運動，粘性力起主導作用，液體質點的流 動成線性和層狀，且運動方向均平行于管路軸線；在處于湍流狀態(tài)時，由于液體流速較 高，粘性力的制約作用減弱，而慣性力起主導作用，因此液體質點的運動雜亂無章，除 了平行于管路軸線的運動之外，還包括劇烈的橫向

8、運動。6、答：液壓系統(tǒng)中的壓力損失分為兩類，一類是油液沿等直徑直管流動時所產生的壓 力損失，稱之為沿程壓力損失。這類壓力損失是由液體流動時的內、外摩擦力所引起的； 另一類是油液在經過局部障礙時，由于液流的方向和速度的突然變化，在局部形成漩渦 從而引起油液質點間、以及質點和固體壁面間相互碰撞和劇烈摩擦而產生的壓力損失， 稱之為局部壓力損失。局部壓力損失主要出現(xiàn)在管路中的閥口、彎管、通流截面變化等 處。二、計算題1、解：由于千斤頂容器內液體壓力相等（帕斯卡原理），若將重物頂起，則推動活塞所 需要的力F由以下關系得出： TOC o 1-5 h z Wd2132P = 冗 d 2 4n F= 一W =

9、x 5 x P = 冗 d 2 4兀D 2342D 24根據杠桿原理：則所需施加在杠桿上的力F為：F =史-F=史 x 7309.7 = 243.7N 7507502、解：對于a情況，外力通過柱塞加載到液體上，因此液體的壓力p為:Pi4 Pi4 x 50 x 1033.14 x 0.082=9.95MPa對于情況b，外力作用在缸體上，列缸體的受力平衡方程:F + p -(D2 -d2) = p -D2 n p = 4 = 9.95MPa2 4% 4七兀d 23、解：(1)對于該壓力閥，液體作用力等于液體壓力在閥心鋼球上的沿作用方向(橫向) 的投影面積之積。由此列出鋼球閥心的受力平衡方程：A =

10、-d 2 =凹 X 0.012 = 7.85 X10 -5 m2 R 4 14p - A = F + p - A n F = (p p ) - A = (6 0.5) x 106 x 7.85 x 10-5 = 431.75NI 1 R s 2 R s 12 R(2)根據彈簧彈力的虎克定律：=kx n =kx n x =431.7510=43.175mm4、解：(1)2-2截面的壓力要高于1 -1截面的壓力。這是因為由于根據連續(xù)性方程，在 相同流量的情況下液體流速與管路通流面積成反比，因此在2-2截面的流速要低于1-1 截面流速。在根據伯努利方程，在個截面機械能守恒的條件下，液體由1-1截面流

11、到2-2 截面，由于流速能降低，勢能保持不變(位于同一管道軸線)，因此壓力能必然增加， 故2-2截面的壓力高于1-1截面。4 x 30(2)對1-14 x 30-1 截面流速：v = = 25.48m/ s1 J6 X104 X 3.14 X 52 X10-64 x 30d 4 x 30- 2截面流速：v = = 1.59m / s2 兀/6X104 X 3.14 X 202 X10-6d 24 2,V 2, v 2P900 一 一 f -1 + hg + = % + hg + i n Ap = p 一 p =一 (v2 一 v2) =(25.482 -1.592) = 0.29MPap2 p

12、2”，212，25、解：由于題目所求的是液流垂直作用在平板上的力，因此，分別對兩部分發(fā)散的液 流在垂直與平板方向上列動量方程對于1： F = -P1 (0 - v - sin甲)=p1 - v - sin甲對于:F = -p (0 - v - sin甲)=p - v - sin甲2222+ = 12F = F + F = p - v - sin 甲 + p - v - sin 甲=p - v - sin 甲6、解：根據管路圖可知，在系統(tǒng)中，直管段部分的總長為：L = 30 +100 + 30 +194 + 46 +100 = 500cm = 5m 此外，管路中共有90彎頭3處，45彎頭2處。根據雷諾方程，油液在管路中的雷諾數(shù)Re為:Re = Vd = 2X16X10-3 = 1600由于Re2320，則液體處于層流狀態(tài)。U20 X10-6總的壓力損失為直管段沿程壓力損失