液压与气压传动技术及应用（田勇、高长银）课后习题答案

第1章习题答案

1. 液压与气压传动是以流体（液压油或压缩空气）作为工作介质对能量进行传递和控制的

一种传动形式。

液压千斤顶、机床动力滑台液压系统等等。 汽车开关门气动系统、气动磨粉机等等。 2. p3-4 3. p4-6

4. 答：不行。

因为，液压传动中有较多的能量损失（摩擦损失、压力损失、泄漏损失），效率低，所以不宜作远距离传动。

5. 答：液压传动工作平稳、功率大、输出力大，但功率损失大不宜作远距离传动；而气压

传动便于作远距离传动，具有防火、防爆、耐潮湿的能力，与液压方式相比，气动方式可在恶劣的环境（高温、强振动、强冲击、强腐蚀和强辐射等）下进行正常工作，但是，由于气体的可压缩性较大，平稳性不如液压传动，且压力级一般小于0.8MPa，系统的输出力较小。有时采用气液联动方式可以克服彼此的缺陷，利用彼此的优势。 6. p6-8

第2章习题答案

2.8 思考题与习题答案

1. 液压油有哪几种类型？液压油的牌号和粘度有什么关系？如何选用液压油？ 答：目前液压油主要包括矿物型液压油和难燃型液压油；液压油的粘度等级是以其40℃时运动粘度的中心值来表示的，如L-HM32液压油的粘度等级为32，则40℃时其运动粘度的中心值为32mm2/s；选择液压油一般首先选择液压油的品种，然后再选择液压油的粘度。

2. 动力粘度、运动粘度的含义是什么？ 答：动力粘度是指液体在单位速度梯度下流动时单位面积上产生的内摩擦力。液体的动力粘度与其密度的比值，称为液体的运动粘度。

3. 液压油粘度过高、过低会有什么不良的影响？

答：液压油粘度过高对液压装置不利，其本身也会发生化学变质，产生各种生成物，缩短它的使用期限；过低影响其润滑效果。

4. 什么是压力？压力有哪几种表示方法？液压系统的工作压力与外界负载有什么关系？

答：静止液体某点处单位面积上所受的法向力称为该点的静压力。静压力在物理学上称为压强，在液压传动中称为压力。压力有两种表示方法：一种是以绝对真空作为基准所表示的压力，称为绝对压力；另一种是以大气压力作为基准所表示的压力，称为相对压力。液压系统的工作压力随着外界负载的增大而增大。

5. 连续性方程的本质是什么？它的物理意义是什么？

答：连续方程的本质是质量守恒。它的物理意义是在单位时间内流过管中每一截面的液体质量是相等的。

6. 说明伯努利方程的物理意义，并指出理想液体的伯努利方程和实际液体的伯努利方程有什么区别。

答：伯努利方程的物理意义就是能量守恒定律在流体力学中的具体表达式。理想液体的伯努利方程表示液体在流动时，具有三种形式的能量，分别是动能、势能和压力能。它们之间可以相互转换，但总和不变。但实际液体在管道内流动时，由于液体存在粘性，会产生摩擦力，消耗能量；同时，管道局部形状和尺寸的变化，会使液流产生扰动，也消耗一部分能量。因此，实际液体在流动过程中，会产生流量损失。

7. 管路中的压力损失有哪几种？它们有什么区别？

答：在液压传动中，能量损失主要表现为压力损失，压力损失可分为沿程压力损失和局部压力损失。油液沿等直径直管流动时所产生的压力损失，称为沿程压力损失。这类压力损失是由液体流动时的内、外摩擦力所引起的。它主要取决于管路的长度、内径、液体的流速和粘度等。而局部压力损失是油液流经局部障碍（如弯头、接头、管道截面突然扩大或收缩）时，由于液流方向和速度的突然变化，在局部形成旋涡引起油液质点间及质点与固体壁面间相互碰撞和剧烈摩擦而产生的。

8. 一个潜水员在海深300m处工作，若海水密度??1000kg/m3，问潜水员身体受到的静压力等于多少？

解：由静力学基本方程知，在海深为h?300m处液体静压力为

p?p0??gh?(106?1000?9.8?300)N/m2 ?3.9?106N/m2?3.9MPa

9. 一平板相距另一固定平板0.8mm，二板间充满液体，上板在每平方米为4N的力作用下以0.5m/s的速度移动。求该液体的粘度。

Ff??解：由动力粘度的物理意义及公式??，可得该液体的粘度为 duduAdydy??4Pa?s?0.0064Pa?s

0.50.8?10?310. 如图2-20所示，直径为d、重力为FG的活塞浸在液体中，并在力F的作用下处于静止状态。若液体的密度为?，活塞浸入的深度为h。试确定液体在侧压管内的上升高度x。

解：由帕斯卡定律可知，

?g(x?h)?4(F?FG)

?d2整理可得侧压管内的上升高度

x?4(F?FG)?h

??gd211. 如图2-21所示液压泵的吸油高度Hs。已知吸油管内径d?50mm，泵的流量

4?42q?140L/min，泵入口处的真空度为2?10Pa，油液的运动粘度??0.34?10m/s，

密度??900kg/m3，弯头处的局部阻力系数??0.5，沿程压力损失忽略不计。

解：设真空度为Pt，局部压力损失为P?，进口处的速度为v1，泵出口处的速度为v2，油液在管内的速度为v，泵出口处的压力为P2，那么由实际伯努利方程

2p0v12p2v2???Hs??hw ?g2g?g2g由于v1??v2,故v1?0，又在弯头处有局部阻力，沿程压力损失忽略不计，上式整理可得真空度为

2v2Pt??gHs????p?

2又?p????v22，v?Re?q，v2?，取Re?2300，代入上式整理可得 2d??d/2?pt?Re2?28q2，代入数据整理可得 Hs??24?2?gg?dgdHs?2.1m

图2-20 习题10的图 图2-21 习题11的图

12. 某液压系统由泵驱动马达的管路如图2-22所示。已知管径d?16mm，管路总长

L?384cm。油液密度??880kg/m3，油液的运动粘度??18.7?10?2cm2/s，流速v?5m/s，在450时局部阻力系数??0.3，在900时??1.12，在1350时??2。试求由

泵至马达的全部压力损失为多少？ 解：全部压力损失公式

??p???p????p?

又

l10?v2l34?v2l45?v2l194?v2l100?v2??p???10d2??34d2??45d2??194d2??100d2??p???9004?v90202??450?v45202??1350?v135202??900?v90202

取??10，代入上式整理得

??p??0.83Mpa

??p??2.73Mpa

故，

??p?3.56Mpa

图2-22 习题12的图

13. 如图2-23所示，齿轮泵从油箱吸油。如果齿轮泵安装在油面之上0.5m处，泵的流量为20L/min，吸油管内径d?24mm，设滤网及吸油管道内总的压降为3?10Pa，油的密度为900kg/m3。求泵吸油时泵腔的真空度。

解：设泵的流量为q，总的压降为?p，取油箱液面为I-I截面，泵吸油口处为II-II截面，以I-I截面为基面，列些伯努利方程

4p1v12p2v22???h??hw ?g2g?g2g因为I-I截面上p1为大气压，而v1远小于v2，故v1可忽略不计，故有

p1p2v22??h??hw ?g?g2g整理可得，泵吸油口的真空度为p1?p2??gh??v222??p

又v2?q??d/2?2，代入整理可得真空度为

p1?p2?3.47?104Pa

14. 如图2-24所示的柱塞直径d?22mm，缸套的直径D?26mm；长l?76mm，柱塞在力F?50N的作用下往下运动。若柱塞与缸套同心，油液的动力黏度

??0.784?10?6Pa?s。求柱塞下落0.1m所需时间。

解：经分析知此题可用同心环形缝隙的有关知识求解，同心环形缝隙的公式为

?dh3Q??p

12?l其中，h?DdF?，?p?，代入数据整理可得 222??d/2?Q?101.8m3/s

设液体沿缝隙上升的速度为v，由公式v?Q22???D/2???d/2????，代入整理可得

v?6.8?105m/s

那么下落0.1m所需时间为t?1.5?10s

?7

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