Рабочая учебная программа по дисциплине «Гидравлика и гидропривод» (стр. 3 )

Следует определить величину давления под поршнем, определяемую силой, приложенной к поршню, и площадью поршня за вычетом суммарной площади отверстий. Этим давлением и будет определяться расход жидкости из каж­дого отверстия (насадка), а скорость перемещения поршня вниз определится делением суммарного расхода из всех от­верстий на площадь поперечного сечения поршня.

ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ №2

для специальностей Т, В

ЗАДАЧА 1

Центробежный насос (рис. 7) откачивает воду из сбор­ного колодца в резервуар с постоянным уровнем Н по трубопроводам размерами l1, d1, и l2, d2. Эквивалентная шероховатость поверхности труб D, плот­ность воды r =1000 кг/м3, кинематический коэффициент вяз­кости n = 0,01 см2/с, расстояние а =1 м.

Характеристики насоса представлены следующими пара­метрами:

Q, л/с 14

Нн, м 45 47,5 48,530 22,5 15

Hдоп вак, - - 8,2 8 7,6 7 6,6 6 5,5 4.75 4

При расчетах принять суммарные коэффициенты местных сопротивлений на всасывающей линии z1 = 10, на напорной линии z2 = 6.

Требуется определить:

1. На какой глубине h установится уровень воды в ко­лодце, если приток в него Q?

2. Вакуумметрическую высоту всасывания при входе в насос Нвак, выраженную в метрах водяного столба (мм в. ст.).

3. Максимальную допустимую геометрическую высоту всасывания при заданном расходе.

Исходные данные	Последняя цифра шифра
0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
H, м	42	38	40	33	30	23	17	12	28	26
l1, м	8	12	10	15	12	9	11	14	13	7
l2, м d1, мм d2, мм D, мм Q, л/с	46 100 75 0,2 8	48 125 125 0,3 10	50 80 80 0,4 6	40 100 125 0,5 12	35 125 150 0,6 14	25 100 100 0,7 16	20 125 150 0,8 18	15 150 125 0,9 20	36 80 75 1 15	30 125 100 1,5 17

Указания к решению задачи 1

Пользуясь заданными параметрами, построить характе­ристики насоса, выраженные кривыми:

Нн = f(Q) и Ндопвак = f (Q) ,

где Ни- напор, развиваемый насосом при заданном рас­ходе Q;

Ндопвак — допустимая вакуумметрическая высота всасыва­ния насоса по условию кавитации при заданном расходе. По построенным кривым определить при заданном значении Q величины Нн и Ндопвак

Напор, развиваемый насосом, расходуется на подъем воды на геометрическую высоту Нг = H+h и преодоление потерь напора во всасывающей и нагнетательной линиях:

Нн = Нг+ h1 + h2 = H + h + h1 + h2

откуда искомая величина

h = Hн-H – h1 – h2

где h1 и h2 — потери напора во всасывающей и нагнетатель­ной линиях, состоящие

из потерь напора по длине и в местных сопротивлениях. Потери напора по длине следует определить по формуле Дарcи:

гидравлический коэффициент трения l по формуле Альтшуля:

потери в местных сопротивлениях по формуле Вейсбаха:

Вакуумметрическая высота всасывания при входе в насос определяется из уравнения Бернулли, составленного для се­чений 1—1 и 2—2 (см. рис, 7), приняв за горизонтальную плоскость сравнения сечение 1—1.

Максимальная допустимая геометрическая высота всасы­вания при заданном расходе определяется по формуле

где h1 и a1v12/2g — потеря напора и скоростной напор во всасывающей линии при заданном расходе; Ндопвак — допустимая вакуумметрическая высота всасывания, определяемая по графику.

ЗАДАЧА 2

Жидкость плотностью r =900 кг/м3 поступает в левую полость цилиндра через дроссель с коэффициентом расхода m = 0,62 и диаметром d под избыточным давлением p ; давление на сливе p c (рис.8). Поршень гидроцилиндра диаметром D под действием разности давлений в левой и правой полостях цилиндра движется слева направо с некоторой скоростью v.

Требуется определить значение силы F, преодолеваемой штоком гидроцилиндра диаметром dш при движении его против нагрузки со скоростью v.

Исходные данные	Последняя цифра шифра
0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
D, мм	70	50	60	80	90	100	180	200	140	НО
dш, мм	30	25	28	40	45	50	90	100	70	55
d, мм	1.2	1,5	2	2,2	1,8	2,5	4,0	3,5	2.8	2
pи, Мпа	20	25	10	15	1,2	5	13	26	21	28
pc, Мпа	0,3	0,5	0,6	1	0,2	0.7	0,4	0,1	0,7	0,8
v,см/с	2	4,5	3	3,5	1	3,5	2.5	4	4,5	5

Указания к решению задачи 2

Исходя из диаметра цилиндра и скорости движения порш­ня, определить расход гидроцилиндра Q. Этот расход равен расходу, проходящему через дроссель. Используя формулу расхода при истечении из отверстия, определить рабочее дав­ление, под действием которого происходит истечение через дроссель. Это давление равно разности давлений на входе в дроссель и в левой полости цилиндра.

Затем составляется уравнение равновесия сил, действу­ющих на поршень слева и справа, из которого находится искомая сила F.

ЗАДАЧА 3

Определить давление, создаваемое насосом (рис. 9), если длины трубопроводов до и после гидроцилиндра, равны l; их диаметры d; диаметр поршня D; штока dш; сила на штоке F; подача насоса Q; вязкость рабочей жидкости n =0,5 см2/с; плотность r = 900 кг/м3.

Потери напора в местных сопротивлениях не учитывать.

Исходные данные	Последняя цифра шифра
0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
l, м	5	10	15	12	20	8	0	9	7	13
d, мм	15	12	11	20	25	12	8	6	10	12
D мм	60	50	55	70	80	45	40	65	00	70
dш, мм	40	25	28	36	40	22	20	32	45	40
F, кН	1	2	5	3	4	2	1	5	3	2
Q, л/с	1,2	1,5	2	1.6	2,5	1,3	1	1,4	1,1	1,7

Указания к решению задачи 3

Давление, создаваемое насосом рн, затрачивается на пре­одоление потери давления Dp1 в подводящей линии и создание давления рл перед поршнем в цилиндре:

ри = Dp1 + pп

Необходимую величину давления перед поршнем рп най­дем из условия равенства сил, действующих на поршень слева и справа:

где: рш—давление в цилиндре со стороны штока, равное потере давления в отводящей линии (pш= Dp2); Sп и Sш— соответственно площади поршня и штока.

Отсюда

Откуда искомое давление, развиваемое насосом:

Потери давления в подводящей, и отводящей линиях Dp1 и Dp2 следует определить по формуле Дарси:

Для этого необходимо определить скорости движения жидкости в подводящей v1 и отводящей v2 линиях. Для определения v2 предварительно, нужно найти расход жидкос­ти, вытесняемой из штоковой полости цилиндра, равный

где скорость перемещения поршня:

Для определения величин l необходимо вычислить числа Рейнольдса, соответству-ющие скоростям движения жидкости v1 и v2. При ламинарном режиме движения l = 64/Re. При турбулентном режиме и числе Рейнольдса до 105 ве­личину l можно вычислить по формуле Блазиуса l = 0,3164/Re0,25 , считая трубы гидравлически гладкими.

7. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

Перечень тем, которые студенты должны

проработать самостоятельно.

Раздел 1. ГИДРАВЛИКА. 1.1. Основные физические свойства жидкостей. Определение жидкости. Силы, действующие на жидкость. Давление в жидкости. Удельный вес, плотность, сжимаемость, температурное расширение. Закон Ньютона для жидкостного трения. Вязкость. Неньютоновские жидкости. Модель идеальной жидкости. Давление насыщенного пара жидкости. Растворение газов в жидкости. 1.2. Приборы для измерения давления. Закон Архимеда. Плавание тел. Относительный покой жидкости. 1.3. Дифференциальные уравнения движения идеальной жидкости. 1.4. Основы гидравлического подобия. Распределение скоростей по сечению круглой трубы при ламинарном режиме. Особенности турбулентного движения жидкости. Пульсации скоростей и давлений. Распределение осредненных скоростей по сечению. 1.6. Основы теории гидравлического подобия. Моделирование гидравлических явлений. 1.7. Истечение жидкости из отверстий и насадок. Истечение жидкости из отверстий в тонкой стенке при постоянном напоре. Коэффициенты сжатия, скорости, расхода. Истечение жидкости через цилиндрический насадок. Насадки различного типа. Истечение при переменном напоре. 1.8. Понятие об определении экономически наивыгоднейшего диаметра трубопровода. Сифонный трубопровод. Последовательное и параллельное соединение трубопроводов. Сложные трубопроводы. Понятие о непрямом ударе. Способы ослабления гидравлического удара. Практическое использование гидравлического удара в технике. (60 часов сам. работы)
Раздел 2. НАСОСЫ. 2.1. Определение напора действующего насоса. Требуемый напор. Потери энергии в насосе. Коэффициенты полезного действия насоса. Характеристика центробежных насосов. Основы теории подобия и формулы пересчета. Коэффициенты быстроходности и типы лопастных насосов. Кавитация в лопастных насосах. Кавитационные характеристики. 2.2. Схема вихревого насоса, принцип действия, характеристики, области применения. 2.3. Поршневые и плунжерные насосы. Устройство и области применения поршневых и плунжерных насосов. Индикаторная диаграмма. КПД поршневых насосов. Графики подачи и способы их выравнивания. Диафрагменные насосы. 2.4Устройство и особенности роторных насосов различных типов: а) роторно-поршневых; б) пластинчатых (шиберных); в) шестеренных; г) винтовых. Определение рабочих объемов. Подача и её равномерность. Характеристики насосов. Регулирование подачи. Работа насоса на трубопровод.
Раздел 3. ОБЪЕМНЫЙ ГИДРОПРИВОД. 3.1. Рабочие жидкости, применяемые в гидроприводах. 3.2. Обратимость роторных насосов и гидромоторов. Гидромоторы роторно-поршневых, шестерённых и винтовых типов. Расчет крутящего момента и мощности на валу гидромотора. Регулирование рабочего объема. Высокомоментные гидромоторы. 3.3. Распределительные устройства. Назначение, принцип действия и основные типы (золотниковые, крановые, клапанные). Клапаны. Принцип действия, устройство и характеристики. Дроссельные устройства, назначение принцип действия и характеристики. Фильтры. Гидроаккумуляторы. Гидролинии. 3.5. Пневматические исполнительные устройства, распределительная и регулирующая аппаратура. Средства пневмоавтоматики.

8. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Основная литература

1. Лапшев : Учебник для студ. высш. учеб. заведений/М.: издательский центр «Академии», 2010.

Дополнительная литература

1.  , , Рябинин . - М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2002.

2.  Константинов . - Киев: Вища школа, 1981.

3.  Чугаев . Л.: Энергия, 1982.

4.  Примеры гидравлических расчетов. / Под ред. . Изд. 3-е. - М.: Транспорт, 1987.

5.  , Кадыков гидравлических расчетов. - М.: ВЗИИТ, 1988.

6.  , и др. Сборник задач по гидравлике. - Киев: Вища школа, 1979.

7.  Железняков и гидрология. - М.: Транспорт, 1989.

8.  Михайлов . - М.: Стройиздат, 1972.

9.  , Чугаев а . - М.: Стройиздат, 1971.

10.  Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. /, , и др. М.: Машиностроение, 1982.

11.  Задачник по гидравлике, гидромашинам и гидроприводу. Учебное пособие для вузов / под ред. , М.: Высшая школа, 1989.

12.  Сборник задач по машиностроительной гидравлике. Учебное пособие для вузов / , , и др. М.: Машиностроение, 1981.

13.  Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам / под общ. ред. , Минск.: Высшая школа, 1985.

14.  Примеры гидравлических расходов. Учебное пособие / , , М.: ВЗИИТ, 1989.

15.  Математические модели пневмогидравлических систем. / . М.: Наука, 1986.

16.  Юфин , гидравлические машины и гидропривод: Учебное пособие. - М.: Высшая школа, 1965.

Справочно-информационная литература

1. , и др. Справочник по гидравлике. - Киев: Вища школа, 1977.

2. Журнал. Водоснабжение и санитарная техника.

3. Журнал. Вода и экология: Проблемы и решения.

9. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

1. Кабинет компьютерных технологий

2. Мультимедийный проектор.

3. Виртуальные лабораторные работы «Гидромеханика»

4. Переносная гидравлическая лаборатория ПГЛ