Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

03-06-2014_19-50-32 / Гидравлика Учебное пособие

.pdf
Скачиваний:
177
Добавлен:
14.04.2015
Размер:
4.42 Mб
Скачать

Конический расходящийся насадок

Приложение 11

Шероховатость труб и каналов

Характеристика поверхности труб и каналов

, мм

1.Цельнотянутые трубы

 

Из латуни

0,0015-0,0100

Новые стальные

0,020-0,100

Стальные водопроводные

1,20-1,50

2.Цельносварные стальные трубы

 

Новые или старые в хорошем состоянии

0,04-0,10

Бывшие в эксплуатации

0,10-0,15

С двойной поперечной клепкой, сильно корродированые

2,0

3.Чугунные трубы

 

Новые

0,25-1,00

Новые битумизированные

0,10-0,15

Асфальтированные

0,12-0,30

Бывшие в эксплуатации, корродированнные

1,0-1,5

4.Бетонные и асбестоцементные трубы

 

Бетонные трубы при хорошей поверхности с затиркой

0,3-0,8

Бетонные трубы при среднем качестве работ

2,5

Бетонные трубы с грубой (шероховатой) поверхностью

3,0-9,0

Асбестоцементные трубы новые

0,05-0,10

Асбестоцементные трубы, бывшие в эксплуатации

0,60

5.Деревянные и стеклянные трубы

 

Деревянные трубы из тщательно остроганных досок

0,15 ориентировочно

Деревянные трубы из хорошо остроганных досок

0,30 ориентировочно

Деревянные трубы из нестроганных хорошо пригнанных досок

0,70 ориентировочно

Трубы из чистого стекла

0,0015-0,0100

Приложение 12

1.Значения расходной характеристики К, удельного сопротивления А и коэффициента трения λ для не новых металлических труб

d мм

Трубы стальные

 

d

Трубы чугунные

 

К, м3/с

А, с6/м6

λ

мм

К, м3/с

А, с6/м6

Λ

40

4,38 10-3

44,53 103

0,047

50

8,43 10-3

14,07 103

0,053

50

9,50 10-3

11,08 103

0,045

75

24,70 10-3

1,64 103

0,047

70

18,6 10-3

2893

0,041

100

53,90 10-3

344,20

0,042

80

29,26 10-3

1168

0,040

125

98,22 10-3

103,70

0,038

100

61,16 10-3

267,4

0,038

150

160,06 10-3

38,80

0,036

125

110,2 10-3

106,2

0,036

200

0,346

8,34

0,032

150

171,6 10-3

45,0

0,034

250

0,628

2,54

0,030

175

0,230

19,0

0,033

300

1,018

0,97

0,028

200

0,328

9,57

0,032

350

1,589

0,40

0,027

225

0,455

4,82

0,031

400

2,263

0,20

0,026

250

0,622

2,58

0,030

450

3,077

0,11

0,025

275

0,807

1,54

0,029

500

4,655

0,06

0,024

300

1,032

0,94

0,029

600

6,572

0,02

0,023

325

1,282

0,61

0,028

700

9,789

0,01

0,022

350

1,556

0,41

0,027

 

 

 

 

400

2,202

0,21

0,027

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Величины удельных сопротивлений для

 

 

 

 

асбестоцементных труб при V=1м/с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d мм

50

75

100

119

123

141

147

189

195

235

243

А, с6/м6

6851

835

214

76

64

31,5

25,5

6,9

5,9

2,24

1,87

d мм

279

291

322

338

368

386

456

482

 

 

 

А, с6/м6

0,914

0,734

0,434

0,338

0,217

0,169

0,071

0,054

 

 

 

Продолжение приложения 12

3.Величина удельных сопротивлений для полиэтиленовых труб, А, с2/м6

Скорость,

0,5

0,75

1,0

1,5

2,0

м/с

 

 

 

 

 

d,мм

 

 

 

 

 

70

1236

1177

1104

1011

950

80

641

586

550

503

472

100

200

183

171

157

147

125

62,4

57,2

53,6

49,1

46,1

150

24,0

21,9

20,6

18,9

17,7

4.Значение поправочного коэффициента β (во второй колонке для металлических, в третьей для асбестоцементных труб)

V,м/с

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

β

1,41

1,28

1,20

1,15

1,12

1,09

1,06

1,04

1,03

1,02

1,0

-

-

β

1,31

1,22

1,16

1,11

1,08

1,06

1,03

1,02

1,0

0,986

0,974

0,963

0,953

Приложение 13

Коэффициент сопротивления трения стальных труб (ВТИ)

Приложение 14

1.Основные технические данные насосов типа К и КМ

 

Подача,

Давление

Высота

Частота

Мощность,

 

Марка

всасывания,

вращения,

Масса,кг

 

м3/ч

МПа

м

об/мин

кВт

 

 

 

 

 

 

1,5К-6

6…14

0,20…0,14

6,0…6,6

 

1,5

30

2К-6

10…30

0,34…0,24

5,7…8,7

 

4,0

35

3К-6

30…45

0,62…0,57

4,7…7,7

 

14,0

116

2К-9

11…22

0,21…0,17

6,4…8,0

2900

2,8

45

3К-9

30…54

0,15…0,08

6,0…8,0

 

7,0

50

1,5КМ-6

6…14

0,20…0,14

6,0…6,6

 

1,5

30

4КМ-12

90

0,34

5

 

17,0

195

6КМ-12

162

0,20

6

1450

13,0

230

 

2.Основные технические данные погружных

 

 

электронасосов типа ЭПН и ЭЦВ

 

 

 

 

 

Марка

Подача, м3/ч

Давление,

Макс.рабочий

Мощность

 

 

МПа

уровень воды,

электродвига-

 

 

 

м

теля, кВт

ЭПН6-10-80

10,0

80

60

4,0

ЭПН6-10-110

10,0

110

90

5,5

ЭПН6-10-140

10,0

140

120

7,5

ЭПН8-40-65

40,0

65

45

14,0

ЭПН8-40-100

40,0

100

80

22,0

ЭПН8-40-130

40,0

130

110

44,0

ЭЦВ4-1,6-65

1,6

65

50

1,0

ЭЦВ5-6,3-80

6,3

80

60

2,8

ЭЦВ6-4-130

4,0

130

110

2,8

ЭЦВ6-4-190

4,0

190

170

4,5

ЭЦВ6-10-140

10,0

140

120

8,0

ЭЦВ6-10-185

10,0

185

165

8,0

ЭЦВ6-10-235

10,0

235

215

11,0

ЭЦВ8-16-85

16,0

85

65

12,0

ЭЦВ8-25-100

25,0

100

80

14,0

Продолжение приложения 14

3.Основные технические данные вихревых насосов

Марка

Подача,

Давление,

Высота вса-

Частота

Мощность,

Масса,

 

м3/ч

МПа

сывания,

вращения,

кВт

кг

ммин-1

1В-0,9М

1,0…2,5

0,37…0,09

6,5

 

1,5

29

1,5В-1,3М

3,0…3,6

0,58…0,23

6,5

 

3,0

33

2В-1,6

6…10

0,54…0,26

6,0

 

4,0

36

2,5В-1,8М

11…20

0,70…0,20

5,5

1450

7,5

61

3В-2,7

20…35

0,50…0,40

4,0

 

22

63

ВК-1/16

2…4

0,40…0,15

6,0

 

1,5

26

ВК-2/26

3…8

0,60…0,20

5,0

 

3,0

30

ВК-4/24

6…15

0,70…0,20

4,0

 

7,5

32

4.Основные технические данные шестеренных гидромашин

Параметр

 

 

 

Гидронасос

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

НШ-6-11

НШ-6Е-3

НШ-10-3

НШ-32А-3

НШ-32У-2

НШ-32У-5

НШ-50А-3

НШ-50У-2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рабочий объем, см3/об.

6,3

6,3

10

31,5

31,7

32

49,1

48,8

Рабочее давление, МПа:

 

 

 

 

 

 

 

 

номинальное

2,5

16

16

16

14

16

16

14

максимальное

4,0

20

20

20

17,5

20

20

17,5

Частота вращения вала, с-1:

 

 

 

 

 

 

 

 

номинальная

33

40

40

32

32

32

32

32

максимальная

42

-

50

40

40

40

40

40

минимальная

12

16

16

16

16

16

16

16

Номинальная мощность,кВт

0,6

5,12

7,5

17,6

17,9

21

26,2

25,7

Номинальный крутящий момент, Н м

-

-

-

-

-

-

-

-

КПД,%

-

0,80

0,82

0,87

0,88

0,82

0,9

0,9

Масса, кг

2,13

2,3

2,48

6,57

5,28

5,5

7,17

6,19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение приложения 14

Параметр

 

Гидронасос

 

 

 

Гидромотор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

НШ-71А-3

 

НШ-100А-3

 

НШ-250-3

ГМШ-10М

ГМШ-50-2

 

ГМШ-32-3

 

ГМШ-50-3

ГМШ-100-3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рабочий объем, см3/об.

69,7

 

98,8

 

250

10

49,1

 

32

 

50

100

 

Рабочее давление, МПа:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

номинальное

16

 

16

 

16

10

14

 

-

 

-

-

 

максимальное

20

 

20

 

20

12,5

16

 

17,5

 

17,5

17,5

 

Частота вращения вала, с-1:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

номинальная

25

 

25

 

25

63

25

 

25

 

25

25

 

максимальная

32

32

32

80

32

32

32

32

минимальная

16

16

16

12,5

8,33

8,33

8,33

8,33

Номинальная мощность,кВт

30,5

43,1

106

-

-

10,7

16,6

32,9

Номинальный крутящий момент, Н м

-

-

-

13,5

93

69,7

108

213,8

КПД,%

0,88

0,86

0,7

0,78

0,78

0,8

0,8

0,8

Масса, кг

16,8

16,9

46,5

2,45

6,2

6,5

7,3

16,7

5.Основные технические данные роторно-пластинчатых гидромашин

Параметр

 

 

Насос

 

 

 

 

 

 

 

 

БГ-12-21

Г-12-31

 

Г-12-32

Г-12-33

Рабочий объем, см3/об.

8

12,5

 

25

40

Давление, МПа:

 

 

 

 

 

номинальное

6,3

6,3

 

6,3

6,3

максимальное

12,5

7

 

7

7

Частота вращения вала, с-1:

 

 

 

 

 

номинальная

24

16

 

16

16

максимальная

25

25

 

25

25

минимальная

10

10

 

10

10

Номинальная мощность,кВт

3,1

1,5

 

2,65

4,5

КПД,%:

 

 

 

 

 

объемный

0,65

0,71

 

0,79

0,91

полный

0,50

0,55

 

0,7

0,8

Масса, кг

9,2

8,7

 

8,7

8,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение приложения 14

Параметр

 

Гидромотор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МГ-16-13

МГ-16-14

МГ-16-15

МГ-16-16

 

Рабочий объем, см3/об.

35

70

140

200

 

Давление, МПа:

 

 

 

 

 

номинальное

5

5

5

5

 

максимальное

6,5

6,5

6,5

6,5

 

Частота вращения вала, с-1:

 

 

 

 

 

номинальная

-

-

-

-

 

максимальная

36,5

30

25

25

 

минимальная

0,1

0,1

0,1

0,1

 

Номинальная мощность,кВт

4,12

8,4

14,3

22,08

 

КПД,%:

 

 

 

 

 

объемный

0,75

0,8

0,88

0,9

 

полный

0,5

0,55

0,64

0,68

 

Масса, кг

10

24

86

86

 

 

 

 

 

 

 

продолжение приложения 14

6.Основные технические данные поршневых гидромоторов

 

6.1.Рядные

 

Параметр

МР-Ф-100/250

МР-450

МТ-100 «Саи»

Рабочий объем, см3/об.

100

450

150

Подача, л/мин

-

-

-

Частота вращения вала, с-1:

 

 

 

номинальная

0,1

2

0,1

максимальная

16

3,7

8

Давление рабочей жидкости,МПа:

 

 

 

номинальное

-

-

-

максимальное

25

25

30

Давление дренажа,МПа

0,15

0,15

0,2

Номинальный вращающий мо-

375

1386

3336

мент, Н м

 

 

 

КПД,

0,8

0,8

0,85

Масса, кг

42

75

25

6.2.Аксиально-поршневые

Параметр

210,2

210,6

207,25

ГСТ-90(ГСТ112)

 

 

 

 

НП-90

МП-90

 

 

 

 

(НП-112)

(МП-112)

Рабочий объем, см3/об.

11,6

28,1

107

0…89

87…91

 

 

 

 

(0…111)

(110…112)

Подача, л/мин

-

-

-

119(213)

-

Частота вращения вала,с-1:

 

 

 

 

 

номинальная

45

37

20

25(33)

25(33)

максимальная

83

67

-

43(50)

43(50)

Давление рабочей жидкости,МПа:

 

 

 

 

 

номинальное

 

 

 

 

 

максимальное

16

16

16

22(25,5)

22(25,5)

Давление дренажа,МПа

25

25

25

34(42)

34(42)

Номинальный вращающий мо-

0,1

0,1

0,15

-

0,245

мент, Н м

 

 

 

 

 

КПД,

29,5

71,6

-

-

273,8(390)

Масса, кг

0,9

0,9

0,85

0,88(0,88)

0,89(0,89)

 

5,5

12,5

116

78(78)

48(50)

Продолжение приложения 14

6.3.Радиально-поршневые

Параметр

 

 

Фирмы «Партек»

 

МР-1100

21.50

Н.15.

Н.23.

Н.23.

 

 

 

600.

2400.

1750.

 

 

 

2Х

2Х

2Х

Рабочий объем, см3/об.

1126

2360

596

2411

1738

Подача, л/мин

-

-

-

-

-

Частота вращения вала,с-1:

 

 

 

 

 

номинальная

3,3

-

-

-

-

максимальная

9,3

1,7

2

1,1

0,43

Давление рабочей жидкости, МПа:

 

 

 

 

 

номинальное

21

12,5

30

30

30

максимальное

25

25

40

40

34

Давление дренажа,МПа

0,1

0,15

0,2

0,2

0,2

Номинальный вращающий мо-

 

 

 

 

 

мент, Н м

3380

4550

275

1100

2800

КПД,

0,9

0,9

0,95

0,95

0,92

Масса, кг

150

350

136

335

650

Приложение 15

Условные обозначения элементов объемного гидропривода по ЕСКД

Элемент

Обозначение

Гидронасосы

Нерегулируемый с постоянным направлением потока

Нерегулируемый с реверсивным направлением потока

Регулируемый

 

Продолжение приложения 15

Элемент

Обозначение

 

Гидродвигатели

Гидромотор нерегулируемый с постоянным направлением потока

Гидромотор с реверсивным направлением потока

Гидромотор регулируемый

Гидроцилиндр поршневой:

содносторонним штоком

сдвусторонним штоком

Гидроаппараты

Дроссель настраиваемый

Дроссель регулируемый

Напорный клапан

Редукционный клапан

Обратный клапан

Фильтр

Гидробак с атмосферным давлением

Продолжение приложения 15

Элемент

Обозначение

Гидрораспределители

Двухпозиционный

Трехпозиционный с перекрытием потока в исходной позиции

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

ФГОУ ВПО «Тюменская Государственная сельскохозяйственная академия»

А.П. Рухленко

СБОРНИК ЗАДАЧ

ПО ГИДРАВЛИКЕ И

ГИДРАВЛИЧЕСКИМ МАШИНАМ

Тюмень, 2005

Сборник задач составлен в соответствии с типовой программой по курсу «Гидравлика и гидравлические машины», рекомендованной главным управлением высших учебных заведений 8 июня 1995 г. по направлению 560800 – Агроинженерия, и предназначен в качестве учебного пособия для студентов инженерных специальностей сельскохозяйственных высших учебных заведений.

Назначение сборника - помочь студентам приобрести навыки применения теоретических знаний для решения конкретных технических задач.

Сборник состоит из девяти глав, которые охватывают все разделы учебного курса, и приложений, содержащих справочный материал.

В начале каждой главы даются краткие теоретические сведения, общие методические указания и примеры решения задач по данной теме.

2

1.Гидростатика.

1.1.Основные понятия. Физические свойства жидкостей

Гидравлика - наука о законах равновесия и движения жидкостей, о способах применения этих законов к решению практических задач.

Жидкость - это физическое тело, обладающее значительной подвижностью частиц, текучестью и способностью изменять свою форму под воздействием весьма незначительных внешних сил.

На жидкость могут действовать силы, распределенные по ее массе (объему), называемые массовыми, и по поверхности, называемые поверхностными. К первым относятся силы тяжести и инерции, ко вторым давления и трения.

Давлением называется отношение силы, нормальной к поверхности, к площади:

р = F/S.

Касательное напряжение представляет собой отношение силы трения, касательной к поверхности, к площади:

τ = Fтр

S .

Если давление отсчитывается от абсолютного нуля, то оно называется абсолютным (рабс.), а если от условного нуля (атмосферного давления ра), то избыточным (ризб.):

рабс. = ризб. + ра

Если рабс. < рa., то имеется разрежение или вакуум, величина которого

рвак. = ра - рабс.

Плотность однородной жидкости определяется отношением ее массы m к объему V:

ρ = m

, кг

м3

.

1.1

V

 

 

 

В гидравлике часто пользуются также понятием удельного веса, представляющим собой отношение веса жидкости G к ее объему, т.е.

γ = G

, Н

м3

.

1.2

V

 

 

 

Плотность и удельный вес связаны между собой соотношением

γ = ρg ,

1.3

где g - ускорение свободного падения.

3

Сжимаемость жидкостей характеризуется модулем объемной упругости Е, входящим в обобщенный закон Гука.

V

р

1.4

V = −

E ,

где V - приращение (в данном случае уменьшение) объема жидкости

V,обусловленное увеличением давления на

p.

Температурное расширение характеризуется соответствующим коэффициентом, равным отношению изменения относительного

объема жидкости к изменению ее температуры

t

β t

=

V

V

 

1

t

,

0

C

1 .

1.5

 

 

 

 

 

 

 

Вязкость - это способность жидкости сопротивляться сдвигу. Различают динамическую µ и кинематическую ν вязкости. Первая входит в закон жидкостного трения Ньютона, выражающий касательное напряжение τ через поперечной градиент скорости d υ dy :

τ = µ dυ

.

 

 

1.6

 

dy

 

 

 

 

Кинематическая вязкость связана с динамической соотношением

ν = µ

, м 2

с

.

1.7

ρ

 

 

 

 

Физические свойства некоторых жидкостей приведены в

Приложении 4.

 

 

 

 

 

Задачи данной главы весьма

 

просты и

решаются с

использованием вышеуказанных зависимостей.

Пример 1. Определить повышение давления, при котором

начальный объем воды уменьшится на 1%.

 

 

 

Решение: Из формулы 1.4 находим

 

 

 

 

p =

V E

ж

,

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

= 0,01

где по условию задачи относительное изменение объема,

V

а модуль упругости для воды Еж = 2060 МПа. Следовательно, искомое повышение давления

Δр = 0,01· 2060 = 20,6 МПа.

4

Задачи

1.1. Канистра, заполненная бензином и не содержащая воздуха, нагрелась на солнце до температуры 50° С. На сколько повысилось бы давление бензина внутри канистры, если бы она была абсолютно жесткой? Начальная температура бензина 20° С. Модуль объемной упругости бензина принять равным Е = 1300 МПа, коэффициент температурного расширения βt = 8810-4, оС-1.

1.2. Определить объемный модуль упругости жидкости, если под действием груза А массой 250 кг поршень прошел расстояние h = 5 мм. Начальная высота положения поршня (без груза) Н =1,5 м, диаметры поршня d = 80 мм и резервуара D = 300 мм, высота резервуара h = 1,3 м. Весом поршня пренебречь. Резервуар считать абсолютно жестким.

К задаче 1.2.

1.3. Для опрессовки водой подземного трубопровода (проверки герметичности) применяется ручной поршневой насос. Определить объем воды (модуль упругости Е = 2000 МПа), который нужно накачать в трубопровод для повышения избыточного давления в нем от 0 до 1,0 МПа. Считать

К задаче 1.3.

трубопровод абсолютно жестким. Размеры трубопровода: длина. L = 500 м, диаметр d=100 мм. Чему равно усилие на рукоятке насоса в последний момент опрессовки, если диаметр поршня насоса dn = 40 мм, а соотношение плеч рычажного механизма a/b = 5?

1.4.Определить плотность жидкости, полученной смешиванием 10

лжидкости плотностью ρ1 = 900 кг/м3 и 20 л жидкости плотностью ρ2

= 870 кг/м3.

1.5.Стальной трубопровод длиной L = 300 м и диаметром d = 500 мм испытывается на прочность гидравлическим способом. Определить объем воды, который необходимо дополнительно подать в трубопровод за время испытания для подъема давления от р1 = 0,1 МПа до р2 = 5 МПа. Расширение трубопровода не учитывать. Объемный модуль упругости воды Еж = 2060 МПа.

5

1.6.Определить, насколько уменьшится давление масла в закрытом объеме (V = 150 л) гидропривода, если утечки масла

составили V = 0,5 л, а коэффициент объемного сжатия жидкости βр = 7,5·10-10, Па-1. Деформацией элементов объемного гидропривода, в которых находится указанный объем масла, пренебречь.

1.7.Высота цилиндрического вертикального резервуара равна h = 10 м, его диаметр D = 3 м. Определить массу мазута (ρм = 920 кг/м3), которую можно налить в резервуар при 15 ° С, если его температура может подняться до 40 ° С. Расширением стенок резервуара

пренебречь, температурный коэффициент объемного расширения жидкости βt = 0,0008, ° С-1.

1.8.Определить повышение давления в закрытом объеме

гидропривода при повышении температуры масла от 20 до 40 ° С, если

температурный коэффициент объемного расширения (βt = 7810-4, С-1, коэффициент объемного сжатия βр = 6,5810-10, Па-1 Утечками жидкости и деформацией элементов конструкции объемного гидропривода пренебречь.

6