第2章__液压流体力学基础作业答案

第2章 液压与气压传动流体力学基础思考题和习题

2.1 什么叫压力？压力有哪几种表示方法？液压系统的压力与外界负载有什么关

系？（答案略）

2.2 解释下述概念：理想流体、定常流动、过流断面、流量、平均流速、层流、

紊流和雷诺数。（答案略）

2.3 说明连续性方程的本质是什么？它的物理意义是什么？（答案略）

2.4 说明伯努利方程的物理意义并指出理想液体伯努利方程和实际液体伯努利方

程有什么区别？（答案略）

2.5 如图2.32所示，已知测压计水银面高度，计算M 点处的压力是多少？ 解：取B －C 等压面，C B p p ＝： Hg a C p p γ⨯+5.0＝ 因为D －B 为等压面，故 C B D p p p ＝＝。

取M 水平面为等压面，O H D M p p 2)5.05.1(γ-+＝O H Hg a p 20.15.0γγ++＝。 2.6 一个压力水箱与两个U 形水银测压计连接如图2.33，a ，b ，c ，d 和e 分别为

各液面相对于某基准面的高度值，求压力水箱上部的气体压力p g 是多少？ 解：由等压面概念：)(0d e p p Hg d ∇-∇+γ＝ )(2d c p p O H c d ∇-∇+γ＝ )(b c p p Hg c b ∇-∇+γ＝ )(2b a p p p O H b a gas ∇-∇-γ＝＝

整理：20()()gas Hg H O p p c e b d b d c a γγ+∇+∇-∇-∇+∇-∇+∇-∇＝ （a p 为e ∇处大气压力）

2.7 如图2.34所示的连通器，内装两种液体，其中已知水的密度ρ1= 1 000 kg/m ，

第二章液压流体力学基础（习题）

一、填空题

1、油液在外力作用下，液层间作相对运动进的产生内摩擦力的性质，叫做

2、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

3、液压流动中，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。

4、伯努利方程是以液体流动过程中的流动参数来表示的一种数学表达式，为即为能量方程。理想液体的伯努利方程的表达式是 ,实际流体的伯努利方程的表达式是：

5、液体在管道中存在两种流动状态，时粘性力起主导作用，

时惯性力起主导作用，液体的流动状态可用来判断。

6、在研究流动液体时，把假设既又的液体称为理想流体。

7、由于流体具有，液流在管道中流动需要损耗一部分能量，它由

损失和损失两部分组成。

8、液流流经薄壁小孔的流量与的一次方成正比，与

成正比。通过小孔的流量对不敏感，因此薄壁小孔常用作可调节流阀。

9、通过固定平行平板缝隙的流量与一次方成正比，与的三次方成正比，这说明液压元件内的的大小对其泄漏量的影响非常大。

10、我国油液牌号是以℃时油液的平均粘度的大小来表示的。如20号机械油,表示其平均粘度在℃时为。

11、油液粘度因温度升高而,因压力增大而（填升高或降低）

12、动力粘度的物理意义是。运动粘度的定义是。

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：

一、单选题

题目1

1. 液体流动时，若液体中任一点处的（）称为恒定流动。

选择一项：

A. 压力、速度和密度不随时间变化

B. 速度不随时间变化

C. 密度不随时间变化

D. 压力不随时间变化

正确答案是：压力、速度和密度不随时间变化

题目2

2. 流量连续性方程是（）在流体力学中的表达形式。

选择一项：

A. 万有引力定律

B. 能量守恒定律

C. 质量守恒定律

D. 动量定理

正确答案是：质量守恒定律

题目3

3. 伯努力方程是（）在流体力学中的表达形式。

选择一项：

A. 动量定理

B. 万有引力定律

C. 质量守恒定律

D. 能量守恒定律

正确答案是：能量守恒定律

题目4

4. 油液在等径直管中流动时，油液分子之间、油液与管壁之间摩擦所引起的损失是（）。

选择一项：

A. 局部损失

B. 容积损失

C. 沿程损失

D. 流量损失

正确答案是：沿程损失

题目5

5. 液体流经管道的弯头、接头、突变截面以及阀口时，所引起的损失是（）。

选择一项：

A. 沿程损失

B. 容积损失

C. 局部损失

D. 流量损失

正确答案是：局部损失

二、判断题

题目6

1. 液体的体积压缩系数越大，表明该液体抗压缩的能力越强。

选择一项：

对

错

正确的答案是“对”。

题目7

2. 动力粘度无物理意义，但却在工程计算时经常使用。

选择一项：

对

错

正确的答案是“错”。

题目8

3. 真空度是以绝对真空为基准来测量的压力。

选择一项：

对

错

正确的答案是“错”。

题目9

4. 液体的表压力是以大气压力为基准来测量的液体压力。

选择一项：

对

错

正确的答案是“对”。

题目10

5. 液体真空度的数值接近于一个大气压时，液体的绝对压力接近于零。

第1章绪论

1-1什么是液压传动？什么是气压传动？

参考答案：

液压与气压传动的基本工作原理是相似的，都是以流体的压力能来传递动力的。以液体（液压油）为工作介质，靠液体的压力能进行工作称为液压传动。以压缩空气为工作介质，靠气体压力能进行工作的称为气压传动。

1-2液压与气压传动系统有哪几部分组成？各部分的作用是什么？

参考答案：

液压传动系统和气压传动系统主要有以下部分组成：

（1）动力元件：液压泵或气源装置，其功能是将原电动机输入的机械能转换成流体的压力能，为系统提供动力。

（2）执行元件：液压缸或气缸、液压马达或气压马达，它们的功能是将流体的压力能转换成机械能，输出力和速度（或转矩和转速），以带动负载进行直线运动或旋转运动。

（3）控制元件：压力流量和方向控制阀，它们的作用是控制和调节系统中流体的压力、流量和流动方向，以保证执行元件达到所要求的输出力（或力矩）、运动速度和运动方向。

（4）辅助元件：保证系统正常工作所需要的辅助装置，包括管道、管接头、油箱或储气罐、过滤器和压力计等。

（5）传动介质：指传递能量的流体，即液压油或压缩空气。

1-3液压与气压传动主要优缺点有哪些？

参考答案：

液压传动的主要优点：

在输出相同功率的条件下，液压转动装置体积小、重量轻、结构紧凑、惯性小、并且反应快。可在运行过程中实现大范围的无级调速、且调节方便。传动无间隙，运动平稳，能快速启动、制动和频繁换向。操作简单，易于实现自动化，特别是与电子技术结合更易于实现各种自动控制和远距离操纵。不需要减速器就可实现较大推力、力矩的传动。易于实现过载保护，安全性好；采用矿物油作工作介质，滋润滑性好，故使用寿命长。液压元件已是标准化、系列化、通用化产品、便于系统的设计、制造和推广应用。

1． 什么叫液压传动？液压传动所用的工作介质是什么？

答：利用液体的压力能来传递动力的的传动方式被称之为液压传动。液压传动所用的工作介质是液体。

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，在液压系统中通常使用液压油液作为工作介质。

3. 如图所示的液压千斤顶，小柱塞直径d =10 mm ，行程S =25 mm ，大柱塞直径D =50 mm ，重物产生的力

=50 000 N ，手压杠杆比L :l =500:25，试求：（1）此时密封容积中的液体压力是多少？（2）杠杆端施加力为多少时，才能举起重物？（3）杠杆上下动作一次，重物的上升高度是多少？

解：（1）6232

250000

25.4610(5010)4

F p A π-=

==⨯⋅⨯Pa = 25.46 MPa （2）632125.4610(1010)20004

《液压流体力学》

第二章《流体静力学》作业

一、简答题：

1. 流体静压强的基本特征。

2. 流体的压力有哪三种表示方法，并说明其关系。

3．简述欧拉平衡方程及各项物理意义。

3．绘制下图中曲面上的压力体，并说明是实压力体还是虚压力体（可作辅助线）。

二、计算题：

1. 已知：一闸门如图，h 1 = 2m ，h 2 =3m ，h 3 =5m ，闸门宽B = 2m ，ρ1 =1000kg/m 3，ρ2 =1224 kg/m 3，ρ3 =4694kg/m 3。求作用在AB 板上的合力，以及作用在B 点的合力矩。

2. 如图所示一贮水容器。器壁上有两个半球形盖，设m d 5.0=，m h 2=，m H 5.2=。试分别求出作用在两个球盖上的液体总压力。

h 3

3. 如图所示，一封闭容器内盛有油和水，油层厚h 1=40 cm ，油的密度ρo =850 kg/m 3，盛有水银的U 形测压管的液面距水面的深度h 2=60 cm ，水银柱的高度低于油面h =50 cm ，水银的密度ρHg = 13600 kg/m 3，试求油面上的计示压强。（3O H 102=ρkg/m 3）

第二章 液压流体力学基础

思考题

1.液压油有哪些主要物理性质?选用液压油时应如何考虑这些性质？

2.国际单位制的三个基本单位是什么?国际单位制与工程技术上用的单位制主要区别是什么?

3.简述压力的定义;压力有哪几种表示方法?

4.阐述帕斯卡定律，并举例说明其应用.

5.伯努利方程的物理意义是什么？该方程的理论式与实际式有什么区别?

6.简述层流与紊流的物理现象及两者的判别方法。

7.管路中的压力损失有哪几种?各受哪些因素影响?

8.液压冲击和空穴现象是怎样产生的?如何防止?

例题

2一1 在一个容积为6m 3的箱内，盛有5.4吨重的液压油，试求液压油的重度γ、密度ρ和比重δ?

解： 333

/8829/9006

104.5m N m kgf V G ==⨯==γ 3/90081.98829m kg g ===

γρ 9.01000

900==δ 计算题

1．如图所示，有一直径为d 、质量为m 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ρ,活塞浸入的深度为h ，试确定液体在测压管内的上升高度。

2.液压千斤顶柱塞的直径D=34mm,活塞的直径d=13mm,杠杆长度如图所示,问杠

杆端应加多大的力F才能将重力W为50000N的重物顶起?

3.如图所示用一倾斜管道输送油液，已知h＝15m，p1＝0.45MPa，p2＝0.25MPa，d＝10mm，L＝20m，ρ＝900kg/m3，运动黏度ν＝45×10-6m2/s，求流量Q。

4．如图所示，已知某液压系统输出流量为25 L/min，吸油管直径为25mm，油液密度为900kg/m3，运动黏度为20mm2/s，液压泵吸油口距油箱液面的高度H＝0.4m，若仅考虑吸油管中的沿程损失，试求液压泵入口处的真空度。