Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство образования и науки РФ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Камская государственная инженерно-экономическая академия»
филиал г.Чистополь
Кафедра «Механизация АПК»
Методические указания к контрольным работам
по курсу «Гидравлика»
по дисциплинам: «Основы гидравлики и гидропривода»,
«Гидравлические и пневматические системы».
по специальности: 190601.65 «Автомобили и автомобильное хозяйство»
для заочной формы обучения
г.Чистополь
2009
Оглавление
Общие методические указания 5
Часть 1. Основы гидравлики и гидропривода 6
1.1. Основные свойства жидкостей 6
1.2. Гидростатика 9
1.3. Кинематика и динамика жидкости 12
1.4. Режимы движения жидкости и основы теории гидро динамического подобия 15
1.5. Распределение скоростей и потери напора при ламинарном режиме движения жидкости 16
1.6. Распределение скоростей и потери напора при тур булентном режиме движения жидкости 18
1.7. Местные гидравлические сопротивления 21
1.8. Истечение жидкости через отверстия и насадки 23
1.9. Гидравлический расчет трубопроводов 24
1.10. Неустановившееся движение жидкости 25
1.11. Взаимодействие потока со стенками 27
1.12. Общие сведения о гидросистемах, используемых в машиностроении и их расчетах 28
Часть 2. Гидравлические и пневматические системы
2.1. Лопастные гидромашины и гидродинамические переда чи 31
2.1.1. Общие сведения о гидромашинах 31
2.1.2. Основы теории лопастных насосов 32
2.1.3. Общие понятия о гидропередачах 35
2.1.4. Гидродинамические муфты 37
2.1.5. Гидродинамические трансформаторы 39
2.2. Объемные гидромашины, гидроприводы 41
2.2.1. Обьемные насосы. Общие положения 41
2.2.2. Поршневые и плунжерные насосы 42
2.2.3. Роторные насосы и гидродвигатели 44
2.2.4. Гидроцилиндры 46
2.2.5. Основные понятия и элементы гидропривода 46
2.2.6. Гидроаппаратура и другие элементы гидропривода 47
2.2.7. Схемы гидропривода и способы регулирования ско рости ........49
2.2.8. Следящий гидропривод 50
2.3. Пневматические системы 51
2.3.1. Общие сведения о пневматических системах 51
2.3.2. Пневматические машины 54
Контрольные задания 55
Варианты заданий 74
Литература 75
Приложение 86
Общие методические указания
Курс «Гидравлика» для специальности 190601.65 «Автомобили и автомобильное хозяйство», включает в себя изучение следующих дисциплин: «Основы гидравлики и гидропривода», «Гидравлические и пневматические системы».
В первой части курса «Гидравлика», «Основы гидравлики и гидропривода» (ОПД.Ф.02.05.01):
Вводные сведения. Основные физические свойства жидкостей и газов. Основы кинематики. Общие законы и уравнения статики и динамики жидкостей и газов. Силы, действующие в жидкостях.
Гидравлические и пневматические системы: законы движения и равновесия жидкостей и газов; классификация гидро- и пневмопередач, области их применения; гидравлические и пневматические системы; коэффициент полезного действия гидро- и пневмоприводов, методы расчета передаточных чисел и усилий в приводах.
Во второй части «Гидравлические и пневматические системы» (ОПД.Ф.02.05.02):
Пневмопривод: газ как рабочее тело пневмопривода, истечение газа из резервуара, пневматические исполнительные устройства, распределительная и регулирующая аппаратура, пневмоприводы транспортно-технологических машин, средства пневмоавтоматики;
Гидропривод: гидравлические машины и передачи, лопастные машины, объемные гидропередачи; принцип действия гидрообъемных передач, основные элементы гидропередач, питающие установки, нерегулируемая гидропередача, гидропередачи с дроссельным регулированием, с машинным регулированием, методика расчета и проектирования гидропередач; составление схем гидравлических и пневматических передач.
Особенности конструкции и расчетов на безопасность, прочность, надежность и производительность схем воздухо- и водоснабжения предприятий транспорта, их эксплуатация и обслуживание.
При изучении материала по учебнику студент должен особое внимание обратить на проработку основных положений темы, используя для этого данные методические указания, ос новное предназначение которых заключается в облегчении ра боты с книгой. Методические указания к каждой теме заканчи ваются вопросами для самопроверки, охватывающими наиболее существенные положения учебного материала.
Изучение курса следует начать с теоретической части раздела, затем решить и проанализировать приведенные в за дачниках решения примеров и задач. После этого следует отве тить на вопросы для самопроверки. Учебный материал можно считать проработанным и усвоенным, если студент умеет пра вильно применить теорию для решения практических задач.
Существенное значение имеет правильный выбор учеб ника. Не следует одновременно пользоваться несколькими учебниками. Один из учебников, рекомендуемых в списке учеб ной литературы, должен быть принят в качестве основного. Другие учебники и учебные пособия используют в тех случаях, если прорабатываемый раздел отсутствует или недостаточно подробно изложен в основном учебнике.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ТЕМАМ И РАЗДЕЛАМ КУРСА
Часть 1. Основы гидравлики и гидропривода
1.1. Основные свойства жидкостей
Определение жидкости. Капельные и газообразные жид кости. Силы, действующие на жидкость. Давление в жидкости. Сжимаемость. Температурное расширение. Закон Ньютона для жидкостного трения. Вязкость. Поверхностное натяжение. Дав ление насыщенного пара жидкости. Растворение газов в жидко сти. Модели идеальной жидкости и совершенного газа.
Методические указания
Свойства жидкостей и газов обусловливаются их моле кулярным строением. Следует уяснить, каким образом особен ности молекулярного строения влияют на физические свойства капельных и газообразных жидкостей. Капельные жидкости не значительно изменяют свой объем при изменении давления и температуры. Для газообразных жидкостей взаимосвязь между давлением, температурой и плотностью описывается уравнени ем состояния:
, (1)
где R - газовая постоянная.
С другой стороны, капельные и газообразные жидкости не имеют собственной формы и принимают форму того сосуда. в котором находятся.
При изучении законов равновесия и движения жидко стей широко пользуются различными физическими характери стиками, например, плотность, удельный вес и т.д. Студенту нужно уметь определять основные физические характеристики жидкости, знать единицы измерения .этих характеристик.
Особо следует выделить физические свойства жидко стей: сжимаемость, тепловое расширение, вязкость и др.
Вязкостью называется свойство жидкости оказывать со противление при относительном перемещении слоев, вызываю щем деформацию сдвига. Это свойство проявляется в том, что в жидкости при. ее движении возникает сила сопротивления сдви гу, называемая силой внутреннего трения. При прямолинейном слоистом движении жидкости сила внутреннего трения Т между перемещающимися относительно друг друга слоями с площа дью соприкосновения 5 определяется законом Ньютона:
или (2)
Динамический коэффициент вязкости ц. не зависит от давления и характера движения, а определяется лишь физиче скими свойствами жидкости и ее температурой.
Как видно из (2), сила Т и касательное напряжение т пропорциональны градиенту скорости V по нормали у к поверхности трения , который представляет собои изменение скорости эюидкости в направлении нормали на единицу длины нормали.
Учет сил вязкости значительно осложняет изучение за конов движения жидкости. В целях упрощения математического решения создана модель идеальной жидкости. Идеальной жид костью называется воображаемая жидкость, которая харак теризуется полным отсутствием вязкости и абсолютной не изменяемостью объема при изменении давления и температу ры. Переход от идеальной жидкости к реальной осуществляется введением к конечные расчетные формулы поправок, учиты вающих влияние сил вязкости, полученных, главным образом, опытным путем.
В гидравлике жидкость рассматривается как сплошная среда (континуум), т.е. среда, масса которой рас пределена по объему непрерывно. Это позволяет рассматривать все характеристики жидкости (плотность, вязкость, давление, скорость и др) как функции координат точки и времени, причем в большинстве случаев эти функции предполагаются непрерыв ными.
Покоящаяся жидкость подвержена действию двух кате горий внешних сил: массовых и поверхностных. Массовые силы пропорциональны массе жидкости или - для однородных жид костей - ее объему. Поверхностные силы пропорциональны площади ее поверхности, на которую они действуют. Следует знать, какие силы относятся к массовым (объемным) и к по верхностным силам, какие силы называются внешними и какие - внутренними.
В покоящейся жидкости отсутствует касательное напря жение, существует только напряжение сжатия, т.е. давление. Необходимо четко представлять разницу между понятиями среднего гидростатического давления и гидростатического дав ления в точке, выраженных в единицах напряжения, и понятием суммарного гидростатического давления на поверхность, выра женного в единицах силы.
1.1. В чем заключаются сходства и отличия капельных и газооб разных жидкостей?
1.2. Какова взаимосвязь между плотностью и удельным весом жидкости? Укажите единицы их измерения.
1.3. Что называется коэффициентом объемного сжатия? какова его связь с модулем упругости?
1.4. Что называется коэффициентом теплового расширения жид кости? Укажите единицы его измерения.
1.5. Что называется вязкостью жидкости? в чем заключается за кон вязкого трения Ньютона? Как зависит от температуры вязкость капельных и газообразных жидкостей?
1.6. Какова связь между динамическим и кинематическим коэф фициентами вязкости? Укажите единицы их измерения.
1.7. Назовите свойства идеальной жидкости. В каких случаях при практических расчетах жидкость можно считать иде альной?
1.2. Гидростатика
Свойства гидростатического давления. Уравнение рав новесия жидкости Эйлера. Интегрирование уравнения Эйлера. Поверхности равного давления. Свободная поверхность жидко сти. Основной закон гидростатики. Закон Паскаля. Приборы для измерения давления. Сила давления жидкости на плоские и кри волинейные стенки. Закон Архимеда. Плавание тел.
Методические указания
Два свойства гидростатического давления обусловлены тем, что покоящаяся жидкость не воспринимает касательных и растягивающих усилий. Знание этих свойств позволяет понять физический смысл формул статического силового воздействия жидкости на твердые тела.
Наиболее общими уравнениями гидростатики являются дифференциальные уравнения Эйлера, устанавливающие связи между массовыми и поверхностными силами, действующими в жидкости. При изучении этих уравнений следует усвоить физи ческий смысл всех входящих в них величин. Эти уравнения по зволяют просто и быстро решать задачи как в случае абсолют ного покоя жидкости, когда на жидкость из массовых сил дейст вует только сила тяжести, так и в случае относительного покоя, когда к силе тяжести присоединяются силы инерции. В случае действия на жидкость одной лишь силы тяжести интегрирова ние уравнений Эйлера дает основное уравнение гидростатики
р2=р1+γh, (3)
где р1 и р2 - давления в точках 1 и 2; h - глубина погру жения точки 2 относительно точки 1; γ - удельный вес жидко сти; γh - весовое давление столба жидкости глубиной h.
В зависимости от способа отсчета различают абсолют ное, избыточное (манометрическое) и вакуумметрическое дав ление. Следует знать взаимосвязь этих величин.
В уравнении (3) точка 1 может лежать на свободной по верхности жидкости. При этом весовое давление γh будет избы точным давлением только в том случае, когда давление на свободную поверхность равно атмосферному давлению. Весьма важными понятиями в гидравлике являются пьезометрическая высота и гидростатический напор. Пьезометрически высота выражает в метрах столба жидкости избыточное (или абсолют ное) давление в рассматриваемой точке жидкости. Гидростати ческий напор равен сумме геометрической z и пьезометрической р/γ высот. Для всех точек данного объема покоящейся жидкости гидростатический напор относительно выбранной плоскости сравнения есть постоянная величина.
Воздействие жидкости на плоские и криволинейные по верхности наглядно отражается эпюрами давления. Площадь (объем) эпюры дает величину силы давления, а центр тяжести этой площади (объема) - точку приложения силы давления. Аналитическое рассмотрение задачи позволяет получить весьма простые расчетные формулы. В случае плоской поверхности любой формы величина силы гидростатического давления равна смоченной площади этой поверхности, умноженной на гидро статическое давление в центре тяжести площади. Точка прило жения силы гидростатического давления (центр давления) ле жит всегда ниже центра тяжести (за исключением давления на горизонтальную плоскость, когда они совпадают). Следует ука зать, что формула для определения координаты центра давления дает точку приложения силы только гидростатического давле ния, без учета давления на свободную поверхность (см. вывод формулы в любом учебнике по гидравлике).
Для криволинейных цилиндрических поверхностей обычно определяют горизонтальную и вертикальную состав ляющие полной силы гидростатического давления. Определение вертикальной составляющей связано с понятием тела давления, которое представляет собой действительный или воображаемый объем жидкости, расположенный над цилиндрической поверх ностью. Линия действия горизонтальной составляющей прохо дит через центр давления вертикальной проекции криволиней ной поверхности, а линия действия вертикальной составляющей - через центр тяжести тела давления.
При изучении этого раздела студенту полезно рассмот реть несколько конкретных примеров построения тел давления для цилиндрических поверхностей, определить самостоятельно вертикальную и горизонтальную составляющие силы давления, точки их приложения и результирующую силу.
Необходимо рассмотреть давление жидкости на стенки груб и резервуаров и расчетные формулы для определения тол щины их стенок.
Вопросы для слмопровсрки
1.8. Каковы свойства гидростатического давления?
1.9. Объясните физический смысл величин, входящих в диффе ренциальные уравнения равновесия жидкости Эйлера.
1.10. Что такое поверхность равного давления и каковы ее форма и уравнение при абсолютном покос жидкости, в случае дви жения сосуда по горизонтальной плоскости с ускорением, при вращении сосуда вокруг вертикальной оси?
1.11. Как формулируется закон Паскаля и какова его связь с ос новным уравнением гидростатики?
1.12. Приведите примеры гидравлических установок, действие которых основано на законе Паскаля.
1.13. Каковы соотношения между абсолютным давлением, избы точным и вакуумом? Что больше: абсолютное давление, равное 0,12 МПа, или избыточное, равное 0,06 МПа?
1.14. Чему равна пьезометрическая высота (в метрах водяного столба) для атмосферного давления?
1.15. Почему центр давления всегда находится ниже центра тяже сти смоченной поверхности наклонной плоской стенки?
1.16. Сформулируйте закон Архимеда. В каких случаях положе ние судна будет остойчивым и неостойчивым?
1.3.Кинематика и динамика жидкости
Виды движения жидкости. Основные понятия кинемати ки жидкости: линия тока, трубка тока, струйка нормальное се чение, расход. Поток жидкости. Средняя скорость. Уравнение расхода. Дифференциальные уравнения движения идеальной жидкости. Уравнение Бернулли для установившегося движения идеальной жидкости. Геометрическое и энергетическое толко вание уравнения Берпулли. Уравнение Бернулли для потока вязкой жидкости. Коэффициент Кориолиса. Общие сведения о гид равлических потерях. Виды гидравлических потерь. Трубка Пи то, водомер Вентури, карбюратор поршневых ДВС.
Методические указания
Одним из основных уравнений гидродинамики является уравнение постоянства расхода (уравнение неразрывности), ко торое для плавно изменяющегося и параллельностройного дви жения может быть представлено в виде υ·S=const (вдоль пото ка), откуда для двух сечений 1 и 2
υ 1 /υ2=S2/S1 ,
т.е. средние скорости потока обратно пропорциональны площа ди живых сечений.
Следует уяснить, что уравнение постоянства расхода справедливо только при соблюдении ряда допущений, на кото рых основан логический вывод этих уравнений.
Дифференциальные уравнения движения идеальной жидкости Эйлера дают общую зависимость между скоростями и ускорениями движущихся частиц жидкости и силами, дейст вующими на эти частицы. Интегрирование этих уравнений для элементарной струйки идеальной жидкости приводит к основ ному уравнению гидродинамики - уравнению Бернулли, кото рое можно получить также и непосредственно, применив к бес конечно малому объему жидкости теоремы механики, например теорему живых сил.
Уравнение Бернулли представляет собой частный случай закона сохранения энергии. Все члены уравнения Бернулли от несены к единице веса жидкости, поэтому все виды энергии в этом уравнении имеют линейную размерность. При рассмотре нии уравнения Бернулли для простейшего случая движения элементарной струйки невязкой (идеальной) жидкости следует уяснить геометрический и физический (энергетический) смысл уравнения в целом и его отдельных членов, а также обратить внимание на условия применимости уравнения Бернулли к эле ментарной струйке. При распространении уравнения Бернулли для элементарной струйки на ноток реальной жидкости возни
кает ряд трудностей, которые преодолеваются введением соот ветствующих ограничений и поправок. Уравнение Бернулли со ставляется для двух живых сечений потока, в которых течение параллельностройное или плавно изменяющееся. Живые сече ния здесь плоские, поэтому отсутствуют ускорения вдоль живых сечений, а из массовых сил действует только сила тяжести. Сле довательно, в этих сечениях (участках) справедливы законы гидростатики, в частности, постоянство гидростатического на пора для всех точек живою сечения относительно любой плос кости сравнения. Между плавно изменяющимися течениями (участками) потока, связанными уравнением Бернулли, поток может быть и резко изменяющимся. При определении кинетиче ской энергии потока по средней скорости в данном сечении вво дится поправка в виде коэффициента Кориолиса а, учитываю щего неравномерность распределения скоростей по живому се чению.
При решении практических инженерных задач уравне ние Бернулли и уравнение постоянства расхода используются совместно. При этом они составляют систему из двух уравне ний, позволяющую решать задачи с двумя неизвестными.
Если для струйки идеальной жидкости уравнение Бер нулли представляет собой закон сохранения энергии, то для по тока реальной жидкости оно является уравнением баланса энер гии с учетом гидравлических потерь. Гидравлическими потеря ми называется работа сил трения, затраченная на перемещение единицы веса жидкости из одного сечения в другое. Энергия потока, израсходованная на работу сил трения, превращается в тепловую энергию и рассеивается в пространстве.
Вопросы для самопроверки
1.17. Дайте определение и приведите примеры основных видов движения жидкости: установившегося и неустановившегося, напорного и безнапорного, равномерного и неравномерного, медленно изменяющегося.
1.18. Что такое линия тока, трубка тока и элементарная струйка?
1.19. При каких условиях сохраняется постоянство расхода вдоль потока?
1.20. Укажите физический смысл величин, входящих в дифференциальные уравнения гидродинамики Эйлера.
1.21. Объясните геометрический и физический смысл понятий геодезический, пьезометрический и гидравлический уклоны Может ли быть отрицательным гидравлический уклон?
1.22. Когда линия полной энергии и пьезометрическая линия параллельны? Когда в направлении движения жидкости эт|-линии сближаются и когда удаляются одна от другой?
1.23. Какие существуют ограничения в применении уравнения Бернулли?
1.24. К каким выражениям приводится уравнение Бернулли в случаях: а) неподвижной жидкости; б) равномерного движе ния в горизонтальном трубопроводе; в) истечения жидкости из сосуда через круглое небольшое отверстие.
1.25. Каковы причины возникновения потерь напора при движе нии вязкой жидкости? Дайте определение понятию «гидрав лические потери напора».
1.4. Режимы движения жидкости и основы теории гидродинамического подобия
Ламинарный и турбулентный режимы движения жидко сти. Число Рейнольдса. Основы теории гидродинамического по добия.
Методические указания
Для использования уравнения Бернулли при решении практических инженерных задач необходимо знать гидравличе ские потери (потери напора), имеющие место при движении жидкости. Эти потерн в значительной степени зависят от того, будет ли режим движения в потоке турбулентным или ламинар ным.
Наличие того или иного режима в трубопроводе обу словливается соотношением трех факторов, входящих в форму лу безразмерного критерия Рейнольдса Rе =υ·d/v ,где υ - сред няя скорость движения жидкости; d - диаметр трубопровода; v -коэффициент кинематической вязкости.
При изучении режимов движения жидкости следует уяс нить различия в структуре потоков. Нужно знать формулу числа Рейнольдса и его критическое значение, отчетливо представлять его физический смысл. В гидравлике широко применяется ме тод моделирования, когда исследуется не само явление или ус тановка, а их модель, обычно меньших размеров. Основой мо делирования является теория гидродинамического подобия.
Для установившегося движения однородных несжимае мых жидкостей необходимым и достаточным условием гидро динамического подобия является геометрическое, кинематиче ское и динамического подобия потоков. Следует четко пред ставлять содержание этих частичных критериев, подобия. Для полного гидродинамического подобия необходима пропорцио нальность всех сил, действующих в потоке, но подобие по од ним силам часто исключае1 подобие по другим силам. Поэтому считается достаточным получение приближенного подобия по силам, преобладающим в данном потоке. Критериями такого подобия являются критерий Рейнольдса (преобладание сил тре ния), критерий Фруда (силы тяжести), критерий Эйлера (силы давления).
Особое внимание следует обратить на критерий Рейнольдса. Он представляет собой отношение сич инерции к си лам трения. Теперь можно более глубоко разобраться в физи ческом смысле числа, или критерия, Рейнольдса: режимы дви жения жидкости и переход одного режима в другой объясняют ся преобладанием силы инерции или силы трения в потоке, т.е. величиной Rе. Как будет видно из дальнейшего, многие величи ны, характеризующие движение жидкости, могут быть пред ставлены как функции Rе.
Вопросы для самопроверки
1.26. От каких характеристик потока зависит режим движения жидкости?
1.27. В чем отличие турбулентного течения от ламинарного?
1.28. Поясните физический смысл и практическое значение кри терия Рейнольдса.
1.29. Сформулируйте условия гидродинамического подобия по токов и гидравлических машин.
1.30. Объясните физический смысл критериев Рейнольдса, Фруда, Эйлера, В каких случаях должны применяться эти крите рии?
1.5. Распределение скоростей и потери напора
при ламинарном режиме движения жидкости
Распределение скоростей по сечению круглой трубы. Потери напора на трение по длине трубы (формула Пуазейля). Начальный участок потока. Ламинарное движение в плоских и кольцевых зазорах. Особые случаи ламинарного течения (пере менная вязкость, облитерация).
Методические указания
В ламинарном потоке частицы жидкости движутся слоями с различными скоростями параллельно оси трубы без перемешивания. В таком потоке касательные напряжения под чиняются закону Ньютона. Используя общий закон распределе ния касательных напряжений и закон Ньютона, можно получить дифференциальное уравнение, из которого строго математиче ски выводятся основные закономерности ламинарного движе ния: распределение скоростей по живому сечению трубопрово да; максимальная и средняя скорости; коэффициент Кориолиса α; закон сопротивления трения (формула Пуазейля); коэффици ент гидравлического трения λ в формуле Дарси.
Теоретические результаты хорошо подтверждаются опытом для потоков, в которых отсутствует теплообмен с окру жающей средой.
Из формулы Пуазейля следует, что потери напора на трение по длине трубопровода пропорциональны средней ско рости потока и коэффициенту кинематической вязкости жидко сти.
Вопросы для самопроверки
1.31. Укажите закон распределения касательных напряжений в цилиндрическом трубопроводе. Для каких режимов этот за кон действителен?
1.32. Изобразите эпюру скоростей в цилиндрическом трубопро воде при ламинарном движении жидкости. Каково соотно шение между средней и максимальной скоростями?
1.33. От каких параметров потока зависят потери на трение по длине при ламинарном движении жидкости?
1.34. Каковы особенности движения жидкости в начальном уча стке ламинарного течения? Как определить длину этого уча стка и потери напора в нем?
1.35. Каковы особенности движения жидкости в плоских и ци линдрических зазорах?
1.6. Распределение скоростей и потери напора
при турбулентном режиме движения жидкости
Особенности турбулентного движении жидкости. Пуль сация скоростей и давлений. Распределение осредненных скоро стей по сечению. Касательные напряжения в турбулентном по токе. Потери напора в трубах. Формула Дарси и коэффициент потерь на трение по длине (коэффициент Дарси). Шерохова тость стенок абсолютная и относительная. Графики Никурадзе и Мурина. Гидравлически гладкие и шероховатые трубы. Форму лы для определения коэффициента Дарси и область их приме нения. Турбулентное движение в некруглых трубах.
Методические указания
Турбулентный поток характеризуется беспорядочным, хаотичным движением частиц жидкости. Из-за сложности явле ний до сих пор не создано достаточно удовлетворительной тео рии турбулентного движения, которая непосредственно вытека ла бы из основных уравнений гидродинамики и хорошо под тверждалась опытом (как для ламинарного движения). Поэтому все выводы и расчетные соотношения получены эксперимен тально и в результате теоретического исследования упрощенных моделей турбулентного течения.
Прежде всего следует уяснить механизм турбулентного перемешивания и пульсации скоростей. Далее рассмотрите структуру и физическую природу касательных напряжении, ко торые определяются как сумма напряжений, вызванных дейст вием сил вязкости и обусловленных турбулентным перемеши ванием. Определение последних основано на полуэмпирических теориях Прандтля и Кармана, получивших дальнейшее развитие в трудах советских ученых. Потери на трение по длине опреде ляются но формуле Дарси, которая может быть получена из со ображений размерности.
Центральным вопросом темы является определение ко эффициента гидравлического трения λ в формуле Дарен. В об щем случае коэффициент является λ функцией числа Рейнольдса Rе и относительной шероховатости k/d;
, (4)
где k - абсолютная шероховатость; d - диаметр трубы.
Наиболее полно зависимость (4) раскрывается графиком Никурадзе, который получен экспериментально на трубах с ис кусственной зернистой равномерной шероховатостью. На гра фике можно выделить пять 'юн, каждая из которых характеризу ется определенной внутренней структурой потока и в соответст вии с этим определенной зависимостью λ от Rе и k/d .
1. Зона изменения Rе от 0 до 2320. Ламинарный режим потока. Здесь λ=f (Rе ). По Пуазейлю,
λ=64/Re. (5)
2. Зона изменения Re от 2320 до ~ 4000. Неустойчивая зона пе ремежающейся турбулентности, когда на отдельных участках возникают области турбулентного режима, которые разрастают ся, а затем исчезают и снова появляются. Изменение структуры потока сопровождается колебаниями величины λ. Зона не реко мендуется для применения в гидравлических системах.
3. зона чисел Rе от ~ 4000 до ~ 10 d/k. Поток характеризуется турбулентным ядром и пристенным (пограничным) ламинарным слоем, который затапливает шероховатости внутренней поверх ности трубы, ввиду чего коэффициент λ не зависит от k/d и за висит только от Re. Здесь трубы работают как «гидравлически гладкие». Для этой зоны, по Блазиусу,
(6)
4. Зона, в которой λ=f (Re; ). Пределы зоны определяются соотношением 10 d / k < Rе < (500 d/k). Переходная зона к «гидравлически шероховатым» трубам. Пристенный ламинар ный слой равен (или меньше) высоте выступов шероховатости.
5. Зона больших чисел Rе > (500 d/k) и, следовательно, интен сивной турбулентности. Трубы «гидравлически шероховатые». Коэффициент λ не зависит от Rе и является функцией только k/d.
Как показали более поздние исследования, результаты экспериментов Пикурадзе для «гидравлически шероховатых» труб нельзя перенести на трубы с естественной шероховато стью. Оказалось, что в четвертой и пятой зонах общий характер зависимости (4) сохраняется, но вид кривых на графике для раз личных типов шероховатостей получается различным, т.е. на λ влияет не только величина k/d но и характер шероховатости стенок труб. Для реальных технических труб с естественной шероховатостью для определения λ в четвертой зоне может быть рекомендована формула Альтшуля
, (7)
а для пятой зоны - формула Шифринсона
. (8)
Здесь k - эквивалентная абсолютная шероховатость, т.е. такая равномерная зернистая шероховатость Никурадзе, которая при расчетах дает такой же коэффициент λ., как и естественная ше роховатость.
Отметим, что при малых Rе (<10 d/k) формула (7) пере ходит в формулу (6) для гидравлически гладких труб, а при больших Rе (>500 d/k) обращается в формулу (8) для вполне «гидравлически шероховатых» труб.
Вместо расчетных формул (6), (7) и (8) для определения λ можно пользоваться графиком Г.А.Мурина.
Вопросы для самопроверки
1.36. В чем отличие турбулентного течения от ламинарного?
1.37. Чем отличается распределение скоростей в цилиндриче ском трубопроводе при ламинарном и турбулентном тече ниях жидкости? При каком режиме имеет место большая неравномерность скоростей и почему?
1.38. Объясните понятия «гладкие» и «шероховатые» поверхно сти. Может ли одна и та же труба быть «гидравлически гладкой» и «гидравлически шероховатой»? 13 каком слу чае?
1.39. Объясните основные линии и зоны сопротивления на гра фике Никурадзе.
1.40. Какова зависимость между потерей напора и средней ско ростью течения жидкости в различных зонах и линиях на графике Никурадзе?
1.41. От каких факторов зависит коэффициент гидравлического трения при турбулентном течении и по каким формулам его можно определить?
1.42. Каковы особенности расчета потерь на трение по длине для некруглых трубопроводов?
1.7. Местные гидравлические сопротивления
Основные виды местных сопротивлений. Коэффициент местных сопротивлений. Местные потери напора при больших числах Рейнольдса. Внезапное расширение трубы (теорема Борда). Диффузоры. Сужение грубы. Колена. Местные потери на пора при малых числах Рейнольдса. Эквивалентные длины труб. Кавитация в местных гидравлических сопротивлениях.
Методические указания
Местные сопротивления представляют собой короткие участки трубопроводов, на которых происходят изменения ве личины и направления скоростей потока, вызванные измене ниями размеров и формы сечения трубопровода, а также на правления его продольной оси. Потери энергии в местных со противлениях, отнесенные к единице веса протекающей жид кости, называются местными потерями напора. Потери в ме стных сопротивлениях делятся на потери трения и вихревые потери. Следует рассмотреть, как эти факторы проявляются в конкретных местных сопротивлениях.
В общем случае коэффициент местного сопротивления ξ (в формуле для определения потерь в местных сопротивлени ях) зависит от формы местного сопротивления, относительной шероховатости стенок, распределения скоростей в граничных сечениях потока перед местным сопротивлением и после него от чисел Рейнольдса. Следует уяснить, как эта общая зависимость конкретизируется от различных зон турбулентного течения и при ламинарном течении. Отметим, что в технических установ ках в большинстве случаев имеет место турбулентный режим, соответствующий пятой зоне квадратичного сопротивления, где коэффициент ξ, не зависит от Rе и где проявляется автомодаль ность. Если в трубопроводе до и после местного сопротивления имеет место ламинарный режим (жидкости с повышенной ки нематической вязкостью), то в местных сопротивлениях, как правило, возникает турбулентное течение. Весьма существен вопрос о взаимном влиянии местных сопротивлений. Простое суммирование потерь в местных сопротивлениях (так называе мый принцип наложения потерь) дает правильные результаты, если сопротивления расположены друг от друга на расстоянии, превышающим длину взаимною влияния, составляющую (30-40)d.
Вопросы для самопроверки
1.43. Какие сопротивления называются местными?
1.44. По какой формуле определяются потери, вызванные мест ными сопротивлениями?
1.45. Как определить потерю напора при внезапном расширении трубопровода?
1.46. В каком сечении берется средняя скорость, входящая в формулу потерь?
1.47. В чем заключается принцип наложения потерь?
1.48. Как определяется коэффициент сопротивления системы трубопроводов (суммарный коэффициент сопротивления)?
1.8. Истечение жидкости через отверстия и насадки
Истечение жидкости через отверстия в тонком стенке при постоянном напоре. Коэффициенты сопротивления, сжатия, скорости, расхода. Истечение жидкости через цилиндрический насадок. Насадки различного типа. Истечение при переменном напоре. Понятие о струйной технике.
Отверстие называется малым, если можно пренебречь изменением давления по его площади. Насадками называются небольшие по длине трубы ~λ = (З...6)d, присоединенные к та ким отверстиям. Прежде всего следует уяснить характер и осо бенности движения жидкости в процессе истечения (сжатые струи, образование вакуума).
В гидравлике истечение через отверстия и насадки есть много общего. Скорость истечения и вытекающий расход рас считываются по общим формулам, выведенным на основе урав нения Бернулли, причем потери при истечении определяются как местные потери. Общими являются также гидравлические характеристики (коэффициенты расхода, скорости, сжатия, со противления)
Следует знать физический смысл коэффициентов сжа тия. скорости и расхода, зависимость их числовых значений от типа и формы отверстий и насадков и от критерия Рейнольдса. Нужно также обратить внимание на то, что при Rе > 105 влияние сил вязкостного трения на коэффициенты истечения практиче ски отсутствует (квадратическая зона сопротивления). При этом коэ4)фициенты истечения зависят не только от формы отверстий и насадков. Это позволяет с успехом использовать отверстия с острой кромкой и с насадками в качестве измерителей расхода.
При истечении при переменном напоре (опорожнение сосудов) расчетными являются формулы для определения вре мени опорожнения.
Вопросы для самопроверки
1.49. Как связаны между собой коэффициенты сопротивления, сжатия, скорости и расхода?
1.50. В каком случае сжатие струи называется неполным, несо вершенным? Как неполнота и несовершенство сжатия влияют на коэффициент расхода?
1.51. Как рассчитываются затопленные отверстия и насадки?
1.52. Какое влияние оказывает вязкость жидкости при истече нии из отверстий и насадков?
1.53. Как изменяются расход и скорость при истечении жидко сти через цилиндрический насадок по сравнению с истече нием ее из круглого отверстия того же диаметра и под тем же напором?
1.54. Чем отличается «насадок» от «трубы»?
1.55. В чем особенности истечения жидкости из большого от верстия по сравнению с истечением ее из малого отвер стия?
1.9. Гидравлический расчет трубопроводов
Основное расчетное уравнение простого трубопровода. Понятие об определении экономически наивыгоднейшего диа метра трубопровода. Сифонный трубопровод. Последователь ное, параллельное и разветвленное соединение трубопроводов. Сложные трубопроводы. Кольцевые трубопроводы. Трубопро вод с насосной подачей жидкости.
Методические указания
Для гидравлического расчета трубопроводов применяет ся уравнение Бернулли, формулы для определения потерь напо ра на трение по длине и в местных сопротивлениях, уравнение постоянства расхода.
Для нахождения различных гидравлических характери стик трубопроводов применяются расчетные таблицы, к числу основных гидравлических характеристик относятся кривая по требного напора Нпотр=f(Q) и характеристика трубопровода Σh = f(Q). В зависимости от гидравлической схемы работы и от методов гидравлического расчета различают трубопроводы короткие и длинные, простые и сложные, разветвленные и замк нутые, с транзитными и путевыми расходами жидкости. Следу ет уяснить различия между перечисленными типами трубопро водов и особенности их гидравлических расчетов. Все случаи расчета простых трубопроводов сводятся к трем типовым зада чам по определению: 1) расхода, 2)напора, 3) диаметра трубо провода. Следует знать методику решения этих задач.
При расчете сложных трубопроводов составляется сис тема уравнений, которые устанавливают связь между размера ми труб, расходами жидкости и напорами. Эта система состоит из уравнении баланса расходов для каждого узла и уравнений баланса напоров (уравнений Бернулли) для каждой ветви трубо провода.
Вопросы для самопроверки
1.56. Какие трубопроводы называются короткими и длинными, простыми и сложными? В чем особенности гидравлического расчета таких трубопроводов?
1.57. Изложите методику решения трех типовых задач расчета простого короткого трубопровода.
1.58. Какова особенность расчета трубопроводов с параллельным соединением липни?
1.59. Что такое сифон и каковы особенности его гидравлического расчета?
1.60. В чем особенность расчета трубопроводов с насосной пода чей жидкости?
1.10. Неустановившееся движение жидкости
Неустановившееся движение несжимаемой жидкости в жестких трубах с учетом и инерционного напора. Явление гид равлического удара. Формула Жуковского для прямого удара. Понятие о непрямом ударе. Способы ослабления гидравличе ского удара.
Интегрирование дифференциального уравнения неуста новившегося движения жидкости в напорном трубопроводе в предположении, что трубы обладают абсолютно жесткими стен ками, а жидкость несжимаема, приводит к уравнению Бернулли с инерционным членом. Инерционный член учитывает напор, затраченный на преодоление локальных сил инерции, т.е. сил инерции, обусловленных ускорением (или замедлением) всего объема жидкости в трубопроводе. В случае плавно изменяюще гося движения локальные ускорения определяются по измене нию средних скоростей в сечениях потока. Для параллельно-струйного движения (трубопровод постоянного сечения) ло кальное ускорение в каждый момент времени одинаково для всех сечении потока, т.е. жидкость условно представляется как твердое тело. Если ускорения в потоке достаточно велики, то предположение о неупругости системы становится неприемлемым. Учет упругих свойств жидкости и стенок трубопровода приводит к рассмотрению процесса распространения вдоль тру бопровода упругих волн деформации и связанных с ними волн резкого повышения и понижения давления, приводит к явлению гидравлического удара.
Гидравлическим ударом называется повышение или по нижение давления в напорном трубопроводе, вызванное изме нением во времени (в некотором сечении трубопровода) скоро сти движения жидкости. Явление гидравлического удара было теоретически и экспериментально изучено в конце XIX в. Н.Е.Жуковским в связи с многочисленными авариями москов ского водопровода.
Гидравлический удар чаще всего возникает в случае бы строго закрытия или открытия затвора, управляющего потоком в трубопроводе. Различают прямой удар, когда время закрытия затвора меньше фазы гидравлического удара (время пробега ударной волны от затвора к резервуару и обратно), и непрямой удар, при котором, при котором время закрытия затвора больше фазы гидравлического удара.
Формула Н.Е.Жуковского р = ρ·С·υ дает зависимость величины ударного повышения давления р от плотности жидко сти ρ, скорости распространения ударной волны С, уменьшения скорости в трубе перед краном вследствие его закрытия υ. Формула применима для расчета прямого и непрямого удара и учитывает как сжатие жидкости, так и растяжение стенок трубы при ударном повышении давления.
После уяснения физической сущности гидравлического удара и методов его расчета следует рассмотреть меры борьбы с ним.
Вопросы для самопроверки
1.61. Напишите формулу для определения инерционного напора. Объясните физический смысл входящих в нее величин.
1.62. Как изменится положение пьезометрической линии для тру бы с постоянным диаметром при возникновении положи тельного и отрицательного локального ускорения?
1.63. Что называется прямым и непрямым гидравлическим уда ром? Что называется фазой гидравлического удара? Как она влияет на повышение давления при гидравлическом ударе?
1.64. Что такое скорость распространения ударной волны? От ка ких величин она зависит?
1.65. Чем гасится колебательный процесс, имеющий место при гидравлическом ударе?
1.66. Как можно уменьшить или предотвратить ударное повыше ние давления?
1.67. Что называется отрицательным гидравлическим ударом и когда он может возникнуть?
1.11. Взаимодействие потока со стенками
Воздействие струи на твердые преграды. Силы воздей ствия потока на стенки.
Методические указания
Настоящий раздел необходим для понимания принципа действия гидравлических машин, изучаемых во второй части курса. Следуег хорошо разобраться в физической и механиче ской сущности активного и реактивного взаимодействия между струей и твердой преградой, и сопротивлении твердых тел, дви жущихся в жидкости.
Вопросы для самопроверки
1.68. Сформулируйте теорему об изменении количества движе ния.
1.69. Чему равна реактивная сила взаимодействия между струей и твердым телом?
1.70. Чему равно реактивное давление струи на плоскую стенку? на ковшеобразную стенку?
1.12. Общие сведения о гидросистемах, используемых в машиностроении и их расчетах
Используемые гидросистемы в современном машиностроении. Ознакомление с основами расчета гидравлических систем.
Методические указания
В современном машиностроении используются гидросистемы двух типов:
Для гидросистем, обеспечивающих подачу жидкости к потребителям, характерно отсутствие в них устройств, преобразующих энергию жидкости в механическую работу. К таким гидросистемам относятся: системы жидкостного охлаждения (система охлаждения двигателя внутреннего сгорания, система подачи СОЖ для металлорежущих станков и т.п.), системы пожаротушения, системы топливоподачи, системы смазки и дру гие.
Такие гидросистемы, в большинстве случаев, относятся к классу ра зомкнутых гидросистем, в которых, как правило, движение жидкости обес печивается за счет работы насоса. Метод аналитического расчета этих гидросистем базируется на уравнении
, (9)
где - напор насоса, или механическая энергия, переданная насосом
единице веса жидкости;
- потребный напор для данного трубопровода, или необходимая избыточная удельная энергия давления в начальном сечении трубопровода, обеспечивающая движение жидкости в нем с заданной величиной расхода Q.
При решении этой задачи графоаналитическим методом следует ис кать рабочую точку, как точку пересечения характеристики насоса с суммарной характеристикой потребного напора трубопровода.
Гидравлическим приводом называется совокупность устройств, предназначенная для передачи механической энергии и (или) преобразования движения посредством рабочей жидкости. Такие гидросистемы, как правило, относятся к классу замкнутых гидросистем. Метод их аналитического расчета базируется на уравнении
, (10)
где - суммарная величина потерь напора в трубопроводе.
При решении задачи графоаналитическим методом следует искать рабочую точку как точку пересечения характеристики насоса с суммарной характеристикой потерь в трубопроводе.
В литературе встречается термин гидропередача, под которым, как правило, понимается силовая часть гидропривода, включающая насос, гидродвигатель и соединительные трубопроводы с рабочей жидкостью.
Гидроприводы в зависимости от типа используемых в них гидромашин делятся на объемные гидроприводы и гидродинамические передачи.
Гидравлические системы, используемые в машиностроении, весьма разнообразны по составу элементов и выполняемым функциям. Наиболее сложными из этих гидросистем являются объемные гидравлические приводы, что объясняется широким спектром задач, стоящими перед ними. Поэтому вопросы проектирования гидросистем рассматриваются применительно к объемным гидравлическим приводам, так как расчеты других гидросистем в большинстве случаев представляют собой упрощенные варианты расчета гидроприводов.
Проектирование гидравлической системы включает следующие этапы:
- разработка принципиальной схемы;
- расчет основных конструктивных параметров и подбор элементов;
- уточненный расчет на установившемся режиме (или режимах) работы;
- динамический расчет на неустановившихся режимах работы.
Следует отметить, что при проектировании любой гидросистемы первые два из отмеченных пунктов обязательны, так как без них невозможно её создание. Пункт 3 служит для уточнения определения эксплуатационных параметров гидросистемы: потребляемой мощности и её КПД, скорости движения выходных элементов гидродвигателей и т. п. Выполнение этого пункта необязательно, но расчеты по нему рекомендуется проводить при проектировании любых гидросистем. Пункт 4 весьма сложен и служит для анализа работы гидросистемы в процессе эксплуатации. Поэтому расчеты по нему проводятся достаточно редко и только для гидросистем, работу которых необходимо исследовать на неустановившихся режимах.
Вопросы для самопроверки
1.71. Дать определение и назвать виды гидравлических приводов.
1.72. Основные этапы проектирования гидравлических систем.
Часть 2. Гидравлические и пневматические системы
2.1 ЛОПАСТНЫЕ ГИДРОМАШИНЫ И
ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
2.1.1. Общие сведения о гидромашинах
Насосы и гидродвигатели. Классификация насосов. Принцип действия динамических и объемных насосов. Основ ные параметры насосов: подача (расход), напор, мощность, КПД.
Методические указания
Насосом называется гидравлическая машина, преобра зующая механическую энергию двигателя в энергию перекачи ваемой жидкости. В гидравлическом двигателе происходит пре образование энергии потока жидкости в механическую энергию на выходном валу двигателя.
Все типы насосов, несмотря на многообразие их конст руктивных форм, по принципу действия, т.е. по способу переда чи жидкости механической энергии, делятся на две группы: ди намические (лопастные) и объемные (насосы вытеснения). К первым относятся центробежные, диагональные, осевые, вихре вые насосы; ко вторым - поршневые и роторные насосы.
При изучении этого раздела студент должен усвоить об щую классификацию насосов, их специфические особенности и область применения.
При рассмотрении основных параметров насосов следу ет обратить внимание на определение напора, его физический смысл и действительную размерность, надо также понять разли чие между полезной и затраченной мощностями, разобраться в физическом смысле коэффициента полезного действия.
Вопросы для самопроверки
2.1. Расскажите о принципе действия динамических и объемных насосов.
2.2. Как определяется напор действующего насоса по показани ям приборов и по элементам насосной установки?
2.3. Как определяются полезная и затраченная мощности насоса?
2.4. Что представляет собой полный коэффициент полезного действия насоса?
2.1.2. Основы теории лопастных насосов.
Центробежные насосы. Схемы одноступенчатых центро бежных насосов. Уравнение Эйлера. Теоретический напор насо са. Полезный напор. Потери энергии в насосе. Характеристика центробежных насосов. Основы теории подобия насосов. При менение формул подобия для пересчета характеристик насоса. Регулирование подачи. Последовательное и параллельное со единения насосов.
Кавитация в лопастных насосах. Кавитационная харак теристика. Кавитационный запас. Формула Руднева и ее приме нение.
Методические указания
Работа лопастных насосов основана на силовом взаимо действии лопастей с обтекающим их потоком. При вращении рабочего колеса в потоке жидкости возникает разность давлений по обе стороны каждой лопатки (подъемная сила). Силы давле ния лопастей на поток создают вынужденное вращательное и поступательное движения жидкости, увеличивая ее давление и скоростной напор, т.е. механическую энергию.
Приращение энергии потока жидкости в лопастном ко лесе (напор насоса) зависит от сочетания скоростей протекания потока, частоты вращения колеса, его размеров, формы лопаток, т.е. от сочетания конструкции, размеров, частоты вращения и подачи насосов. Таким образом, главная особенность в отличие лопастных насосов от объемных состоят в том, что напор и по дача у этих насосов взаимосвязаны, а подача непрерывна.
Созданная еще в середине ХIII в. Л.Эйлером прибли женная струйная теория лопастных машин до настоящего вре мени является основой для их расчета. Сложность гидродина мических явлений, которые возникают при протекании жидко сти в рабочих органах насоса, привела к теоретической модели идеального рабочего колеса с бесконечным числом бесконечно тонких лопастей. На основе струйной теории Л.Эйлером полу чено основное уравнение лопастных насосов, дающее зависи мость теоретического напора от треугольников скоростей на выходе и входе рабочего колеса. С целью удовлетворительного согласования теории с данными опыта в формулу полезного (действительного) напора вводятся поправки на конечное число лопаток и на гидравлические потери. Следует обратить внима ние на вывод основного уравнения, которое может быть полу чено из уравнения Бернулли для относительного движения или из теоремы моментов количества движения.
Различают теоретические и действительные характе ристики лопастных насосов. Теоретические характеристики получаются в результате анализа основного уравнения лопаст ных насосов. Из-за сложности протекания жидкости через рабо чие органы насоса точную взаимосвязь основных параметров работы насоса удается получить только экспериментально. В результате испытаний насосов получают их действительные характеристики -- кривые зависимостей напора, подачи, затра ченной мощности, КПД и частоты вращения насоса. Характери стики дают достаточно точное представление об эксплуатаци онных качествах насосов и позволяют решать вопросы, связан ные с их эксплуатацией и проектированием.
Студенту необходимо уяснить методику получения ра бочих и универсальных характеристик, их использование для определения оптимальных режимов работы действующих насо сов, для выбора новых насосов, определения режимов совмест ной работы на общую сеть, а также для определения условий работы при изменении частоты вращения и разметов насоса.
При создании новых образцов лопастных машин прово дятся их лабораторные исследования и доводка на моделях. Для перехода от данных, полученных на моделях, к натуральным насосам используется общая теория гидродинамического подо бия потоков в применении к лопастным машинам. Следует уяс нить условия применимости теории подобия к лопастным насо сам, а также усвоить формулу пересчета основных параметров насосов при изменении размеров и частоты вращения.
При проектировании насосов одни и те же значения по дачи и напора могут быть получены в насосах с различной час тотой вращения. При этом конструктивный тип рабочего колеса и всей проточной части насоса будет также различен. Для ха рактеристики конструктивного типа насосов служит коэффици ент быстроходности (удельная частота вращения), который определяет область применения насосов. Студенту следует знать, по какой формуле вычисляется коэффициент быстроход ности, на какие типы разделяются лопастные насосы в зависи мости от назначения. Коэффициент быстроходности зависит не только от частоты вращения, но и от напора и подачи насоса. Поэтому не всегда насосы с большей частотой вращения имеют больший коэффициент быстроходности.
Отрицательное влияние на работу центробежных насо сов оказывает кавитация, возникающая в результате снижения давления при входе жидкости на рабочее колесо центробежного насоса ниже давления парообразования. Студент должен знать физическую сущность влияния кавитации и меры, необходимые для избежания этого вредного влияния.
Необходимо знать и уметь пользоваться формулой для определения допустимой высоты всасывания центробежного насоса, определять кавитационный запас по формуле Руднева.
Вопросы для самопроверки
2.5. Начертите схему и объясните принцип действия односту пенчатого центробежного насоса.
2.6. Приведите параллелограммы скоростей на входе и выходе из рабочего колеса и поясните их.
2.7. Напишите основное уравнение центробежных насосов Эй лера. поясните его вывод и физический смысл.
2.8. В чем заключаются соотношения подобия (пропорциональ ности) для лопастных машин? Для каких целей они приме няются?
2.9. Что называется рабочей и универсальной характеристиками центробежных насосов?
2.10. На какие виды делятся лопастные насосы но быстроходно сти?
2.11. Как найти подачу и напор (рабочую точку) при работе одно го и двух центробежных насосов на сеть? Приведите соот ветствующие графики и характеристики.
2.12. Что такое осевое давление, как оно возникает и каковы меры его устранения (уравновешивания)?
2.13. Какова физическая сущность явления кавитации в лопаст ных машинах?
2.14. Как влияет кавитация на работу центробежных насосов и каковы меры борьбы с ней?
2.15. Укажите методы регулирования подачи центробежных на сосов и расскажите об их физической сущности.
2.1.3. Общие понятия о гидропередачах
Назначение и область применения гидродинамических передач. Принцип действия и классификация. Рабочая жид кость.
Методические указания
Гидродинамические передачи предназначены для пере дачи механической энергии с вала двигателя на вал приводной машины.
В практике эксплуатации машин-орудий все чаще требу ется искусственное приспособление характеристики двигателей к характеристикам приводных машин. С этой целью для изме нения как частоты вращения, так и крутящего момента на валу приводной машины по сравнению с частотой вращения и кру тящими моментами на валу двигателя, применяются гидроди намические передачи.
Основными элементами гидродинамической передачи являются; рабочее колесо центробежного насоса - источник гидравлической энергии; рабочее колесо радиально-осевой или осевой гидротурбины - гидравлический двигатель; рабочая жидкость, а также реактор (направляющий аппарат), питающие и отводящие устройства.
В проточной части гидродинамической передачи при взаимодействии лопастных систем с рабочей жидкостью проис ходит преобразование механической энергии ведущего вала (двигателя) в механическую энергию рабочей жидкости, кото рая, в свою очередь, превращается в механическую энергию ве домого вала (приводной машины). По принципу действия гид родинамического передачи делятся на два вида: гидродинамиче ские трансформаторы крутящего момента и гидродинамические муфты (сцепления). Следует рассмотреть ценные свойства гид родинамических передач, которые определили применение их в различных областях техники.
В гидродинамических передачах в качестве рабочих жидкостей применяются минеральное масло, вода, синтетиче ские жидкости. Необходимо ознакомиться с требованиями, предъявляемыми к рабочим жидкостям, их физическими харак теристиками, эксплуатационными свойствами, областью приме нения.
Вопросы для самопроверки
2.16. Каковы назначение и область применения гидродинамиче ских передач? На каких машинах и установках они приме няются? Приведите примеры.
2.17. Изобразите принципиальные схемы гидротрансформатора и гидромуфты и поясните принцип их действия.
2.18. Каковы достоинства и недостатки гидродинамических пере дач?
2.19. Какие требования предъявляются к рабочим жидкостям?
2.1.4. Гидродинамические муфты
Устройство и рабочий процесс. Основные параметры, уравнения и характеристики. Совместная работа гидромуфты с двигателем. Регулирование гидромуфт.
Методические указания
Гидродинамическая муфта состоит из двух основных элементов: насосного и турбинного колес, которые крепятся со ответственно на ведущем и ведомом валах. Замыкающий кожух, как правило, крепится к фланцу насосного колеса. Лопатки ра бочих колес в большинстве случаев плоские, радиальные. При вращении насосного колеса возникает силовое взаимодействие лопастей с обтекающим их потоком. При этом в потоке создает ся приращение момента количества движения жидкости. Из на сосного колеса жидкость поступает в турбинное колесо, где мо мент количества движения жидкости уменьшается, за счет чего на турбинном колесе возникает крутящий момент. Так как в гидромуфте отсутствуют устройства, способные изменить мо мент количества движения жидкости в круге циркуляции, то увеличение момента количества движения в насосном колесе всегда равно его уменьшению в турбинном колесе. Следова тельно, если не учитывать механические потери и потери на трение о воздух, которые обычно малы, то в гидромуфте крутя щий момент с ведущего вала на ведомый передается без изме нения.
Рабочий процесс в гидромуфте изложен здесь схематизированно. При его изучении следует рассмотреть треугольники скоростей на входе и выходе насосного и турбинного колес, проанализировать уравнения моментов количества движения. Следует уяснить, почему крутящий момент может передаваться, вращения ведущего (передаточное отношение меньше едини цы), почему КПД гидромуфты равен передаточному отноше нию.
Оценка энергетических и эксплуатационных качеств гидромуфт может быть проведена с помощью характеристик. Различают внешние (моменнгные), универсальные и приведенные характеристики. Следует знать методику построения характе ристик и уметь ими пользоваться при изучении работы гидро муфты в системе силовой трансмиссии.
Высокие эксплуатационные качества гидромуфт (гаше ние крутильных колебании и пульсаций крутящего момента, благоприятные условия запуска двигателя, ограничение переда ваемого крутящего момента и пр.) определяется особенностями рабочего процесса и конструктивными особенностями гидро муфт.
Двигатель в сочетании с гидромуфтой представляет со бой силовой агрегат, более полно удовлетворяющий требовани ям приводной машины. Следует уяснить методику определения размеров гидромуфты (активною диаметра), методику построе ния выходной характеристики агрегата «двигатель — гидромуф та» и уметь пользоваться ею для анализа совместной работы гидромуфты с двигателем.
В эксплуатационной практике часто возникает необхо димость изменять частоту вращения ведомого вала гидромуфты, не изменяя передаваемый крутящий момент, т.е. необходимость в регулировании гидромуфты. В зависимости от конструкции и назначения гидромуфт применяются различные способы их ре гулирования. Студенту необходимо знать наиболее распростра ненные способы регулирования, их физическую сущность, дос тоинства и недостатки.
Вопросы для самопроверки
2.20. Поясните принцип и особенности работы гидромуфты.
2.21. Приведите уравнение моментов для гидромуфты и поясните его.
2.22. Укажите соотношения подобия (пропорциональности). Для каких целей применяются эти соотношения?
2.23. Каковы преимущества и недостатки применения гидромуф ты в системе силового привода?
2.24. Поясните метод построения выходной характеристики агре гата «двигатель - гидромуфта».
2.25. Ответьте на 4-й вопрос, используя выходную характеристи ку агрегата с гидромуфтой.
2.26. Каково назначение регулирования гидромуфты? Какие вам известны способы регулирования гидромуфты?
2.1.5. Гидродинамические трансформаторы
Устройство, классификация, рабочий процесс, основные параметры и уравнения. Потери энергии в гидротрансформато ре. Внешние характеристики. Понятие о комплексах гидро трансформаторов.
Методические указания
Гидротрансформатор отличается от гидромуфты тем, что в его проточной части кроме насосного и турбинного колес ус тановлен неподвижный реактор (направляющий аппарат). Лопа стное колесо реактора, отклоняя своими лопатками жидкость, изменяет момент количества движения потока. Поэтому в гид ротрансформаторе крутящие моменты на ведущем и ведомом валах не равны друг другу. Следовательно, гидротрансформато ры, в отличие от гидромуфт, являются преобразователями кру тящего момента.
Реактор размещается либо за турбинным колесом, либо за насосным. Как правило, имеется только одно насосное коле со. В зависимости от степени трансформации крутящего момен та гидротрансформаторы могут быть с одной или несколькими ступенями турбинных колес (не более трех) и могут иметь не сколько реакторов. Разнообразие конструктивных схем позволя ет строить гидротрансформаторы с различными свойствами и характеристиками и подбирать их для эффективной работы в конкретных условиях силового привода.
К числу основных внешних параметров гидротрансфор матора относятся крутящие моменты на ведущем и на ведомом валах и на реакторе, передаточное отношение, КПД, коэффици ент трансформации моментов. Функциональное графическое изображение этих параметров дает характеристики гидротранс форматоров. Различают внешние (моментные), универсальные и приведенные характеристики. Форма кривых на характеристиках зависит от профилирования лопаток рабочих колес, от количе ства и размещения рабочих колес в проточной части.
В зависимости от формы кривой крутящего момента на ведущем валу раз-личают прозрачные и непрозрачные внешние (моментные) характеристики. Выбор гидротрансформаторов с различной прозрачностью характеристик дик-туется условиями их работы: преобладанием требований надежности или эко-но мичности силового привода.
Следует разобраться в методике построения характери стик, проанализиро-вать по характеристикам режимы работы гидротрансформаторов при различ-ных моментах на ведомом валу, которые определяются моментом сопротивле-ния привод ной машины, рассмотреть энергетические и эксплуатационные свой-ства гидротрансформаторов.
Гидротрансформатор обычно работает в системе силово го привода. Эконо-мичность и слаженность работы системы си лового привода зависят от работы отдельных его элементов двигателя, гидротрансформатора и приводной маши-ны и пра вильного согласования их друг с другом. Основой для согласо вания служат моментная характеристика двигателя, приведен ная характеристика гидротрансформатора и моментная характе ристика приводной машины. Для согласования характеристик используются формулы подобия и уравнение момента гидроди намических передач.
Следует рассмотреть методику выбора размера гидро трансформатора (активного диаметра), построения выходной характеристики агрегата «дви-гатель - гидротрансформатор» и уметь ими пользоваться для анализа работы гидротрансформа тора в системе силового привода.
В комплексных гидротрансформаторах реактор разме щается на муфте сво-бодного хода и при некоторых режимах может вращаться вместе с рабочими колесами. Следует рас смотреть назначение таких гидротрансформаторов, их характе ристики и эксплуатационные свойства.
Вопросы для самопроверки
2.27. Поясните принцип действия и особенности работы гидротрансформатора.
2.28. Чем отличаются прозрачные характеристики гидротранс форматора от непрозрачной? Для каких условий работы они применяются?
2.29. Поясните метод выбора размеров гидротрансформатора и согласование элементов характеристик элементов силового привода.
2.30. Каковы конструктивная схема, моментная характеристика и назначение комплексного гидротрансформатора?
2.31. Какие применяются способы регулирования гидротранс форматоров?
2.2 ОБЪЕМНЫЕ ГИДРОНАСОСЫ, ГИДРОПРИВОДЫ
2.2.1. Обьемные насосы. Общие положения.
Объемные насосы, принцип действия, общие свойства и классификация.
Методические указания
В объемных насосах передача механической энергии жидкости осуществляется изменением объемов их рабочих ка мер. Объемные насосы делятся на классы: 1) поршневые - с воз вратно-поступательным движением вытеснителя (поршня или плунжера) и клапанным распределением жидкости; 2) роторные - с вращательным движением вытеснителей или замыкателей (например, поршней плунжеров, зубьев шестерен, лопаток или пластин) и с бесклапанным распределением жидкости.
В отличие от лопастных насосов, в объемных насосах жидкости сообщается потенциальная энергия давления при практически неизменной кинетической энергии жидкости. В этих насосах подача и напор независимы друг от друга, насосы характеризуются неравномерностью подачи и пульсацией дав ления.
2.32. Расскажите о принципе действия объемных насосов.
2.33. Приведите примеры объемных насосов и укажите приметы, присущие объемным насосам всех типов.
2.34. Каковы преимущества и недостатки, присущие объемным насосам всех типов?
2.2.2. Поршневые и плунжерные насосы
Устройство и область применения поршневых и плун жерных насосов. Индикаторная диаграмма. Графики идеальной подачи и ее неравномерность. Диафрагменные насосы.
Методические указания
Поршневой насос представляет собой гидравлическую машину, в которой преобразование механической энергии дви гателя в механическую энергию перемещаемой жидкости осу ществляется при помощи поршня или плунжера, совершающего возвратно-поступательные движения в цилиндре. Поршневые насосы принадлежат к классу объемных насосов. Они квалифи цируются по кратности действия, устройству поршня, располо жению цилиндров, способу соединения поршня с двигателем, по быстроходности (числу двойных ходов), по развиваемому дав лению. Студент должен знать принцип действия насосов, уметь изобразить и пояснить принципиальные схемы насосов одинар ного, двойного, дифференциального действия и др.
Подача поршневых насосов пропорциональна их разме рам (объему, вытесняемому поршнем при его движении на на гнетание), а также скорости движения поршня (числу двойных ходов или числу оборотов в единицу времени). Напор порш невых насосов не связан с подачей и зависит от сопротивлений (геодезический напор, гидравлические сопротивления), которые он должен преодолевать.
Одной из основных особенностей поршневых насосов является неравномерная подача жидкости по времени. Студент должен знать способ построения графиков мгновенной подачи и уметь вывести числовые значения коэффициента неравномерно сти подачи для насосов различной кратности действия. Следует рассмотреть влияние клапанного распределения жидкости на характеристики и свойства поршневых насосов.
Для улучшения равномерности подачи на всасывающем и напорном патрубках насоса устанавливаются воздушные кол паки. При рассмотрении работы воздушных колпаков необхо димо понять, почему установка колпака на всасывающем пат рубке позволяет увеличить высоту всасывания и число двойных ходов насоса, а установка колпака на напорном патрубке сгла живает неравномерность подачи жидкости к потребителю.
Важной характеристикой работы насоса является инди каторная диаграмма, представляющая собой кривую изменения давления в камере насоса за один двойной ход поршня, индика торная диаграмма позволяет судить о качестве насоса, влиянии воздушных колпаков на процессы всасывания и нагнетания, да ет возможность установить наличие тех или иных нарушений в работе насоса, позволяет уточнить баланс мощности и КПД в насосе.
Вопросы для самопроверки
2.35. Приведите схемы и объясните принцип действия поршневых насосов одинарного, двойного, дифференциального дейст вия.
2.36. От чего зависит и по каким формулам определяется произ водительность насосов различной кратности действия? Что такое объемный КПД насоса?
2.37. Приведите графики мгновенной подачи поршневых насосов одинарного и двойного действия; объясните метод их по строения и гидравлическую сущность; укажите способы уменьшения неравномерности подачи.
2.38. Изобразите индикаторную диаграмму поршневого насоса и объясните се. В чем отличие действительной индикаторной диаграммы от идеальной?
2.39. От чего зависит и как определяется высота всасывания поршневых насосов? Укажите способы увеличения высоты всасывания.
2.40. Каковы преимущества и недостатки поршневых насосов по сравнению с центробежными?
2.41. Как регулируется подача поршневых насосов и каковы пра вила их пуска?
2.2.3. Роторные насосы и гидродвигатели
Классификация роторных насосов. Общие свойства и область применения. Устройство и особенности роторных насо сов различных типов: а) шестеренных; б) винтовых; в) пластин чатых (шиберных); г) роторно-поршневых. Определение рабо чих объемов. Подача и ее равномерность. Характеристики насо сов. Регулирование подачи. Крутящий момент на валу гидромо тора. Высокомоментные гидромоторы.
Методические указания
Роторными называются объемные насосы вращательно го движения, содержащие статор, ротор и замыкатели, герме тично соприкасающиеся со статором и ротором и разделяющие приемную камеру от нагнетательной. По конструкции роторные насосы разделяют на роторно-поршневые (радиальные и акси альные), пластинчатые (шиберные, шестеренные, винтовые). Эти насосы широко используются в объемных гидравлических приводах. Роторные насосы обратимы, т.е. могут работать в ка честве насосов и гидромоторов, имеют бесклапанное распреде ление жидкости и потому выполняются быстроходными, имеют меньшую неравномерность подачи, чем поршневые насосы, мо гут быть выполнены с регулированием и реверсированием по дачи (роторно-поршневые насосы и шиберные простого дейст вия).
Роторные насосы, так же как и поршневые, не могут ра ботать с закрытой задвижкой и. как правило, снабжаются пре дохранительным клапаном, разгружающим насос в случае пере грузки. Студенту необходимо разобраться в принципе действия и устройстве перечисленных типов роторных насосов. Следует знать область их применения, принцип действия, кинематиче скую схему, уметь объяснять конструктивную схему, знать формулы для определения подачи насоса и рабочего объема и способы регулирования подачи, характеристики.
Обращенные роторные насосы являются гидромоторами вращательного действия. Так же как и насосы, они могуг быть регулируемыми и нерегулируемыми, реверсивными и неревер сивными.
При изучении роторных гидромоторов следует усвоить принцип действия и устройство, расчетные формулы для опре деления крутящего момента, мощности, частоты вращения. Следует обратить внимание на способы изменения (регулирова ния) этих параметров в случае нерегулируемых и регулируемых гидромоторов.
Вопросы для самопроверки
2.42. Приведите конструктивные схемы и объясните принцип действия радиально- и аксиально-поршневых, пластинчатых (шиберных), шестеренных и винтовых насосов.
2.43. Напишите формулы для определения подачи роторных на сосов и объясните их. Изменением каких параметров осуще ствляется регулирование подачи насоса?
2.44. Каковы достоинства и недостатки роторных насосов?
2.45. Укажите область применения роторных насосов.
2.46. На схемах роторно-поршневых гидромоторов рассмотрите кинематическую цепочку трансформации усилий на порш нях, создаваемых рабочей жидкостью, и механический мо мент на валу гидромотора.
2.47. От каких параметров зависят развиваемые на валу роторных гидромоторов крутящий момент, мощность и частота вра
щения? Приведите соответствующие формулы для каждого типа гидромотора и поясните их.
2.48. Расскажите о принципе действия и конструктивных особен ностях высокомоментных гидромоторов.
2.2.4. Гидроцилинды
Силовые гидроцилиндры, их назначение и устройство. Поворотные гидроцилиндры.
Методические указания
Силовые гидравлические цилиндры являются гидравли ческими двигателями возвратно-поступательного действия, ра ботающими по принципу обращенных поршневых насосов. В отличие от последних силовые гидроцилиндры не имеют клапа нов. Студенту необходимо рассмотреть конструктивные схемы гидроцилиндров одностороннего и двустороннего действия и телескопических, усвоить расчетные формулы для определения усилия на штоке, скорости движения поршня, потребной подачи жидкости, развиваемой мощности с учетом полного и частных КПД гидроцилиндра.
2.49. Приведите схемы силовых гидроцилиндров одностороннего и двустороннего действия и поясните их.
2.50. Как определить потребную подачу для гидроцилиндров од ностороннего и двустороннего действия? Как влияет объем ный КПД на подачу?
2.51. От каких параметров гидроцилиндров зависят развиваемые мощность и усилие на штоке? Приведите соответствующие формулы и поясните их.
2.2.5. Основные понятия и элементы объемного гидропривода
Принцип действия объемного гидропривода. Классифи кация объемных гидроприводов по характеру движения выход ного звена и другим признакам. Основные элементы гидропри вода.
Методические указания
Объемный гидропривод предназначен для передачи при помощи объемных гидромашин механической энергии двигате ля к исполнительным механизмам с преобразованием скоростей и сил или моментов.
Объемный гидропривод содержит объемный насос (ис точник гидравлической энергии), объемные гидродвигатели (приемники гидравлической энергии или исполнительные меха низмы), гидроаппаратуру (устройства или механизмы, предна значенные для передачи энергии, управления и регулирования).
В зависимости от тина гидродвигателя (силовой гидро цилиндр или роторный гидромотор) различают гидроприводы возвратно-поступаельного и вращательного движения выходно го звена. Схема гидропривода может быть открытой (с аккуму лирующим рабочую жидкость баком) и закрытой (бак отсутст вует, давление в системе больше атмосферного). Закрытая схема не применяется при наличии гидроцилиндров.
Вопросы для самопроверки
2.52. Из каких основных частей состоит объемный гидропривод? приведите одну из известных конструктивных схем и пояс ните ее.
2.53. Что такое открытая и закрытая схемы объемного гидропри вода? Приведите схемы, объясните принцип действия и укажите преимущества и недостатки.
2.54. Укажите достоинства и недостатки объемного гидроприво да.
2.2.6. Гидроаппаратура и другие элементы гидропривода
Распределительные устройства: назначение, принцип действия и основные типы (золотниковые, крановые, клапан ные). Клапаны: принцип действия, устройство и характеристи ки. Дроссельные устройства: назначение, принцип действия и основные характеристики. Фильтры. Гидроаккумуляторы.
Методические указания
Распределительные устройства предназначены для на правления и распределения потока рабочей жидкости от насоса к гидромоторам и отвода от них отработавшей жидкости на слив.
Различают пробковые, золотниковые и клапанные рас пределительные устройства. Наиболее распространены золот никовые распределительные устройства, так как они сравни тельно просты в изготовлении, компактны, надежны в работе, позволяют распределять большие потоки жидкости. По функ циональным признакам клапаны делятся на предохранительные, обратные, редукционные.
Для регулирования объемного гидропривода применя ются дроссели, представляющие собой регулируемое сопротив ление, площадь проходного отверстия которого можно изменять в процессе работы гидропривода. В зависимости от вида про ходного отверстия дроссели делятся на игольчатые, щелевые, канавочные и пластинчатые.
Следует знать принцип действия и конструктивные осо бенности механизмов, а также их место и условия работы в об щей схеме гидропривода. Следует изучить условные обозначе ния всех элементов объемного гидропривода.
Вопросы для самопроверки
2.55. Проведите конструктивную схему золотникового распреде лителя и его условное изображение по ГОСТу и поясните, как осуществляется подача рабочей жидкости к гидромотору.
2.56. Поясните принцип действия и конструкцию клапанов раз личного назначения. Приведите формулы для их расчета.
2.57. По какой формуле определяется расход рабочей жидкости через дроссель? При помощи каких устройств обеспечивает ся постоянство перепада давления на дросселе?
2.58. Для каких целей в системах гидропривода применяются фильтры и гидроаккумуляторы?
2.2.7. Схемы гидропривода и
способы регулирования скорости
Дроссельное и объемное регулирование скорости. Гид ропривод с дроссельным регулированием. Основные схемы. Ха рактеристики. Преимущества и недостатки. Групповой гидро привод с дроссельным регулированием. Гидропривод с объем ным регулированием. Основные схемы. Характеристики. Пре имущества и недостатки.
Методические указания
Для изменения частоты вращения вала роторного гидро мотора или скорости перемещения поршня силового гидроци линдра применяют дроссельное или объемное регулирование.
Дроссельное регулирование осуществляется регулируе мым сопротивлением (дросселем), которое устанавливается на входе, на выходе или параллельно гидромотору- В первом и втором случаях часть жидкости от насоса идет на слив через пе реливной клапан, давление за насосом определяется настройкой клапана, а насос всегда работает с максимальной подачей. В третьем случае давление за насосом определяется нагрузкой на гидромотор, клапан работает как предохранительный, и только тогда, когда давление превысит допустимый предел, потребляе мая мощность будет пропорциональна нагрузке. Таким образом, третий случай более экономичен.
Все три схемы расположения дросселя не обеспечивают постоянства скорости при изменении нагрузки, так как при этом перепад давления на дросселе не остается постоянным. Для соз дания «жесткой» характеристики, когда требуется, чтобы ско рость не зависела от нагрузки, вместе с дросселем применяются регуляторы перепада давления на дросселе (регуляторы скоро сти). Объемное регулирование осуществляется изменением объ ема насоса или гидромотора или обоих вместе. Регулирование высококачественное, происходит практически без потерь, но для его осуществления необходимы сложные по конструкции и до рогие в изготовлении регулируемые гидромашины.
Следует рассмотреть основные схемы с дроссельным и объемным регулированием, разобраться в их работе и взаимо действии узлов и механизмов, уяснить преимущества и недос татки и область применения.
Вопросы для самопроверки
2.59. Какими способами осуществляется бесступенчатое регули рование частоты вращения или перемещения рабочего орга на гидропривода?
2.60. Каковы особенности дроссельного регулирования при раз личном расположении дросселя в схеме гидропривода?
2.61. Укажите относительные преимущества и недостатки дрос сельного и объемного регулирования. В каких случаях они применяются?
2.62. По схемам гидропривода с объемным и дроссельным регу лированием расскажите о взаимодействии всех элементов системы в процессе регулирования.
2.2.8. Следящий гидропривод
Назначение, принципы действия, схема и область при менения следящего гидропривода.
Методические указания
Следящим гидроприводом, или гидроусилителем, назы вается устройство, в котором исполнительный двигатель (вы ход) автоматически и непрерывно воспроизводит движение за дающего устройства (входа)при требуемом усилении выходной мощности двигателя за счет использования энергии подаваемой жидкости. Принцип действия гидроусилителя основан на том, что изменение положения задающего устройства (ручки управ ления или элемента автоматики) приводит к рассогласованию системы, а вызванное им действие исполнительного двигателя устраняет рассогласование, приводя выходное звено к положе нию задающего устройства. Различают следящий привод без об ратной связи (разомкнутый) и с обратной связью (замкнутый}, прерывистого (импульсного) и непрерывного (пропорционально го) действия.
Следует рассмотреть конкретные схемы следящих гид роприводов различного типа, конструктивные схемы механиз мов и устройств, составляющих гидропривод, область примене ния, преимущества и недостатки по сравнению, например, с электрическими следящими системами.
Вопросы для самопроверки
2.63. Для каких целей применяется следящий гидропривод?
2.64. Из каких механизмов и устройств состоит следящий гидро привод?
2.65. По конкретной схеме следящего гидропривода расскажите о принципе его работы, устройстве отдельных элементов, его характеристике.
2.3 ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
2.3.1. Общие сведения о пневматических системах
Уравнения состояния и закономерности движения газа. Приближенные расчеты течения газа в трубопроводах. Течение газа через местные сопротивления. Пневмосеть и кондиционеры рабочего газа. Основные требования к монтажу, наладке и эксплуатации элементов пневмосети
Методические указания
Расчет течения газа в трубопроводах сводится к определению потерь по длине трубы. По сравнению с течением несжимаемой жидкости течение газа - более сложное явление, связанное, прежде всего с изменением параметров газа вдоль трубопровода и, следовательно, с изменением скорости и режима течения газа. На практике используют приближенные методы расчета, основанные на допущениях, правомерность которых подтверждена опытным путем.
При достаточно длинном трубопроводе, даже в случае его теплоизоляции, течение газа происходит при постоянной температуре. Если принять, что , то постоянной также будет и вязкость, а следовательно, и число . С учетом этого потери по длине трубопровода могут быть определены по известным формулам гидравлики.
Специальные местные сопротивления в пневматических системах, как и в гидросистемах, играют важную роль, особенно при построении систем управления и контроля. Наиболее распространенными специальными местными сопротивлениями являются дроссели, которые в пневмосистемах и гидросистемах выполняют одну и ту же задачу и строятся по одному и тому же принципу.
На основании этого можно заключить, что законы статики и законы движения газов и жидкостей для промышленных пневмосистем практически одинаковы. Поэтому назначение, принцип действия, классификация, терминология и условные обозначения основных элементов пневматических и гидравлических систем аналогичны.
Как правило, источником сжатого воздуха как рабочей среды пневмосистем являются компрессорные установки. Они могут быть стационарными, установленными на специальном фундаменте, или передвижными, установленными на каких-либо транспортных средствах. Кроме того, компрессорные установки могут осуществлять централизованное питание нескольких различных по назначению потребителей сжатого воздуха или индивидуальное питание какого-либо потребителя, как, например, пневмопривод тормозов грузового автомобиля.
В состав любой компрессорной установки помимо самого компрессора входят элементы контроля и регулирования, а также кондиционеры воздушной среды.
Воздух, который попадает в воздухозаборник из окружающей среды, как правило, содержит большое количество пыли. Обладая абразивными свойствами, частицы пыли вызывают быстрый износ деталей компрессора. Поэтому перед компрессором устанавливают специальные пылеуловители или обычные фильтры, в которых в качестве фильтрующего элемента используют ткань или металлические сетки.
Монтаж, наладка и соблюдение правил эксплуатации во многом определяют надежность и долговечность как отдельных пневмоустройств, так и пневмосистемы в целом.
Общие требования к монтажу любых пневматических устройств можно свести к следующим:
исключить возможность внешнего повреждения при эксплуатации;
исключить возможность загрязнения внутренних полостей;
обеспечить доступность для настройки, регулирования и обслуживания;
монтировать пневматические устройства так, чтобы направление потока воздуха совпадало с направлением стрелок на этих устройствах.
Вопросы для самопроверки
2.66. Каковы области применения пневмоприводов?
2.67. На основании чего назначение, принцип действия, классификация, терминология и условные обозначения основных элементов пневматических и гидравлических систем можно считать аналогичны.
2.68. Основное требование к фильтрам пневмосистем
2.69. Особенности монтажа пневмомоторов и пневмодвигателей, пневмоцилиндров, фильтра-влагоотделителя, маслораспылителя, глушителя, трубопроводов.
2.3.2. Пневматические машины
Общие сведения о воздушных поршневых компрессорах. Кон структивные особенности пневмодвигателей и пневмоаппаратуры. Принципиальные схемы пневмоприводов. Области их при менения.
Методические указания
Пневмоприводом называют совокупность устройств, в число которых входит один или несколько объемных пневмо двигателей, предназначенных для приведения в движение меха низмов и машин посредством рабочего газа под давлением.
Компрессорами называют машины, предназначенные для сжатия и нагревания газа. В пневмоприводах наибольшее распространение получили воздушные поршневые компрессо ры. В зависимости от числа ступеней последовательного сжатия газа компрессоры подразделяют на одноступенчатые и много ступенчатые. Следует рассмотреть схемы компрессоров, диа граммы рабочего процесса компрессоров.
В отличие от гидроприводов, пневмопривод относится к системам с дроссельным регулированием, в которых регулиро вание скорости движения выходных звеньев пневмодвигателей осуществляется с помощью пневмодросселей или дроссели рующих пневмораспределителей. Пневмоприводы относятся к системам с разомкнутой циркуляцией, так как отработавший газ (сжатый воздух) отводится в пневмоприводах по выхлопным пневмолиниям непосредственно в атмосферу. Пневмоприводы по виду источника энергии рабочего газа подразделяют на ком прессорные, магистральные, аккумуляторные и газогенератор ные.
Следует рассмотреть принципиальные схемы пневмо приводов, конструктивные особенности пневмодвигателей и пневмоаппаратуры, области применения пневмоприводов, их преимущества и недостатки по сравнению с гидроприводами.
Вопросы для самопроверки
2.70. В чем заключаются конструктивные особенности пневмоаппаратов?
2.71. Компрессоры.
2.72. По конкретной схеме пневмопривода расскажите о принци пе его работы.
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
В зависимости от учебного плана контрольное задание выполняется в соответствующем семестре по каждой дисциплине: «Основы гидравлики и гидропривода», «Гидравлические и пневматические системы». В каждую контрольную работу входит теоретическая часть -- нужно письменно ответить на вопросы, и практическая -- решить определенное количество контрольных за дач. Номер варианта соответствует последней цифре номера за четной книжки студента (см. таб.1; 2.); числовые значения указан ных в задачах величин надо брать в колонке, номер которой оп ределяется по предпоследней цифре номера зачетной книжки (см. таб. 3).
ЗАДАЧИ
1. Определить абсолютное давление в баке на глубине h, если давление над свободной поверхностью жидкости р0. Чему равно манометрическое давление на этой же глубине? Ре зервуар закрыт.
2. Определить температурный коэффициент объемного расши рения жидкости βt(, если при увеличении температуры от Т1 до Т3 объем жидкости, равный V, увеличился на ΔV.
3. Определить диаметр трубопровода, по которому подается жидкость с вязкостью ν с расходом Q из условия получения в нем максимально возможной скорости при сохранении ла минарного режима.
4. Определить полное и избыточное давления в произвольной точке резервуара, находящейся на глубине h. Резервуар от крыт.
5. Бак наполнен жидкостью на высоту h, давление на свобод ной поверхности ро (бак закрыт). Определить гидростатиче ский и пьезометрический напоры, если дно бака находится над плоскостью отсчета 0 - 0 на высоте Z.
6. Определить длину постоянного линейного дросселя в виде капилляра диаметром d. Расход воздуха равен Q, перепад давления на дросселе Δр, динамическая вязкость при t == 25°С равна μ = 18·10-7Па·с (рис.1).
7. Определить с помощью трубки Пито скорость течения жид кости, если уровень жидкости в трубке поднят на высоту h (рис. 2).
8. По трубе длиной α и диаметром d перекачивается жидкость плотностью ρ и расходом Q. Определить потери напора и давления, если кинематическая вязкость жидкости равна ν.
9. Поршень пружинного гидроаккумулятора диаметром d во время зарядки поднялся вверх на высоту х. Определить же сткость пружины С, если давление равно р. весом поршня и трением пренебречь (рис.3).
10. Определить величину и направление силы F, приложенной к штоку поршня для удержания его на месте. Справа от поршня находится воздух, слева от поршня и в резервуаре, куда опущен открытый конец трубы, - жидкость Ж (рис.4). Показания пружинного манометра - рм.
11. Паровой прямодействующий насос подает жидкость Ж на высоту Н (рис.5). Каково абсолютное давление пара, если диаметр парового цилиндра D, а насосного цилиндра d? По терями на трение пренебречь.
12. Определить силу прессования F, развиваемую гидравличе ским прессом, у которого диаметр большего плунжера D, диаметр меньшего плунжера d. Больший плунжер располо жен ниже меньшего на величину Н; рабочая жидкость Ж; усилие, приложенное к рукоятке R (рис.6).
13. Замкнутый резервуар разделили на две части плоской пере городкой, имеющей квадратное отверстие со стороной а, за крытое крышкой (рис.7). Давление над жидкостью Ж в ле вой части резервуара определяется показаниями манометра рм , давление воздуха в правой части - показания мановакуумметра. Определить величину и точку приложения резуль тирующей силы давления на крышку.
Указание. Эксцентриситет е центра давления для результи рующей силы может быть определен по выражению
, где Δр = рм- рв.
14. Шар диаметром D наполнен жидкостью Ж. Уровень жидко сти в пьезометре, присоединенном к шару, установился на высоте H от оси шара. Определить силу давления на боко вую половину внутренней поверхности шара (рис.8). Пока зать на чертеже вертикальную и горизонтальную состав ляющие, а также полную силу давления.
15. Определить силу давления на коническую крышку горизон тального цилиндрического сосуда диаметром D, заполнен ного жидкостью Ж (рис.9). Показания манометра в точке его присоединения - рм. Показать на чертеже вертикальную и горизонтальную составляющие, а также полную силу давле ния
16. При истечении жидкости из резервуара в атмосферу по го ризонтальной трубе диаметра d и длиной 2λ уровень в пье зометре, установленном посередине длины трубы, равен h (рис.10). Определить расход Q и коэффициент гидравличе ского трения λ., если статический напор в баке постоянен и равен H. Построить пьезометрическую и напорную линии. Сопротивлением входа в трубу пренебречь.
17. Жидкость Ж подается в открытый верхний бак по верти кальной трубе длиной λ и диаметром d за счет давления воз духа в нижнем замкнутом резервуаре (рис. 11). Определить давление р воздуха, при котором расход будет равен Q. Принять коэффициенты сопротивления: вентиля ξВ= 8,0; входа в трубу ξВХ- 0,5; выхода в бак ξВЫХ =1,0. Эквивалент ная шероховатость стенок трубы kЭ = 0,2 мм.
18. Поршень диаметром D движется равномерно вниз в цилинд ре, подавая жидкость Ж в открытый резервуар с постоянным уровнем (рис. 12). Диаметр трубопровода d, его длина λ. Ко гда поршень находится ниже уровня жидкости в резервуаре на Н = 0,5 м, потребная для его перемещения сила равна f. Определить скорость поршня и расход жидкости в трубо проводе. Построить напорную и пьезометрическую линии для трубопровода. Коэффициент гидравлического трения принять λ = 0,03. Коэффициент сопротивления входа в трубу ξВХ= 0,5. Коэффициент сопротивления выхода в резервуар ξВЫХ =1,0.
19. Определить расход жидкости в трубопроводе диаметром d при температуре t= 20˚С, если число Рейнольдса равно Rе.
20. При ламинарном режиме движения жидкости по трубопро воду диаметром d = 30 см расход равнялся Q, а падение пье зометрической высоты нa участке длиной λ составило h. Определить кинематический и динамический коэффициенты вязкости перекачиваемой жидкости.
21. По трубопроводу диаметром d и длиной λ движется жид кость Ж (рис. 13). Чему равен напор Н, при котором проис ходит замена ламинарного режима турбулентным? Местные потери капора не учитывать. Температура жидкости t = 20°С.
Указание. Воспользуйтесь формулой для потерь на трение при ламинарном режиме (формула Пуазейля).
22. На поршень диаметром В действует сила F (рис.14). Опре делить скорость движения поршня, если в цилиндре нахо дится вода, диаметр отверстия в поршне d, толщина поршня а. Силой трения поршня о цилиндр пренебречь, давление жидкости на верхнюю плоскость поршня не учитывать.
23. Определить длину трубы λ, при которой расход жидкости из бака будет в два раза меньше, чем через отверстие того же диаметра d. Напор над отверстием равен Н. Коэффициент гидравлического трения в трубе принять λ = 0,025 (рис. 15).
24. Определить длину грубы λ, при которой опорожнение ци линдрического бака диаметром D на глубину Н будет про исходить в два раза медленнее, чем через отверстие того же диаметра d. Коэффициент гидравлического трения в трубе принять λ = 0,025 (рис. 15).
Указание. В формуле для определения времени опорожне ния бака коэффициент расхода μ выпускного устройства оп ределяется его конструкцией. Для трубы
,
где ξ- суммарный коэффициент местных сопротивлений.
25. Определить диаметр d горизонтального стального трубопро вода длиной λ = 20 м, необходимый для пропуска по нему воды в количестве Q, если располагаемый напор равен Н. Эквивалентная шероховатость стенок трубы k = 0.15 мм.
Указание. Для ряда значений d и заданного Q определяется ряд значений потребного напора НП. Затем строится график НП = f(d) и по заданному Н определяется d.
26. Из бака А, в котором поддерживается постоянный уровень, вода протекает по цилиндрическому насадку диаметром d в бак В, из которого сливается в атмосферу по короткой трубе диаметром D, снабженной краном (рис.16). Определить наи большее значение коэффициента сопротивления крана ξ, при котором истечение из насадка будет осуществляться в атмосферу. Потери на трение в трубе не учитывать.
27. При внезапном расширении трубопровода скорость жидко сти в трубе большего диаметра равна υ. Отношение диамет ров труб D/d = 2 (рис.17). Определить h - разность показателей пьезометров.
28. Горизонтальная труба служит для отвода жидкости Ж в ко личестве Q из большого открытого бака (рис. 18). Свободный конец трубы снабжен краном. Определить ударное повыше ние давления в трубе перед краном, если диаметр трубы d, длина λ, толщина стенки δ, материал стенки - сталь. Кран закрывается за время tЗАК по закону, обеспечивающему ли нейное уменьшение скорости жидкости в трубе перед кра ном в функции времени,
29. Вода в количестве Q перекачивается по чугунной трубе диаметром d, длиной λ и толщиной стенки δ. Свободный ко нец трубы снабжен затвором. Определить время закрытия затвора при условии, чтобы повышение давления в трубе вследствие гидравлического удара не превышало Δр= 1 МПа. Как повысится давление при мгновенном закрытии за твора?
30. Определить время закрытия задвижки, установленной на свободном конце стального водопровода диаметром d, дли ной λ и толщиной стенки δ, при условии, чтобы максималь ное повышение давления в водопроводе было в три раза меньше, чем при мгновенном закрытии задвижки. Через ка кое время после мгновенного закрытия задвижки повыше ние давления распространится до сечения, находящегося на расстоянии 0,7λ от задвижки ?
31. Центробежный насос производительностью Q работает при частоте вращения n (ряс. 19). Определить допустимую высо ту всасывания, если диаметр всасывающей трубы d, а ее длина λ. Коэффициент кавитации в формуле Руднева при нять равным С. температура воды t=20˚С. коэффициент со противления колена ξ=0,2. Коэффициент сопротивления входа в трубу ξВХ= 1,8. Эквивалентная шероховатость сте нок трубы kЭ = 0,15 мм.
32. Центробежный насос подает воду в количестве Q из колодца в открытый напорный бак по трубе диаметром d на геодези ческую высоту Н. Определить коэффициент быстроходно сти и КПД насоса, если мощность на налу насоса NB , часто та вращения и, а суммарный коэффициент сопротивления системы ξ=12.
33. Вода перекачивается насосом I из открытого бака в распо ложенный ниже резервуар B, где поддерживается постоян ное давление рB, по трубопроводу общей длиной λ и диамет ром d. Разность уровней воды в баках h (рис.20). Определить напор, создаваемый насосом для подачи в бак В расхода во ды Q. Принять суммарный коэффициент местных сопротив лений ξ = 6,5. Эквивалентная шероховатость стенок трубо провода kЭ =0,15 мм.
Определить производительность и напор насоса (рабочую точ ку) при подаче воды в открытый резервуар из колодца на геоде зическую высоту H по трубопроводу диаметром d, длиной λ, с коэффициентом гидравлического трения λ=0,03 и эквивалент ной длиной местных сопротивлений λэкв = 8 м.
Как изменяются подача и напор насоса, если частота вращения рабочего колеса уменьшится на 10% ?
Данные, необходимые для построения характеристики Q
- H центробежного насоса:
|
Q |
0 |
0,2QO |
0,4 QO |
0,6 QO |
0,8 QO |
1,0 QO |
|
H |
1,0HO |
1,05 HO |
1,0 HO |
0,88 HO |
0,65 HO |
0,35 HO |
34. Два одинаковых насоса работают параллельно и подают во ду в открытый резервуар из колодца на геодезическую высо ту Н по трубопроводу диаметром d, длиной λ, с коэффици ентом гидравлического трения λ=0,03 и суммарным коэф фициентом местных сопротивлений ξ=30. Определить ра бочую точку (подачу и напор) при совместной работе насо сов на сеть. Как изменятся суммарная подача и напор, если частота вращения рабочего колеса одного из насосов увели чится на 10% ? (Данные, необходимые для построения ха рактеристик Q- H, те же, что и в задаче 34).
35. Два одинаковых насоса работают последовательно и подают воду в открытый резервуар из колодца на геодезическую высоту НГ. Определить рабочую точку (напор и подачу) при совместной работе насосов на сеть, если коэффициент со противления сети (системы) ξ=1200, а диаметр трубопро вода а. Как изменятся суммарный напор и подача, если час тота вращения рабочего колеса одного из насосов увеличит ся на 12%? (Данные, необходимые для построения характе ристик Q- H, те же, что и в задаче 34).
36. Определить средний объемный КПД, максимальную теоре тическую подачу и степень неравномерности подачи порш невого насоса двойного действия с диаметром цилиндра D, ходом поршня S и диаметром штока d при n двойных ходах в минуту, заполняющего мерный бак емкостью W в течение t с.
37. Поршневой насос двойного действия подает воду в количе стве Q из колодца в открытый резервуар на геодезическую высоту ИГ по трубопроводу длиной λ, диаметром d; коэффи циент гидравлического трения λ = 0,03 и суммарный коэффициеит местных сопротивлений ξ= 20. Определить диа метр цилиндра и мощность электродвигателя, если отноше ние длины хода поршня к его диаметру S:D= 1,0; число двойных ходов в минуту n; отношение диаметра штока к диаметру поршня d/D = 0,15; объемный КПД ηОБ = 0,9; пол ный КПД η= 0.7.
38. Поршневой насос простого действия с диаметром цилиндра D, ходом поршня S, числом двойных ходов в минуту п и объемным КПД ηОБ = 0,9 подает рабочую жидкость в систе му гидропривода. При какой частоте вращения должен ра ботать включенный параллельно шестеренный насос с на чальным диаметром шестерен dH, шириной шестерен b, чис лом зубьев z= 30 и объемным КПД ηОБ = 0,86, чтобы коли чество подаваемой жидкости удвоилось?
39. Силовой гидравлический цилиндр (рис. 21) нагружен силой F и делает n двойных ходов в минуту. Длина хода поршня S, диаметр поршня D, диаметр штока d.определить давление масла, потребную подачу и среднюю скорость поршня. Ме ханический КПД гидроцилиндра ηМЕХ = 0,95, объемный КПД ηОБ =0,98.
40. Перемещение поршней гидроцилиндров с диаметром D = 25 см осуществляется подачей рабочей жидкости (ν =1,5 см2/с, γ = 14000 Н/м3) по трубам 1 и 2 одинаковой эквивалентной длины λ=20 м и диаметром d = 5 см (рис.22). Определить силу F2, при которой скорость перемещения второго поршня была бы в два раза больше скорости первого поршня. Расход
в магистрали Q, первый поршень нагружен силой F1.
Указание. На перемещение поршней затрачивается одинако вый суммарный напор (считая отточки А).
41. Перемещение поршней гидроцилиндров с диаметром D = 20 см, нагруженных силами F1 и F2 , осуществляется подачей минерального масла по трубам 1 и 2 с одинаковыми диамет рами d = 4 см (рис.22). Суммарный коэффициент сопротив ления первою трубопровода ξ = 18. Каким должен быть суммарный коэффициент сопротивления второго трубопро вода, чтобы при расходе О в магистрали скорости поршней были одинаковыми ?
Указание. Па перемещение поршней затрачивается одинако вый суммарный напор, считая от точки А.
42. Определить полезную мощность насоса объемного гидро привода, если внешняя нагрузка на поршень силового гид роцилиндра F. скорость рабочего хода υ, диаметр поршня D1, диаметр штока D2 (рис. 23). Механический КПД гидро цилиндра ηМЕХ = 0,96, объемный КПД ηОБ =0,97. Общая длина трубопровода системы λ; диаметр трубо провода d; суммарный коэффициент местных сопротивле ний ξ = 20. Рабочая жидкость в системе — спиртоглицери-новая смесь (ν = 1,2 см2/с, γ = 12100 Н/м3).
Указание. Напор насоса затрачивается на перемещение поршня, нагруженного силой Р, и на преодоление гидравли ческих потерь в трубопроводах системы.
43. Определить рабочий напор и подачу насоса объемного гид ропривода, если усилие на штоке силового гидроцилиндра F, ход поршня S, число двойных ходов в минуту n, диаметр поршня D1, диаметр штока D2, механический КПД гидроци линдра "ηмех = 0,95, объемный КПД ηоб = 0,98. Общая длина трубопроводов системы с учетом эквивалентной длины ме стных сопротивлений λ, диаметр трубопровода d (рис.23). Рабочая жидкость в системе - трансформаторное масло (v =9,0 см2/с, γ = 8900 Н/м3).
Указание. Напор насоса затрачивается на перемещение поршня, нагруженного силой F, и на преодоление гидравли ческих потерь в трубопроводах системы.
44. Построить график изменения скорости перемещения поршня силового гидроцилиндра в зависимости от угла γ наклона шайбы регулируемого аксиально-поршневого насоса (рис. 24). Пределы изменения угла γ = 0...30°С.
Параметры гидроцилиндра: диаметр поршня D1, диаметр штока D2 = 0,6. Параметры насоса: z = 7, n = 800 об/мин, диаметры цилиндров а, диаметры окруж ностей центров цилиндров О = 2,7с1. Объемные потери не учитывать.
В объемном гидроприводе насос соединен с мотором двумя трубами с эквивалентной длиной λ и диаметром d (рис.25). Оп ределить мощность, теряемую в трубопроводе, и перепад давле ния на гидромоторе, если полезная мощность насоса NП. а рас ход жидкости Q. Рабочая жидкость -трансформаторное масло.
45. Определить силу F, которую нужно приложить к хвостовику клапана распределительного устройства объемного гидро привода для отрыва его от седла, если усилие затяжки пружины Fпр, давление в полости подвода к клапану p1 в по лости отвода жидкости p2 (рис.26). Силы трения покоя и массу клапана не учитывать.
46. Определить силу предварительного натяжения пружины дифференциального предохранительного (переливного) клапана объемного гидропривода, при которой клапан сра ботает и откроет доступ маслу из системы, как только дав ление в системе достигнет величины рс (рис.27), Диаметры поршней D1 и D2 ; диаметр их общею штока d.
47. Пользуясь характеристикой гидромуфты, определить рас четный и максимальный моменты, передаваемые ею, а так же передаточное отношение, КПД и скольжение при этих режимах, если активный диаметр гидромуфты D, частота вращения ведущего вала n1 рабочая жидкость - трансфор маторное масло. Как изменятся передаваемый крутящий момент и мощность, если частоту вращение ведущего вала увеличить в полтора раза?
Характеристика гидромуфты
|
i=n2/n1 |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
|
λ мин2/м |
60-10-7 |
56,5*10-7 |
51*10-7 |
43*10-7 |
32*10-7 |
24*10-7 |
0 |
48. Пользуясь характеристикой, приведенной в задаче №49, оп ределить активный диаметр и построить внешнюю (моментную) характеристику гидромуфты, предназначенной для ра боты с асинхронным электродвигателем, развивающим мак симальный крутящий момент Мд мaкс при вращении nд. Ра бочая жидкость - минеральное масло.
Указание. Активный диаметр может быть определен по уравнению моментов совмещением режимов гидромуфты при i = 0 и электродвигателя при Мд мaкс
49. Пневматический силовой цилиндр нагружен полезной силой Fп. Длина хода поршня S, избыточное давление в сети р, масса подвижных частей m. Определить диаметр пневмоцилиндра, общее усилие на поршень, скорость перемещения поршня, время его перемещения на один двойной ход, число двойных ходов в минуту, объемный расход воздуха и мощ ность, развиваемую поршнем пнeвмоцилиндра.
ПРИМЕРЫ решений некоторых типов задач
1. Высота цилиндрического вертикального резервуара равна h = 10 м, его диаметр D = 3 м. Определить массу мазута (ро = 920 кг/м3), которую можно налить в резервуар при 15°С, если его температура может подняться до 40°С. Расширением стенок ре зервуара пренебречь, температурный коэффициент объемного расширения жидкости β1 = 0,0008°С-1.
Решение.
При повышении температуры жидкость расширяется и ее объем увеличивается. Пусть V0 и H0 объем и высота столба мазута при 15°С, а V и H объем и высота мазута при 40°С, причем Н не может быть больше высоты резервуара. Коэффициент темпе ратурного расширения определяется:
откуда, принимая Н=10 м и Δt = 40°-15° = 25°С, получаем
Масса мазута, которую можно залить в резервуар,
2. Определить расход бензина (ρ = 700 кг/м3), подаваемого по горизонтальной трубе диаметром D = 25 мм, в которой установ лено сопло диаметром d = 10 мм и дифференциальный ртутный манометр, показания которого h = 100 мм. Потерями напора пренебречь(рис. 28).
Решение. Составим уравнение Бернулли для сечений 1-1 и 2-2
Относительно оси трубы (Z1 = Z2 = 0, hп =0,α= 1):
и уравнение неразрывно сти
Решая совместно эти два уравнения, находим ско рость
Разность давлений (р1–р2) найдем, используя показание ртутного дифференциального манометра. С этой целью прирав няем выражение для давлений в точках В и С, принадлежащих одной горизонтальной плоскости:
р1 + ρg (a + h) = р2 + ρga + ρрт gh.
Очсюда (р1–р2) = g(ρрт ρ)h. Подставляя это выражение в выражение (1), находим
Расход бензина
ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ
Таблица 1
По дисциплине: «Основы гидравлики и гидропривода»,
|
Вариант |
Номера вопросов |
Номера задач |
|
1 |
1.1, 1.11, 1.21, 1.31, 1.41, 1.51, 1.61 |
1, 16, 19,28 |
|
2 |
1.2, 1.12, 1.22, 1.32, 1.42, 1.52, 1.62 |
2, 17,20,29 |
|
3 |
1.3, 1.13, 1.23, 1.33, 1.43, 1.53, 1.63 |
3, 18,21,30 |
|
4 |
1.4, 1.14, 1.24, 1.34, 1.44, 1.54, 1.64 |
4, 19.22,29 |
|
5 |
1.5, 1.15, 1.25, 1.35, 1.45, 1.55, 1.65 |
5,20,23,27 |
|
6 |
1.6, 1.16, 1.26, 1.36, 1.46, 1.56, 1.66 |
6, 11, 24, 26 |
|
7 |
1.7, 1.17, 1.27, 1.37, 1.47, 1.57, 1.67 |
7, 12, 25, 27 |
|
8 |
1.8, 1.18, 1.28, 1.38, 1.48, 1.58, 1.68 |
8, 13, 27, 24 |
|
9 |
1.9, 1.19, 1.29, 1.39, 1.49, 1.59, 1.69 |
9, 14, 28, 26 |
|
0 |
1.10, 1.20, 1.30, 1.40, 1.50, 1.60, 1.70 |
10, 15, 29, 27 |
Таблица 2
По дисциплине: «Гидравлические и пневматические системы».
|
Вариант |
Номера вопросов |
Номера задач |
|
1 |
2.1, 2.11, 2.21, 2.31, 2.41, 2.51, 2.61 |
31,37,40,43 |
|
2 |
2.2, 2.12, 2.22, 2.32, 2.42, 2.52, 2.62 |
32,38,41,44 |
|
3 |
2.3, 2.13, 2.23, 2.33, 2.43, 2.53, 2.63 |
33,39,42,45 |
|
4 |
2.4, 2.14, 2.24, 2.34, 2.44, 2.54, 2.64 |
34,40,43,46 |
|
5 |
2.5, 2.15, 2.25, 2.35, 2.45, 2.55, 2.65 |
35,41,44.47 |
|
6 |
2.6, 2.16, 2.26, 2.36, 2.46, 2.56, 2.66 |
36,42,45.48 |
|
7 |
2.7, 2.17, 2.27, 2.37, 2.47, 2.57, 2.67 |
37.43,46.49 |
|
8 |
2.8, 2.18, 2.28, 2.38, 2.48, 2.58, 2.68 |
38.44,47,49 |
|
9 |
2.9, 2.19, 2.29, 2.39, 2.49, 2.59, 2.69 |
39,45,48,49 |
|
0 |
2.10, 2.20, 2.30, 2.40, 2.50, 2.60, 2.70 |
40,43.45, 49 |
ЧИСЛОВЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
|
№ задачи |
Физич. величины, ед.изм. |
Предпоследняя цифра шифра * |
|||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
||
|
1 |
Ж h,м ро,Па |
Вода 3 2-105 |
\ Керосин 4 3-105 |
Бензин 5 4.105 |
Масло трансформат-орное 6 5-105 |
Нефть 7 6-105 |
Масло турбинное 8 7-105 |
Глицерин 9 8-105 |
Спирт 10 9.105 |
Керосин 11 10.105 |
Бензин 12 1-105 |
|
2 |
Ж Т1.°С Т2.°С V, м3 ΔV,л |
Нефть 20 30 10000 5 |
Бензин 30 40 5000 4 |
Керосин 40 50 6000 4,5 |
Вода 10 20 8000 6 |
Масло трансформа торное 20 40 5000 3 |
Глицерин 50 60 3000 2 |
Вода 30 40 10000 8 |
Керосин 10 50 2000 1 |
Масло турбин ное 50 60 7000 3 |
Бензин 10 40 4000 5 |
|
3 |
Ж ν; с Ст Q, л/мин |
Спирт. 0,8 15 |
Воздух 15 30 |
Глицерин 800 20 |
Нефть 25 70 |
Масло турбинное 20 50 |
Керосин 2 10 |
Масло трансформа торное 30 60 |
Вода 1 40 |
Глицерин 18 20 |
Нефть 35 100 |
|
4 |
Ж h |
Керосин 20 |
Масло трансформа торное 25 |
Вода 30 |
Масло турбин ное 35 |
Спирт 40 |
Вода 45 |
Бензин 50 |
Масло турбин ное 55 |
Нефть 15 |
Керосин 25 |
|
№ задачи |
физич. величины, ед. изм. |
Предпоследняя цифра шифра * |
|||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
|
5 |
Ж h.м Ро,Па Z, м |
Нефть 8 2.103 1 |
Вода 10 3-105 2 |
Нефть 12 4-105 3 |
Глицерин 14 5-105 4 |
Бензин 16 6·105 5 |
Масло трансфор- маторное 18 7-105 6 |
Керосин 20 8-105 7 |
Глицерин 5 9-105 8 |
Вода 10 10-105 9 |
Глицерин 15 11.105 5 |
|
6 |
Q м3/час р,Па d, мм |
0,02 500 0.5 |
0,021 550 0,51 |
0.022 600 0.52 |
0,023 650 |
0,024 700 |
0.025 750 |
0.026 800 |
0,027 850 |
0,028 900 |
0,029 950 |
|
7 |
h,м |
0,10 |
0.11 |
0,12 |
0,13 |
0,14 |
0,15 |
0.16 |
0,17 |
0,18 |
0,19 |
|
8 |
λ,м d,мм ρ,кг/м3 Q,л/с ν, см2/с |
100 100 800 10 0,7 |
120 80 700 20 0,6 |
125 60 600 21 0.5 |
130 50 500 22 0,4 |
135 40 400 23 0,3 |
140 30 300 24 0,8 |
50 20 900 8 0,2 |
60 10 950 7 0,3 |
70 15 750 6 0,4 |
80 20 650 5 0,5 |
|
9 |
d,мм х,мм р,МПа |
200 100 5 |
210 95 6 |
220 105 7 |
230 110 8 |
240 115 9 |
250 120 10 |
260 125 11 |
270 130 12 |
280 140 13 |
290 150 14 |
|
10 |
Ж рм,МПа Н.м D, мм d.мм |
Вода 0,02 (вак) 5 100 50 |
Керосин 0,08 (изб.) 6 200 100 |
Бензин 0,07 (абс.) 7 300 140 |
Масло трансформа-торное 0,08 (абс.) 8 120 60 |
Нефть. 0,05 (вак.) 6 140 70 |
Масло турбинное 0,10 (абс.) 5 160 80 |
Глицерин 0,02 (вак.) 5 180 90 |
Спирт 0.02 (изб.) 8 200 100 |
Керосин 0,10 (абс.) 7 180 90 |
Бензин 0,05 (изб:) 6 160 80 |
|
№ задачи |
Физич. величины, ед.изм. |
Предпоследняя цифра шифра * |
|||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
||
|
11 |
Ж |
Нефть |
Бензин |
Керосин |
Вода |
Масло трансфор- маторное |
Глицерин |
Вода |
Керосин |
Масло турбинное |
Бензин |
|
Н, м |
10 |
20 |
30 |
40 |
30 |
20 |
10 |
50 |
45 |
30 |
|
|
D, мм |
300 |
200 |
100 |
300 |
140 |
160 |
180 |
200 |
180 |
160 |
|
|
d, мм |
150 |
100 |
50 |
150 |
70 |
90 |
80 |
90 |
100 |
90 |
|
|
12 |
Ж |
Масло трансформаторное |
Вода |
Глицерин |
Вода |
Масло турбинное |
Масло трансформаторное |
Вода |
Масло турбинное |
Вода |
Глицерин |
|
R, H |
50 |
100 |
150 |
200 |
200 |
200 |
150 |
100 |
50 |
100 |
|
|
H, м |
2 |
1 |
1.5 |
2 |
1.5 |
1.5 |
2 |
3 |
1 |
1.5 |
|
|
D, мм |
500 |
600 |
700 |
600 |
400 |
400 |
350 |
400 |
300 |
200 |
|
|
d, мм |
120 |
150 |
180 |
150 |
100 |
100 |
90 |
100 |
75 |
50 |
|
|
a, мм |
700 |
700 |
1000 |
700 |
500 |
500 |
600 |
650 |
500 |
400 |
|
|
b, мм |
70 |
80 |
80 |
80 |
60 |
60 |
55 |
60 |
45 |
45 |
|
|
13 |
Ж |
Вода |
Бензин |
Керосин |
Вода |
Масло трансформаторное |
Глицерин |
Нефть |
Керосин |
Масло турбинное |
Бензин |
|
Pм,МПа |
0.08 (изб.) |
0,09 (абс.) |
0,07(абс.) |
0,08(изб.) |
0,05(изб.) |
0,09(абс.) |
0,10(абс.) |
0,03(изб.) |
0,10(абс.) |
0,05(изб.) |
|
|
РВ,МПа |
0,01 (вак) |
0,01(изб.) |
0,02(абс.) |
0,02(изб.) |
0,03(вак) |
0,03(изб.) |
0,01(вак) |
0,01(изб.) |
0,02(вак) |
0,02(изб.) |
|
|
а, мм |
200 |
300 |
400 |
100 |
200 |
300 |
200 |
100 |
400 |
200 |
|
|
h,мм |
500 |
3000 |
1300 |
600 |
500 |
400 |
500 |
300 |
600 |
300 |
|
№ задачи |
Физич-велнчины, ед-изм. |
Предпоследняя цифра шифра * |
|||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
||
|
14 |
Ж Н,м D,мм |
Бензин 3 500 |
Масло тур-бинное 4 600 |
Керосин 5 700 |
Вода 6 600 |
Глицерин 5 500 |
Масло Трансфор- маторное 4 400 |
Вода 6 500 |
Керосин 5 600 |
Бензин 7 700 |
Нефть 8 400 |
|
15 |
Ж рм.МПа D,мм а, мм |
Нефть 0,5 (изб.) 1000 700 |
Керосин 0,4 (абс.) 1500 900 |
Бензин 0,3 (абс.) 2000 1200 |
Масво трансфор-маторное 0,8 (изб.) 2500 1500 |
Вода 0,4 (изб.) 2000 1200 |
Масло турбинное 0.2 (абс.) 1500 900 |
Глицерин 0,6 (изб.) 1000 700 |
Вода 0,4 (изб.) 1500 1000 |
Керосин 0,7 (абс.) 2000 1300 |
Бешен 0,6 (абс.) 2500 1500 |
|
16 |
Н,м h,м λ, м d,мм |
10 4,5 46 300 |
10 4,5 4,5 30 |
7 3 3 30 |
8 3,5 6 50 |
7 3 4 40 |
9 4 4 30 |
10 4,5 5,2 35 |
9 4 6,7 50 |
8 3,5 4,65 40 |
7 3 2 20 |
|
17 |
Ж Qл/с λ,м d. мм |
Вода 4 6 5 0 |
Масло трансформа- торное 8 8 70 |
Бензин 0,7 10 20 |
Керосин 1,5 6 40 |
Глицерин 2,5 8 40 |
Вода 10 10 80 |
Масло трансформа- торное 6 12 60 |
Вода 7.5 8 70 |
Бензин 8 6 70 |
Глицерин 6 15 60 |
|
18 |
ж F.Н D, мм d, мм λ,м |
Вода 12400 180 60 18 |
Керосин 27700 270 90 27 |
Бензин 16700 210 70 21 |
Масло трансформа торное 12400 180 60 18 |
Вода 22000 240 80 24 |
Масло турбинное 5500 120 40 12 |
Глицерин 3100 90 30 9 |
Нефть 1370 60 20 6 |
Бензин 16700 210 70 21 |
Керосин 8660 150 50 15 |
|
№ задачи |
физич. величины, ед.изм. |
Предпоследняя цифра шифра * Ьрв* |
|||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
||
|
19 |
Ж d, мм Rе |
Бензин 10 1000 |
Керосин 20 2000 |
Вода 30 3000 |
Глицсрин 40 4000 |
Масло трансформа торное 50 5000 |
Масло индустриаль ное 60 6000 |
Воздух 70 7000 |
Ртуть 10 1000 |
Глицерин 90 9000 |
Керосин 100 10000 |
|
20 |
Q, м3 /с λ, см h.см |
0,259 259 30 |
0,285 315 40 |
0,306 366 50 |
0,330 407 60 |
0.352 446 70 |
0.376 179 30 |
0,400 224 40 |
0,424 264 50 |
0,447 300 60 |
0,470 . 334 70 |
|
21 |
Ж d, мм λ,м |
Керосин 20 500 |
Масло веретенное 50 20 |
Вода 10 400 |
Масло веретен-кос 60 34 |
Керосин 30 1710 |
Бензин 10 745 |
Вода 8 203 |
Керосин 25 990 |
Вода 12 685 |
Масло трансформа торное 80 225 |
|
22 |
F.Н D, мм d. мм а, мм |
4-104 200 10 45 |
9.104 300 15 60 |
7.104 250 12 55 |
11-104 300 14 50 |
3.104 200 16 70 |
7-104 150 10 15 |
20-104 350 15 20 |
2.10" 200 12 20 |
1.104 200 14 25 |
2-104 250 16 30 |
|
23 |
Н,м dмм |
6 30 |
5 50 |
4 70 |
5 90 |
.6 70 |
5 50 |
4 40 |
8 60 |
7 80 |
6 70 |
|
24 |
Н,м dмм |
6 70 |
7 30 |
8 50 |
4 70 |
5 90 |
6 70 |
5 50 |
4 40 |
5 60 |
6 80 |
|
25 |
Q,л/с Н,м |
2.5 3,4 |
3,1 5,2 |
3,8 7.5 |
4,4 10,0 |
5.0 13,5 |
5,6 17,0 |
6,2 21.0 |
7,0 25.0 |
73 30,0 |
8.1 35,0 |
|
26 |
d.мм D,мм h,см Н,см |
15 19 35 98 |
20 25 40 110 |
25 31 45 125 |
30 38 50 140 |
35 44 55 154 |
30 37 52 145 |
25 31 42 128 |
20 25 38 105 |
15 18,5 36 100 |
20 25 40 112 |
|
27 |
υ, м/с |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
1,5 |
2,3 |
2,8 |
1,6 |
3,5 |
3,2 |
3,9 |
|
№ задачи |
физич. величины, ед.изм. |
Предпоследняя цифра шифра* (ра* |
|||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
||
|
28 |
Ж Q,л/с d, мм λ,.м , δ,Мм tЗАК |
Бензин 0.2 16 20 2 0,5 |
Вода 10 55 1000 3 2,0 |
Масло •грюсфор-маторное 0,5 22 50 2 0,7 |
Бензин 0,3 16 – 25 2 0,8 |
Глицерин 0,2 16 20 2 0.6 |
Керосин 0.2 18 25 3 0,7 |
Нефть 0,2 16 25 2 0.6 |
Масло •грюсфор-маторное 0,1 10 10 2 0,2 |
Масло •грюсфор-маторное 0.5 20 50 2 0.6 |
Вода 15 70 1500 3 2 |
|
29 |
Q, м3 /с d, мм λ,.м , δ. мм |
0,352 50 1200 7 |
1,41 100 1400 8,5 |
3,18 150 1600 9,5 |
5,66 200 2000 10.5 |
8,85 250 1500 11,5 |
12,7 300 1100 12,5 |
8.85 250 1300 11,5 |
5.66 200 1500 10,5 |
3,18 150 1700 9,5 |
1.41 100 1200 6 |
|
30 |
d, мм λ,.м , δ. мм |
100 1900 7 |
150 1700 8 |
200 1850 8 |
250 1750 10 |
300 1450 12 |
250 1900 11 |
200 1600 10 |
150 1800 9 |
100 1500 8 |
50 2000 6 |
|
31 |
Q,л/с d, мм λ,.м , n, об/мин С |
15 10 15 2860 1000 |
25 125 18 2850 1100 |
35 150 12 2740 1200 |
62 200 15 1470 800 |
30 150 14 2500 1000 |
22 125 13 2890 900 |
14 100 17 1475 1200 |
100 250 16 1450 800 |
53 200 20 1500 900 |
32 150 15 2000 1000 |
|
32 |
Q,л/с H,м d, мм Nc,.кВт n, об/мин |
15 10 100 23 3000 |
25 8 125 3,2 2500 |
36 9 150 5 2000 |
63 20 200 17,3 1500 |
36 15 150 7,7 3000 |
25 12 125 4,4 3000 |
15 10 100 23 2000 |
25 5 125 2,3 2800 |
36 8 150 4.6 3000 |
15 16 100 3.4 2700 |
|
№ задачи |
Физич. величины, ед.нзм. |
Предпоследняя цифра шифра * |
|||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
||
|
33 |
рв.МПа λ., м d. мм h,м Q-л/с |
0,17 (абс.) 90 100 2 15 |
0,075(изб.) 112 125 2,5 25 |
0,18 (абс.) 225 250 3 98 |
0,18 (абс.) 180 200 3,5 63 |
0,08(изб) 135 150 4 36 |
0,02(вак) 113 125 1 24 |
0,02 (взб.) 90 100 5 14 |
0,025(вак.) 225 250 0,5 100 |
0,03 (вак.) 180 200 0 62 |
0,09 (абс.) 135 150 2 35 |
|
34 |
Н.м d, мм λ,м Qo м3/с Но,м |
30 200 6 0,7 100 |
45 100 25 0,1 150 |
6 250 40 0,3 20 |
30 100 15 0,1 100 |
30 50 60 0,01 100 |
60 80 7 0.1 200 |
60 100 36 0,1 200 |
6 200 8 0,3 20 |
15 70 12 0,03 50 |
15 300 280 0,3 50 |
|
35 |
Н.м d, мм λ,м Qo м3/с Но,м |
24 180 185 0,05 80 |
30 185 190 0,06 100 |
45 180 185 0,07 150 |
40 180 190 0,065 130 |
60 200 210 0,10 200 |
30 170 175 0,05 100 |
25 130 125 0,025 80 |
40 170 17.5 0,06 140 |
50 190 200 0,08 160 |
60 250 260 0,15 200 |
|
36 |
Н.м d, мм Qo м3/с Но,м |
60 260 0,15 200 |
24 187 0,05 80 |
30 195 0,06 100 |
45 190 0,07 , 150 |
40 190 0,065 130 |
60 210 0,10 200 |
30 180 0,05 100 |
25 135 0,025 80 |
40 180 0,06 140 |
50 200 0,08 160 |
|
37 |
D, мм S, мм d, мм n, об/мин W,м3 t.С |
200 150 50 50 0,52 80 |
300 250 75 60 1,45 50 |
250 200 62,5 70 1,13 60 |
100 60 25 60 0,077 100 |
200 250 50 80 0,86 50 |
300 300 75 60 3,5 100 |
160 100 40 50 0.2 80 |
250 250 62,5 75 1,76 70 |
300 350 75 60 3,7 90 |
280 250 70 90 3 80 |
|
№ задачи |
Фиэич. величины, ед. нзм. |
Предпоследняя цифра шифра* |
|||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
||
|
38 |
Q,л/с H,м λ,м d, мм n, об/мин |
30 20 10 100 100 |
50 15 25 150 90 |
65 20 30 200 80 |
150 15 35 250 70 |
200 10 40 300 60 |
150 25 35 250 90 |
100 20 30 200 80 |
60 30 25 150 70 |
120 35 20 250 60 |
200 25 40 300 100 |
|
39 |
D, мм S, мм n, ход/мин dH, мм b, мм |
80 200 60 64 50 |
90 260 75 72 65 |
100 160 50 80 40 |
110 220 65 88 55 |
120 180 55 96 45 |
70 240 70 56 60 |
90 280 80 72 70 |
100 300 85 80 75 |
110 320 90 88 80 |
80 340 95 64 85 |
|
40 |
F, H S, cм n, об/мин D, мм d, мм |
90000 100 12 145 50 |
80000 115 10 150 50 |
70000 120 20 130 45 |
60000 100 11 120 40 |
50000 110 10 110 40 |
60000 105 20 120 40 |
70000 120 25 130 45 |
80000 130 20 140 45 |
90000 105 10 145 50 |
100000 112 15 155 52 |
|
41 |
F1 , H Q, л/с |
5500 6 |
8250 9 |
11000 12 |
13750 15 |
16500 18 |
4130 4.5 |
6900 7,5 |
9600 10,5 |
12400 13,5 |
15100 16,5 |
|
42 |
F1 , H F2 , H Q, л/с |
7000 3230 12 |
9500 1350 14 |
12000 5250 16 |
10500 2140 18 |
12400 2000 20 |
20700 8000 22 |
20500 5400 24 |
20700 3000 26 |
28700 8060 28 |
30700 7000 30 |
|
43 |
F, H υ, см/с D1, мм D2, мм λ,м d, мм |
50000 4 110 36 10 15 |
60000 9,5 120 40 15 20 |
70000 12,5 130 44 12 25 |
80000 8,6 138 46 10 22 |
90000 3,5 145 48 8 14 |
100000 5,6 155 52 14 20 |
90000 3,4 145 48 12 15 |
80000 11 138 46 10 25 |
76000 8 130 43 8 20 |
60000 5,3 120 40 12 15 |
|
№ задачи |
Фиэвч. величины, ед.изм |
Предпоследняя цифра ши4ра* |
|||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
||
|
44 |
F, H S, мм n, об/чин D1, мм D2, мм λ,м d, мм |
60000 150 10,6 120 40 25 15 |
70000 120 20 130 43 20 20 |
80000 220 10 138 46 22 25 |
90000 100 10 145 48 25 15 |
100000 112 15 155 52 18 20 |
90000 105 10 145 48 16 14 |
80000 130 \ 20 138 46 20 22 |
70000 150 25 130 44 24 25 |
60000 145 20 120 40 30 20 |
50000 120 10 110 36 20 15 |
|
45 |
D1, мм d,мм |
95 20 |
135 25 |
175 30 |
225 35 |
275 40 |
112 22 |
210 34 |
255 38 |
325 45 |
235 36 |
|
46 |
N1,,кВт Q,л/с λ,м d, мм |
5 0,5 36 18 |
6 0,62 40 20 |
7.5 0,75 44 22 |
10 0,98 50 25 |
12 1,24 56 28 |
14 1,4 60 30 |
5 0.5 36 18 |
10 1 50 25 |
8 0,76 44 22 |
10 1.06 52 26 |
|
47 |
FПР, Н р1 Мпа р2,Мпа D1, мм D2, мм d, мм |
300 0,6 0,4 50 40 10 |
350 0,7 0,5 55 45 12 |
400 0,8 0,6 45 35 11 |
250 0.5 0.3 40 30 10 |
420 0,85 0,55 50 40 12 |
320 0,65 0,35 56 45 11 |
300 0,6 0.3 48 38 12 |
350 0,7 0.4 50 42 10 |
400 80 0,6 55 45 12 |
450 0,85 0,65 45 35 11 |
|
48 |
Рс.МПа D1, мм D2, мм d, мм |
0,255 100 50 25 |
0,315 90 45 20 |
0,4 80 40 20 |
0,52 70 35 18 |
0.71 60 30 10 |
0,52 70 35 16 |
0.4 80 40 15 |
0,315 90 45 20, |
0,255 100 50 25 |
1 50 25 12 |
|
49 |
D, см n1.0б/МИН |
440 1500 |
420 000 |
500 1500 |
450 1200 |
440 2200 |
430 1800 |
420 1400 |
460 1000 |
480 1300 |
500 1600 |
|
50 |
МД МАКС Н-м nд,об/МИН |
300 2200 |
350 1100 |
250 1100 |
400 2200 |
300 1100 |
350 2200 |
250 2200 |
400 2200 |
270 1100 |
280 2200 |
|
№ задачи |
Фиэич. величины, ед. нзм. |
Предпоследняя цифра шифра* |
|||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
||
|
51 |
FП, Н S, мм РИзб, Мпа m, кг |
14500 200 0,45 80*104 |
1500 220 0,45 85*104 |
1400 240 0,5 75*104 |
14800 250 0,45 78*104 |
16000 300 0,55 90*104 |
17000 180 0,4 70*104 |
17500 300 0,6 74*104 |
15200 280 0,58 85*104 |
18000 240 0,45 70*104 |
15800 200 0,5 82*104 |
Литература основная
1. Гидравлика и гидропневмопри вод / Лепешкин А.В. и др - М., МГИУ, 2005. – 352 с.
2. Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические при воды /Башта Т.М., Руднев С.С.. Некрасов Б.Б. и др. - М., 1982.
3. Сборник задач по машиностроительной гидравлике / Под ред. И.И.Куколевского и Л.Г.Подвидэа. - М., 1981.
Дополнительная
4. Долгачев Ф.М.. Лейко В.С. Основы гидравлики и гидропри вод.-М„ 1981.
5. Никитин О.Ф., Холин К.М. Объемные гидравлические и пневматические приводы. - М., 1981.
6. Машиностроительный гидропривод/Под ред. В.Н.Прокофьева. - М., 1978.
ПРИЛОЖЕНИЕ
1. Удельный вес γ и плотность р жидкостей при t = 200 C
|
Наименование |
у,Н/м2 |
р, кг/м" |
|
Бензин авиационный |
7250 ... 7350 |
739... 751 |
|
Вода пресная |
9790 |
998,2 |
|
Глицерин безводный |
12260 |
1250 |
|
Керосин |
7770 ... 8450 |
792... 840 ' |
|
Масло касторовое |
9250 |
970 |
|
Масло минеральное |
8600 ... 8750 |
877... 892 |
|
Нефть |
8340... 9320 |
850...950 , |
|
Ртуть |
132900 |
13547 |
|
Спирт этиловый безводный |
7740 |
789,3 |
|
Масло трансформаторное |
8870 ... 8960 |
904, .915 |
|
Масло турбинное |
9200... 9300 |
940 ...952 |
2. Кинематический коэффициент вязкости жидкостей v при1=20°С
|
Жидкость |
V, СМ2 /С |
|
Бензин авиационный |
0.0073 |
|
Керосин Т -1 |
0,025 |
|
Вода |
0,01 |
|
Ртуть |
0,0016 |
|
Глицерин |
8,7 |
|
Воздух |
0,149 |
|
Масло трансформаторное |
0,3 |
|
Масло индустриальное (веретенное) |
0,5 |
3. Давление насыщения паров, МПа (абс.)
|
Вещество |
Температура, |
°С |
|||
|
20 |
40 |
60 |
80 |
10 |
|
|
Бензин Б-70 |
0,0163 |
0,0332 |
0,056 |
0,1 |
- |
|
Керосин Т -1 |
0,0035 |
0.0058 |
0,0075 |
0,0012 |
0,02 |
|
Вода |
0,0033 |
0,008 |
0,02 |
0,048 |
0,1 |
|
Спирт |
0,008 |
0,02 |
0,049 |
- |
- |
4. Модуль упругости жидкости при I = 50°С, МПа
|
Жидкость |
Модуль упругости |
|
Вода |
2100 |
|
Нефть |
1300 |
|
Керосин |
1400 |
|
Ртуть |
25 100 |
|
Турбинное масло |
1750 |
|
Спирт |
1000 |
|
Глицерин |
4150 |
5. Модуль упругости металлов, МПа
Сталь........................ 2-105
Чугун..................... 1-105