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福建工程学院郑明辉课本液压作业答案
《液压与气压传动》作业题
第一章 习题
1-1某液压油在大气压下的体积是50L,当压力升高后其体积减少到49.9L,设液压油的体积弹性模量,求压力升高值。
解:
1-2用恩氏粘度计测得的某种液压油200mL流过的时间。20℃时200mL蒸馏水流过的时间。问该液压油的为多少?动力粘度为多少?运动粘度为多少?
解:
1-3如题1-3图所示,容器A内充满着的液体,汞U形测压计的,求容器A中心压力。
解:设B、C为等压面,容器A中心压力为pA,则:
得:
容器A中心的绝对压力为:
容器A中心的相对压力为:
1-4 如题1-4图所示,具有一定真空度的容器用一根管子倒置于一液面与大气相同的槽中,液体在管中上升的高度,设液体的密度,试求容器内的真空度。
解:根据液体静力学基本方程
(1)
液面的压力即为大气压,即:
(2)
将(2)代入(1)得:
容器内的真空度:
1-5如题1-5图所示,直径为d,质量为m的柱塞浸入充满液体的密闭容器中,在力F的作用下处于平衡状态。若浸入深度为h,液体密度为ρ,试求液体在测压管内上升的高度x。
解:设柱塞底部的压力为p
以柱塞为研究对象,列受力平衡方程式:
(1)
(2)
将(2)代入(1)
1-6 如题1-6图所示,将流量的液压泵安装在油面以下,已知油的运动粘度,油的密度,弯头处的局部阻力系数,其他尺寸如图所示。求液压泵入口处的绝对压力。
解:①求吸油管中的流速
②求雷诺数
③求沿程压力损失
④求局部压力损失
⑤求总压力损失
⑥求液压泵的进口压力
以液压泵轴线为基准,对1-1、2-2截面列伯努利方程
1-7 如题1-7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时,处于面积为A1处的垂直管子将从液箱内抽吸液体,液箱表面为大气压力。水平管内液体(抽吸用)和被抽吸介质相同。有关尺寸如下:面积,不计液体流动时的能量损失,问水平管内流量达到多少时才能开始抽吸。
解:对水平管1-1、2-2列伯努利方程
因为:,在刚从垂直管内抽水时,垂直管内液体可视为静止液体,由液体静压力基本方程式可得:,所以:,将这些代入伯努利方程:
化简得:
(1)
根据流量连续性方程,已知,得:
(2)
将(2)代入(1)得:
管内的流量
1-8 如题1-8图所示,管道输送的液体,已知液体的运动粘度,点1处的压力为,点2处的压力为,试判断管中液流的方向并计算流量。
解:假设管中液体从点1流向点2,即1→2
以点1所在的平面为基准水平面,选取点1和点2的截面1-1、2-2列伯努利方程:
因为:根据流量连续性方程
,得
代入伯努利方程并化简得:
令:为压力损失,则:
故液体流向假设不成立,应由点2流向点1,即2→1
假设管道内的液流为层流,则:根据层流时沿程压力损失计算公式
得管道中液流的流速为:
=
流态假设成立。
管道流量为:
1-9 如题1-9图所示,活塞上作用有外力,活塞直径,若使油从缸底部的锐缘孔口流出,设孔口的直径,流量系数,油的密度,不计摩擦,试求作用在液压缸缸底壁面上的力。
解:作用在活塞上的外力F在缸体内产生的压力为:
孔口的流量为:
活塞的运动速度为:
孔口的液流速度为:
取缸内的液体为控制液体,缸底壁面对控制液体的作用力为R。
根据动量定理:
液流对缸底壁面的作用力为:
方向向右
1-10 如题1-10图所示,已知液体密度为。当阀门关闭时压力表的读数为,阀门打开时压力表的读数为,如果,不计损失,求阀门打开时管中的流量。
解: 在阀前、阀后各取一个截面1-1、2-2列伯努利方程:
阀门开启前,阀前液体为静止液体。阀门开启瞬间,
也可将阀前液体视为静止液体。即:,代入
伯努利方程并化简得:
阀门开启时管中液流的流量为:
1-11 如题1-11所示,一个水深2m,水平截面积为的水箱,底部接一直径、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(略去各种损失)。
解:由于水箱的进水量等于出水量,液面高度保持不变,可将水箱中的液体视为静止液体。
点3处的压力可由静压力基本方程式求得:
对点1、点2所在的截面1-1和2-2列伯努利方程
因为:,代入伯努利方程并化简得:
1-12 如题1-12所示的弯管,试利用动量方程求流动液体对弯管的作用力。设管道入口处的压力为p1,出口处的压力为p2,管道通流面积为A,流速为v,动量修正系数β=1,油的密度μ。
解:设弯管对流体的作用力为F,如图所示。对控制液体列X方向的
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