Контрольная работа №2 Задача №1, вариант №10
Рассчитать и построить характеристики
турбины турбобура
и
по заданным размерам ступени турбины,
числу ступеней К и расходу Q
промывочной жидкости, исходя из данных,
приведенных в таблице 5.
Таблица 5
Наименование данных, единица измерения |
Значение |
Число ступеней К, шт |
120 |
Расход промывочной жидкости Q∙10-3 м3/с |
42 |
Плотность жидкости ρ, кг/м3 |
1000 |
Средний диаметр турбины Dср, мм |
160 |
Радиальная длина лопатки l, мм |
22 |
Конструктивные углы выхода потока α1к = β2к, град |
|
Конструктивные углы выхода потока α2к = β1к, град |
900 |
Рис. 4. Схема ступени турбины турбобура
Решение.
Определим осевую скорость движения жидкости по формуле:
, (7)
где
-
объемный КПД,
;
-
коэффициент стеснения проточной части,
принимаемый равным 0,9. Подставляя данные
в формулу 7 получим:
м/с.
Определим максимальную величину окружной скорости по формуле:
.
м/с.
Определим максимальную величину угловой скорости по формуле:
рад/с.
Определим максимальную частоту вращения турбины турбобура по формуле:
об/с.
Момент и мощность на валу турбины турбобура определяется по их индикаторным значениям и механическому КПД
,
где
,
- индикаторные значения момента и
мощности турбины турбобура,
-
механический КПД, при оптимальном режиме
изменяется в пределах 0,80…0,85.
Момент и мощность турбины турбобура определяются по формулам:
С.
С учетом механического КПД выражения для момента и мощности турбины турбобура примут следующий вид:
. (8)
. (9)
В формулы 8 и 9 частота вращения входит в об/мин.
Вт.
Производится построение зависимостей M(n) и N(n) (рис. 5). Результаты расчетов моментов и мощностей турбины турбобура приведены в таблице 6.
Таблица 6. Данные расчёта моментов и мощностей турбины турбобура
Частота вращения вала турбины турбобура n, об/мин |
Момент на валу турбины турбобура М, Н∙м |
Мощность на валу турбины турбобура N, Вт |
0 |
3156,4 |
0 |
100 |
2869,4 |
30033,3 |
200 |
2582,5 |
54059,3 |
300 |
2295,5 |
72078,1 |
400 |
2008,5 |
84089,6 |
500 |
1721,5 |
90093,8 |
600 |
1434,6 |
90090,8 |
700 |
1147,6 |
84080,6 |
800 |
860,6 |
72063,1 |
900 |
573,7 |
54038,3 |
1000 |
286,7 |
30006,2 |
1099 |
2,6 |
297,1 |
1099,8 |
0,3 |
33,0 |
Рис. 5. Характеристика турбины турбобура
Задача № 2, вариант №8
Произвести расчет и дать схему объемного гидропривода возвратно-поступательного движения при следующих данных: необходимое полезное усилие, передаваемое рабочему органу, Р; длина хода поршня Lп; средняя скорость движения рабочего органа .
Трубопровод
гидросистемы длиной lг
имеет n резких поворотов
на 900, два колена с плавным
изгибом на 900 и радиусом
закругления
,
один предохранительный клапан и золотник
управления. В качестве рабочей жидкости
используется масло АМГ-10. Числовые
значения исходных данных приведены в
таблице 7.
Таблица 7
Наименование данных, единица измерения |
Значение |
Полезное усилие, передаваемое рабочему органу Р, КН |
40 |
Ход поршня силового гидроцилиндра Lп, м |
0,8 |
Средняя скорость движения рабочего органа , мм/мин |
400 |
Длина трубопровода гидросистемы lг, м |
14 |
Число резких поворотов трубопровода гидросистемы n, шт |
4 |
Решение.
1. Схема объемного гидропривода возвратно-поступательного движения изображена на рисунке 6.
Рис. 6. Схема объёмного гидропривода. 1- силовой гидроцилиндр; 2 - насос; 3 - золотник управления; 4 - предохранительный клапан; 5 - трубопровод гидросистемы; 6 – бак
Гидравлическое масло АМГ-10 применяется в гидросистемах авиационной и наземной техники, работающей в интервале температур окружающей среды от минус 60 °С до плюс 55°С. при температуре 40 °С имеет динамическую вязкость μ = 11,5 мПа∙с и плотность ρ = 750 кг/м3.
2. Выберем силовой гидроцилиндр ГЦ 80.800.12.000 с диаметром цилиндра (поршня) D = 0,080 м, штока поршня d = 0,045 м, с длиной хода Lп = 0,800 м и с максимальным рабочим давлением 12 МПа.
3. Определим расход масла в силовом гидроцилиндре, необходимый для перемещения поршня гидроцилиндра с заданной скоростью по формуле:
м3/с.
Определим потребную производительность насоса по формуле:
м3/с.
4. Для вычисления потери давления в трубопроводе гидросистемы выберем трубы с внутренним диаметром dтр = 8 мм.
Определим скорость движения масла в трубопроводе гидросистемы по формуле:
м/с.
Для определения режима течения масла в трубопроводе гидросистемы вычисляется число Рейнольдса:
.
Так как
＜
Reкр , то
режим течения масла в трубопроводе
ламинарный (Reкр =
2320 - критическое число Рейнольдса).
Коэффициент гидравлического трения определяется по формуле и равен:
.
Потери напора в трубопроводе гидросистемы, определяются исходя из конфигурации трубопровода. Трубопровод гидросистемы длиной lг имеет n резких поворотов на 900, два колена с плавным изгибом на 900 и радиусом закругления , один предохранительный клапан и золотник управления. Формула для потерь в трубопроводе имеет вид:
,
где
,
,
и
- коэффициенты местного сопротивления
резких поворотов, плавных поворотов,
предохранительного клапана и золотника
управления соответственно (из Приложения
2).
м.
5. Давление в силовом гидроцилиндре, переходящее в полезное усилие рассчитывается по формуле:
МПа.
6. Время одного хода поршня
с.
7. Мощность силового гидроцилиндра определяется по формуле:
Вт.
Давление насоса
МПа.
Мощность насоса
Вт.