Задача 7.1. Определить с точностью до 0,1 мм диаметр трубопровода длиной l=10 м при расходе Q = 5 л/ц и потерях напора hтр=10 м. Вязкость жидкости v = 2 10-6 м2/с, величина абсолютной эквивалентной шероховатости kэ = 0,05 мм. По найденному значению диаметра подсчитать число Рейнольдса.
Задача 7.2. Определить зависимость потребного диаметра трубопровода для данных задачи 7.1 от величины абсолютной шероховатости в диапазоне от 0,01 до 0,05 мм и построить график зависимости.
Задача 7.3. Округлить значение диаметра, полученного в предыдущей задаче, до величины в соответствии с сортаментом труб. Определить с точностью до 0,01 мм диаметр d0 настроечной шайбы в виде отверстия в тонкой стенке, обеспечивающий параметры потока (данные взять из задачи 7.1).
Задача 7.4. Определить диаметр жиклера d главной дозирующей системы карбюраторного двигателя с точностью до 0,01 мм. Схема карбюратора представлена на рисунке. Коэффициент расхода жиклера подсчитывается по следующим формулам:
μ
для 300 Re 25;
μ для 1000 Re 300;
μ для Re ,
где число Рейнольдса Re
Значения параметров: диаметр горловины диффузора D = 50 мм; плотность воздуха ρв = 1,15 кг/м3; плотность бензина ρб = 790 кг/м3, вязкость воздуха νв = 15 10-6 м2/с; вязкость бензина νб = 0,7 10-6 м2/с; коэффициент сопротивления воздушного тракта ξв = 0,05; атмосферное давление рА = 750 мм рт. ст.; h = 2 мм; коэффициент избытка воздуха α = 1,05. Расход бензина Gб = 3,2 кг/ч.
Задача 7.5 Определить время опорожнения бака через шланг постоянного диаметра d = 20 мм, длиной l = 20 м, с учетом инерционного напора жидкости. Сравнить полученную зависимость скорости от времени с зависимостью, полученную без учета инерционного напора. Начальный уровень жидкости H0 = 1м; коэффициент гидравлических потерь ξ = 1; площадь поперечного сечения бака S = 0,0314 м2. Начальные условия записать при мгновенном открытии затвора.
Задача 7.6. Решить задачу 7.4 для трех значений безразмерного параметра: k = 20, 40 и 60. Построить графики зависимости безразмерной скорости истечения от безразмерного времени и проанализировать влияние параметров задачи на результат решения с учетом инерционного напора.
Задача 7.7. Определить диаметр d трубопровода длиной l = 9 м, соединенного последовательно с трубопроводом диаметром D = 60 мм, длина которого L = 2 м. Эквивалентная шероховатость обоих трубопроводов kэ = 0,005 мм; расход жидкости Q = 300 л/мин, разность давлений в начальном и конечном сечениях Δр=106 Н/м2; вязкость v = 1,9 10-6 м2/с; плотность р=1000 кг/м3.
Задача 7.8. Двигатель грузового автомобиля имеет систему питания с подачей бензина отдельными порциями в трубопровод. Давление в гидравлическом аккумуляторе меняется по кусочно-линейному закону: возрастает в интервале Т1 от атмосферного до значения рmax и падение за интервал времени Т2. Построить зависимость скорости истечения бензина и мгновенного расхода от времени для двух случаев: 1) без учета инерционного напора; 2) с учетом инерционного напора. Известны следующие параметры: максимальный перепад давлений Δрmax = 0,3 МПа; плотность топлива ρ = 700 кг/м3; коэффициент гидравлических потерь ξ = 1,8; приведенная длина форсунки l= 4 мм; площадь поперечного сечения форсунки S = 0,52 мм2; время роста давления Т1 =0,004 с; время падения давления T2 = 0,003 с.
Задача 7.9. Определить зависимость мгновенной подачи Q от времени для форсунки системы подачи дизеля с учетом инерционного напора в предположении линейного закона нарастания давления перед форсункой от остаточного давления ро = 0,4 МПа до р = 120 МПа в течение 0,003 с; диаметр форсунки 0,45 мм; приведенная длина 4,5 мм, коэффициент гидравлических потерь ξ =1,5.
Задача 7.10. Уравнение Бернулли в безразмерном виде для задачи 7.9 записывается следующим образом:
Sh
Проанализировать изменение хода зависимости безразмерной скорости х от безразмерного τ в диапазоне 0 τ 1 при изменении параметра Струхаля Sh = 1; 0,1; 0,01.
Задача 7.11. Определить с точностью до 0,1 мм диаметр сопла для подачи смазочно-охлаждающей жидкости в зону резания, если нужно обеспечить подачу Q=l,2 л/мин при располагаемом избыточном давлении р = 0,01 МПа. Вязкость жидкости v=l,3 сСт. Коэффициент расхода сопла описывается эмпирической формулой
μ
Задача 7.12. Определить зависимость между скоростью впрыска, давлением в полости насоса и мгновенной подачей через форсунку в диапазоне времени от 0 до 0,003 с, соединенную коротким трубопроводом с плунжерным насосом высокого давления, при следующих допущениях:
волновыми процессами в трубопроводе пренебречь;
скорость плунжера при нагнетании имеет постоянное значение и ускорение равно нулю;
коэффициент сопротивления постоянен и равен среднему значению за период впрыскивания;
закрытие впускного и открытие отсечного окон во втулке производится мгновенно и не влияет на характеристику впрыскивания;
влияние сил инерции и пружины форсунки на движение иглы распылителя по сравнению с влиянием давления впрыскивания пренебрежимо мало и при расчетах не учитывается.
Объем полости насоса и трубопровода V = 5 см3; модуль упругости жидкости Eж=1,5 105 Н/см2; скорость плунжера vп = 1 м/с; диаметр плунжера dп = 8 мм; длина трубопровода L=100 мм; внутренний диаметр трубопровода d = 2 мм; эквивалентная длина форсунки 1 = 2 мм; диаметр сопла форсунки dc = 0,4 мм; коэффициент гидравлических потерь системы форсунка — трубопровод, приведенный к диаметру сопла ξ = 1,5. Плотность топлива р = 850 кг/м3.
Задача 7.13. Система смазки двигателя внутреннего сгорания сводится к эквивалентному трубопроводу длиной l = 0,25 м и диаметром d = 4 мм с местным сопротивлением в виде отверстия в толстой стенке с диаметром do = 2 мм.
Коэффициент гидравлических потерь отверстия описывается следующей эмпирической формулой:
ξ
Определить максимальный расход масла Q, прокачиваемый через масляную систему, если давление, определяемое настройкой переливного клапана, равно р = 0,45 МПа; вязкость масла ν = 12 сСт; плотность ρ = 920 кг/м3.
Задача 7.14. Исследовать изменение хода зависимости безразмерной скорости y = от безразмерного времени х = t/T для задачи 7.9 при изменении максимального давления рmах от 120 до 6 МПа, времени повышения давления Т от 0,003 до 0,001 с, приведенной длины форсунки l от 4,5 до 90 мм.
Задача 7.15. Определить расходы Q1, Q2, Q3 через раздаточные трубопроводы сложной гидравлической сети, если известно, что истечение происходит в атмосферу, а давление в начальной точке p1 = 0,4 МПа. Размеры и абсолютная шероховатость трубопроводов приведены в таблице. Задачу решить для двух случаев:
1) Плотность жидкости ρ= 790 кг/м3; вязкость ν = 0,9 10-6 м2/с;
2) плотность жидкости ρ= 850 кг/м3; вязкость ν = 12 10-6 м2/с;
Участок трубопровода | d. MM | 1, мм | Kэ мм | Участок трубопровода | d, мм | l, мм | кэ, мм |
0—1,1 | 36 | 5 | 0,12 | 2,2—2,3 | 40 | 8 | 0,20 |
0—2,1 | 40 | 3 | 0,13 | 3,2—3,3 | 46 | 8 | 0,17 |
0—3,1 | 46 | 5 | 0,16 | 1,1—2,1 | 32 | 4 | 0,11 |
1,1 — 1,2 | 36 | 6 | 0,17 | 2,1—3,1 | 30 | 4 | 0,12 |
2,1—2,2 | 40 | 6 | 0,14 | 1,2—2,2 | 32 | 4 | 0,13 |
3,1—3,2 | 46 | 6 | 0,19 | 2,2—3,2 | 30 | 4 | 0,10 |
1,2—1,3 | 36 | 8 | 0,18 |
Задача 7.17. Решить задачу 7.16 в предположении, что характеристика насоса описывается следующей зависимостью:
Н = (140-0.03Q-0,6 • 10-4Q2) (1 –еt/T),
где t — время, с; T = const = 8 с.
Задача 7.21. Определить разность положения поршней объемного гидропривода через t=1 с после начала движения. Построить графики изменения подачи насоса, расходов из гидроаккумулятора, скоростей и ходов гидроцилиндров в диапазоне текущего времени от 0 до 1 с. Имеем следующие параметры агрегатов и трубопроводов. Насос: максимальное давление нулевой подачи рmах = 21 МПа; давление начала срабатывания регулятора подачи рр=18 МПа; подача при давлении рр=18 МПа Qp = 0,5 л/с; подача при давлении Рр = 0 Qo = 0,62 л/с. Гидроаккумулятор: объем воздушной полости при давлении зарядки р3=10 МПа; Vo = 2500 см3; процесс расширения газа принять изотермическим. Гидроцилиндр 3: рабочая площадь при выпуске SB = 30 см2; рабочая площадь на уборку Sy = 20 см2; приведенная масса к штоку т3 = 4 кг; нагрузка Fз = const = 4000 Н. Гидроцилиндр 4: рабочая площадь на выпуск SB= 10 см2; рабочая площадь на уборку Sy = 8 см2; приведенная к штоку масса m4 = 3 кг; нагрузка F1= F0 + kx; F0= 1300 Н; k = 700 Н/см; х—ход штока. Гидравлические линии:l6 = 500 см; d6= 1,0 см; ξ6 = 15; l7=10 см; d7=l,0 см; ξ7 = 0; l8 = 500 см, d8 = 0,84 см, ξ8= 50;l9= 1000 см,d9 = 0,84 см, ξ9 = 100; l10=800 см; d10= 0,6 см; ξ10 = 50; l11 = 800 см; d11=0,6 см, ξ11=200; l12 = 800 см, d12 = 0,6 см, ξ12 = 0;l13 = 2000 см, d13=l,0 см, ξ13 = 0. Давление в баке 5 pб = const = 0,5 МПа. В начальный момент времени давление рабочей жидкости в гидроаккумуляторе рж = 21 МПа. Расходы по всем гидравлическим линиям нулевые. Кинематическая вязкость ν = 0,22 см2/с. Плотность рабочей жидкости ρ = 850 кг/м3.
Задача 7.22. Определить, какой из цилиндров, показанных на рисунке, первым закончит рабочий ход. Построить графики: изменения давления в полостях гидроцилиндров; давления в точках А и Б и на выходе из насосов; подачи насосов 1 и 2; скоростей и ходов цилиндров 3 и 4. Счет прекратить при окончании хода одного из цилиндров.
Имеем следующие параметры агрегатов и трубопроводов. Насос 1: давление рmax = 20 МПа; давление начала срабатывания регулятора подачи насоса рр = 17 МПа; подача при рр = 17 МПа Qp = 0,2 л/с; подача при рР = 0 Q0= 0,24 л/с. Насос 2: давление pmax = 20 МПа; давление начала срабатывания регулятора подачи насоса рр=16 МПа; подача при давлении рр=16 МПа Qp = 0,3 л/с; подача при рР = 0 Q0 = 0,35 л/с. Гидроцилиндр 3: Dц = 65 мм; dш = 25 мм; рабочий ход хр = 300 мм; приведенная к штоку масса т = 20 кг; сила, действующая на шток, Fз= Fo+kx (Fo = 50 000 Н, k= 300 Н/см). Гидроцилиндр 4: Dц = 80 мм; dш = 40 мм; рабочий ход;ср = 500 мм; приведенная к штоку масса m2 = 200 кг; сила, действующая на шток, F4 = 80 000 Н. Гидравлические линии: l5 = 500 см, d5= 1,0 см; ξ5=Ю; l6=1000 см; d6= 1,0 см, ξ6=10; l7=1000 см, d7 = 0,84 см, ξ7 = 50; l8=1500 см, d8 = 0,84 см,ξ8 = 50; l9 = 1000 см, d9 = 0,6 см, ξ9 = 200; l10= 1500 см, d10 = 0,6 см, ξ10=200; l11 = 500 см, d11 = l,0 см, ξ11 = 0. В начальный момент времени расходы по линиям, скорость и величины хода штоков гидроцилиндров равны нулю. Кинематическая вязкость рабочей жидкости v = 0,4 см2/с; плотность рабочей жидкости р = 950 кг/м3; давление в гидробаке рб = 0,5 МПа.
Задача 7.23. Определить время выхода штока четырехпо-
лостного гидроцилиндра на полный ход; построить графики
изменения давления в полостях гидроцилиндра, подач насо-
сов, скорости штока и ходов цилиндра по времени. Имеем
следующие параметры агрегатов и трубопроводов. Насо-
сы 1 и 2: максимальное давление нулевой подачи рmах =
= 20 МПа; давление начала срабатывания регулятора пода-
чи насоса рр=17 МПа; подача насосов при рр =17 МПа
Qp = 0,2 л/с; подача при рР = 0 Q0 = 0,24 л/с. Четырехполост-
ный гидроцилиндр 3: диаметр гидроцилиндра Dц = 75 мм;
диаметр штока dш = 30 мм; рабочий ход хр=160 мм; при-
веденная к штоку масса m = 20 кг; нагрузка на шток F =
= Fo + c (х—Хо), где при х<70 мм F0 = 50 000 Н, с =11500 Н/мм,
x=0; при х> 70 мм F0 = 41 950 Н, с =32000 Н/мм,
х0 = 70 мм. Гидравлические линии: l4 =1000 см, d4 = 0,8 см, ξ4 = 0; l5 =2000 см, d5 = 0,8 см, ξ5 = 150; l6 =2500 см, d6 = 0,8 см, ξ6 =1500; l7 =2000 см, d7 = 0,8 см, ξ7 =2000. В начальный момент времени расходы по линиям и скорость штока равны нулю. Кинематическая вязкость ν = 0,3 см2 /с; плотность рабочей жидкости ρ = 900 кг/м3; давление в баке рб = 0,5 МПа.
Задача 7.24. Определить разность в положении штоков гидроцилиндров объемного гидропривода через t = 2 с после начала движения. Определить максимальную величину взаимонагружения в четырехполостном гидроцилиндре 4. Построить графики изменения подачи насосов, скоростей и ходов гидроцилиндров трубопроводов. Насос 1: давление нулевой подачи рmах = 21 МПа; давление срабатывания регулятора подачи рр= 18 МПА; подача при рр = 18 МПа; подача при рр = 18 МПа Qp = 0,5 л/с; подача при рР = 0 Qo = 0,620 л/с. Насос 2: давление нулевой подачи рmах = 21 МПа; давление срабатывания регулятора подачи рр= 18 МПа; подача при рр= 18 МПа Qp = 0,30 л/с; подача при рР = 0 Qo = 0,35 л/с. Гидроцилиндр 3: Dц=80 мм; dш = 40 мм; приведенная к штоку масса m = 80 кг; усилие по штоку F = 75 000 Н. Гидроцилиндр 4: Dц=75 мм; dш = 35 мм; приведенная к штоку масса m =150 кг; усилие по штоку F = 130 000 Н. Гидравлические линии: l5 = 600 см, d5=l,0 см, ξ5=15; l6 = 600 см, d6 = 0,84 см, ξ6=15; l7 = 600 см, d7 = 0,84 см, ξ7 = 25; l8=1500 см, d8 = 0,84 см,ξ8 = 25; l9 = 2000 см; d9 = 0,6 см, ξ9 = 150; l10=2000 см, d10 = 0,6 см, ξ10= 150; l11 = 2000 см, d11=0,6 см, ξ11 = 150; l12= 1000 см, d12= 10 см, ξ12=0.
В начальный момент времени расходы по всем гидравлическим линиям, скорости и ходы гидроцилиндров равны нулю. Кинематическая вязкость v = 0,2 см2/с. Плотность рабочей жидкости р = 850 кг/м3. Давление поддавливания в баках: Рб1=0,4 МПа; р62 = 0,8 МПа.
Задача 7.25. Определить время перемещения на полный ход траверсы, соединяющей жестко штоки трех одинаковых гидроцилиндров; построить графики изменения давления в полостях гидроцилиндров, подачи насоса и гидроаккумулятора, скорости перемещения траверсы по времени.
Имеем следующие параметры агрегатов и трубопроводов. Насос: рmax = 22 МПа; при давлении начала срабатывания регулятора подачи насоса рр = 19 МПа; подача насоса при рр = 19 МПа Qр = 0,5 л/с; подача насоса при р = 0 Q0 = 0,62 л/с. Гидроаккумулятор: объем воздушной полости при давлении зарядки V0 = 3000 cм3 ; давление зарядки воздушной полости р3 = 11 МПа. Процесс расширения газа принять изотермическим. Гидроцилиндры:: Dц=80 мм; dш = 40 мм; рабочий ход штока хр = 1000 мм, масса траверсы m = 1000 кг, сила F = F0 + kx, где F0 = 170000 Н, k = 500 Н/мм. Гидравлические линии: l4 = 600 см, d4=l,0 см, ξ4=15; l5 = 100 см, d5 = 1,0 см, ξ5=0; l6 =l7 = 700 см, d6 = 0,84 см, d7 = 0,6 см; ξ6 =ξ7= 0; l8 =l9 = 200 см; d8 =d9 = 0,6 см, ξ8 = ξ9= 0; l10=2000 см, d10 = 0,6 см, ξ10= 100; l11 = 1000 см, d11=0,6 см, ξ11 = 100; l12= 1500 см, d12= 0,6 см, ξ12=100; l13 = 500 см, d13=0,84 см, ξ13 = 0; l14= 2000 см, d14= 1,0 см, ξ14=0.
В начальный момент времени давление врабочей жидкости в гидроаккумуляторе р0 = 22 МПа. Расходы по всем гидравлическим линиям, скорости и ходы гидроцилиндров равны нулю. Кинематическая вязкость v = 0,22 см2/с. Плотность рабочей жидкости р = 950 кг/м3. Давление в баке: Рб1=0,6 МПа.
Приложение А
Пример оформления первого листа
Министерство аграрной политики Украины
Керченский государственный морской технологический университет
расчетно – графические задания
по ГИДРАВЛИКЕ И ГИДРО-ПНЕВМОПРИВОДАМ
Выполнил: | студент группы _____________ ___________________________ (Фамилия, И.О.) |
шифр______________________ (номер зачетной книжки) | |
Проверил: | (должность, фамилия, и.о. преподавателя) |
Керчь, 2009
К задаче 1.8 |
Приложение Б
к задаче 1.4
к задаче 1.9 к задаче 1.10
К задаче 1.11 К задаче 1.12 |
К задаче 1.13 к задаче 1.14
К задаче 1.15 |
К задаче 1.16 |
К задаче 1.20 К задаче 1.21 К задаче 1.22 |
К задаче 1.17 к задаче 1.18 к задаче 1.19
К задаче 1.23 К задаче 1.24 К задаче 1.25 |
К задаче 1.26 к задаче 1.27
К задаче 1.28 К задаче 1.29 |
К задаче 1.32 к задаче 1.33
К зак даче 1.34 К задаче 1.35 |
к задаче 1.34 к задаче 1.35
к задаче 1.39 и 1.40
к задаче 1.40
К задаче 1.41 |
К задаче 1.36 |
1
К задаче 1.44
К задаче 1.53 |
К задаче 1.62 К задаче 1.63 |
К задаче 1.59 |
К задаче 2.3 К задаче 2.4 |
К задаче 2.5 |
К задаче 2.6 |
П Ра\ п п |
К задаче 2.7 |
К задаче 2.8 |
У^7777777777777777777777777777777777/, К задаче 2.10 |
К задаче 2.9 |
К задаче 2.11 к задаче 2.12
К задаче 2.15 к задаче 2.16
К задаче 2.17 к задаче 2.18
К задаче 2.22 к задаче 2.23
К задаче 2.24 к задаче 2.25
К задаче 2.28 |
К задаче 2.29 |
К задаче 2.26 к задаче 2.27
I |
К задаче 2.30 |
К задаче 2.21 |
К задаче 2.34 |
К задаче 2.33 |
К задаче 3.9 к задаче 3.10
К задаче 3.1 |
К задаче 3.8 |
К задаче 3.13 к задаче 3.14
К задаче 3.15 |
К задаче 3.18 К задаче 3.19 |
К задаче 3.21 К задаче 3.22 |
к задаче 3.25 к задаче 3.26
К задаче 3.27 К задаче 3.28 |
К задаче 3.23 К задаче 3.24 |
Воздух |
К задаче 3.38 |
К задаче 3.39 |
К задаче 3 36 к задаче 3.37
К задаче 3.41 |
К задаче 3.40 |
К задаче 3.43 к задаче 3.44
К задаче 3.47 |
К задаче 3.46
К задаче 3.48 |
О г-,-------- г0 |
К задаче 4.9 К задаче 4.10 |
К задаче 4.11 к задаче 4.12
К задаче 4.13 к задаче 4.14
К задаче 4.18 К задаче 4.19 К задаче 4.20 |
К задаче 4.17
К задаче 4.27 к задаче 4.28
К задаче 4.33 и 4.34 |
f У. |
К задаче 4.32
К задаче 4.35 к задаче 4.36
К задаче 4.37 к задаче 4.38
К задаче 4.39
К задаче 5.14 |
К задаче 5.18 |
К задаче 5.23 |
К задаче 5.24 |
& гидросистему |
К задаче 5.25 к задаче 5.26
К задаче 5,27 |
К задаче 5.29
К задаче 6.1
К задаче 6.6 к задаче 6.7
К задаче 6.10 к задаче 6.11
К задаче 6.22
К задаче 6.25
К задаче 6.27
К задаче 6.28
К задаче 6.29 к задаче 6.30
К задаче 6.31
К задаче 6.20 |
К задаче 6.43 |
К задаче 6.39 |
К задаче 6.46 и 6.47
К задаче 6.48
Бензин |
К задаче 7.4 |
К задаче 7.8
К задаче 7.7 |
К задаче 7.16 |
К задаче 7.23
3,1 3,2 3.3 К задаче 7.15 |
К задаче 7.21 |
К задаче 7.22 |
Осовский Дмитрий Иванович
Гидромеханика
Методические указания по выполнению расчетно-графических работ с контрольными заданиями для студентов направления 6.070104 “Морской и речной транспорт” специальности «Эксплуатация судовых энергетических установок» дневной формы обучения
Подписано в печать ________. Объем 3,95 п.л.
Тираж____экз. Заказ №______.
Издательство "Керченский государственный морской технологический университет", 98309, г. Керчь, ул. Орджоникидзе, 82.