Гидроприводы

• Гидростатика

• Применение уравнения Бернулли

• Истечения жидкости через отверстия

• Гидравлический расчет трубопроводов

• Гидромашины

• Гидроприводы

Задача 6.2. На рисунке показана упрощенная схема объемного гидропривода поступательного движения с дроссельньш регулированием скорости виходного звена (штока), где 1 - насос, 2 - регулируемьш дроссель. Шток гидроцилиндра 3 нагружен силой F =1200 Н; диаметр поршня D = 40 мм. Предохранительньш клапан 4 закрьгг. Определить давление на внходе из насоса и скорость перемещения поршня со штоком vn, при таком открытии дросселя, когда его можно рассматривать как отверстие площадью S0=0,05см², с козффициентом расхода μ = 0,62. Подача насоса Q= 0,5 л/с. Плотность жидкостк р = 900 кг/м3. Потерями в трубопроводах пренебречь.

Задача 6.3. Рабочая жидкость с вязкостью v = 0,2 Ст и плотностью р = 900 кг/м3 подается в цилиндр пресса грузовым гидроаккумулятором по трубопроводу длиной l= 100 м и диаметром d = 30 мм. Вес груза аккумулятора G = 380 кН; диаметр поршня D1 = 220 мм. Определить скорость движения плунжера, если усилие прессования F = 650 кН, а диаметр плунжера D2 = 300 мм. Режим течения в трубе принять ламинарным. Весом плунжера пренебречь.

Задача 6.4. Определить давление, создаваемое насосом, и его подачу, если преодолеваемая сила вдоль штока F = 10 кН, а скорость перемещения поршня Vп = 0,1 м/с. Учесть потерю давления на трение в трубопроводе, общая длина которого l = 8 м; диаметр d=14 мм. Каждый канал распределителя по сопротивлению эквивалентен длине трубопровода lЭ=100d. Диаметр поршня D=100 мм, площадью штока пренебречь. Вязкость масла v=l Ст; плотность р = 900 кг/м3.

Задача 6.5 Для подъема груза G со скоростью v = 0,15 м/с используются два гидроцилиндра диаметром D = 100 мм. Груз смещен относительно оси симметрии так, что нагрузка на штоке 1-го цилиндра F₁ = 6 кН, а на штоке 2-го цилиндра F₂ = 5 кН. Каким должен бьпъ коэффициент местного сопротивления дросселя ξ_др, чтобы платформа поднималась без перекашивания? Диаметр трубопровода d = 10 мм; плотность жидкости  ρ = 900 кг/м³. Потерями на трение по длине трубы пренебречь.

Задача 6.8 Определить перепад давления в силовом гидроцилиндре ΔP_ц, шток которого нагружен постоянной силой F = 16 кН, в следующих двух случаях: 1) скорость подъема поршня равна v_п = 0; 2) v_п = 0,2 м/с. Диаметры: поршня D = 60 мм; штока d_ш = 20 мм. Трубопровод, по которому жидкость движется из гидроцилиндра через распределитель K в бачок, имеет длину l = 6 м; диаметр d = 10 мм. Свойства жидкости: v = 4 Ст; р = 850 кг/м³. Сопротивлением распределителя К пренебречь. Избьггочное давление в баке считать равным нулю, нивелирнне высоты не учитывать.
Указание. Следует записать уравнение равновесия поршня и из него выразить р_ц через давление P₂, которое является функцией скорости в трубопроводе.

Задача 6.12. Объемный делитель потока состоит из двух одинаковых роторных гидромашин, соединенных общим валом. Определить давление перед делителем pо, если давление p1 = 10 МПа; p2=1 МПа; механические к.п.д. гидромашин 0,95. Найти соотношение расходов в параллельных ветвях Q1 и Q2, которое будет отлично от единицы из-за наличия объемных потерь в гидромашинах. Принять, что их объемные к.п.д. линейно зависят от перепадов давления и при 10МПа равны 0,9.

Задача 6.15. На рисунке приведена схема гидропривода, состоящего из насоса 1, переливного клапана 2, распределителя 3 и гидроцилиндра 4. Определить скорость движения штока гидроцилиндра при нагрузке F = 20 кН, если рабочий объем насоса V = 32 см3; угловая скорость 200 с-1; объемный к.п.д. 0,96 при р = 8 МПа; давление начала открытия переливного клапана ркл = 5 МПа; максимальное давление рmах = 7 МПа; суммарная длина трубопроводов l = 6 м; диаметр трубопровода dT=10 мм; эквивалентная длина для каждого канала распределителя lp = 200dT, диаметры: поршня D = 80 мм; штока dш = 30 мм; плотность рабочей жидкости р = 900 кг/м3; вязкость v = 0,4 Ст.

Задача 6.16. Определить минимально допустимый диаметр дроссельной шайбы в напорной линии гидропривода d1 обеспечивающей перемещение поршня гидроцилиндра без разрыва сплошности потока (без кавитации) в полости 1. Перемещение поршня происходит под действием лишь нагрузки на штоке F = 20 кН. Давления: насоса рн = 15 МПа; слива рс = 0,5 МПа; насыщенных паров жидкости рнп = 0,01 МПа. Диаметры: цилиндра D = 50 мм; штока d = 30 мм; дроссельной шайбы на сливе d2= 1,5 мм. Коэффициент расхода дроссельных шайб 0,64. Плотность жидкости р = 900 кг/м3.

Задача 6.21. В гидравлической системе автомобиля масло подается насосом в силовые гидроцилиндры подъемного устройства. Определить скорости перемещения поршней vn1 и vn2, если заданы нагрузки на штоки поршней (F1 и F2); характеристики насоса pH = f(Q) и размеры поршней. В расчете учесть гидравлические сопротивления трубопроводов и каждого канала распределителя 1, заменив его эквивалентной длиной трубы (lр).

Задача 6.24. В системе гидропривода фрезерного станка насосом 1 через фильтр 2, регулируемые дроссели 3 и 4 и распределители 5 и 6 подается масло (р = 900 кг/м3) к гидроцилиндрам 7 и 8, которые осуществляют подачу фрезерной головки и стола. Угол а обработки детали 9 определяется соотношением скоростей фрезерной головки v1 и стола v2. Определить мощность, потребляемую насосом, и угол обработки а, если известны: усилия резания F1 = 5 кН и F2 = 4 кН; диаметры: поршней D = 60 мм; штоков dш = 4О мм; всех труб dt=S мм; длины l, = 4 м; l2 = l3 = 8 м; l4 = 4 м. Местные сопротивления фильтра 2, каналов распределителей 5 и 6 при расчете заменить эквивалентными длинами lф = 200dт; lp=100dT. Режим течения ламинарный; вязкость v = 0,4 Ст. Коэффициент местного сопротивления дросселей 3 и 4 8. Площадь проходного сечения дросселя 3 Sдр3=10 мм2; дросселя 4 Sдр4 = 6 мм2. К.п.д. насоса 0,85. Характеристика насоса: Q л/с 0 0,27 0,3 Рн, МПа 2,5 2,3 0

Задача 6.25. Насос 1 гидросистемы продольной подачи стола металлорежущего станка нагнетает масло (р = 900 кг/м3) из бака 2 через фильтр 3 и распределитель 4 к цилиндру, корпус которого жестко связан со столом 5. Скорость движения стола устанавливается перемещением рукоятки линейного винтового дросселя 6, а направление движения зависит от положения распределителя 4 (принять положение А). Режим течения во всех трубах ламинарный. Определить величину смещения рукоятки х и мощность, потребляемую насосом, если даны: характери¬стика насоса QH = f(pH); скорость движения стола vc = 2 см/с; усилие резания F = 5 кН; диаметры: цилиндра D = 50 мм; штока d = 25 мм; трубопроводов dT = 6 м; длины l1 = 3 м; l2 = l3 = 2 м; l4 = 3 м; lф = 400 dT ; lр = 100dT; v = = 0,3 Ст; к.п.д. насоса 0,85. Сопротивление каждого канала распределителя выражено эквивалентными длинами трубопровода lр; фильтра lф; для дросселя lдр (р — коэффициент пропорциональности). Характеристика насоса: Q, л/с . . . .0 0,1 0,11 рн МПа . . .4,0 3,0 0

Задача 6.28. На рисунке показана принципиальная схема следящего гидропривода, который может быть использован на копировальном металлорежущем станке или в качестве гидроусилителя рулевого управления автомобиля (трактора). Рабочая жидкость под давлением рн подается от насоса к золотниковому распределителю 1 и, пройдя через частично открытое окно 2, поступает в левую полость гидроцилиндра 3. Поршень 4 перемещается вправо, а жидкость из правой его полости возвращается к распределителю и через окно 5 направляется на слив под давлением рс. Шток гидроцилиндра 3 жестко связан с корпусом распределителя 1, поэтому он повторяет движения золотника управления 6 и преодолевает при этом нагрузку F. Определить, какую величину открытия окон х=хн=хс следует поддерживать в распределителе, чтобы обеспечить движение поршня 4 со скоростью un при нагрузке на штоке F. Задачу решить при следующих данных: рн= 16 МПа; рс = 0,02 МПа; vп = 60 мм/с; D = 80 мм; dш = 30 мм; d3 =15 мм; F = 50 кН, коэффициент расхода окон распределителя 0,64; плотность р = 900 кг/м3.

Задача 6.33. Для обеспечения одинаковой скорости движения штоков двух гидроцилиндров, нагруженных силами F1 и F2, в систему включен дроссельный делитель потока, в кото-ром плунжер 1, перемещаясь относительно корпуса 2 под действием перепада давлений, перекрывает кольцевые про-точки 3 или 4, увеличивая тем самым сопротивление в соответствующей гидролинии. Определить максимальную величину смещения плунжера 1 от нейтрального положения (см. рис.), если известно: максимально возможная разность между нагрузками на штоках гидроцилиндров (F1 - F2) = 3 кН; D = 80 MM; d=12 мм; ширина кольцевых проточек b = 5 мм; коэффициент расхода через кольцевые проточки 3 и 4 р, = 0,75; плотность рабочей жидкости р = 900 кг/м3; расход Q= 1 л/с. Сопротивления дросселей Д1 и Д2 равны. Сопротивления трубопроводов обеих гидролиний одинаковы.

Задача 6.36. Объемный гидропривод вращательного движения с дроссельным регулированием состоит из двух гидромашин — насоса 1 и гидромотора 2, а также дросселя 3, предохранительного клапана 4 и вспомогательного насоса 5. Определить пределы изменения частоты вращения гидромотора n2 при постоянной нагрузке. Даны: частота вращения насоса n1 = 2400 об/мин; рабочие объемы гидромашин V1 = = 0,01 л; F2 = 0,02 л; давление в напорной гидролинии, обусловленное заданной нагрузкой (моментом на валу гидромотора), рн = 5 МПа; давление во всасывающей линии, поддерживаемое насосом 5, рвс = 0,3 МПа; площадь проходного сечения дросселя при полном его открытии Sдр = 0,015 см2; коэффициент расхода дросселя 0,65; объемный к. п. д. каждой гидромашины 0,95. Расход через клапан 4 QKл =0

Задача 6.37. Гидравлическая объемная трансмиссия активного автоприцепа включает в себя регулируемый насос 1, который через фильтр 2 подает рабочую жидкость к двум гидромоторам 3. Свойства жидкости: v = 0,2 Ст; ρ = 900 кг/м. Выходные валы гидромоторов связаны с ведущими колесами 5 через редукторы 4 с передаточными отношениями i = nгм/nк. Определить число оборотов колес и мощность, потребляемую насосом, при условии, что моменты нагрузки на левом Мл и правом Мпр колесах различны. Задачу решить при следующих данных: Мл = 2,9 кНм; Мпр = 3,1 кНм; i = 15;  l1 =l2 =12м; l2= l3=3; lф=200d1;d1= d4=24мм; d2= d3 =10; частота вращения насоса n1=2000 об/мин; рабочие объемы гидромашин V=150 см. Коэффициенты полезного действия гидромашин принять: ηо=0,95(при p=10 МПа); ηм=0,95; η=0,9. Mеханическими потерями в редукторе пренебречь. Указание. Задача решается графоаналитическим методом.

Задача 6.38 Трактор имеет механизм поворота, состоящий из шарнирно сочлененных передней П и задней 3 полурам, а также гидропривода поворота,  упрощенная схема которого приведена на рисунке. Рабочая жидкость подается насосом 1 через трехпозиционный распределитель 2 и клапанные коробки 3 в гидроцилиндры 4 и 5. Гидравлическая система имеет также фильтр 6 и предохранительный клапан 7. При положении распределителя, изображенном на рисунке, в правую полость гидроцилиндра 4 от насоса поступает жидкость, а левая полость соединена со сливным трубопроводом и шток гидроцилиндра 4 движется влево. Шток гидроцилиндра 5 при этом движется вправо. Таким образом осуществляется поворот трактора. Определить мощность, потребляемую насосом, если к. п. д. 0,7; момент сопротивления повороту Мс = 125 Н*м. Задачу решить при b = 0,5 м; l₁ = 1,4 м; l₂ = 1,2 м; l₃=1 м; D = 90 мм; dш = 40 мм; d_т=12 мм; V = 0,5 Ст; р = 900 кг/м³; рабочий объем насоса V = 46 см³; частота вращения насоса n = 1800 об/мин; объемннй к. п. д.  = 0,85 при Рн = 3 МПа; зквивалентная длина для распределителя lp = 200 d_т; для фильтра lф = 400 d_т. Коэффициент сопротивления клапанной коробки ξ = 15.

Указания:

1. Задача решается графоаналитическим методом.
2. При расчете принять, что силы на штоках гидроцилиндров одинаковы.

Задача 6.39. На экспериментальном автомобиле с двигателем мощностью N вместо обычной коробки передач, карданного вала и дифференциала установлена бесступенчатая объемная гидропередача, состоящая из регулируемого насоса и двух регулируемнх гидромоторов на каждом из ведущих колес. Максимальнне рабочие объемы V всех трех гидромашин одинаковы. Приводимый от двигателя насос имеет частоту вращения n₁, которую будем считать постоянной, а давление насоса ограничено пределом Pнmах.
Считая, что при регулировании гидромашин с полным использованием указанной мощности N рабочий объем насоса может быть уменьшен до значения V_1min = е_1minV, и полагая, что регулирование машин осуществляется последовательно, определить следующие величины: рабочий объем каждой гидромашины; пределы изменения частоты вращения гидромотора n₂ при е₁=е₂=1, параметры регулирования е₁ и е₂ давление насоса; расход жидкости в системе и крутящий момент на валу гидромотора выразить и построить в зависимости от n₁.
Данные для расчета: N = 55 кВ; n₁= 1200 об/мин; P_нmax= 20 МПа; е_1min=1/3, e_2min = 1/2
Задачу решить:

1) без учета потерь энергии в гидропередаче;
2) с учетом потерь знергии приняв к. п. д. каждой гидромашинны: объемный 0,96; механический 0,94. Определить полный к.п.д. гидропередачи.
Потери давления в трубах считать Р = 0,05Рн

Указание. При разгоне автомобили сначала увеличивается рабочий объем насоса от V_1min до V₀ и уменьшается давление от Р_нmах до P_но, а затем уменьшаются рабочие объемьг гидромоторов от V₀ до V_2min при постоянном давлении рн 0.

Задача 6.40. Гидравлический привод механизма наклона ковша для разливки жидкого металла в литейные формы включает насос 1, предохранительный клапан 2, трехпозиционный распределитель 3, гидроцилиндры наклона ковша 4 и регулируемый дроссель 5, за счет изменения проходного сечения которого изменяется скорость наклона ковша. Определить мощность, потребляемую насосом гидропривода, и скорость перемещения штоков гидроцилиндров наклона ковша. Задачу решить при следующих данных: F = 8000 Н; l1 = l,5 м; l2=1,8 м; l3 = 2 м; l4 = 0,5 м; D = 60 мм; dш = 30 мм; dT = 8 мм; площадь проходного сечения дросселя Sдр=3 мм2: коэффициент расхода дросселя 0,7; эквивалентная длина для распределителя lр = 200 dT; v = 0,5 Ст; р = 900 кг/м3.

Задача 6.42. В качестве привода главного движения токарного станка использован объемный гидропривод вращательного движения с дроссельным регулированием скорости,состоящий из насоса 1, гидромотора 2, двухпозиционного распределителя 3 регулируемого гидродросселя 4 и предохранительного клапана 5. При заданном усилии резания определить: 1. Частоту вращения шпинделя (гидромотора) и мощность, потребляемую насосом, при площади проходного сечения дросселя SдР = 0,03 см2. 2. Максимально возможную частоту вращения шпинделя. Задачу решить при следующих данных: усилие резания F=600 H; диаметр детали A d=100 мм; частота вращения насоса n =1400 об/мин; рабочие объемы насоса V1 = 0,02 л и гидромотора V2 = 0,04 л; диаметр трубопроводов dT = 8 мм; коэффициент расхода дросселя 0,65; коэффициент местного сопротивления каждого канала распределителя с учетом потерь в подводящих трубопроводах, отнесенный к скорости рабочей жидкости в трубопроводе, 12; плотность рабочей жидкости р = 900 кг/м3. Принять, что механический к. п. д. гидромашин не зависит от давления и равен 0,9. Объемный к. п. д. гидромашин 0,85 при р=10 МПа. Указания: 1. Задача решается графоаналитическим методом. 2. Построение параболических характеристик участков гидросистемы проводится не менее чем по пяти точкам.

Задача 6.43. Гидропривод стола фрезерного станка состоит из насоса 1, предохранительного клапана 2, фильтра 3, гидрораспределителя 4, гидроцилиндра 5 и гидродросселя 6. Скорость движения стола регулируется за счет изменения площади проходного сечения дросселя 6. 1. Определить скорость движения стола, если известны: усилие на штоке гидроцилиндра F = 6 кН; диаметры поршня D = 80 мм и штока dш = 5 м; длины трубопроводов; l1=3 м (от насоса 1 до точки М);l2=5 м (от точки М до гидроцилиндра 5); l3 = 4 м (от гидроцилиндра 5 до бака); диаметр труб dT = 8 мм; коэффициент сопротивления дросселя 2; площадь проходного сечения дросселя Sдр = 6 мм2; плотность рабочей жидкости р = 900 кг/м3. Режим течения в трубопроводах ламинарный (v = 0,4 см2/с). При расчете сопротивления фильтра и каналов распределителя заменить эквивалентными длинами труб: lф= 200dT и lр = 150 dT. Характеристика насоса: рабочий объем V=20 см3; объемный к. п. д. при давлении р = 5 МПа 0,8; механический к. п. д. 0,85; частота вращения n = 1200 об/мин. 2. Определить мощность, потребляемую насосом. 3. Определить, как должна измениться площадь про ходного сечения дросселя 6, чтобы при F = 9 кН скорость стола осталась неизменной. Указание. Задачу решить графоаналитическим методом.

Задача 6.44. Гидропривод силовой головки агрегатного станка состоит из насоса 1, переливного клапана 2, фильтра 3, гидродросселя 4, гидрораспределителя 5 и гидроцилиндра 6. Скорость движения силовой головки регулируется путем изменения площади проходного сечения дросселя 4. 1. Построить характеристику насосной установки, включающей в себя электродвигатель М с частотой вращения n = =900 об/мин, насос с рабочим объемом V=30 см3 и объемным к. п. д. 0.8 при давлении p = 5 МПа, переливной клапан 2, имеющий следующие характеристики: длины трубопроводов: l1=6 м (от фильтра до гидроцилиндра) и l2 = 4 м (от гидроцилиндра до бака); диаметр труб dT = 8 мм; свойства рабочей жидкости: плотность р = 850 кг/м3; вязкость v = 0,3 см2/с; коэффициент местного сопротивления дросселя 2; площадь проходного сечения дросселя Sдр=10 мм2. Режим течения в трубопроводах ламинарный. При расчете сопротивления фильтра и каналов распределителя заменить эквивалентными длинами труб lф = 200dт; lp=100dT. диаметр золотника d3 = 6 мм; сила предварительного поджатия пружины Fр.о = 70 Н; жесткость пружины с = 35 Н/мм; коэффициент расхода через клапан 0,6. 2. Определить скорости движения силовой головки, если известны: усилие на штоке гидроцилиндра F = 7 кН; диаметры поршня D = 80 мм и штока dщ = 40 мм гидроцилиндра;

Задача 6.45. На рисунке представлена упрощенная схема гидросистемы навесного оборудования трактора, состоящая из насоса 1, предохранительного клапана 2, трех распределителей 3, основного гидроцилиндра 4, двух вспомогательных гидроцилиндров 5 и фильтра 6. Определить скорость движения поршней и мощность, потребляемую насосом, если его рабочий объем V=100 см3; частота вращения n = 2000 об/мин; объемный к. п. д. 0,92 при давлении р = 10 МПа; полный к. п. д. 0,85; максимальное давление в гидросистеме рmax=13 МПа; диаметры поршней D1 = 100 мм; D2 = D3= 60 мм; диаметры штоков dШ1 =40 мм; dш2 = 24 мм; силы, приложенные к ним, F1= 30 кН; F2 = F3= = 10 кН. Размеры трубопроводов: диаметр dт=12 мм; длины l0 = 3 м; l1=4 м; l2 = l3=1,8 м; l4 = 5 м. Эквивалентная длина для каждого канала распределителя lр = 100 dT; эквивалентная длина для фильтра lф = 400 dт; свойства рабочей жидкости: плотность р = 900 кг/м3; вязкость v = 0,5 Ст. Указание. Задачу решить графоаналитическим методом.

Задача 6.46. Объемный гидропривод вспомогательных агрегатов (вентилятора, генератора и компрессора) двигателя внутреннего сгорания автомобиля состоит из насоса 1 с рабочим объемом V1 = 60 см3; трех гидромоторов 2, 3, 4, рабочие объемы которых соответственно равны V2 = V3 = = 10 см3; V4 = 5 см3; двух регуляторов расхода, состоящих из дросселей 5 и редукционных клапанов 6, которые обеспечивают постоянный перепад давления на дросселях рдр = 0,405 МПа; распределителя 7, включающего гидромотор вентилятора при превышении номинальной температуры двигателя и выключающего его при понижении температуры, переливного клапана 8. Определить угловые скорости гидромоторов, если частота вращения вала насоса n = 3000 об/мин; момент на валу гидромотора вентилятора М = 12 Н*м; максимальное давление в гидросистеме рmax = 9 МПа; давление начала работы переливного клапана Pкл = 8 МПа; перепад давления на распределителе р = 0,2 МПа; коэффициенты расхода дросселей 0,8; их проходные сечения Sдр = 0,15 см2. Объемный и механические к. п. д. гидромашин в пределах рабочих давлений р = 8...9 МПа считать постоянными: 0,9. Плотность рабочей жидкости р = 900 кг/м3. Сопротивлением трубопроводов пренебречь.

Задача 6.48. Объемная гидравлическая трансмиссия трактора состоит из аксиально-поршневого насоса 1, приводимого от вторичного вала коробки переключения передач (КПП), и двух гидромоторов 2 и 3, связанных с ведущими колесами. Управление скоростью движения происходит за счет изменения угла у наклона диска насоса 1. Система управления скоростью движения трактора состоит из следующих агрегатов: регулятора 4, поршень которого связан с наклонным диском насоса 1; регулируемых гидродросселей 5 и 6, запорно-регулирующие элементы которых связаны...

Автор страницы: admin