流体力学与液压传动习题

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

么为什么还要使用液压系统呢？

第二章 液 压 油

在液压系统中，液压油是一个重要的环节，它不仅传递动力和信号，而且还起到润滑冷却的作用。常用的液压油是矿物油型的。液压油的性质对液压系统的特性有很大的影响。在液压油的物理性质中，最主要的有：粘性、可压缩性、比热容及体积膨胀系数。粘性影响着液压系统的阻力以及液压油通过缝隙的泄漏；在研究液压系统的动态特性时要考虑油液的可压缩性；而液压系统中油液的温升却和系统的功率损耗、装置散热条件以及和油液的比热容值有关。因此要熟悉这几个参数的物理概念和它们的计算方法。

2-1 有密闭于液压缸中的一段直径d=15cm，长L=40cm的液压油，它的体积膨胀系数 t 6.5 101/K，此密闭容积一端的活塞可以移动。如活塞上的外负载力不变，油温从-20℃上升到+25℃，求活塞移动的距离。

2-2 同题2-1，如果活塞不能移动，液压缸又是刚性的，问由于温度的变化，油液的膨胀使液压缸中的液压油的压力上升多少？

注：由此可见，完全密闭的液压油，由于油温的增大而产生的数值如此高的液体压力，很有可能使液压缸爆裂。这在使用环境周围的气温会发生很大变化的野外装置的液压系统时应该注意的。 4

2-3 密闭容器内的油，压力为0.5MPa

时容积为2L。求压力升高到5MPa时的容积，

其压缩率是多少(用%表示)？设油的压缩系

数为 6 10cm/N。

2-4 如图所示，根据标准压力表检验

一般的压力表的活塞式压力计。机内充满油

液，其压缩系数 4.75 10cm/N。

机内的压力由手轮丝杆和活塞产生。活塞直

径d=1cm，螺距t=2mm。当压力为0.1MPa时，

机内油液体积V=200mL。求压力计内形成

20MPa的压力，手轮要摇多少转？

2-5 某液压系统的油液中混

入 62 62

占体积1%的空气，求压力分别为35×10Pa和70×10Pa时该油的等效体积模量。若油中混入5%的空气，压力为35×10Pa时油的等效体积模量等于多少(没钢管的弹性忽略不计)？

注：由此例可见，混入空气对油液的体积模量影响很大。当混入空气从1%增大到5%时，油的体积模量从0.394×109555N/m2Pa下降到0.093 109N/m2，几乎减小了75%，而如与纯油的2.0 109N/m2相比，则几乎减小了95%，由此可见油中气泡的危害了。这就是为什么液压油要有消泡性能的原因。

此例还可看到，同样的空气混入量，当压力增大时，油的等效体积模量也增大，所以在高压时混入空气的影响要比低压时小些。

2-6 某容器中有2L的油，它的压力从0.5MPa升高到20.5MPa时，1)设容器是刚性的；

2)假定压力每升高0.1MPa容器本身的体积增大0.01%，试计算必须由泵补充输入该容器的油的体积。

2-7 油经溢流阀流入油箱消耗了全部的能量，已知此阀两端压力降为11.3MPa，而油的比热容为1.67kJ/(kg K)，试概略计算油的温升。

2-8 20℃时200mL的蒸馏水从恩氏粘度计中流尽的时间为51s,若200mL的某液压油在50℃时从恩氏粘度计中流尽的时间为229.5s，试求该液压油的E、 及 的值，设油的

3 900kg/m密度为。

2-9 已知某液压油在20℃时为10E，在80℃时为3.5E，试求温度为60℃时的运动粘度。

2-10 矿物质油在20℃及1大气压(atm)时的粘度为 20 10cm/s，求在50℃及21MPa以Pa s为单位的动力粘度值。设油的相对密度为0.88。 22

2-11 图示一液压缸，内径D=12cm，活

塞直径d=11.96cm，活塞宽度L=14cm，油液

粘度 =0.065Pa s，活塞回程要求的稳定

速度为v=0.5m/s，试求不计油液压力时拉回

活塞所需的力F等于多少？

2-12 图示一粘度计，若D=100mm,

d=98mm, l=200mm ,外筒转速n=8r/s时，测

得的转矩T=40N cm

，试求油液的粘度。

第三章 液压流体力学基础

液压传动的力学基础是液压流体力学。在液压流体力学中，主要研究了流体在静止时和运动时的一些基本规律。这些基本规律在研究液压系统和元件时是非常重要的。这里主要包括：压力以及它对固体壁面作用力的计算；流体流动时的四个主要方程（运动方程﹑连续方程﹑能量方程和动量方程）；和液压传动紧密相关的几种流动（管流﹑孔口流和缝隙流）以及影像系统主要性能的两个主要因素（液压冲击和空穴现象）。

本章运算的题目较多，要注意单位之间的换算。如都用国家法定单位计算，可以省去不少麻烦。在有的例题中，指出了一些容易引起的错误和算题的技巧，但最主要的一点，就是不要忘记题目所包含的基本概念。

3—1 静止流体力学

3 1000kg/m3-1 连通器中，存在两种液体，已知水的密度1，h1 60cm，h2 75cm，

求另一种液体的密度 2。

3-2 用三种不同而不相混的液体A﹑B﹑C盛在同一容器之内，如果它们的密度分别是800

3kg/m﹑1000﹑1600，试求容器右侧各测压管的液面高度。

3-3 U形管中有两种液体，密度为 1﹑ 2，高度分别为h1﹑h2，管一端通大气，另一端为球形容器（内为气体），求球形容器内气体的绝对压力和真空度。

3-4 图中容器内装有水，容器上半部充满压力为p的气体，液面高度h 40cm，小管内液柱高度H 1m，其上端和大气相通，问容器内气体的绝对压力﹑表压力各是多少？

3-5图示油箱通大气，油液中插入一玻璃管，管内气体的绝对压力为0.6 10Pa，求玻璃5

3 900kg/m管内液面上升高度h等于多少？设油的密度为。

3-6 如图所示，有一直径为的，重量为G的活塞浸在液体中，并在压力F的作用下处于静3-7 有一微压计，根据读数计算p1 p2。

止状态。若液体的密度为 ，活塞浸入深度为h，试确定液体在测压管内的上升高度x。

h1 0.1m，h2 0.2m。3-8 用多个U形管汞压强计测量水管中A点的压力，设y 0.3m，

问A点的压力等于多少？

ZA 200mm，ZB 180mm，h 60mm，3-9 图示容器A中液体密度 A 900kg/m，

U形计测压介质为汞，试求A﹑B之间的压差。

3-10 被相对密度为0.91的油所充 …… 此处隐藏：3004字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……