液压与气动技术(张利平)课后习题答案
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2－1液体粘性的物理实质是什么？可采用那些方法来度量液体的粘性？
答：液体粘性的物理实质是：流体抵抗剪切变形的能力，液体在外力作用下流动或有流动的趋势时，液体的分子见内聚力会阻碍分子相对运动而产生一种内摩擦力，这种特性称为粘性。
液体的粘性的大小用粘度来表示，常用的粘度有三种：动力粘度、运动粘度、和相对粘度。
3、控制调节元件：控制调节系统中从从动力源到执行元件的流体的压力、流量（速度）和方向，从而控制执行元件输出的力（转矩）、速度和方向以保证执行元件驱动主机工作机构完成预订的运动规律。
4、辅助元件：用来存放、提供和回收介质（液压油液）；滤除介质中的杂志，保证系统正常工作所需介质的清洁度；实现元件之间的连接及传输载能介质；显示系统的压力、温度等。
根据上述条件列伯努利方程：
出水口流量
根据连续性方程：
取E处和出水口处截面做研究对象列伯努利方程
（表压）
2-19
2-20根据伯努利方程真空度由三部分组成，势能、动能压力能损失。
2-21
油管左侧压力
管道中的压力损失
泵入口压力
2－22
解：作用于液压缸无杆腔活塞上的压力
节流阀1进出口的压差为
节流阀2进出口的压差为
由于负载＝0所以PA=PB=PC=0MPa
5-22
解：1、液压缸活塞运动负载压力PL=4MPa时A、B两点的压力？
PA=PB=PL=4MPa
2、负载压力为PL=1MPa时A、B两点的压力？
PB=PL=1Mpa PA顺序阀的开启压力PA=3MPa
3、活塞运动到终点时，A、B两点的压力？
PA=PB等于溢流阀的调定压力PA=PB=5MPa
根据缸的受力列平衡方程式（F1=0）
根据缸的受力列平衡方程式（F2=0）
5-18
1YA
+
—
—
2YA
—
+
—
系统压力
PB
PC
0
5-19 8Mpa; 6Mpa 4Mpa 2Mpa
5-20
电
磁
铁
1YA
—
—
—
+
—
+
+
+
2YA
—
—
+
—
+
—
+
+
3YA
—
+
—
—
+
+
—
+
排油压力
0
2
4
6
6
8
10
12
5-21
解：1、泵的出口压力等于溢流阀的调定压力时，夹紧缸使工件夹紧AC点的压力？PB大于减压阀的调定压力因此PA PC处的压力等于减压阀的调定压力。
PA=PC=2.5MPa
2、当泵的出口压力由于工作缸快进压力做空载运动时A、B、C三点压力？
PB小于减压阀的调定压力因此PA处的压力等于PB压力。PB=PA=1.5MPa
由于单向阀的存在PA压力降低单向阀关闭PC保持原2.5MPa不变，PC=2.5MPa
3、夹紧缸夹紧工件前的空载运动时A、B、C三点压力？
工进1：需要工进1时，1YA得电，3YA断电4YA得电液压油经变量泵、单向阀1、三位四通阀左位进入液压缸无杆腔，回油经液压缸有杆腔、调速阀1、液控单向阀2流回油箱。此时工进1的速度取决于调速阀1阀口的开度。
根据薄壁小孔的计算公式计算流经节流阀A1、A2的流量
液压缸的流量
活塞的速度
3-14
解：
实际流量
泵的输出功率
电机输入功率
3－16
wk.baidu.com解：
泵的理论流量为
泵的容积效率为
机械效率
电机的功率
驱动的转矩
或
4-5
解：液压马达的输出转速为：
输出的转矩
输出的功率
输入功率
4-7
解：输出的转矩为：
输出的角速度为：
4-12
解：根据缸的受力列平衡方程式（F1=F2）
1.2 液压系统和气压传动通常由哪几部分组成？各组成部分的功用是什么？
答:液压传动和气动系统一般由能源元件、执行元件、控制调节元件、辅助元件四部分组成。
各个部分的功能如下：
1、能源元件：将原动机(电动机或内燃机)供给的机械能转变为流体的压力能，输出具有一定压力的油液或空气。
２、执行元件：将工作介质（液压油液或空气）的压力能转变为机械能，用于驱动负载对外做功，实现往复直线运动、连续回转运动或摆动
它们的关系见上图：当P>Pa时绝对压力＝大气压力＋相对压力（表压）当P<Pa时绝对压力＝大气压力-相对压力（真空度）
若某液体表压力为10Mpa其绝对压力＝10＋0.1（大气压力）＝10.1Mpa
若某处的绝对压力是0.03Mpa其真空度＝0.1（大气压力）－0.03＝0.07Mpa
2－8说明伯努利方程的物理意义？并指出理想伯努利方程和实际液体的伯努利方程的区别？
答：伯努利方程方程是能量守恒定律在流体力学中的一种表达形式。理想液体的伯努利方程的物理意义在于：在管内做定常流动的理想液体的总比能由三中形式的能量组成：比位能、比压能和比动能。在任何一个通流截面上三者之和为一定值，三者可以相互转换，即能量守恒。
实际液体由于存在着粘性，其粘性力在起作用，并表示为对液体流动的阻力，实际液体的流动要克服这些阻力，表示为机械能的消耗和损失，因此，当液体流动时，液流的总能量或总比能在不断地减少。理想伯努利方程中的流速采用平均流速代替实际流速因此在实际液体的伯努利方程中引入了动能修正系数。
此时PB取决于溢流阀的调定压力PB=4.5MPa
Pd取决于减压阀Pj1的调定压力Pd=3.5MPa
Pc取决于减压阀Pj2的调定压力Pc=2MPa
7-14
解：上图的液压系统由单向变量泵，单向阀1、液控单向阀1、2调速阀1、2
三位四通阀二位三通阀1、2液压缸组成。
工作原理：液压缸快进：当三位四通电磁阀1YA得电二位三通阀1 3YA得电时形成差动快进液压回路，液压油经变量泵、单向阀1、三位四通阀左位进入液压缸无杆腔，回油经液压缸有杆腔、液控单向阀1、三位四通阀左位流入液压缸左腔。从而使液压缸活塞快速右移。
2-4什么是绝对压力、相对压力、真空度？它们的关系如何？设液体中某处的表压力为10Mpa，其绝对压力是多少？某处的绝对压力是0.03Mpa，其真空度是多少？
答：绝对压力：当压力以绝对真空为基准度量时，称为绝对压力。
相对压力：超过大气压力的那部分压力称为相对压力或表压力。
真空度：当绝对压力低于大气压时，将绝对压力不足于大气压力的那部分压力值称为真空度。
2－9在应用伯努利方程时，压力取绝对压力还是相对压力，为什么？
答：采用绝对压力或相对压力都可以。相对压力＝绝对压力p1－大气压力pa
用绝对压力表示
用相对压力表示
因为大气压力pa恒定上面的两个式子是等效的。为了简化计算常采用相对压力进行计算，无论采用那种压力进行计算都要保证两个截面压力的表示方法一致。
7-7
解：对于进油节流调速回路
对于并联节流调速回路
对于并联节流调速回路无溢流损失，溢流量＝0
7－9
答：左位PA=PB=6MPa PC=6MPa(不考虑泄露)
右位PA=PB=4.5MPa PC=0MPa
7-10
活塞运动时
系统压力取决于负载
PB=PC=PD=0.8MPa
运动到终端位置时
负载压力可视为无穷大
2－13
答：
由得到
2－15
取距A点距离为ZA的平面为基准平面
根据题意则：
2－17
列在水平方向上球阀受力平衡式
2－18
答：选取水箱的液面为基准面，取水箱液面1和出水口中心2做通流截面进行分析。
则1截面的Z1=0，2截面的Z2=-40，
又出水口的截面积远小于水箱的液面面积，故v1<<v2 v1=0
截面1、2与大气相同，其压力P1=P2=Pa
2-3在液压系统使用中，为何要特别注意防止工作介质被污染？应如何控制工作介质的污染？
答：液压做介质被污染后会造成液压油液的性质发生变化，液压油液中的污染物严重影响液压系统的正常工作。70％的液压系统的故障都是由于工作介质被污染所引起的，因此在液压油液的使用应特别注意工作介质的污染问题。
为了防止液压油液被污染，在液压工作介质的运输、仓储、加注等的过程中以及液压系统的设计制造中，应采取一定的防护和过滤措施，防止油液被污染，对于使用中的油液还要定期抽样检测和定期的更换，使其清洁度指标符合相关的规定。
答：液体粘性的物理实质是：流体抵抗剪切变形的能力，液体在外力作用下流动或有流动的趋势时，液体的分子见内聚力会阻碍分子相对运动而产生一种内摩擦力，这种特性称为粘性。
液体的粘性的大小用粘度来表示，常用的粘度有三种：动力粘度、运动粘度、和相对粘度。
3、控制调节元件：控制调节系统中从从动力源到执行元件的流体的压力、流量（速度）和方向，从而控制执行元件输出的力（转矩）、速度和方向以保证执行元件驱动主机工作机构完成预订的运动规律。
4、辅助元件：用来存放、提供和回收介质（液压油液）；滤除介质中的杂志，保证系统正常工作所需介质的清洁度；实现元件之间的连接及传输载能介质；显示系统的压力、温度等。
根据上述条件列伯努利方程：
出水口流量
根据连续性方程：
取E处和出水口处截面做研究对象列伯努利方程
（表压）
2-19
2-20根据伯努利方程真空度由三部分组成，势能、动能压力能损失。
2-21
油管左侧压力
管道中的压力损失
泵入口压力
2－22
解：作用于液压缸无杆腔活塞上的压力
节流阀1进出口的压差为
节流阀2进出口的压差为
由于负载＝0所以PA=PB=PC=0MPa
5-22
解：1、液压缸活塞运动负载压力PL=4MPa时A、B两点的压力？
PA=PB=PL=4MPa
2、负载压力为PL=1MPa时A、B两点的压力？
PB=PL=1Mpa PA顺序阀的开启压力PA=3MPa
3、活塞运动到终点时，A、B两点的压力？
PA=PB等于溢流阀的调定压力PA=PB=5MPa
根据缸的受力列平衡方程式（F1=0）
根据缸的受力列平衡方程式（F2=0）
5-18
1YA
+
—
—
2YA
—
+
—
系统压力
PB
PC
0
5-19 8Mpa; 6Mpa 4Mpa 2Mpa
5-20
电
磁
铁
1YA
—
—
—
+
—
+
+
+
2YA
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—
+
—
+
—
+
+
3YA
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+
—
—
+
+
—
+
排油压力
0
2
4
6
6
8
10
12
5-21
解：1、泵的出口压力等于溢流阀的调定压力时，夹紧缸使工件夹紧AC点的压力？PB大于减压阀的调定压力因此PA PC处的压力等于减压阀的调定压力。
PA=PC=2.5MPa
2、当泵的出口压力由于工作缸快进压力做空载运动时A、B、C三点压力？
PB小于减压阀的调定压力因此PA处的压力等于PB压力。PB=PA=1.5MPa
由于单向阀的存在PA压力降低单向阀关闭PC保持原2.5MPa不变，PC=2.5MPa
3、夹紧缸夹紧工件前的空载运动时A、B、C三点压力？
工进1：需要工进1时，1YA得电，3YA断电4YA得电液压油经变量泵、单向阀1、三位四通阀左位进入液压缸无杆腔，回油经液压缸有杆腔、调速阀1、液控单向阀2流回油箱。此时工进1的速度取决于调速阀1阀口的开度。
根据薄壁小孔的计算公式计算流经节流阀A1、A2的流量
液压缸的流量
活塞的速度
3-14
解：
实际流量
泵的输出功率
电机输入功率
3－16
wk.baidu.com解：
泵的理论流量为
泵的容积效率为
机械效率
电机的功率
驱动的转矩
或
4-5
解：液压马达的输出转速为：
输出的转矩
输出的功率
输入功率
4-7
解：输出的转矩为：
输出的角速度为：
4-12
解：根据缸的受力列平衡方程式（F1=F2）
1.2 液压系统和气压传动通常由哪几部分组成？各组成部分的功用是什么？
答:液压传动和气动系统一般由能源元件、执行元件、控制调节元件、辅助元件四部分组成。
各个部分的功能如下：
1、能源元件：将原动机(电动机或内燃机)供给的机械能转变为流体的压力能，输出具有一定压力的油液或空气。
２、执行元件：将工作介质（液压油液或空气）的压力能转变为机械能，用于驱动负载对外做功，实现往复直线运动、连续回转运动或摆动
它们的关系见上图：当P>Pa时绝对压力＝大气压力＋相对压力（表压）当P<Pa时绝对压力＝大气压力-相对压力（真空度）
若某液体表压力为10Mpa其绝对压力＝10＋0.1（大气压力）＝10.1Mpa
若某处的绝对压力是0.03Mpa其真空度＝0.1（大气压力）－0.03＝0.07Mpa
2－8说明伯努利方程的物理意义？并指出理想伯努利方程和实际液体的伯努利方程的区别？
答：伯努利方程方程是能量守恒定律在流体力学中的一种表达形式。理想液体的伯努利方程的物理意义在于：在管内做定常流动的理想液体的总比能由三中形式的能量组成：比位能、比压能和比动能。在任何一个通流截面上三者之和为一定值，三者可以相互转换，即能量守恒。
实际液体由于存在着粘性，其粘性力在起作用，并表示为对液体流动的阻力，实际液体的流动要克服这些阻力，表示为机械能的消耗和损失，因此，当液体流动时，液流的总能量或总比能在不断地减少。理想伯努利方程中的流速采用平均流速代替实际流速因此在实际液体的伯努利方程中引入了动能修正系数。
此时PB取决于溢流阀的调定压力PB=4.5MPa
Pd取决于减压阀Pj1的调定压力Pd=3.5MPa
Pc取决于减压阀Pj2的调定压力Pc=2MPa
7-14
解：上图的液压系统由单向变量泵，单向阀1、液控单向阀1、2调速阀1、2
三位四通阀二位三通阀1、2液压缸组成。
工作原理：液压缸快进：当三位四通电磁阀1YA得电二位三通阀1 3YA得电时形成差动快进液压回路，液压油经变量泵、单向阀1、三位四通阀左位进入液压缸无杆腔，回油经液压缸有杆腔、液控单向阀1、三位四通阀左位流入液压缸左腔。从而使液压缸活塞快速右移。
2-4什么是绝对压力、相对压力、真空度？它们的关系如何？设液体中某处的表压力为10Mpa，其绝对压力是多少？某处的绝对压力是0.03Mpa，其真空度是多少？
答：绝对压力：当压力以绝对真空为基准度量时，称为绝对压力。
相对压力：超过大气压力的那部分压力称为相对压力或表压力。
真空度：当绝对压力低于大气压时，将绝对压力不足于大气压力的那部分压力值称为真空度。
2－9在应用伯努利方程时，压力取绝对压力还是相对压力，为什么？
答：采用绝对压力或相对压力都可以。相对压力＝绝对压力p1－大气压力pa
用绝对压力表示
用相对压力表示
因为大气压力pa恒定上面的两个式子是等效的。为了简化计算常采用相对压力进行计算，无论采用那种压力进行计算都要保证两个截面压力的表示方法一致。
7-7
解：对于进油节流调速回路
对于并联节流调速回路
对于并联节流调速回路无溢流损失，溢流量＝0
7－9
答：左位PA=PB=6MPa PC=6MPa(不考虑泄露)
右位PA=PB=4.5MPa PC=0MPa
7-10
活塞运动时
系统压力取决于负载
PB=PC=PD=0.8MPa
运动到终端位置时
负载压力可视为无穷大
2－13
答：
由得到
2－15
取距A点距离为ZA的平面为基准平面
根据题意则：
2－17
列在水平方向上球阀受力平衡式
2－18
答：选取水箱的液面为基准面，取水箱液面1和出水口中心2做通流截面进行分析。
则1截面的Z1=0，2截面的Z2=-40，
又出水口的截面积远小于水箱的液面面积，故v1<<v2 v1=0
截面1、2与大气相同，其压力P1=P2=Pa
2-3在液压系统使用中，为何要特别注意防止工作介质被污染？应如何控制工作介质的污染？
答：液压做介质被污染后会造成液压油液的性质发生变化，液压油液中的污染物严重影响液压系统的正常工作。70％的液压系统的故障都是由于工作介质被污染所引起的，因此在液压油液的使用应特别注意工作介质的污染问题。
为了防止液压油液被污染，在液压工作介质的运输、仓储、加注等的过程中以及液压系统的设计制造中，应采取一定的防护和过滤措施，防止油液被污染，对于使用中的油液还要定期抽样检测和定期的更换，使其清洁度指标符合相关的规定。