流體力學(xué)與液壓傳動(dòng)期末復(fù)習(xí)試題

PAGE3.有一容器充滿了密度為ρ的油液，油壓力p值由水銀壓力計(jì)的讀數(shù)h來確定。現(xiàn)將壓力計(jì)向下移動(dòng)一段距離a，問壓力計(jì)的讀數(shù)變化Δh為多少？解：h為左右兩邊液面下降（左液面）、上升（右液面）后的差值，故每邊液面上下各為h/2，因壓力計(jì)下降了距離a，故左邊液面實(shí)際下降高度為a+Δh/2。取等壓面I-I，有p1=p2（p1為左等壓面壓力，p2為右等壓面壓力，見圖）在壓力計(jì)未下降時(shí)由等壓面有聯(lián)立上述三式，求得（注：上式中為大氣壓）（b-c=?h2-5液壓缸直徑D=150mm，柱塞直徑d=100mm，液壓缸中充滿油液。如果在柱塞上[圖（a）]和缸體上[圖（b）]的作用下F=50000N解：對于圖（a），所求壓力為對于圖（b），由于液壓缸上、下底面的環(huán)形面積上受壓力相互抵消，有效承壓面積和圖（a）相同，所以所求壓力也相同，即2-7如圖所示，一管道輸送ρ=900kg/m3的液體，h=15m。測得壓力如下：=1\*GB3①點(diǎn)1、2處的壓力分別是p1=0.45MPa、p2=0.4MPa;=2\*GB3②p1=0.45MPa、p2=0.25MPa。試確定液流方向。解：取點(diǎn)1為基準(zhǔn)面，列出伯努利方程 p=1\*GB3①當(dāng)點(diǎn)1、2處的壓力分別是p1=0.45MPa、p2=0.4MPa時(shí),由伯努利方程得到h因?yàn)槟芰繐p失是負(fù)數(shù)，可以判斷：液流從點(diǎn)2流向1。=2\*GB3②當(dāng)點(diǎn)1、2處的壓力分別是p1=0.45MPa、p2=0.25MPa時(shí),由伯努利方程得到h因?yàn)槟芰繐p失是正數(shù)，可以判斷：液流從點(diǎn)1流向2。2-18.設(shè)大氣中有一股流量為Q、密度為ρ的射流以速度v射到與水平成α角的平板上后分成兩股，如圖所示，求平板的力及流量Q1和Q2。動(dòng)量修正系數(shù)認(rèn)為均等于1。解：如忽略液體的自重和阻力，則由于壓力處處相等故液體流速也應(yīng)處處相等。設(shè)平板作用于液體的力為F，則平板所受力為R=-F，其方向垂直于平板。列出平板法線方向的動(dòng)量方程式則平板所受力為列出沿平板的動(dòng)量方程式（平板方向不受力）,即由連續(xù)性方程有聯(lián)立以上兩式得，若，則，。2-8如圖所示，用一傾斜管道輸送油液，已知h=15mm，p1=0.45MPa，p2=0.25MPa，d=10mm，l=20m，ρ=900kg/m3，運(yùn)動(dòng)粘度μ=45×10-6m2/s，求流量Q。解：取點(diǎn)1為基準(zhǔn)面，列出伯努利方程 p由伯努利方程得到hlhλ=由上三式可得v=gQ=vπ2-9某圓柱形滑閥如圖所示。已知閥芯直徑d=20mm、進(jìn)口油壓p1=9.8MPa、出口油壓P2=9.5MPa，油液密度ρ=900kg/m3，閥口流量系數(shù)Cd=0.62。求通過閥口的流量。解：由小孔流量公式有2-12液壓泵從一個(gè)大容積的油池中抽吸潤滑油，流量Q=1.2×10-3m3/s，油液粘度40°E，密度ρ=900kg/m3，求：=1\*GB3①泵在油箱液面以上的最大允許裝置高度，假設(shè)油液的飽和蒸汽壓為2.3m高水柱所產(chǎn)生的壓力。吸油管長l=10m，直徑d=40mm，僅考慮管中的摩擦損失。=2\*GB3②當(dāng)泵的流量增大一倍時(shí)，最大允許裝置高度將如何變化？解：(1)求吸油管的液體流速(2)判斷吸油管液體流態(tài)ν，故流態(tài)為層流。(3)列寫伯努利方程式選取油箱液體自由表面為I-I計(jì)算斷面，選取泵的吸油口處為II-II計(jì)算端面，列出I-I、II-II斷面處的能量方程式為式中，p1=pa（大氣壓），v1=0，h1=0（取I-I斷面為零勢能基準(zhǔn)面），p2=p，h2=H，v2=v，α1=α2=2（層流），（僅考慮管中的摩擦損失）。則上式化為(4)分別計(jì)算各項(xiàng)2-13如圖所示。直徑D=200mm的活塞在泵缸內(nèi)等速地向上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)油從不變液位的開敞油池被吸入泵缸。吸油管直徑d=50mm，沿程阻力系數(shù)λ=0.03，各段長度L=4m，每個(gè)彎頭的局部阻力系數(shù)ζ=0.5，突然收縮局部損失系數(shù)ζ縮=0.5，突然擴(kuò)大局部損失系數(shù)ζ擴(kuò)=1，當(dāng)活塞處于高于油池液面h=2m時(shí)，為移動(dòng)活塞所需的力F=2500N。設(shè)油液的空氣分離壓為0.1×105Pa，密度ρ=900kg/m3，試確定活塞上升的速度，并求活塞以此速度運(yùn)動(dòng)時(shí)。能夠上升到多少高度而不使活塞和油相分離。解：(1)列寫伯努利方程式選取油箱液體自由表面為I-I計(jì)算斷面，活塞位置為II-II計(jì)算端面，列出I-I、II-II斷面處的能量方程式為式中，p1=pa（大氣壓），v1=0，h1=0（取I-I斷面為零勢能基準(zhǔn)面），h2=h，v2=v，。則上式化為(2)分別計(jì)算各項(xiàng)根據(jù)質(zhì)量守恒定律帶入v2表達(dá)式得（3）活塞以此速度上升到多少高度而不使活塞和油相分離一液壓馬達(dá)排量qM=80cm3/r解：做馬達(dá)使用時(shí) T T做泵使用時(shí) q T p Q ω理論輸入功率 p由上式可得 T泵的機(jī)械效率 η某泵輸出壓力為10MPa，轉(zhuǎn)速為1450r/min,排量為200ml/r，泵的容積率ηVp=0.95，總效率解： Q Q P P某液壓馬達(dá)排量qM=250ml/r，入口壓力為9.8MPa，出口壓力為0.49MPa，其總效率=1\*GB2⑴液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩；=2\*GB2⑵液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)速。解：理論流量 Q Q 由上兩式可知 q n實(shí)際輸入功率 P實(shí)際輸出功率 P液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩 T一液壓泵，當(dāng)負(fù)載壓力為80×105Pa時(shí)，輸出流量為96L/min；而負(fù)載壓力為100×105解： T p 靜特性曲線方程 p-80× Q=-2× 實(shí)際流量 Q 容積效率 η 解：=1\*GB3①普通連接時(shí)，液壓缸運(yùn)動(dòng)速度為則=2\*GB3②差動(dòng)連接時(shí)進(jìn)入無桿腔流量Q’’則解:解：設(shè)d1＞d2，工作臺向左運(yùn)動(dòng)的速度為v1，推力為F1；向右運(yùn)動(dòng)的速度為v2，推力為F2。壓力油從A管進(jìn)入時(shí)（B管回油）壓力油從B管進(jìn)入時(shí)（A管回油）兩柱塞缸同時(shí)進(jìn)油時(shí)，形成差動(dòng)連接，設(shè)其速度為V3（方向向左），推力為F3（方向向左）解：⑴求負(fù)載和流速列出液壓缸1，2的受力平衡方程式而通過液壓缸1，2的受力平衡方程式得到FL1和FL2并帶入到上式得流速為⑵求負(fù)載當(dāng)時(shí)，由上述力平衡方程式有則求負(fù)載時(shí)，由平衡方程式有解答：防止重物下滑。實(shí)現(xiàn)速度切換。解答：系統(tǒng)將會卸荷。解答：壓力高于減壓閥的調(diào)定壓力時(shí)，導(dǎo)閥打開，閥口減小，甚至關(guān)閉，有少量油液經(jīng)導(dǎo)閥泄回油箱。壓力低于減壓閥的調(diào)定壓力時(shí)，減壓閥閥口不變，即保持常開狀態(tài)。解答：三級，而且pY1>pY2>pY3。解答：pp=2MPapp=9MPa解答：快速運(yùn)動(dòng)時(shí)：負(fù)載壓力pL=0，故pB=0，因pB<pJ,故減壓閥閥芯沒動(dòng)，減壓閥閥口全開。因?yàn)闇p壓閥閥口全開，無減壓作用，故pA=pB=0。工件夾緊后：負(fù)載壓力pL增加，pB也隨之增加，導(dǎo)致減壓閥閥芯抬起，減壓閥閥口關(guān)小，穩(wěn)定輸出壓力，使pB=pJ=2.5MPa。此時(shí)活塞已經(jīng)停止運(yùn)動(dòng)，故減壓閥閥口無流量通過。由于流經(jīng)減壓閥導(dǎo)閥的流量很小，因此，A點(diǎn)壓力升高，最終將溢流閥頂開，pA=pY=5MPa。解：設(shè)液壓缸向右運(yùn)動(dòng)的速度為v1因 v1=節(jié)流閥1和2的流量分別為 Q1=C 由Q1=2Q2知 C整理后得 Δ即 pp 液壓缸向右運(yùn)動(dòng)的力平衡方程為 p1 將（1）、（2）代入數(shù)值并聯(lián)立求解得 P1=6.668×105Pa P2=3.333×105Pa 液壓缸向右運(yùn)動(dòng)的速度為 v設(shè)液壓缸向左運(yùn)動(dòng)的速度為v2當(dāng)液壓缸向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，可能存在兩種情況：=1\*GB3①泵的出口壓力低于溢流閥調(diào)定壓力，泵的全部流量進(jìn)入液壓缸有桿腔；=2\*GB3②泵的出口壓力等于溢流閥調(diào)定壓力，泵的部分流量進(jìn)入液壓缸有桿腔。 第=1\*GB3①種情況： Q1 根據(jù)連續(xù)性定理，液壓缸無桿腔的流量Q1等于溢流閥2的流量 Q 代入Q1得到液壓缸無桿腔的壓力 P1=81.3×105Pa 由液壓缸活塞的力平衡方程得到液壓缸有桿腔的壓力 p 此壓力大于溢流閥調(diào)定壓力，這是不可能的。因此該情況不存在。 第=2\*GB3②種情況： 由Q1=2Q2知 C整理后得 Δ即 p1 液壓缸向右運(yùn)動(dòng)的力平衡方程為 p1 將（1）、（2）代入數(shù)值并聯(lián)立求解得 P1=12.889×105Pa P2=16.778×105Pa 液壓缸向右運(yùn)動(dòng)的速度為 v根據(jù)計(jì)算結(jié)果，活塞的正反向速度可能相等。解：設(shè)液壓缸無桿腔油壓力為p1，則 p溢流閥調(diào)定壓力pY=1\*GB3①pJ=5×10因pJ<p=2\*GB3②pJ=20×105因pJ>p1=10×105=3\*GB3③pJ=25×10此時(shí)情況與=2\*GB3②基本相同，即活塞運(yùn)動(dòng)，且速度v的大小與節(jié)流閥兩端壓差pJ-p1=15×105Pa溢流閥調(diào)定壓力pY=1\*GB3①pJ=5×10因pJ<p=2\*GB3②pJ=20×105因pJ>pY=15×105Pa，減壓閥不工作，閥口常開，不起加壓作用，此時(shí)節(jié)流閥入口壓力為pY=3\*GB3③pJ=25×10此時(shí)情況與=2\*GB3②完全相同。解： （1）FL=10000N p1 v= k （2）FL=10000N p1 v= k （3）FL=0 p1 v= k Q解：無桿腔活塞面積A有桿腔活塞面積A=1\*GB3①活塞平衡方程 p1A p=2\*GB3②FL=15000N Δ=3\*GB3③vmax=5cm/s所對應(yīng)的節(jié)流閥最大過流量QT為 Q 由QT p2所能承受最大負(fù)切削力為 FLmax=4\*GB3④vmin=Q=5\*GB3⑤vmin=QTmin由計(jì)算結(jié)果可見，對于相同的節(jié)流閥開口量，進(jìn)口節(jié)流調(diào)速能比出口節(jié)流調(diào)速得到更低的穩(wěn)定速度。解： =