液压流体力学基础课后答案

液压技术

《液压技术基础》 液压技术基础》交通与车辆工程学院周长城

液压技术

上堂课内容回顾1.静止液体的力学基本概念和性质； .静止液体的力学基本概念和性质； 2.流动液体的基本方程； .流动液体的基本方程； (1)连续性定律 ) (2)伯努利方程 ) (3)动量定理 )

2011年3月15日

山东理工大学 交通与车辆学院

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液压技术

第五节 流体流动压力损失基本概念：在液压传动中，能量损失主要表现为压力损失， 基本概念：在液压传动中，能量损失主要表现为压力损失，压 力损失分为两类： 力损失分为两类：沿程压力损失和局部压力损失 沿程压力损失：油液沿等直径直管流动时所产生的压力损失， 沿程压力损失：油液沿等直径直管流动时所产生的压力损失， 这类压力损失是由液体流动时的内、外摩擦力所引起的。 这类压力损失是由液体流动时的内、外摩擦力所引起的。 局部压力损失：是油液流经局部障碍(如弯管、接头、 局部压力损失：是油液流经局部障碍(如弯管、接头、管道截 面突然扩大或收缩) 由于液流的方向和速度的突然变化， 面突然扩大或收缩)时，由于液流的方向和速度的突然变化， 在局部形成旋涡引起油液质点间， 在局部形成旋涡引起油液质点间，以及质点与固体壁面间相互 碰撞和剧烈

1-2 一盛水封闭容器从空中自由下落，则器内水体质点所受单位质量力等于多少 解：受到的质量力有两个，一个是重力，一个是惯性力。 重力方向竖直向下，大小为mg；惯性力方向和重力加速度方向相反为竖直向上，大小为mg，其合力为0，受到的单位质量力为0

1-5 如图，在相距δ＝40mm的两平行平板间充满动力粘度μ＝0.7Pa·s的液体，液体中有一长为a＝60mm的薄平板以u＝15m/s的速度水平向右移动。假定平板运动引起液体流动的速度分布是线性分布。当h＝10mm时，求薄平板单位宽度上受到的阻力。

解：平板受到上下两侧黏滞切力T1和T2作用，由T??Adu可得 dy T?T1?T2??A反）

UU1515????A?0.7?0.06?????84N（方向与u相

??hh0.04?0.010.01??1-9 某圆锥体绕竖直中心轴以角速度ω＝15rad/s等速旋转，该锥体与固定的外锥体之

间的间隙δ＝1mm，其间充满动力粘度μ＝0.1Pa·s的润滑油，若锥体顶部直径d＝0.6m，锥体的高度H＝0.5m，求所需的旋转力矩M。

题1-9图

解：取微元

【2012年】《液压与气压传动》姜继海 宋锦春 高常识-第1-7章课后答案【最新经典版】

1.1 液体传动有哪两种形式？它们的主要区别是什么？

答：用液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式被称之为液体传动。按照其工作

原理的不同，液体传动又可分为液压传动和液力传动，其中液压传动是利用在密封容器内

液体的压力能来传递动力的；而液力传动则的利用液体的动能来传递动力的。 1.2 液压传动系统由哪几部分组成？各组成部分的作用是什么？ 答：（1）动力装置：动力装置是指能将原动机的机械能转换成为液压能的装置，它是

液压系统的动力源。

（2）控制调节装置：其作用是用来控制和调节工作介质的流动方向、压力和流量，以

保证执行元件和工作机构的工作要求。

（3）执行装置：是将液压能转换为机械能的装置，其作用是在工作介质的推动下输出

力和速度（或转矩和转速），输出一定的功率以驱动工作机构做功。

（4）辅助装置：除以上装置外的其它元器件都被称为辅助装置，如油箱、过滤器、蓄

能器、冷却器、管件、管接头以及各种信号转换器等。它们是一些对完成主运动起辅助作

用的元件，在系统中是必不可少的，对保证系统正常工作有着重要的作用。 （5）工作介质：工作介质指传动液体，在液压系统中

绪论

选择题

【1.1】 按连续介质的概念，流体质点是指：（a）流体的分子；（b）流体内的固体颗粒；

（c）几何的点；（d）几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。

解：流体质点是指体积小到可以看作一个几何点，但它又含有大量的分子，且具有

诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。 （d）

【1.2】 与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是：（a）切应力和压强；（b）切应力和剪切变

形速度；（c）切应力和剪切变形；（d）切应力和流速。

dvdv???dy，而且速度梯度dy是流体微团的剪切变形速度解：牛顿内摩擦定律是

d?dt，故

???d?dt。

（b）

【1.3】 流体运动黏度υ的国际单位是：（a）m2/s；（b）N/m2；（c）kg/m；（d）N·s/m2。

解：流体的运动黏度υ的国际单位是m/s。

2

（a）

p?RT【1.4】 理想流体的特征是：（a）黏度是常数；（b）不可压缩；（c）无黏性；（d）符合?

。

解：不考虑黏性的流体称为理想流体。

（c）

【1.5】 当水的压强增加一个大气压时，水的密度增大约为：（a）1/20 000；（b）

1/1 000；（c）1/4 000；（d）1/2 00

Q??A2gH?0.62?bldH40dHdT??Q0.1939HT??5.1题

2 NN

5.3题 解：按小孔出流计算出口流量为：

2

则每水面下降的微段需要的时间为：

故需要时间为： 2.80.5

0

5.4解：依据题意，为短管出流水力计算问题。 可以先计算短流量，则灌水时间可求。 AQ?2gH

l???

d

?

?0.1524 ?2?9.8?18?0.0768m3/s80

0.03?0.12?2?0.48?4?0.50.15

V25

T???328s Q0.0768

4?dQ??A2gH?0.82?4p?0.756H?1.512mQ??A2gH?0.62??d22?9.8?2?1.218L/s2?9.8?2?1.612L/s??d42?9.8?2.8?0.1939Hm3/s40dH80?H0.1939H0.1939?690s?5.5解：水面最终保持平衡，即说明自流管的流量最终将与两台水泵的抽水量相同。

Q吸出?Q流入

流入

ie

1 8gn28?9.8?0.01126???1??0.02581

0.2R3()3

4

?d2 A50?24?Q?2g?H?? 流入3600l60

第二章 液压流体力学基础 练习题 一、填空题

1、油液在外力作用下，液层间作相对运动而产生内摩擦力的性质，叫做

。

2、作用在液体内部所有质点上的力大小与受作用的液体质量成正比，这种力称为

3、作用在所研究的液体外表面上并与液体表面积成正比的力称为 。

。

4、 液体体积随压力变化而改变。在一定温度下，每增加一个单位压力，液体体积的相对变化值，称为 5、液体流动中，任意一点上的运动参数不随时间变化的流动状态称为定常流动，又称

6、伯努利方程是以液体流动过程中的流动参数来表示 达式，即为能量方程。 二、单项选择题

1、粘度指数高的油，表示该油（）。

(A) 粘度较大；

(B) 粘度因压力变化而改变较大； (C) 粘度因温度变化而改变较小； (D) 粘度因温度变化而改变较大； (E) 能与不同粘度的油液混合的程度。

2、20℃时水的运动粘度为1×10-6㎡/S,密度ρ水=1000㎏/m3;20℃时空气的运动粘度为15×10-6㎡/S，密度ρ空气=1.2㎏/m3；试比较水和空气的粘度：

(A) 水的粘性比空气大

的一种数学表。

(B) 空气的粘性比水大

3、试讨论下述情况时，液压油的等效体积弹性模量K值会发生什么变化： 某一液

第2章 液压流体力学基础

液压传动以液体作为传动介质，按照液体流体力学基本原理进行传动与控制。本章主要讲述与液压传动有关的流体力学的基本内容，其研究范围限于工作液体在封闭管路或容器内的流动，为后续章节的学习打下必要的理论基础。

2.1 液压系统的工作介质

2.1.1 液压工作介质的类型

目前液压传动中采用的工作液体主要有矿物油、浮化液和合成型液三大类。由于矿物油润滑性能好、腐蚀性小、品种多、化学安定性好，能满足各种粘度的需要，故大多数液压传动系统都采用矿物油作为传动介质。工作液体的种类如下表所示：

机械油 汽轮机油 通用液压油 矿物油 液压导轨油 耐磨液压油 低凝液压油 清净液压油 数控液压油 专用液压油 工作液体 乳化液 油包水乳化液 (油60%，水40%) 水包水乳化液 (水90~95%，油5~10%) 磷酸脂基液压油 水——二元醇基液压油

合成型 国外二十世纪70年代初发展起来的高水基液压油现已演变到第三代。第一代是可溶性油，由5%的可溶性油和5%的水制成，即原始的水包油乳化液。第二代是合成液，不含油，由无色透明的合成溶液和水按5:95的比例配制而成。第三代是微型乳化液，它既不是乳化液，也不是深液，而是

一种在95%水中均匀地扩散着水

只有部分

2-1 已知某种物质的密度

w 1000kg/m

3

2.94g/cm

3

,

4C

o

时水的密度为

， 试求它的相对密度。

3

33

解:

d

w

2.94 10kg/m1000kg/m

2.94

2-2已知某厂1号炉水平烟道中烟气组分的百分数αco2=13.5%, αso2=0.3%,αo2=5.2%,α（

2

N2

=76%,α

2

H2O

=5%。试求烟气的密度。

3

SO 2.927kg/m

2

3

，

CO 1.976kg/m

3

，

O 1.429kg/m

2

3

，

N 1.251kg/m， H

3

2O

0.804kg/m

）

解: 混合气体的密度

a

ii

i 1

n

0.135 1.976 0.003 2.927 0.052 1.129 0.76 1.251 0.05 0.804=1.341kg/m

3

2-11借恩氏粘度计测得石油的粘度8.5ºE，如石油的密度ρ=850 kg/m3，求石油的动力粘度ºE。（）

解：待测液体在给定温度下的运动粘度与测得的恩氏度的关系：

0.0731E 0.0631/E, cm/s

o

o

2

0.0731 8.5 0.0631/8.5 0.6139

cm

2

/S

0.6139 10

4

850 0.05218

Pa

第一章 绪论

液压传动，由于它有很多突出的优点，所以在工业部门中获得了广泛的应用。它的主要优点是：在极低的稳定速度下能够产生极大的推力(或转矩)；单位功率的系统重量轻，尺寸小。而它的缺点—--泄漏，可以采用密封技术加以减小或消除。

1-1 千斤顶的小活塞直径为10mm，行程20mm，大活塞直径为40mm，重物W为50000N，杠杆比为L：l=500:25,求1)杠杆端施加多少力才能举起重物W？2)此时密封容积中的液体压力等于多少？3)杠杆上下动作一次，重物的上升量。又如小活塞上有摩擦力200N，大活塞上有摩擦力1000N，并且杠杆每上下一次，密封容积中液体外泄0.2cm到油箱，重复上述计算。

注：演算此题，可体会到得之于力，失之于速的道理。考虑损失后，对输入功率、输出功率及功率损失有一初步的概念。

1-2 液压传动系统有泵、阀、执行元3

件、油箱、管路等元件和辅件，还得有驱动

泵的电机。而如电机驱动系统，似乎只需一

只电机就行了。为什么说液压系统的体积

小，重量轻呢？

1-3 液压系统中，要经过两次能量的

转换，一次是电机的机械能转换成泵输出的

流动液体的压力能，另一次是输入执行元件

的流动液体的压力能转换成为执行元件的

机械能。经过能量转换是要损失能量的，那

么为

工程流体力学基础作业

1-9 已知椎体高为H，锥顶角为2?，锥体与锥腔之间的间隙为?，间隙内润滑油的动力黏度为?，锥体在锥腔内以?的角速度旋转，试求旋转所需力矩M的表达式。

解：以锥顶为原点，建立向上的坐标z

???v?

v?r??z?tan?

2?r2M???dz0cos?22H2?ztan?z?tan????dz0cos?? 3H2???tan??z3dz?0?cos??tan3?H4?2???cos?4H

1-10 已知动力润滑轴承内轴的直径D?0.2m，轴承宽度b?0.3m，间隙

??0.8mm，间隙内润滑油的动力黏度??0.245Pa·s，消耗的功率P?50.7kW，试求轴的转速n为多少？

DDD?D?D3b???Db??? 解：力矩 T?F??A??222?24?角速度 ??P4?1 ?PT?D3b????P4?

?D3b?转速 n?60604???P3?2830r/min 2?2??Db?

2-10 如果两容器的压强差很大，超过一个U形管的测压计的量程，此时可以将两个或两个以上的U形管串联起来进行测量。若已知h1?60cm，h2?51cm，油的密度?1?830kg/m3，水银的密度?2?1