流体力学复习资料

《流体力学与流体传动》综合复习资料

一、填空题

1、在液压系统中，由于某些原因使液体压力突然急剧上升，形成很高的压力峰值，这种现象称为 液压冲击 。 2、外啮合齿轮泵位于轮齿逐渐脱开啮合的一侧是 吸油 腔，位于轮齿逐渐进入啮合的一侧是 压油 腔。 3、控制阀按其用途不同，可分为 压力控制阀 、 流量控制阀 和 方向控制阀 三大类。 4、液体的流态分为 层流 和 紊流 ，判别流态的依据是 雷诺数 。 5、油液粘度因温度升高而 升高 ，因压力增大而 增大 。 6、气动三联件包括 空气减压阀 、 过滤器 和油雾器 。

7、液压系统中的压力取决于 负载 ，执行元件的运动速度取决于 流量 。

8、外啮合齿轮泵位于轮齿逐渐脱开啮合的一侧是 吸油 腔，位于轮齿逐渐进入啮合的一侧是 压油 腔。 9、压力控制阀按其用途不同，可分为溢流阀、 减压阀、 顺序阀 和 压力继电器 四种基本形式。 10、流体流动时的压力损失可以分为两大类，即 沿程 压力损失和 局部 压力损失。 11．流体的连续性方程是 质量守恒 定律在流体力学中的体现。

12．顺序阀的出油口与 工作回路 相连，而溢流阀得出油口直接接 油箱 。 13．单杆双作用活塞缸差动连接时的有效作用面积是 活塞杆的横截面 的面积

14．二通插装阀由 插装件 、 控制盖板 、先导控制阀 、集成块体 四部分组成。 二、判断题

（ √ ）1、轴向柱塞泵既可以制成定量泵，也可以制成变量量泵。 （ √ ）2、减压阀在常态时，阀口是常开的，进、出油口相通的。 （ × ）3、由间隙两端的压力差引起的流动称为剪切流动。

（ × ）4、定量泵与变量马达组成的容积调速回路中，其转矩恒定不变。

（ √ ）5、因存在泄漏，因此输入液压马达的实际流量大于其理论流量，而液压泵的实际输出流量小于其理论流量。 （ × ）6、液压缸差动连接时，能比其它连接方式产生更大的推力。

（ × ）7、通过节流阀的流量与节流阀中的通流截面积成正比，与阀两端的压差大小无关。 （ √ ）8、减压阀在常态时，阀口是常开的，进、出油口相通的。

（ √ ）9、双作用叶片泵因两个吸油窗和两个压油窗对称分布，转子和轴承所受的径向液压力相平衡。 （ × ）10、定量泵与变量马达组成的容积调速回路中，其转矩恒定不变。

（ √ ）11、因存在泄漏，因此输入液压马达的实际流量大于其理论流量，而液压泵的实际输出流量小于其理论流量。 （ × ）12、液压传动适宜于在传动比要求严格的场合采用。 （ √ ）13、齿轮泵只能用作定量泵。

（ × ）14、双作用式叶片马达与相应的双作用式叶片泵结构完全相同。 15．单作用叶片泵的叶片底部总是通高压油。 （ × ） 16．压力继电器是将电信号转化成压力信号的信号转换元件。（×）

17．在液压滑阀中，如果配合件处于同心位置，将会增大流经缝隙的泄漏。（×） 18．液压系统的最高工作压力取决于溢流阀的调定压力。（ √ ）

19同步运动分为速度同步和位置同步，位置同步必定速度同步，而速度同步必定位置同步 . （ √ ） 20．柱塞缸属于单作用式液压缸 （ × ） 21．调速阀是由节流阀和定差减压阀并联而成的。 （ × ） 22．叶片泵的工作压力总是低于柱塞泵的工作压力。（ √ ） 三、选择题

1、液压泵将（ 机械能 ）转换成（ 液压能 ），为系统提供（ 压力 ）和（ 流量 ）；液压马达将（ 液压能 ）转换成（ 机械能 ），输出（ 转矩 ）和（ 转速 ）。--选项有点混乱，填空了 A、机械能 B、 液压能 C、 转矩 D、压力 E、角速度 F、转矩 G、流量

2、单作用式叶片泵的转子每转一转，吸油、压油各（ A ）次。 A、1 B、2 C、3 D、4

3、液压系统的最大工作压力为10MPa，安全阀的调定压力应为（ C ）。 A、等于10MPa B、小于10MPa C、大于10MPa D、其他

4、在液体流动中，因某点处的压力低于空气分离压而产生大量气泡的现象，称为（ C ）。 A、层流 B、液压冲击 C、空穴现象 D、紊流 5、将发动机输入的机械能转换为液体的压力能的液压元件是（ A ）。

A、液压泵 B、液压马达 C、液压缸 D、控制阀 6、液压泵进口处的压力称为（ D ）；泵的实际工作压力称为（ A ）；泵的连续运转时允许合作的最高工作压力称为（ C ）；泵短时间内超截所允许的极限压力称为（ B ）。

A、 工作压力 B、 最大压力 C、 额定压力 D、吸入压力。 7、液压系统利用液体的（ C ）来传递动力。 A、位能 B、动能 C、压力能 D、热能

8、有两个调整压力分别为5MPa和10MPa的溢流阀串联在液压泵的出口，泵的出口压力为（ C ）；并联在液压泵的

出口，泵的出口压力又为（ A ）。

A、5MPa B、10MPa C、15MPa D、0MPa

9、在其他结构参数相同且输入液压油的压力和流量不变时，双叶片摆动缸输出的转矩为单叶片缸的（ C ），而输出的角速度只有单叶片缸的（ A ）。

A、一半 B、一倍 C、两倍 D、四倍 10、单作用叶片泵的叶片（ B ）一定角度。

A、前倾； B、 后倾； C、 不倾斜 D、 前倾或后倾

11．在输入液压油的压力和流量不变时，双叶片摆动缸输出的转矩为单叶片缸的（ C ），而输出的角速度只有单叶片缸的（ A ）。

A．一半 B．一倍 C．两倍 D．四倍

12．三位四通换向阀的中位机能取决于（ A ）结构。 A.阀芯； B. 阀体； C. 电磁铁； D 弹簧 四、简答分析题

1、试用两个单向顺序阀实现“缸1前进——缸2前进——缸1退回——缸2退回”的顺序动作回路，绘出回路图并说明两个顺序阀的压力如何调节。

答：采用单向顺序阀的顺序动作回路如下图所示：

1Y得电，缸1和缸2先后前进，2Y得电，缸1和缸2先后

pp退回。为此，x1调定压力应比缸1工作压力高10%-15%；x2调定压力应高于缸1返回压力。

2、试解释外啮合泵的困油现像，并说明危害。

答：外啮合泵是由一对互相啮合的齿轮组成，通过齿轮在

旋转时齿的啮合与分离形成容积的变化而吸油和压油。当齿轮啮合后，啮合的两齿间的液压油由于齿的封闭无法排出而形成困油现象。被困住的油会产生高压，对轴产生侧压力，容易使轴弯曲，轴承过早损坏，同时也消耗电机的功率。解决的办法是在齿轮啮合处的侧面向排油腔开一道卸油槽，使困于两齿间的油可以被排出以消出困油现象。 3、试分析以下溢流阀起什么作用？

答：a）溢流稳压；b）作背压阀；c）作安全阀 4、液压泵完成吸油和压油必须具备什么条件？

答：（1）必须有一个或几个密封的工作容积，而且工作容积是可变的；

（2）工作容积的变化是周期性的，在每个周期内，由小变大时是吸油过程，由大变小时是压油过程； （3）吸压油腔必须分开，互不干扰。

5、一夹紧回路如图所示，若溢流阀调定压力为5MPa，减压阀调定压力为2.5 MPa。试分析（1）活塞空载运动时A、B 两点压力各为多少？（2）工件夹紧活塞停止后，A、B 两点压力又各为多少？

答：（1）空载，没有压力载荷故pA?pB?0；

（2）加载停止后，左腔压力增大，左边的溢流阀卸载，故

pA?5Mpa,pB?2.5Mpa

6、试绘制液控单向阀的职能符号，并描述其工作原理。

答：当控制油口K处不通入压力油时，它的工作机能和普通单向阀一样，流体只能从P1口（正向）流向P2口，反向截止。当控制口K处通入压力油时，即可推动控制活塞，将推阀芯顶开，使P1口和P2口接通，这时流体便可在两个方向自由流通。

7。双作用叶片泵和单作用叶片泵各自的优缺点是什么？

答：单作用叶片泵可以改变流量即变量泵，它只有一个吸油口，一个压油口，转子转动一周，吸、压油一次，定子与转子偏心安装，定子为圆形，可变量，偏心距大小决定变量的大小，压力脉动比双作用的大，存在径向作用力。

双作用叶片泵不能改变流量即定量泵，它有两个吸油口，两个压油口，转子转动一周，吸、压油两次，定子与转子同心安装，定子为椭圆形，不可变量，压力脉动小，无径向作用力。 8．写出流体体积压缩系数的表达式，并描述其物理意义。

答：流体体积压缩系数?p，体积的相对变化量 -?V/V与?P 的比值极限称为流体体积压缩系数?p。

?p?lim??p?V/V1dV2

m/N 。 ?p与P成反比，压强越高，气体的体积压缩系???PVdP

数越小，压缩越难；压强越低，气体越容易压缩。

9．试绘一简明示意图说明齿轮泵径向不平衡力的产生原因与危害。

齿轮泵工作时,在齿轮和轴承上承受径向液压力的作用。如上图所示，泵的右侧为吸油腔，左侧为压油腔。在压油腔内有液压力作用于齿轮上，沿着齿顶的泄漏油，具有大小不等的压力，就是齿轮和轴承受到的径向不平衡力。液压力越高，这个不平衡力就越大，其结果不仅加速了轴承的磨损，降低了轴承的寿命，甚至使轴变形，造成齿顶和泵体内壁的摩擦等。

10．图示系统中，已知两溢流阀单独使用时的调整压力分别为：py1?6MPa，py2?3MPa。试分析说明活塞向左和向右运动时，系统最大可能的工作压力是多少？ 并说明理由。

答：不管油缸向左还是向右运动时，系统最大可能的压力都是6Mpa，py2顺序阀根本就打不开，系统压力与它无关。

11.如图所示，液压缸A和B并联。若要求A先动作，且速度可调；B缸则在A缸活塞运动到终点后才动作。试问图示回路能否实现要求的顺序动作？为什么？

答：不是实现所要求的顺序动作，因为A先动作时为进口节流调速回路，旁路并联的溢流阀为调压溢流阀，阀此时已经打开，所以即使油缸A运动到终点，系统压力也不会再升高，所以B缸前的顺序阀打不开，实现不了顺序动作。 五、计算题

1、在变量泵－定量马达回路中，已知变量泵转速np＝1500r/min，最大排量Vmax=8ml/r，定量马达排量VM＝10ml/r，安全阀调整压力py=14MPa，设泵和马达

的容积效率和机械效率均为0.95，试求 （1）马达转速nM=1000r/min时泵的排量； （2）马达负载转矩TM=8Nm时马达的工作压差ΔpM； （3）泵的最大输出功率。 解：由题意知，

(1)由nM?DT2py2py11qM?MVqB?MVVPnp?PV?MV,得出： ??VMVMVM

Vp?VMnM1nP?PV?MV?10?1000?7.387ml/r;

1500?0.95?0.952?TM?PMVM?MV2??8??5?5.288Mpa，该值在安全阀的调，故马达的工作压差?PM?VM?MV10?0.952?(2)马达转矩TM?定范围之内，故?PM?5.288Mpa为此时马达的工作压差。

（3）泵的最大输出功率即工作压力为安全阀调整压力py，故泵的最大输出功率：

P?py?qp?pyVpnp?PV?14?1500?8?0.95?2660W 602.已知液压马达的排量VM=250mL/r；入口压力为9.8Mpa；出口压力为0.49Mpa；此时的总效率ηM=0.9；容积效率ηVM=0.92；当输入流量为22L/min时，试求： （1）液压马达的输出转矩(Nm)； （2）液压马达的输出功率(kW)； （3）液压马达的转速(r/min)。

解：（1）液压马达的输出转矩:

TM =

11?·ΔpM·VM·ηMm=?×(9.8－0.49)×250×0.9/0.92 = 362.4 N·m 22（2）液压马达的输出功率:PMO = ΔpM·qM·ηM/612=(9.8－0.49)×22×0.9/60 = 3.07 kw

（3）液压马达的转速:nM = qM·ηMV/VM= 22×103×0.92/250 = 80.96 r/min

3.如图所示，两个结构和尺寸均相同相互串联的液压缸，有效作用面积

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A1=100cm2，A2=80cm，液压泵的流量qp=0.2X10m/s，P1=0.9Mpa，负载F1= 0，不计损失，求液压缸的负载F2及两活塞运动速度V1，V2。

0.2?10?3解：由题意可得： V1?q1/A1??0.02m/s;

?4100?100.02?80?10?4V2?q2/A2??0.16m/s;

?4100?10因为P2?F2/A1，P1A1?P2A2?F1;

已知

F1?0;

P2=P 所以F2?P2A1?112.5N 1A1/A2?1.125Mpa；4.已知液压马达的排量VM=250mL/r；入口压力为9.8Mpa；出口压力为0.49Mpa；此时的总效率ηM=0.9；容积效率ηVM=0.92；当输入流量为22L/min时，试求： （1）液压马达的输出转矩(Nm)； （2）液压马达的输出功率(kW)； （3）液压马达的转速(r/min)。

该题和第2题重复，详细解答见第二题。

5．由变量泵和定量马达组成的容积调速回路。已知：泵的排量的变化范围为10~50ml/r，转速为1500rpm；液压马达的排量为80ml/r；安全阀的调定压力为10MPa；设泵和马达的容积效率和机械效率都是0.9。试求：

1）马达的最大输出扭矩； 2）马达输出转速的范围； 3）马达的最大输出功率。 解：由题意知，

（1）马达最大扭矩：Tmax=p?q??/2??10?80?0.9?0.9/2??103.2Nm;

（2）马达输出转速范围：Q泵?(10~50)?1500?0.9?0.9?80?n马达/(0.9?0.9),则n马达=123~615r/min;

（3）马达最大输出功率：

Pm?P泵?0.9?0.9?0.9?0.9=(0.81?0.81)?50?1500?10/60?8.2kw; 6．如图所示的U形管测压计内装有水银，其左端与装有水的容器相连，右端开口与大气相通。

5已知h?25cm，h1?35cm，水银密度?1?13.6?10kg/m，大气压力为p0?1.013?10Pa，水的密度

33?2?1000kg/m3。试计算A点的绝对压力与相对压力。

解：取d-d面为等压面

U形测压计右支：Pd右=?汞g(h?h1); U形测压计左支：Pd左=PA??水gh1;

∵Pd左=Pd右 ∴ ?汞g(h?h1)=PA??水gh1

∴ A点的相对压力为：

PA=?汞gh?gh1(?汞??水)=13.6?103?10?0.25+10?0.35?(13.6?1)?103?0.0781Mpa;

∴A点的绝对压力PA绝=0.101?0.0781=0.1791Mpa