12

Министерство образования Российской Федерации Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)

Кафедра подъемно-транспортных, тяговых машин и гидропривода

ЗАДАНИЯ

К САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ СТУДЕНТОВ

ПО КУРСУ ГИДРАВЛИКИ (ТЕХНИЧЕСКОЙ

ГИДРОМЕХАНИКИ) И ГИДРОПРИВОДА

Составители С.П.Лупинос, Ш.К.Мукушев

Омск Издательство СибАДИ

2003

УДК 532.536+621.22(075.8)

Рецензент канд. техн. наук, доц. В.А.Палеев

Работа одобрена методической комиссией факультета ТТМ в качестве мето-

дичеких указаний для самостоятельного решения задач по гидравлике (техниче-

ской гидромеханике) и гидропривода для специальностей 170900, 150200, 230100, 210200.

Задания к самостоятельной работе студентов по курсу гидравлики (тех-

нической гидромеханики) и гидропривода /Сост.: С.П.Лупинос,

Ш.К.Мукушев. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2003. – 12 с.

Приведены задачи для расчета гидравлических систем. В приложениях - ос-

новные формулы гидравлики и гидропривода, а также основные справочные данные.

Табл. 10. Ил. 1. Библиогр.:4 назв.

© Издательство СибАДИ, 2003

3

Введение

Пособие предназначено для студентов-заочников, обучающихся по специальностям 170900, 150200, 230100, 210200.

В пособии представлены 10 задач для выполнения контрольных по гидравлике (технической гидромеханике), из них 5 задач по гидравлике и 5 задач по гидроприводу. Каждая задача имеет 10 вариантов. Выбор варианта осуществляется по номеру зачетной книжки, (например, 23-99 – вариант 3, 11-99 – вариант 1, 5 – вариант 5).

Основные справочные данные и формулы представлены в приложениях.

Решение задачи рекомендуется приводить с пояснительным рисунком.

Вычисления записывают в следующей последовательности:

-формула;

-численные значения;

-ответ с указанием размерности. Задачи оформляют в тетради.

При решении задач по гидравлике рабочая жидкость – вода, при

решении задач по гидроприводу – масло ВМГ3.

4

Задача № 1

Определить силу, действующую на горизонтальный круглый люк диаметром 1 м, расположенный на глубине h в резервуаре, заполненным водой с наружным давлением р0,.

Задача № 2

Резервуар с квадратным днищем со стороной L, вертикальными стенами вкопан в землю на всю высоту. Уровень грунтовых вод расположен на глубине h от поверхности. Вес резервуара G. Проверить резервуар на всплытие.

Задача № 3

Расход воды через трубопровод Q. Высота уровня жидкости в пьезометре сечения 1 равна 60 см. При расчете потерь местными сопротивлениями пренебречь.

Построить в масштабе пьезометрическую и гидродинамическую линии для сечений 1, 2, 3, 4, если Z1 = 30 см, Z2 = 20 см, Z3 = 10 см,

Z4 = 5 см, 1= 30 см, 2= 20 см, 3 = 30 см.

5

Задача № 4

По трубопроводу круглого сечения движется вода при расходе Q. Определить режим движения жидкости в каждом сечении. Определить расход, при котором в сечении 1 режим движения изменится.

Задача № 5

Определить потери напора при движении воды по гидравлически гладкому трубопроводу при вытекании воды из наполненного резервуара высотой H. В трубопроводе имеется 2 местных сопротивления (дроссель и уголок), если d1 = 5 см, d2 = 3 см.

Задача № 6

Усилие на штоке гидроцилиндра составляет F. Скорость штока V. Диаметр поршня 10 см2. Частота вращения вала насоса 1500 об/мин. Определить рабочий объем и мощность насоса, если его объемный КПД = 0,92. Потерями давления в трубопроводе пренебречь.

Задача № 7

Подача насоса составляет Q. Рабочее давление на входе в гидромотор р. Момент на валу М. Частота вращения вала гидромотора 600 об/мин. Диаметр напорного трубопровода 20 мм, сливного 32 мм. Длина напорного и сливного трубопроводов 3 м.

Определить рабочий объем гидромотора и давление на выходе из насоса. В напорной магистрали имеется распределить и два угольника

6

с поворотом на 900, а в сливной магистрали фильтр. Составить гидравлическую схему.

Задача № 8

Подача насоса составляет Q, усилие на штоке гидроцилиндра F, номинальное давление насоса 12 МПа. Скорость штока V. Определить диаметр штока и поршня гидроцилиндра, если длина напорной гидролинии 5 м, сливной 4 м. Диаметр сливной и напорной гидролиний 0,05 м. Местными потерями пренебречь. Составить гидравлическую схему.

Задача № 9

Усилие на штоке гидроцилиндра F. Скорость перемещения штока V. Давление на выходе из насоса при данном усилии соответствует номинальному. Частота вращения регулируемого по давлению акси- ально-поршневого насоса 1200 об/мин. Определить рабочий объем насоса при усилии F и 1,3 F.

Задача № 10

Определить скорость V перемещения штока ГЦ, полезную мощность Nпр и потребляемую мощность гидродвигателя Nгдв при расходе Q через распределитель, золотник которого перемещается на величину х, d3= 0,02 м – наружный диаметр золотника. Коэффициент расхода через распределитель = 0,6. Давление на входе в распределитель Р1 = 6,3 МПа. Усилие на штоке гидроцилиндра равно F, диаметр

7

поршня Д = 80 мм, диаметр штока d = 50 мм, механическое КПД гид-

роцилиндра мех = 0,96. Общая длина напорной гидролинии , диаметр трубопроводов d = 20 мм, суммарный коэффициент местных сопротивлений = 12. Плотность жидкости =865 кг/м3, коэффициент кинематической вязкости при t = 500С, V = 12 сСт, скорость движения рабочей жидкости в напорной гидролинии Vж = 4 м/с.

Приложение А

ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ

Гидростатика

Плотность жидкости mV где m – масса, кг;V – объем, м3.

Удельный вес жидкости

G g, V

где G = вес (сила тяжести Н), G = m g, здесь g – ускорение свободного падения.

Кинематический коэффициент вязкости (м2/с)

8

/ ,

где – динамический коэффициент вязкости, Па c. Основное уравнение гидростатики (Па):

p p0 gh,

где р – полное давление; р0 – внешнее давление; h – высота столба жидкости над точкой.

Закон Архимеда

Fп V,

где Fп – выталкивающая сила, Н; V и – объем и удельный вес жидкости, вытесненной телом.

Расход жидкости(м3/с)

Q Vt,

где t – время.

Средняя скорость потока

v Q/S,

где Q– расход, м3/с; S – площадь сечения трубопровода, м2. Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости:

где р – избыточное давление в данном сечении; v – скорость жидкости; Z – геометрическая высота; – коэффициент Кориолиса, 1,02 (для турбулентного режима); hпот1-2 – потери напора.

Потери напора

где hм – местные потери; – коэффициент местных потерь (находится по справочной литературе).

h v2 , d 2g

где h – потери напора по длине трубопровода; – коэффициент гид-

равлического трения (коэффициент Дарси), зависит от режима дви-

жения жидкости; – длина трубопровода, м; d – диаметр трубопровода, м2.

Число Рейнольдса для трубопроводов круглого сечения

Rе = dv .

9

Для жестких трубопроводов круглого сечения при Rе 2320 – турбулентный режим, при Rе 2320 – ламинарный режим.

Коэффициент Дарси определяется: при ламинарном режиме

75Rе;

при турбулентном режиме

0,3164 .

Rе0,25

Пьезометрический уклон

I pi / pi 1 / ,

где pi / и pi 1 / – показания пьезометров в i и i+1 сечении; – длина участка трубопровода между сечениями i, i+1.

Связь между потерями напора h и потерями давления определяется формулой

p h gh.

Общие потери давления в гидролинии

p p pм ,

где p – сумма путевых потерь; pм – сумма местных потерь давления.

Гидропривод

Подача насоса

Q q n об ,

где Q – подача насоса, м3/с; q – рабочий объем насоса, м3; n – частота вращения вала насоса, об/с; об – объемный КПД.

Полезная мощность насоса

Nп p Q.

Полезная мощность гидромотора

Nгд 2 Mnм ,

где М – момент на валу гидромотора. Полезная мощность гидроцилиндра

Nгц F v,

где F – усилие на штоке, Н; v – скорость штока, м/с.

10