Гидравлика, гидравлический привод и газовая динамика (стр. 13 )

Рабочая жидкость в системе – спирто-глицериновая смесь плотностью r = 1235 кг/м3 и кинематической вязкостью n = 1,2×10-4 м2/с. Общая длина трубопровода системы l = 11 м, диаметр d = 10 мм.

Местные потери в обратном клапане, кране управления и фильтре выражаются через относительные эквивалентные длины труб, равные соответственно lэ/d = 50, 40, 60. Какова мощность насоса при обратном ходе поршня, если преодолеваемое при этом усилие равно 1000 Н? Указание. Напор насоса в данной установке равен сумме перепада пьезометрических напоров по обе стороны поршня и потерь напора в трубопроводах:

.

Задача 6. Пластинчатый насос, подача которого Q = 1 л/с, нагнета­ет масло в верхний бак из двух баков с одинаковыми уровнями. Всасы­вающие трубы имеют равные диаметры d1 = d2 = 20 мм и равные приве-

денные длины l1 = l2 = 4 м. Диаметр и приведенная дли­на напорной трубы d3 = 20 мм и l3 = 6 м. Определить напор насоса Hн и мощность двигателя Nдв при высоте подъема Hст = 5 м, если кинематическая вязкость масла n = 0,5×10-4 м2/с, его плотность r = 900 кг/м3 и КПД насоса h = 0,7. Как изменится напор насоса, если уровень в левом баке будет ниже, чем в правом, на z = 2 м? Указание. При разнице z уровней в баках потери напора в левой и правой всасывающих трубах связаны

уравнением ; решая его совместно с , находим расходы Q1 и Q2 во всасывающих трубах. Для установления зависимости потерь напора от расхода предварительно следует определить режим движения в трубах.

Задача 7. Шестеренный бензонасос, подача которого Qн = 4 л/с, снабжен

обводной трубой, возвращающей часть его подачи на сторону всасывания. Статический напор установки Hст = 8 м. Диаметр основного трубопровода d1 = 50 мм, его приведенная длина l1 = 50 м (l = 0,025). Диаметр обводной трубы d0 = 32 мм, ее суммарный коэффициент сопротивления (включая частично прикрытый вентиль) V = 33. 1. Определить подачу в верхний бак и мощность, потребляемую насосом (КПД насоса h = 70%, плотность бензина r = 750 кг/м3). 2. При каком наименьшем значении V обводной трубы подача в верхний бак прекратится?

3. Какую мощность будет потреблять насос при выключенной обводной трубе?

Указание. Характеристика шестеренного насоса в координатах Hн – Qн может быть приближенно изображена вертикальной прямой Qн = const.

Гидродвигатели

Силовым гидроцилиндром называют гидродвигатель с поступательным движением выходного звена. Отношение усилия на гидроцилиндре Fдв к усилию, приложенному к поршневому насосу Fн, называют передаточным отношением i. Если пренебречь падением давления в линиях связи, то ввиду равенства давлений в насосе и гидроцилиндре (рн = рдв) получим:

где Sдв и Sн – площади поршней гидроцилиндра и насоса, м2.

Если пренебречь сжимаемостью жидкости, то объемы, описываемые поршнями, равны:

где lдв и lн – перемещения поршней гидроцилиндра и насоса, м.

Объем жидкости, вытесняемой поршнем (гидроцилиндра либо насоса) в единицу времени:

где V – скорость движения поршня, м/с.

Мощность рассматриваемых гидромашин определяют по формуле

Гидродвигатели вращательного движения называют гидромоторами.

Рабочим объемом гидромотора qм называют объем жидкости, проходящий через него за один оборот вала при перепаде давлений, равном нулю. Расход жидкости через гидромотор, который в идеальном случае при отсутствии утечек равен подаче насоса, вычисляют по уравнению:

где nм – число оборотов вала гидромотора в минуту.

Теоретическая скорость вращения вала гидромотора

где индексы “м” и “н” относятся к гидромотору и насосу соответственно.

Выходная мощность гидропередачи равна мощности гидромотора:

Обычно в гидроприводе в качестве выходного параметра рассматривают не мощность, а момент, который определяют по формуле

где w – угловая скорость вала гидромотора, 1/с.

В реальных условиях объемные потери, связанные с утечками, приводят к снижению скорости вращения вала гидромотора, что учитывают объемным КПД:

где nмт – теоретическая скорость вращения вала.

Влияние внутренних сопротивлений приводит к снижению момента на выходном валу, что учитывают с помощью гидравлического КПД:

где Mмт – теоретический момент на выходном валу.

КПД гидропередачи определяют по формуле

,

где hмех – механический КПД передачи.

Как и в любой гидравлической системе мощность, теряемая в гидропередаче, превращается в теплоту. Для нормальной работы системы ее необходимо отводить за счет охлаждения элементов гидропривода.

Задачи

Задача 1. Для подъема груза массой G = 10,2 т со скоростью V = 0,16 м/с используются два параллельно работающих гидроцилиндра диаметром D = 100 мм. Расстояние между осями гидроцилиндров L = 5 м.

При укладке груза его центр тяжести может смещаться от среднего положения на а = 250 мм. 1. Каким должен быть коэффициент сопро­тивления дросселя Д1 или Д2 в одной из ветвей напорного трубопровода насоса, чтобы груз по­днимался без перекашивания? Коэффициент со­противления полностью открытого дросселя в другой ветви трубопровода принимать равным нулю. 2. Какими будут при этом подача насоса и развиваемое им давление?

Диаметр трубопровода d = 12 мм. Плотность рабочей жидкости r = 880 кг/м3.

Потерями напора в трубопроводах системы, а также трением и утечками в гидроцилиндрах пренебречь.

Задача 2. Силовой гидравлический ци­линдр нагружен силой F и делает n двойных ходов в минуту. Длина хода поршня h, диа­метр поршня D, диаметр штока d. Определить давление масла, потребную подачу и сред­нюю скорость поршня. Механический коэф­фициент полезного действия гидроцилиндра hмех = 0,95, а объемный КПД hо = 0,98.

Величина	Варианты
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
F, кН	90	80	70	60	50	60	70	80	90	100
h, см	100	115	120	100	110	105	120	130	105	112
n, об/мин	12	10	20	11	10	20	25	20	10	15
D, мм	145	150	130	120	110	120	130	140	145	155
d, мм	50	50	45	40	40	40	45	45	50	52

Задача 3. Перемещение поршней гидроцилинд­ров с диаметром D = 25 см осуществляется подачей рабочей жидкости (n = 1,5 cм2/с, r = 1400 кг/м3) по трубам 1 и 2 одинаковой эквивалентной длины L = 20 м и диаметром d = 5 см. Определить силу F2, при которой скорость перемещения второго поршня

была бы в два раза больше скорости первого поршня. Расход в магистрали Q, первый поршень нагружен силой F1.