Задача №4.

В поплавковой камере 1 карбюратора, помещен сферический поплавок 2 радиусом и весом G_п укреплённый с помощью рычага 3 на оси шарнира 4. Топливо (бензин плотностью =700 ) подаётся в камеру через игольчатый клапан 6 диаметром d, перекрываемый иглой 5, укреплённой на рычаге 3. Соотношение плеч рычага , вес иглы равен 0.4 G_п.

Клапан прерывает подачу топлива при погружении поплавка на глубину, равную радиусу поплавка. Определить давление p, при котором происходит через открытый клапан подача топлива в поплавковую камеру. Трение в шарнире и вес рычага не учитывать.

Заданные числовые значения параметров указаны в таблице 1.

Методические указания к решению:

Задача относится к разделу гидростатики и иллюстрирует применение закона Архимеда о подъёмной силе.

Находим объём поплавка:

Находим массу поплавка, т.к. поплавок погружён на величину равную радиусу поплавка, то:

а масса поплавка:

Находим подъёмную силу:

Составляем уравнение моментов сил относительно оси шарнира:

где F_давл - сила давления на иглу клапана;

G_иг - вес иглы

F_под - подъёмная (Архимедова) сила, действующая на поплавок.

Решаем это уравнение относительно силы F_давл .

Далее, подставляя F_давл в формулу

находим искомую величину

Задача №5.

Масляный насос 4 системы смазки карбюраторного двигателя всасывает автомобильное масло плотностью из поддона картера 1 по трубке маслоприёмника 2, снабжённой фильтрующей сеткой 3. Из насоса масло по трубке 6 поступает в полнопоточный фильтр 7 и затем по главной масляной магистрали 9 – к подшипникам коленчатого вала и другим механизмам двигателя.

Рабочее давление в системе равно Для защиты системы от перегрузки давлением предусмотрен предохранительный клапан 5 диаметром . Перепускной клапан 8 поддерживает циркуляцию масла в системе в случае выхода из строя полнопоточного фильтра. Циркуляционный расход масла с учётом стабилизации давления в системе определён на основании теплового расчета двигателя и равен . Высота всасывания от уровня масла в поддоне до оси насоса – . Длина трубки маслоприёмника – 1, внутренний диаметр – . Коэффициент гидравлического сопротивления фильтрующей сетки - . Заданы также окружная скорость на внешнем диаметре шестерни насоса , модуль зацепления , число зубьев шестерни жёсткость и начальный натяг пружины предохранительного клапана 5. Объёмный КПД насоса , механический КПД . Вязкость жидкости . Определить производительность насоса , его рабочее давление и мощность, затрачиваемую на привод насоса , диаметры начальной , внешней окружности шестерён, высоту , и длину зуба , частоту вращения шестерён , а также диаметр , проходного отверстия предохранительного клапана и высоту открытия , при повышении давления на 10% и пропуске 50% расхода масла.

Методические указания к решению:

Расчётная подача насоса определяется по расходу с учётом объёмного КПД ;

Рабочее давление, развиваемое насосом:

где - вакуумное давление во всасывающей полости насоса, определяемое на основании уравнения Бернули. Уравнение Бернули составляется для контрольных сечений потока

. С учётом вентиляции картера давление масла в сечении равно атмосферному, а скорость жидкости в этом сечении равна нулю.

Из уравнения Бернули получаем:

где - коэффициент кинетической энергии;

– коэффициент сопротивления линии всасывания,

где - коэффициент гидравлического трения.

Коэффициент определяется по формулам:

где S - площадь поперечного сечения потока в трубопроводе - средняя скорость потока в трубопроводе,

Число Рейнольдса:

Мощность, затрачиваемая на привод масляного насоса, определяется по формуле:

При расчёте геометрических размеров шестерён насоса руководствуемся следующими зависимостями:

- диаметр начальной окружности

- диаметр внешней окружности

- высота зуба

частота вращения шестерен:

Из расчётной формулы производительности шестерёнчатого насоса определяется длина зуба :

Для определения диаметра проходного отверстия предохранительного клапана используем уравнение статического равновесия запорного элемента (без учёта сил трения):

– усилие пружины, передаваемое на клапан.

Из уравнения получаем:

При повышении давления на 10% клапан открывается на высоту x и 50% расхода масла, подаваемого насосом, сбрасывается в поддон. Высота поднятия клапана x определяется из формулы:

где . - коэффициент расхода предохранительного клапана.

Из уравнения получаем: