5. Определение основных параметров гидроприводов вращательного движения
Схема гидравлическая принципиальная гидропривода вращательного движения (рис. 14).
Рис. 14. Принципиальная схема гидропривода
вращательного движения:
1 – гидробак; 2 – гидронасос; 3 – распределитель; 4 – гидромотор;
5 – дроссель; 6 – фильтр; 7 – клапан предохранительный;
8 – линия всасывания, 9, 10, 11 – напорные линии; 12 – линия слива
Для гидропривода вращательного движения перепад давления на гидромоторе:
,
(73)
где
- крутящий момент на валу гидромотора,
Н∙м.
Частота вращения вала гидромотора связана с подачей насоса:
,
(74)
где
- коэффициент утечек в гидромоторе /11/.
Давление нагнетания насоса:
(75)
где
- перепад давления в трубопроводах /11/.
Полезная мощность гидропривода, Вт:
.
(76)
Потребляемая гидроприводом мощность, Вт:
.
(77)
КПД гидропривода:
.
(78)
6. Задания к расчетно-графическим работам
Задача № 1.
Найти давление
воздуха в резервуаре В
(рис. 15), если избыточное давление на
поверхности воды в резервуаре А
равно ри,
разности уровней ртути (
=
13600 кг/м3)
в двухколенном дифференциальном
манометре h1
и h2,
а мениск ртути в левой трубке манометра
ниже уровня воды на h.
Пространство между уровнями ртути в
манометре заполнено спиртом
(
=
800 кг/м3).
Выполнить чертеж в масштабе. Варианты
заданий в табл. 4.
Рис. 15
Таблица 4
Исходные данные |
Вариант |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
ри, кПа |
20 |
25 |
15 |
10 |
30 |
27 |
17 |
14 |
18 |
19 |
h1, мм |
200 |
215 |
230 |
220 |
190 |
210 |
225 |
200 |
240 |
235 |
h2, мм |
250 |
270 |
275 |
270 |
230 |
240 |
260 |
270 |
290 |
300 |
h, м |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
0,85 |
0,65 |
0,75 |
0,8 |
0,85 |
0,9 |
0,95 |
Задача № 2.
Колокол 1 газгольдера диаметром D весит G (рис. 16). Определить разность уровней Н под колоколом газгольдера и в его станине 2. Выполнить чертеж газгольдера в масштабе. Варианты заданий в табл. 5.
Таблица 5
Исходные данные |
Вариант |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
D, м |
6,6 |
6,0 |
6,3 |
6,5 |
6,1 |
6,4 |
6,7 |
6,2 |
6,5 |
6,25 |
G, кН |
34,3 |
33 |
31,5 |
34 |
32,5 |
33,8 |
35 |
33 |
30,5 |
32 |
Рис. 16
Задача № 3.
Щит, перекрывающий канал, расположен под углом к горизонту и закреплен шарнирно к опоре над водой (рис. 17). Определить усилие, которое необходимо приложить к тросу для открытия щита, если ширина щита b, глубина воды перед щитом Н1, а после щита Н2. Шарнир расположен над высоким уровнем воды на расстоянии Н3. Весом щита и трением в шарнире пренебречь. Выполнить чертеж щита, перекрывающего канал в масштабе. Варианты заданий в табл. 6.
Рис. 17
Таблица 6
Исходные данные |
Вариант |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
b, м |
2,0 |
1,9 |
2,1 |
1,8 |
1,85 |
2,0 |
2,15 |
2,2 |
2,1 |
2,05 |
Н1, м |
2,5 |
2,4 |
2,6 |
2,5 |
2,3 |
2,45 |
2,35 |
2,55 |
2,65 |
2,25 |
Н2, м |
1,5 |
1,2 |
1,3 |
1,6 |
1,5 |
1,35 |
1,55 |
1,38 |
1,25 |
1,4 |
Н3, м |
1,0 |
1,1 |
1,05 |
1,07 |
1,03 |
1,15 |
1,12 |
1,08 |
1,14 |
1,02 |
, 0 |
45 |
30 |
60 |
45 |
60 |
30 |
45 |
60 |
30 |
45 |
Задача № 4.
Определить высоту
вытяжной трубы вентиляционной системы,
осуществляемой за счет разности веса
теплового газа в сети и веса атмосферного
воздуха. Газ вытесняется через трубу
1, а воздух
притекает через зазоры крышки колодца
2 (рис. 18).
Разность напоров
.
Определить количество и диаметр d
приемных отверстий 3,
если скорость газа в трубе
,
диаметр D.
Температура газа в сети t1,
температура воздуха t2.
Выполнить чертеж вентиляционной сети
в масштабе. Варианты заданий в табл. 7.
Рис. 18
Таблица 7
Исходные данные |
Вариант |
||||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
||
, м вод. ст. |
4,5 |
5,0 |
4,3 |
4,8 |
4,2 |
5,1 |
5,5 |
4,3 |
5,2 |
5,15 |
|
, м/с |
0,1 |
0,2 |
0,15 |
0,21 |
0,18 |
0,3 |
0,25 |
0,18 |
0,22 |
0,18 |
|
Продолжение |
|||||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
D, м |
0,2 |
0,15 |
0,18 |
0,14 |
0,14 |
0,12 |
0,15 |
0,14 |
0,13 |
0,12 |
|
t1,
|
10 |
8 |
12 |
9 |
11 |
10,5 |
8,8 |
11,8 |
12 |
11,5 |
|
t2, |
20 |
25 |
18 |
19 |
19,5 |
20 |
25 |
18 |
18 |
20 |
|
Задача № 5.
Определить сжимающее усилие большого поршня F2 и силу F0, которую необходимо приложить к свободному концу рычага гидравлического пресса (рис. 19), если диаметр большого поршня D, длина рычага l, расстояние а. Усилие малого поршня Fd, диаметр малого поршня d.
Изобразить схему гидравлического пресса в масштабе. Варианты заданий в табл. 8.
Рис. 19
Таблица 8
Исходные данные |
Вариант |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
D, мм |
100 |
90 |
110 |
95 |
92,5 |
85 |
105 |
96 |
90 |
115 |
l, мм |
600 |
500 |
700 |
650 |
550 |
580 |
570 |
540 |
550 |
650 |
а, мм |
75 |
70 |
80 |
65 |
78 |
76 |
73 |
68 |
75 |
80 |
F1, кН |
3 |
2,5 |
3,25 |
2,8 |
3,15 |
3,18 |
2,9 |
3,3 |
3,2 |
3,5 |
d, мм |
20 |
15 |
18 |
19 |
20,5 |
15,5 |
20 |
19,5 |
21 |
25 |
Задача № 6.
Определить величину и направление силы суммарного давления на секторный затвор, и ее направление (рис. 20). Глубина воды перед затвором Н, ширина затвора b. Выполнить чертеж в масштабе. Варианты заданий в табл. 9.
Рис. 20
Таблица 9
Исходные данные |
Вариант |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Н, м |
0,2 |
0,25 |
0,3 |
0,35 |
0,4 |
0,45 |
0,28 |
0,36 |
0,42 |
0,23 |
b, м |
0,6 |
0,5 |
0,55 |
0,65 |
0,7 |
0,8 |
0,85 |
0,75 |
0,67 |
0,52 |
, 0 |
45 |
30 |
60 |
45 |
60 |
30 |
45 |
60 |
30 |
45 |
Задача № 7.
Определить отрывающее и сдвигающее усилия и полную силу давления жидкости на полусферическую крышку радиуса R, если заданы пьезометрический напор воды Н над центром крышки и угол наклона стенки бака к горизонту (рис. 21). Варианты заданий в табл. 10.
Рис. 21
Таблица 10
Исходные данные |
Вариант |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Н, м |
1,2 |
1,0 |
1,5 |
1,2 |
1,4 |
1,0 |
1,3 |
1,1 |
1,4 |
1,2 |
R, м |
0,5 |
0,6 |
0,4 |
0,6 |
0,4 |
0,5 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,5 |
, 0 |
60 |
45 |
30 |
45 |
60 |
30 |
45 |
45 |
60 |
45 |
Задача № 8.
Определить расход воды в трубопроводе диаметром d1 при помощи водомера Вентури, если диаметр горловины d2 и разность показаний пьезометров h (рис. 22).Температура воды t. Выполнить чертеж измерительного устройства в масштабе. Варианты заданий в табл. 11.
Рис. 22
Таблица 11
Исходные данные |
Вариант |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
h, мм |
520 |
500 |
490 |
540 |
470 |
610 |
750 |
580 |
600 |
650 |
t, |
13 |
27 |
29 |
35 |
32 |
40 |
15 |
30 |
14 |
20 |
d1, мм |
300 |
400 |
340 |
500 |
320 |
340 |
280 |
340 |
410 |
390 |
d2, мм |
150 |
200 |
170 |
250 |
160 |
170 |
140 |
170 |
205 |
195 |
Задача № 9.
Сифонный бетонный водосброс внешним диаметром d общей длиной l сбрасывает воду из водохранилища в реку, уровень которой на Н ниже уровня водохранилища (рис. 23). Определить подачу сифонного водосброса, если он имеет два поворота: 1 = 900, 2 с радиусами закругления R. Длина горизонтального участка lг , толщина стенок водосброса δ. Температура воды в водохранилище t. Определить также вакуум в верхней точке сифона. Выполнить чертеж в масштабе. Варианты заданий в табл. 12.
Рис. 23
Таблица 12
Исходные данные |
Вариант |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
d, м |
1 |
0,9 |
0,8 |
0,7 |
0,6 |
0,95 |
0,85 |
0,75 |
0,8 |
0,9 |
Н, м |
2,0 |
2,5 |
1,5 |
1,8 |
1,4 |
2,2 |
2,4 |
2,8 |
3,0 |
3,1 |
l, м |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
28 |
32 |
43 |
51 |
lг, м |
2 |
2,5 |
2,8 |
2,1 |
2,2 |
2,3 |
2,4 |
2,6 |
2,7 |
3,0 |
R, м |
2,5 |
2,8 |
2,1 |
2,2 |
2,3 |
2,4 |
2,6 |
2,7 |
2,9 |
2,0 |
2, 0 |
45 |
40 |
35 |
45 |
40 |
35 |
45 |
40 |
35 |
45 |
δ, мм |
50 |
45 |
42 |
36 |
30 |
50 |
45 |
42 |
36 |
50 |
t, |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
z1, м |
3,0 |
2,3 |
3,3 |
1,5 |
2,8 |
3,0 |
3,1 |
3,3 |
2,2 |
1,8 |
z2, м |
1,1 |
1,8 |
2,3 |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
1,7 |
1,6 |
0,8 |
0,5 |
Задача № 10.
По короткому трубопроводу, участки которого имеют диаметры d1 и d2, вода перетекает из закрытого бака с избыточным давлением воздуха рм в открытый бак при постоянной разности уровней Н (рис. 24). Ось трубопровода заглублена под уровень в правом баке на h. Определить расход (пренебрегая потерями по длине) для случая, когда задвижка полностью открыта и ее коэффициент сопротивления ξз = 0, и для случая, когда она открыта на 0,25 и ξз. Выполнить чертеж в масштабе. Варианты заданий в табл. 13.
Рис. 24
Таблица 13
Исходные данные |
Вариант |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
d1, мм |
70 |
75 |
80 |
65 |
70 |
60 |
85 |
80 |
90 |
95 |
d2, мм |
100 |
120 |
130 |
90 |
110 |
90 |
130 |
120 |
125 |
135 |
рм, кПа |
195 |
200 |
205 |
150 |
194 |
190 |
203 |
210 |
192 |
180 |
Н, м |
3 |
3,5 |
4 |
5,2 |
3,8 |
3,9 |
4,9 |
4,2 |
3,9 |
4,1 |
h, м |
2 |
1,5 |
2,5 |
3 |
2,5 |
2 |
2,8 |
3 |
2,7 |
3,2 |
ξз |
16 |
14,5 |
14 |
13 |
15 |
16 |
17 |
16,5 |
15,5 |
14 |
Задача № 11.
По трубопроводу,
состоящему из двух участков труб (рис.
25) диаметрами d1
и d2
и длиной l1
и l2
подается бензин (б
= 750 кг/м3)
из бака с избыточным давлением рм
в расположенный выше бак, где поддерживается
вакуумметрическое давление рв.
Разность уровней в баках h.
Коэффициент сопротивления трения для
труб
= 0,02, коэффициенты местных сопротивлений
вентиля
= 4, входа
= 0,5, выхода
= 1,0. Требуется определить расход бензина
V.
Варианты
заданий в табл. 14. Выполнить чертеж в
масштабе.
Таблица 14
Исходные данные |
Вариант |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
d1, мм |
20 |
25 |
20 |
32 |
25 |
28 |
30 |
25 |
20 |
30 |
d2, мм |
40 |
50 |
45 |
48 |
52 |
56 |
48 |
40 |
58 |
60 |
l1, м |
5 |
6 |
7 |
7,5 |
7,8 |
5,6 |
6,2 |
6,4 |
5,5 |
7 |
l1, м |
5,0 |
5,6 |
6,2 |
6,5 |
6,8 |
5,7 |
5,5 |
6,0 |
5,2 |
6,8 |
рм, кПа |
90 |
100 |
95 |
90 |
92 |
94 |
101 |
96 |
90 |
98 |
Продолжение |
||||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
рв, кПа |
30 |
29 |
31 |
34 |
26 |
28 |
30 |
35 |
34 |
32 |
h, м |
6 |
7 |
7,2 |
7,6 |
6,4 |
6,5 |
7,0 |
6,9 |
7,5 |
7,3 |
Рис. 25
Задача № 12.
Известны следующие величины простейшего гидравлического подъемного устройства (рис. 26):
масса груза m,
длина стрелы l,
максимальный угол ,
давление нагнетания насоса р = 16 МПа, подача насоса Q = 1,2 л/с.
Требуется определить:
диаметр поршня гидроцилиндра Dц;
скорость движения штока при рабочем ходе
;кпд гидропривода при рабочем ходе, если кпд насоса н.р. = 0,8.
Выполнить схему устройства в масштабе. Варианты заданий в табл. 15.
Таблица 15
Исходные данные |
Вариант |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
l, м |
1,8 |
1,5 |
1,7 |
2,0 |
1,6 |
2,1 |
1,9 |
2,5 |
1,85 |
1,65 |
m, кг |
5,8 |
10 |
8 |
7,5 |
11 |
8,5 |
9 |
11 |
5 |
6,8 |
, 0 |
5 |
7 |
10 |
15 |
20 |
35 |
22 |
18 |
40 |
45 |
Рис. 26:
Н – гидронасос; Р – гидрораспределитель; Ц – гидроцилиндр;
Ф – фильтр; Б – гидробак
Задача № 13.
Известны следующие величины гидравлической лебедки (рис. 27): рабочий объем гидромотора qм; кпд гидромотора м = 0,93; механический кпд гидромотора мех.м = 0,98; частота вращения вала гидромотора nм = 15 1/с; крутящий момент на валу гидромотора Мкр. Диаметр барабана лебедки Dб = 300 мм; скорость подъема .
Требуется определить:
перепад давления на гидромоторе;
потребную подачу насоса Qн;
массу груза
;кпд гидропривода .
Выполнить схему устройства в масштабе. Варианты заданий в табл. 16.
Таблица 16
Исходные данные |
Вариант |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Мкр, Нм |
1,2 |
4,2 |
6 |
9,45 |
1,5 |
2,0 |
33,3 |
8,5 |
15 |
20 |
|
9 |
32 |
32 |
71 |
9 |
9 |
251 |
71 |
64 |
142 |
w, м/с |
0,8 |
0,5 |
0,45 |
0,4 |
0,7 |
0,75 |
0,1 |
0,45 |
0,2 |
0,15 |
,
см3
Рис. 27