Сборник задач по гидравлике (Гилинский)

 

В начало

1. Определить величину и направление силы F, приложенной к штоку поршня для удержания его на месте. Справа от поршня находится воздух, слева от поршня и в резервуаре, куда опущен открытый конец трубы, - жидкость Ж (рис.1). Показания пружинного манометра - рм.

2. Паровой прямодействующий насос подает жидкость Ж на высоту Н (рис.2). Каково абсолютное давление пара, если диаметр парового цилиндра D, а насосного цилиндра d? По­терями на трение пренебречь.  

3. Определить силу прессования F, развиваемую гидравличе­ским прессом, у которого диаметр большего плунжера D, диаметр меньшего плунжера d. Больший плунжер располо­жен ниже меньшего на величину Н; рабочая жидкость Ж; усилие, приложенное к рукоятке R (рис.3).

4. Замкнутый резервуар разделили на две части плоской пере­городкой, имеющей квадратное отверстие со стороной а, за­крытое крышкой (рис.4). Давление над жидкостью Ж в ле­вой части резервуара определяется показаниями манометра рм , давление воздуха в правой части - показания мановакуумметра. Определить величину и точку приложения резуль­тирующей силы давления на крышку.
Указание. Эксцентриситет е центра давления для результи­рующей силы может быть определен по выражению

5. Шар диаметром D наполнен жидкостью Ж. Уровень жидко­сти в пьезометре, присоединенном к шару, установился на высоте H от оси шара. Определить силу давления на боко­вую половину внутренней поверхности шара (рис.5). Пока­зать на чертеже вертикальную и горизонтальную состав­ляющие, а также полную силу давления.

6. Определить силу давления на коническую крышку горизон­тального цилиндрического сосуда диаметром D, заполнен­ного жидкостью Ж (рис.6). Показания манометра в точке его присоединения - рм. Показать на чертеже вертикальную и горизонтальную составляющие, а также полную силу давле­ния

7. При истечении жидкости из резервуара в атмосферу по го­ризонтальной трубе диаметра d и длиной 2l уровень в пье­зометре, установленном посередине длины трубы, равен h (рис.7). Определить расход Q и коэффициент гидравличе­ского трения λ., если статический напор в баке постоянен и равен H. Построить пьезометрическую и напорную линии. Сопротивлением входа в трубу пренебречь.

8. Жидкость Ж подается в открытый верхний бак по верти­кальной трубе длиной l и диаметром d за счет давления воз­духа в нижнем замкнутом резервуаре (рис. 8). Определить давление р воздуха, при котором расход будет равен Q. Принять коэффициенты сопротивления: вентиля ξВ= 8,0; входа в трубу ξВХ- 0,5; выхода в бак ξВЫХ =1,0. Эквивалент­ная шероховатость стенок трубы kЭ = 0,2 мм.

9. Поршень диаметром D движется равномерно вниз в цилинд­ре, подавая жидкость Ж в открытый резервуар с постоянным уровнем (рис. 9). Диаметр трубопровода d, его длина l. Ко­гда поршень находится ниже уровня жидкости в резервуаре на Н = 0,5 м, потребная для его перемещения сила равна f. Определить скорость поршня и расход жидкости в трубо­проводе. Построить напорную и пьезометрическую линии для трубопровода. Коэффициент гидравлического трения принять λ = 0,03. Коэффициент сопротивления входа в трубу ξВХ= 0,5. Коэффициент сопротивления выхода в резервуар ξВЫХ =1,0.

 

10. Определить диаметр трубопровода, по которому подастся жидкость Ж с расходом Q, из условия получения в нем максимально возможной скорости при сохранении, ламинарного режима. Температура жидкости t = 20° С.

11. При ламинарном режиме движения жидкости по горизонтальному трубопроводу диаметром d = 30 см расход равнялся Q, а падение пьезометрической высоты на участке длиной составило. Определить кинематический и динамический коэффициенты вязкости перекачиваемой жидкости.

12. По трубопроводу диаметром d и длиной l движется жид­кость Ж (рис. 10). Чему равен напор Н, при котором проис­ходит замена ламинарного режима турбулентным? Местные потери капора не учитывать. Температура жидкости t = 20°С.

Указание. Воспользуйтесь формулой для потерь на трение при ламинарном режиме (формула Пуазейля).

13. На поршень диаметром В действует сила F (рис.11). Опре­делить скорость движения поршня, если в цилиндре нахо­дится вода, диаметр отверстия в поршне d, толщина поршня а. Силой трения поршня о цилиндр пренебречь, давление жидкости на верхнюю плоскость поршня не учитывать

14. Определить длину трубы l, при которой расход жидкости из бака будет в два раза меньше, чем через отверстие того же диаметра d. Напор над отверстием равен Н. Коэффициент гидравлического трения в трубе принять λ = 0,025 (рис. 12).

15. Определить длину грубы l, при которой опорожнение ци­линдрического бака диаметром D на глубину Н будет про­исходить в два раза медленнее, чем через отверстие того же диаметра d. Коэффициент гидравлического трения в трубе принять λ = 0,025 (рис. 12).

Указание. В формуле для определения времени опорожне­ния бака коэффициент расхода μ выпускного устройства оп­ределяется его конструкцией. Для трубы
 

где ξ- суммарный коэффициент местных сопротивлений.

16. Определить диаметр d горизонтального стального трубопро­вода длиной l = 20 м, необходимый для пропуска по нему воды в количестве Q, если располагаемый напор равен Н. Эквивалентная шероховатость стенок трубы k = 0.15 мм. 
Указание. Для ряда значений d и заданного Q определяется ряд значений потребного напора НП. Затем строится график НП = f(d) и по заданному Н определяется
d.
 

17. Из бака А, в котором поддерживается постоянный уровень, вода протекает по цилиндрическому насадку диаметром d в бак В, из которого сливается в атмосферу по короткой трубе диаметром D, снабженной краном (рис.13). Определить наи­большее значение коэффициента сопротивления крана ξ, при котором истечение из насадка будет осуществляться в атмосферу. Потери на трение в трубе не учитывать.

18. При внезапном расширении трубопровода скорость жидко­сти в трубе большего диаметра равна υ. Отношение диамет­ров труб D/d = 2 (рис.14). Определить h - разность показателей пьезометров.

19. Горизонтальная труба служит для отвода жидкости Ж в ко­личестве Q из большого открытого бака (рис. 15). Свободный конец трубы снабжен краном. Определить ударное повыше­ние давления в трубе перед краном, если диаметр трубы d, длина l, толщина стенки δ, материал стенки - сталь. Кран закрывается за время tЗАК по закону, обеспечивающему ли­нейное уменьшение скорости жидкости в трубе перед кра­ном в функции времени,
 

20. Вода в количестве Q перекачивается по чугунной трубе диаметром d, длиной l и толщиной стенки δ. Свободный ко­нец трубы снабжен затвором. Определить время закрытия затвора при условии, чтобы повышение давления в трубе вследствие гидравлического удара не превышало Δр= 1 МПа. Как повысится давление при мгновенном закрытии за­твора?
 

21. Определить время закрытия задвижки, установленной на свободном конце стального водопровода диаметром d, дли­ной l и толщиной стенки δ, при условии, чтобы максималь­ное повышение давления в водопроводе было в три раза меньше, чем при мгновенном закрытии задвижки. Через ка­кое время после мгновенного закрытия задвижки повыше­ние давления распространится до сечения, находящегося на расстоянии 0,7l от задвижки ?

22. Центробежный насос производительностью Q работает при частоте вращения n (ряс. 16). Определить допустимую высо­ту всасывания, если диаметр всасывающей трубы d, а ее длина l. Коэффициент кавитации в формуле Руднева при­нять равным С. температура воды t=20˚С. коэффициент со­противления колена ξ=0,2. Коэффициент сопротивления входа в трубу ξВХ= 1,8. Эквивалентная шероховатость сте­нок трубы kЭ = 0,15 мм.

23. Центробежный насос подает воду в количестве Q из колодца в открытый напорный бак по трубе диаметром d на геодези­ческую высоту Н. Определить коэффициент быстроходно­сти и КПД насоса, если мощность на налу насоса NB , часто­та вращения и, а суммарный коэффициент сопротивления системы ξ=12.

24. Вода перекачивается насосом I из открытого бака в распо­ложенный ниже резервуар B, где поддерживается постоян­ное давление рB, по трубопроводу общей длиной l и диамет­ром d. Разность уровней воды в баках h (рис.17). Определить напор, создаваемый насосом для подачи в бак В расхода во­ды Q. Принять суммарный коэффициент местных сопротив­лений ξ = 6,5. Эквивалентная шероховатость стенок трубо­провода kЭ =0,15 мм.

25. Определить производительность и напор насоса (рабочую точ­ку) при подаче воды в открытый резервуар из колодца на геоде­зическую высоту H по трубопроводу диаметром d, длиной λ, с коэффициентом гидравлического трения λ=0,03 и эквивалент­ной длиной местных сопротивлений lэкв = 8 м.
Как изменяются подача и напор насоса, если частота вращения рабочего колеса уменьшится на 10% ?
Данные, необходимые для построения характеристики Q - H центробежного насоса
:
 

Q 0 0.2Qo 0.4Qo 0.6Qo 0.8Qo 1Qo
H 1 Ho 1.05 Ho 1 Ho 0.88 Ho 0.65 Ho 0.35 Ho

 

26. Два одинаковых насоса работают параллельно и подают во­ду в открытый резервуар из колодца на геодезическую высо­ту Н по трубопроводу диаметром d, длиной λ, с коэффици­ентом гидравлического трения λ=0,03 и суммарным коэф­фициентом местных сопротивлений ξ=30. Определить ра­бочую точку (подачу и напор) при совместной работе насо­сов на сеть. Как изменятся суммарная подача и напор, если частота вращения рабочего колеса одного из насосов увели­чится на 10% ? (Данные, необходимые для построения ха­рактеристик Q- H, те же, что и в задаче 25).
 

27. Два одинаковых насоса работают последовательно и подают воду в открытый резервуар из колодца на геодезическую высоту НГ. Определить рабочую точку (напор и подачу) при совместной работе насосов на сеть, если коэффициент со­противления сети (системы) ξ=1200, а диаметр трубопро­вода а. Как изменятся суммарный напор и подача, если час­тота вращения рабочего колеса одного из насосов увеличит­ся на 12%? (Данные, необходимые для построения характе­ристик Q- H, те же, что и в задаче 25).

28. Определить средний объемный КПД, максимальную теоре­тическую подачу и степень неравномерности подачи порш­невого насоса двойного действия с диаметром цилиндра D, ходом поршня S и диаметром штока d при n двойных ходах в минуту, заполняющего мерный бак емкостью W в течение t с.

29. Поршневой насос двойного действия подает воду в количе­стве Q из колодца в открытый резервуар на геодезическую высоту ИГ по трубопроводу длиной l, диаметром d; коэффи­циент гидравлического трения λ = 0,03 и суммарный коэффициеит местных сопротивлений ξ= 20. Определить диа­метр цилиндра и мощность электродвигателя, если отноше­ние длины хода поршня к его диаметру S:D= 1,0; число двойных ходов в минуту n; отношение диаметра штока к диаметру поршня d/D = 0,15; объемный КПД ηОБ = 0,9; пол­ный КПД η= 0.7.

30. Поршневой насос простого действия с диаметром цилиндра D, ходом поршня S, числом двойных ходов в минуту п и объемным КПД ηОБ = 0,9 подает рабочую жидкость в систе­му гидропривода. При какой частоте вращения должен ра­ботать включенный параллельно шестеренный насос с на­чальным диаметром шестерен dH, шириной шестерен b, чис­лом зубьев z= 30 и объемным КПД ηОБ = 0,86, чтобы коли­чество подаваемой жидкости удвоилось?

31. Силовой гидравлический цилиндр (рис. 18) нагружен силой F и делает n двойных ходов в минуту. Длина хода поршня S, диаметр поршня D, диаметр штока d.определить давление масла, потребную подачу и среднюю скорость поршня. Ме­ханический КПД гидроцилиндра ηМЕХ = 0,95, объемный КПД ηОБ =0,98.

32. Перемещение поршней гидроцилиндров с диаметром D = 25 см осуществляется подачей рабочей жидкости (ν =1,5 см2/с, γ = 14000 Н/м3) по трубам 1 и 2 одинаковой эквивалентной длины l=20 м и диаметром d = 5 см (рис.22). 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. 

Указание. На перемещение поршней затрачивается одинако­вый суммарный напор (считая отточки А).

33. Перемещение поршней гидроцилиндров с диаметром D = 20 см, нагруженных силами F1 и F2 , осуществляется подачей минерального масла по трубам 1 и 2 с одинаковыми диамет­рами d = 4 см (рис.19). Суммарный коэффициент сопротив­ления первою трубопровода ξ = 18. Каким должен быть суммарный коэффициент сопротивления второго трубопро­вода, чтобы при расходе О в магистрали скорости поршней были одинаковыми ?
Указание. Па перемещение поршней затрачивается одинако­вый суммарный напор, считая от точки А.

34. Определить полезную мощность насоса объемного гидро­привода, если внешняя нагрузка на поршень силового гид­роцилиндра F. скорость рабочего хода υ, диаметр поршня D1, диаметр штока D2 (рис. 20). Механический КПД гидро­цилиндра ηМЕХ = 0,96, объемный КПД ηОБ =0,97. Общая длина трубопровода системы l; диаметр трубо­провода d; суммарный коэффициент местных сопротивле­ний ξ = 20. Рабочая жидкость в системе — спиртоглицери-новая смесь (ν = 1,2 см2/с, γ = 12100 Н/м3).

Указание. Напор насоса затрачивается на перемещение поршня, нагруженного силой Р, и на преодоление гидравли­ческих потерь в трубопроводах системы.

35. Определить рабочий напор и подачу насоса объемного гид­ропривода, если усилие на штоке силового гидроцилиндра F, ход поршня S, число двойных ходов в минуту n, диаметр поршня D1, диаметр штока D2, механический КПД гидроци­линдра "ηмех = 0,95, объемный КПД ηоб = 0,98. Общая длина трубопроводов системы с учетом эквивалентной длины ме­стных сопротивлений λ, диаметр трубопровода d (рис.23). Рабочая жидкость в системе - трансформаторное масло (v =9,0 см2/с, γ = 8900 Н/м3).
Указание. Напор насоса затрачивается на перемещение поршня, нагруженного силой F, и на преодоление гидравли­ческих потерь в трубопроводах системы.

36. Построить график изменения скорости перемещения поршня силового гидроцилиндра в зависимости от угла γ наклона шайбы регулируемого аксиально-поршневого насоса (рис. 21). Пределы изменения угла γ = 0...30°С.
Параметры гидроцилиндра: диаметр поршня D1, диаметр штока D2 = 0,6. Параметры насоса: z = 7, n = 800 об/мин, диаметры цилиндров а, диаметры окруж­ностей центров цилиндров О = 2,7с1. Объемные потери не учитывать.

37. В объемном гидроприводе насос соединен с мотором двумя трубами с эквивалентной длиной λ и диаметром d (рис.22). Оп­ределить мощность, теряемую в трубопроводе, и перепад давле­ния на гидромоторе, если полезная мощность насоса NП. а рас­ход жидкости Q. Рабочая жидкость -трансформаторное масло.

38. Определить силу F, которую нужно приложить к хвостовику клапана распределительного устройства объемного гидро­привода для отрыва его от седла, если усилие затяжки пружины Fпр, давление в полости подвода к клапану p1 в по­лости отвода жидкости p2 (рис.23). Силы трения покоя и массу клапана не учитывать.

39. Определить силу предварительного натяжения пружины дифференциального предохранительного (переливного) клапана объемного гидропривода, при которой клапан сра­ботает и откроет доступ маслу из системы, как только дав­ление в системе достигнет величины рс (рис.24), Диаметры поршней D1 и D2 ; диаметр их общею штока d.

40. Пользуясь характеристикой гидромуфты, определить рас­четный и максимальный моменты, передаваемые ею, а так­же передаточное отношение, КПД и скольжение при этих режимах, если активный диаметр гидромуфты D, частота вращения ведущего вала n1 рабочая жидкость - трансфор­маторное масло. Как изменятся передаваемый крутящий момент и мощность, если частоту вращение ведущего вала увеличить в полтора раза?
Характеристика гидромуфты

41. Пользуясь характеристикой, приведенной в задаче №40, оп­ределить активный диаметр и построить внешнюю (моментную) характеристику гидромуфты, предназначенной для ра­боты с асинхронным электродвигателем, развивающим мак­симальный крутящий момент Мд мaкс при вращении nд. Ра­бочая жидкость - минеральное масло.
Указание. Активный диаметр может быть определен по уравнению моментов совмещением режимов гидромуфты при i = 0 и электродвигателя при Мд мaкс

42 . Пневматический силовой цилиндр нагружен полезной силой Fп. Длина хода поршня S, избыточное давление в сети р, масса подвижных частей m. Определить диаметр пневмоцилиндра, общее усилие на поршень, скорость перемещения поршня, время его перемещения на один двойной ход, число двойных ходов в минуту, объемный расход воздуха и мощ­ность, развиваемую поршнем пнeвмоцилиндра.
 

/p/files/papka1/93%D1%80%D0%B8%D1%8111.JPG width=

a href=p

Автор страницы: admin