Расчет параметров гидропривода

Омский государственный технический университет

Кафедра «Авиа- и ракетостроения»

Курсовая работа

Выполнение расчетов по курсу «Гидропривод ЛА»

за II семестр 2005 учебного года

Омск 2005.

Задача №1

Вентиляционная труба диаметром имеет длину. Определить давление, которое должен развивать вентилятор, если расход воздуха, подаваемый по трубе,. Давление на выходе из трубы равно атмосферному. Местных сопротивлений по пути не имеется. Кинематическая вязкость воздуха при, плотность, шероховатость внутренней поверхности трубы .

Исходные данные: .

Найти: .

Решение:

— давление на входе в вентиляционную трубу.

— суммарные потери давления.

— местных сопротивлений по пути не имеется.

— скорость течения.

— потери давления на создание скорости.

— число Рейнольдса. При — турбулентный режим течения.

При ;

— коэффициент трения.

— потери давления на трение.

.

Задача №2

Расход воды в горизонтальной трубе кольцевого сечения, состоящей из двух концентрических труб. Внутренняя труба имеет наружный диаметр, а наружная труба имеет внутренний диаметр. Найти потери напора на трение на длине трубы. Кинематическая вязкость воды при, шероховатость труб, плотность .

Исходные данные: .

Найти: .

Решение:

— потери напора на трение.

— площадь проходного сечения.

.

— эквивалентный диаметр, где — смачиваемый периметр.

. При — турбулентный режим течения.

При .

.

— потери давления на трение.

.

Задача №3

Определить потери давления на трение в трубах круглого, квадратного и треугольного (равносторонний треугольник) сечения при равных длине, площади «живого» сечения труб и скоростях движения воды. Длина труб, площадь «живого» сечения, средняя скорость движения воды. кинематическая вязкость воды при, плотность, шероховатость труб .

Исходные данные: .

Найти:, , .

Решение:

Определим потери давления на трение в трубах круглого сечения.

Площадь круглого сечения .

. При — турбулентный режим течения.

При.

.

.

Определим потери давления на трение в трубах квадратного сечения.

Площадь квадратного сечения ,.

где — сторона квадрата.

.

где .

. При — турбулентный режим течения.

При.

.

Определим потери давления на трение в трубах треугольного (равносторонний треугольник) сечения.

Площадь треугольного сечения ,.

где — сторона треугольника.

.

где .

. При — турбулентный режим течения.

При.

.

Задача №4

Как изменится расход мазута при подаче его по круглой трубе диаметром, длиной, если потери давления в трубе составляют, а температура мазута составляет от до? Кинематическая вязкость мазута при, при, плотность и изменяется незначительно, шероховатость трубы .

Исходные данные: .

Найти: .

Решение:

При решении данной задачи не будем брать во внимание потери давления на создание скорости и считаем, что местных сопротивлений по пути не имеется:

и .

Формула расхода имеет вид:

1) Температура мазута составляет .

Примем: .

. При — ламинарный режим течения.

.

2) Температура мазута составляет .

Примем: .

. При — турбулентный режим течения.

При ;

.

;

.

— при повышении температуры расход мазута увеличился.

Задача №5

Определить потери давления и в магистралях гидропередачи (рис. 1), если расходы жидкости: и, диаметры трубопроводов: и, длины магистралей: и, плотность рабочей жидкости, кинематическая вязкость жидкости при .

Исходные данные:

.

Найти:; .

Решение:

— суммарные потери давления.

1) Определим .

— скорость течения.

— потери давления на создание скорости.

. При — ламинарный режим течения.

.

— потери давления на трение.

.

где — для угла поворота, равного .

.

2) Определим .

.

— потери давления на создание скорости.

. При — ламинарный режим течения.

.

— потери давления на трение.

.

.

Задача №7

Определить потери давления при внезапном расширении трубопровода с до, если скорость воды в подводящем трубопроводе, кинематическая вязкость при, плотность .

Исходные данные: .

Найти: .

Решение:

.

где;; .

Подставляя данные равенства в формулу для, получим:

.

Задача №8

Для ограничения расхода воды в водопроводной линии установлена диафрагма. Избыточное давление в трубе до и после диафрагмы постоянны и равны соответственно и, диаметр трубы. Определить необходимый диаметр отверстия диафрагмы с таким расчётом, чтобы расход в линии был равен, если плотность воды при .

Исходные данные:

.

Найти: .

Решение:

Формула расхода жидкости через диафрагму:

.

где — коэффициент расхода: ;

— площадь проходного сечения: ;

— перепад давлений.

Преобразовав, получим:

Задача №6

Определить расходы воды в трубе прямоугольного поперечного сечения с отношением сторон и в круглой трубе при той же площади поперечного сечения, если потери давления в этих трубопроводах одинаковы и равны, а длина каждой трубы. Кинематическая вязкость воды при, плотность .

Исходные данные: .

Найти:, .

Решение:

Формула расхода имеет вид: .

Определим стороны прямоугольной трубы:

— эквивалентный диаметр, где .

Определим диаметр круглой трубы:

.

Предположим, что режим течения ламинарный. Тогда.

где и .

Откуда для прямоугольной трубы получаем:

.

. При — ламинарный режим течения. Предположение верно.

.

Для круглой трубы получаем:

.

. При — ламинарный режим течения. Предположение верно.

.

Задача №9

Определить теоретическую, полезную и приводную мощности насоса и крутящий момент на его валу при расчётной подаче и числе оборотов, если давления на выходе насоса и на входе; объёмный КПД и механический КПД .

Решение:

.

.

.

.

Задача №10

Определить эффективную мощность и эффективный крутящий момент на валу гидромашины с указанными в задаче № 10 параметрами при работе её в режиме гидромотора.

Решение:

.

.

Задача №11

Рассчитать усилие на штоке гидроцилиндра и скорость его перемещения при дроссельном регулировании. Сечение регулирующего дросселя; давление в напорной магистрали (объёмные и механические потери и давление в сливной магистрали не учитывать); рабочая площадь поршня; коэффициент расхода дросселя; плотность жидкости .

Исходные данные: .

Найти:, .

Решение:

Полагаем, что давление слива мало:.

Задача №12

Рассчитать мощность, подводимую к гидроцилиндру потоком жидкости с параметрами: нагрузка на штоке, скорость поршня, рабочая площадь поршня, сила трения в подвижных сочленениях, коэффициент перетечек через уплотнение поршня .

Решение:

;

;

Запишем условие равновесия поршня:

.

Отсюда ;

;

;

;

.

Задача №22

Определить давление на входе в силовой цилиндр. Нагрузка на штоке, скорость поршня, диаметры поршня, штока, трубопровода, длина трубопровода. Плотность жидкости, вязкость .

Решение:

— давление на выходе силового цилиндра.

— атмосферное давление.

.

где ;

. При — ламинарный режим течения.

.

Отсюда .

Запишем условие равновесия поршня:

.

Отсюда .

Задача №23

Определить нагрузку на штоке и скорость поршня силового гидроцилиндра при перемещении его вверх, если диаметры поршня, штока, трубопровода, длина трубопровода. Давление на входе в гидроцилиндр, производительность насоса. Плотность рабочей жидкости, вязкость .

Решение:

.

.

. При — ламинарный режим течения.

.

.

.

Запишем условие равновесия поршня:

.

Отсюда.

Задача №24

Определить давление, создаваемое насосом, и скорость поршня, если длина трубопроводов до и после гидроцилиндра равна, их диаметры, диаметры поршня, штока, нагрузка на штоке, подача насоса, плотность рабочей жидкости, вязкость .

Решение:

;

Давление в гидроцилиндре:

.

Уравнение расходов:

.

Потери давления в трубопроводах:

;

. При — ламинарный режим течения.

.

.

.

.

.

Задача №25

Определить скорость поршня и минимально допустимый диаметр дроссельной шайбы в напорной линии гидропривода, обеспечивающий перемещение поршня гидроцилиндра без кавитации. Растягивающая нагрузка на штоке, давление насоса, слива, насыщенных паров жидкости, диаметры дроссельной шайбы на сливе, поршня, штока, плотность рабочей жидкости, коэффициент расхода дроссельных шайб .

Решение:

Условие работы без кавитации:

;

;

;

;

.

.

Расход через второй дроссель равен:

.

.

.

.

.

Задача №26

Пренебрегая гидравлическими потерями в трубопроводах, определить давление за насосом и скорость перемещения поршня. Нагрузка на штоке, диаметр поршня, плотность рабочей жидкости, коэффициент расхода дроссельной шайбы, площадь проходного сечения дросселя, подача насоса .

Решение:

Уравнение давлений:

.

.

.

Уравнение расходов:

.

.

.

Скорость поршня:

.

.

Задача №27

Определить давление за насосом и диаметр дросселя для перемещения поршня со скоростью. Нагрузка на штоке, диаметры поршня, штока, трубопроводов, длины трубопроводов до и после гидроцилиндра и, плотность рабочей жидкости, вязкость, коэффициент расхода дроссельной шайбы, подача насоса .

Решение:

;

;

Уравнение расходов:

.

.

Из условий равенства расходов найдём:

и ;

;

. При — ламинарный режим течения.

.

.

.

.

Находим давление насоса:

.

.

.

.

.

Задача №28

Определить давление на входе в гидроцилиндр для перемещения поршня вправо со скоростью. Нагрузка на штоке, диаметры поршня, штока, дросселя, плотность рабочей жидкости, коэффициент местного сопротивления дроссельной шайбы. Другими местными сопротивлениями и потерей давления на трение по длине трубопроводов пренебречь.

Решение:

Уравнение давлений:

;

;

Из условия равенства расходов имеем:

;

Тогда:

;

Давление, создаваемое насосом:

.

Задача №29

Определить коэффициент местного сопротивления дроссельной шайбы, пренебрегая другими местными сопротивлениями, для перемещения поршня вправо со скоростью. Нагрузка на штоке, диаметры поршня, штока, дросселя, трубопроводов, длины трубопроводов до и после гидроцилиндра и, плотность рабочей жидкости, вязкость, давление на входе в гидроцилиндр .

Решение:

Уравнения давлений:

;

.

.

Из условий равенства расходов найдём:

и ;

;

.

. При — ламинарный режим течения.

.

.

.

.

.

.

.