流体力学课后作业

4-5为什么溢流阀在调压弹簧的预压缩量一定时，进口压力会随着流量的变化而有所波动？
解：溢流阀出口接油箱，则其进出口压差为其进口压力，由孔口流量方程 可知，在面积不变，即弹簧压缩量不变时，流量增大，其进口压力会增加。
4-6减压阀的出口压力取决于什么？其出口压力为定值的条件是什么？
解：
减压阀出口压力取决于负载压力的大小：负载压力小于其调定压力时，出口压力为负载压力；负载压力大于其调定压力时，出口压力为其调定值。
解：
2图示系统为一个二级减压回路，活塞在运动时需克服摩擦阻力Ｆ=1500Ｎ，活塞面积A=15cm2，溢流阀调整压力py=45×105Pa，两个减压阀的调定压力分别为pj1=20×105Pa和pj2=35×105Pa，管道和换向阀的压力损失不计。试分析：
1）当DT吸合时活塞处于运动过程中，pB、pA、pC三点的压力各为多少？
4某液压泵的输出油压p=10MPa，转速n=1450r/min,排量V=100mL/r，容积效率ηv=0.95总效率η=0.9，求泵的输出功率与电动机驱动功率。
二、作业题
2-9某液压泵的最大工作压力p=10MPa，电机转速n=1450r/min,排量V=17.6mL/r，容积效率ηv=0.90总效率η=0.8，求电动机驱动功率
危害：容积缩小p↑高压油从一切可能泄漏的缝隙强行挤出，使轴和轴承受很大冲击载荷，泵剧烈振动，同时无功损耗增大，油液发热。
容积增大p↓形成局部真空，产生气穴，引起振动、噪声、汽蚀等
总之：由于困油现象，使泵工作性能不稳定，产生振动、噪声等，直接影响泵的工作寿命。
2液压泵的工作压力取决于什么？泵的工作压力与额定压力有何区别？
2如图所示两个结构相同相互串联的液压缸，无杆腔的面积A1=100*10-4m2，有杆腔的面积A2=80*10-4m2，缸1的输入压力p1=0.9MPa，输入流量q=12L/min，不计损失与泄漏，求
（1）两缸承受相同负载时，该负载的数值及两缸的运动速度
（2）缸2（右缸）的输入压力是缸1（左缸）的一半时，两缸各能承受多少负载？
（3）缸1（左缸）不承受负载时缸2（右缸）能承受多少负载？
解：对两缸进行受力分析：
缸一： ，缸2： ，
（1）由条件知，
得出 0.5MPa，
0.02m/s, 0.016m/s
(2) =5.4kN 4.5kN
(3)由条件知 ， =11.25kN
二、作业题
3-1某一减速机要求液压马达的实际输出转矩T=52.5N.m，转速n=30r/min。设液压马达排量V=12.5cm3/r，容积效率ηMv=0.9，机械效率ηMm=0.9，求所需要的流量和压力各为多少？
由于不计能量损失，列伯努利方程
流量连续 ，由于d1<d2则A1<A2,得v1>v2.由伯努利方程可得p1<p2
4液压泵输出流量可以手动调节，当qv1=25L/min，测得阻尼孔前的压力为p1=0.5MPa；若泵的流量增加到qv2=50L/min，阻尼孔R前的压力为p2为多少？阻尼孔分别按细长孔与薄壁小孔两种情况考虑。
阻尼孔后接油箱，则其前后压差为阻尼孔前压力
细长孔时 则，流量与压差成正比，即 ，得p2=2p1=1MPa
薄壁小孔时 则，流量压差的(1/2)次方成正比，即 ，得p2=4p1=2MPa
二、作业题
P278 1-7
如图所示为一种抽吸设备。水平管出口通大气，当水平管内液体流量达到，某一数值，处以面积为A1处的垂直管子从液箱内抽吸液体。液体介质相同。问水平管内液体流量达到多少时才能开始抽吸。不计损失。已知4A1=A2，a1=3.2cm2和h=1m
解： 0.93
0.92
3-4如图所示两个结构相同相互串联的液压缸，无杆腔的面积A1=50*10-4m2，有杆腔的面积A2=20*10-4m2，输入流量q=3L/min，负载F1=5000N,F2=4000N,不计损失与泄漏，求
（1）两缸工作压力p1,p2两缸的运动速度v1,v2
解：对两缸进行受力分析 D得出p2=2MPa，p1=3MPa
绪论
1如何选用液压油？
选用液压油时，首先选择适当的油液品种其次选择合适的粘度。
选用液压油液的粘度要考虑环境温度、工作压力、运动速度、泵的类型
液压系统的环境温度：
矿物油的粘度受温度影响很大，为保证在工作温度下有较适宜的粘度，还必须考虑环境温度的影响。当温度高时，宜采用粘度较高的油液；环境温度低时，宜采用粘度较低的油液
液压泵的工作压力取决于负载，工作压力：泵工作时的出口压力，大小取决于负载。
额定压力：正常工作条件下按实验标准连续运转的最高压力。
3齿轮泵压力提高主要受那些因素影响？可采取哪些措施来提高齿轮泵的压力？
齿轮泵压力提高主要受泄漏、困油现象、径向不平衡力的影响
措施：采用浮动轴套减少泄漏；开卸荷槽消除困油现象；开压力平衡槽减小径向不平衡力
2液压系统组成
液压系统由动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油组成
第一章
一、补充题
1在图中所示液压缸装置中，d1=20mm,d2=40mm,D1=75mm,D2=125mm,qv1=25L/min.求v1，v2和qv2各多少？
由流量连续知：
2油管水平放置，截面1-1，2-2处的内径分别为d1=5mm，d2=20mm，管内油液密度为900kg/m3，不计能量损失，问，截面1-1，2-2处哪一出压力较高？
出口压力为定值的条件为负载压力大于其调定压力
4-8试比较溢流阀、减压阀、顺序阀（内控外泄式）三者之间的异同点
（略）
第六章
一、补充题
1在下所示回路中，液压泵的流量 ，液压缸无杆腔面积 ，液压缸有杆腔面积 ，溢流阀的调定压力 ，负载 。节流阀口为薄壁孔，流量系数 ，油液密度 ，试求：节流阀口通流面积 时的液压缸速度 、液压泵压力 、溢流功率损失 和回路效率 。
48试比较溢流阀减压阀顺序阀内控外泄式三者之间的异同点在下所示回路中液压泵的流量液压缸无杆腔面流面积时的液压缸速度v液压泵压力p溢流功率损失和回路效图示系统为一个二级减压回路活塞在运动时需克服摩擦阻力f1500n活塞面积a15cm2溢流阀调整压力py45105pa两个减压阀的调定压力分别为pj120105pa和pj235105pa管道和换向阀的压力损失不计
1-11
如图所示，一个水深2m，水平截面为3*3m的水箱，底部接一直径d=150mm，长2m的竖直管，在水箱进水量等于出水量下作恒定流动，求点3处的压力及出流速度
1-14水平放置的光滑圆管由两段组成，直径分别为d1=10mm,d2=6mm,每段长度l=3m，密度为900kg/m3，运动粘度为0.2*10-4m2/s,通过流量qv=18L/min,局部阻力系数为0.35.试求管内的总压力损失及两端的压力差。
右图顺序阀在后，溢流阀在前，则溢流阀打开为两者之和，压力表为106MPa。
二、作业题
4-2思考：
能否用两个两位三通阀替代一个两位四通换向阀使用？绘图说明。
4-3
解：电液换向阀采用内控，且中位机能卸载，此时其主阀芯换向压力太小不能正常换向，系统一直处于卸载状态，从而，液压缸无动作。
改进：在泵的出口增加预压阀；在换向阀与油箱之间增加背压阀；电液换向阀中位机能改为不卸载机能：o型。
2）当DT吸合时活塞夹紧工件，这时pB、pA、pC三点的压力各为多少？
3）如在调整减压阀压力时，改取pj1=35×105Pa和pj2=20×105Pa，该系统是否能使工件得到两种不同夹差：
第二章
一、补充题
1什么是齿轮泵的困油现象？说明困油现象的危害及如何消除。
困油现象产生的原因：为保证齿轮连续传动，必须要求前一对轮齿尚未脱开前，后一对轮齿就要进入啮合，即齿轮重迭系数ε＞1，在两对轮齿同时啮合时，它们之间将形成一个与吸、压油腔均不相通的闭死容积，此闭死容积随齿轮转动其大小发生变化，先由大变小，后由小变大。
液压系统的工作压力：
通常工作压力较高时，宜选用粘度较高的油，以免系统泄漏过多，效率过低；工作压力较低时，宜用粘度较低的油，这样可以减少压力损失。
运动速度：
当液压系统工作部件的运动速度很高时，油液的流速也高，液压损失随着增大，而泄漏相对减少，因此宜用粘度较低的油液；反之，当工作部件运动速度较低时，每分钟所需的油量很小，这时泄漏相对较大，对系统的运动速度影响也较大，所以宜选用粘度较高的油液。
4-4若先导型溢流阀主阀芯上的阻尼孔被污物堵塞，溢流阀会出现什么样的故障？为什么？
解：若先导型溢流阀主阀芯上的阻尼孔被污物堵塞，溢流阀主阀芯常开，不能正常调压。若先导型溢流阀主阀芯上的阻尼孔被污物堵塞，主阀芯上腔无压力补充，只需要推动主阀芯上腔的弹簧就可以推动主阀芯，而主阀芯上腔的弹簧为弱弹簧，此时主阀芯相当于常开。
将压力继电器安装在D点
3图中溢流阀调定压力为5MPa，减压阀调定压力为2.5MPa，设缸的无杆腔面积50cm2，液流通过单向阀和非工作状态下的减压阀时，压力损失分别为0.2MPa，0.3MPa。试问
当负载分别为0、7.5、30kN时（1）缸能否移动？
（2）A、B、C三点的压力分别为多少？
解：
负载分别对应的负载压力为0MPa、1.5MPa、6MPa
1YA
2YA
压力表读数（MPa）
-
-
12
+
-
7
-
+
9
+
+
4
2
如图所示双缸系统，A缸速度可用节流阀调节（溢流阀处于工作状态），试回答：
（1）在A缸运动到底后，B缸能否自动顺序动作而向右移动？说明理由
（2）如果B缸不能动作，在不增加元件的基础上，如何修改回路实现上述动作？作图表示
解：
本系统的顺序动作由压力继电器控制电磁换向阀实现，但压力继电器的入口压力由溢流阀调定为定值，所以不能工作，从而不能实现顺序动作。
速度：v1=q/A1=0.1m/s
V2=0.25m/s
3-5若要求差动液压缸快进速度v1是快退速度v2的3倍，试确定活塞面积A1与活塞杆面积A2之比
3-6如图所示，液压缸活塞直径D=100mm，活塞杆直径d=70mm，进入液压缸的流量q=25L/min，压力p1=2MPa，回油背压p2=0.2MPa，试计算三种情况下运动速度与方向及最大推力（实际计算其中一种。其余用公式表示）
负载压力为6MPa时，负载压力大于减压阀调定值，则系统压力由压力阀决定。缸不能移动，则溢流阀打开。则A、点压力为5MPa，B点压力为2.5MPa，考虑压力损失c点压力为2.2MPa
4已知顺序阀的调定压力为4MPa，溢流阀的调定压力为6MPa，当系统负载为无穷大时，计算图中压力表压力值
解：
负载为无穷大时，图中两阀都处于打开状态：左图顺序阀在前，溢流阀在后，溢流阀相当于顺序阀负载，由于溢流阀调定压力大于顺序阀调定压力，则顺序阀全开，进出口压力相等，都为6MPa，压力表读书为6MPa；
沿流动方向，取两截面1-1，2-2
q=v1*A1=0.00146m3/s=87.8L/min
1-10如图所示，阀门关闭时压力表的读数为0.3MPa，阀门打开时，读数为0.08MPa，直径为12mm，不计损失，求阀门打开时，管中的流速。
解，能量方程：
=22m/s q=150L/min=0.002499m3/s
解：设作用面积，无杆腔A1=7.85*10-3m2 ,有杆腔A2=4*10-3m2，活塞杆面积A=3.84*10-3m2
（1）方向向左
0.05m/s 14.9kN
(2)方向向左
0.104m/s 6.4kN
(3)方向向右
0.108m/s 7.69kN
第四章
一、补充题
1图示阀组，各阀调定压力示于符号上方。若系统负载为无穷大，是按电磁铁不同的通断情况将压力表的读数填在表中。
解：
=29.3MPa
=
3-2某液压马达排量V=70cm3/r，供油压力p=10MPa，输入流量q=100L/min,容积效率ηMv=0.92，机械效率ηMm=0.94，液压马达回油腔背压0.2MPa，求马达的输出转矩与转速。
解： 102.68N.m
21.8r/s=1314r/min
3-3某液压马达排量V=40cm3/r，当马达在p=6.3MPa和转速n=1450r/min时，马达的实际流量q=63L/min,马达的实际输出转矩为37.5N.m，求马达的容积效率、机械效率和总效率。
负载压力为0MPa时，负载压力小于减压阀调定值，则系统压力由负载决定。则C点压力为0MPa，考虑压力损失A、B两点压力分别为，0.5MPa，0.2MPa。缸可以移动
负载压力为1.5MPa时，负载压力小于减压阀调定值，则系统压力由负载决定。则C点压力为1.5MPa，考虑压力损失A、B两点压力分别为，2MPa，1.7MPa。缸可以移动
2.59kw
或者
第三章
一、补充题
1液压马达的排量V=100cm3/r，入口压力p1=10MPa，出口压力p2=0.5MPa，容积效率ηMv=0.95，机械效率ηMm=0.85，若输入流量q=50L/min，求马达转矩、转速、输入功率与输出功率。
解： 128.6N.m
7.9r/s
7.9kW
6.38kW