Гидростатические машины и механизмы




Из основного уравнения гидростатики следует, что изменение давления в любой точке покоящейся жидкости передается остальным ее точкам без изменения. В этом состоит суть закона Паскаля. Этот закон широко применяется при конструировании различных гидравлических устройств, действие которых основано на передаче давления внутри жидкости. На его принципе работают гидравлические прессы, гидравлические подъемники, гидравлические аккумуляторы, гидравлические мультипликаторы (повысители давления), гидравлические тормоза и другие устройства.

Гидравлические прессы

Рассмотрим работу гидравлического пресса (рис.1), который состоит из двух цилиндров с площадями поршней w1 и w2, соединенных трубой.

Рис.1

Если к поршню площадью w1 приложить силу Р1, то внутри жидкости возникнет давление , которое, передаваясь на поршень площадью w2, создаст силу :

. (1)

Таким образом, за счет увеличения площади поршня большого цилиндра по сравнению с малым получается выигрыш в силе. Из-за трения поршней о стенки цилиндров и веса самих поршней сила Р2 будет несколько меньше полученной по формуле (1).

Гидравлические аккумуляторы

Гидравлический аккумулятор – устройство, служащее для накапливания рабочей жидкости, находящейся под избыточным давлением, получающее и отдающее рабочую жидкость только попеременно.

По способу накопления потенциальной энергии аккумуляторы разделяют на грузовые и с упругим элементом (рис.2).

Рис.2

Грузовые аккумуляторы применяют в гидравлических прессах. В мобильных машинах их не применяют в виду громоздкости и вследствие того, что груз, обладая инерционной массой, при вертикальных колебаниях создает пульсацию давления.

В мобильных машинах применяют гидроаккумуляторы с упругим элементом. В качестве упругого элемента чаще всего используют инертные газы (в большинстве случае азот), резину или пружины.

Гидравлические мультипликаторы

Гидравлические мультипликаторы применяют в тех случаях, когда необходимо повысить давление, создаваемое насосом. Это достигается простым техническим решением (рис.3).

Рис.3

Если в камере А создается гидростатическое давление Р1, то гидростатическое давление Р2 в камере В должно удовлетворять условиям ,

откуда .

Задача 41

На рисунке показана принципиальная схема гидравлического пресса, которая одновременно может служить схемой гидравлического домкрата. Для случая домкрата тело 1 - поднимаемый груз, для случая пресса - это неподвижная опора; тело 2 при этом представляет собой прессуемый материал.

С помощь ручного насоса 3, снабженного всасывающим 5 и напорным 4 клапанами, создается давление в цилиндре 6, которое действует на поршень 7 и вызывает усилие Р вдоль поршня. Определить это усилие при следующих данных: R=2ОО H; а/в=1/9; D/d = 10

.

Рисунок к задаче 41

Задача 42

Определить величину давления Р, получаемого в гидравлическом аккумуляторе с диаметром поршня Д=200 мм. Масса поршня и коромысла М=2200 кг, масса грузов М2=300 кг, высота уплотнительной манжеты h=30 мм. Коэффициент трения материала манжеты о сталь f = 0,12.

Рисунок к задаче 42

Задача 43

Гидравлический мультипликатор служит для повышения давления Р1 подводимое в цилиндр I, внутри которого ходит подвижный полый цилиндр II весом G и диаметром D. Последний скользит по неподвижному плунжеру d, канал которого отводит жидкость под повышенным давлением Р2. Определить давление Р2 при следующих данных: G=294 Н; D=125 мм; d= 50 мм; Р1=9,8 МПа. Силами трения пренебречь.

Рисунок к задаче 43

Задача 44

Определить диаметр D1 гидравлического цилиндра, необходимый для подъема задвижки при избыточном давлении жидкости P =1 МПа, если диаметр трубопровода D2=1 м и вес подвижных частей устройства G=2000 H. При расчете коэффициент трения задвижки в направляющих поверхностях принять f=0,3, силу трения в цилиндре считать равной 5% от веса подвижных частей. Давление за задвижкой равно атмосферному.

Рисунок к задаче 44

Задача 45

Гидравлический аккумулятор с диаметром плунжера d = 300 мм обслуживает периодически действующий гидравлический пресс с рабочим давлением 35 атм. Определить вес движущихся частей аккумулятора G, необходимый ход плунжера 5 и мощность N непрерывно работающего питательного насоса, если пресс работает в течение 1 мин с 4-минутным перерывом, потребляя во время работы 0,7 л/с воды.

 

 

Рисунок к задаче 45

Задача 46

Определить давление p1 жидкости, которую необходимо подвести к гидроцилиндру, чтобы преодолеть усилие, направленное вдоль штока: F=l кН. Диаметр: цилиндра D=50 мм, штока d=25 мм. Давление в бачке Ро = 50 кПа, высота Но=5 м. Силу трения не учитывать. Плотность жидкости =1000 кг/м .

 

Рисунок к задаче 46

Задача 47

Газгольдер диаметром D = 5,6 м заполнен газом, находящимся под давлением Pизб=200 мм вод. ст. Определить необходимый вес груза Gгр и разность уровней воды h, если масса колокола газгольдера М=6,5 т.

Рисунок к задаче 47

Задача 48

В пружинном гидроаккумуляторе энергия накапливается за счет сжатия пружины при перемещении гидроцилиндра вправо относительно неподвижного поршня под давлением р жидкости, поступающей через отверстие в штоке. Диаметр поршня d = 40 мм, жесткость пружины с = 40 Н/мм, сила предварительного сжатия ее 2000 Н, перемещение гидроцилиндра при зарядке гидроаккумулятора Dх = 100 м. Определить давление в начале и конце зарядки гидроаккумулятора. Силами трения пренебречь.

Рисунок к задаче 48

Задача 49

Гидроцилиндр предназначен для возвратно-поступательного перемещения рабочего органа, присоединенного к штоку. Защита его от перегрузки обеспечивается шариковым предохранительным клапаном. Какое давление р нужно создать в бесштоковой полости гидроцилиндра, чтобы преодолеть рабочее усилие на штоке F1 = 20 кН, если диаметр цилиндра D = 80 мм, штока d = 40 мм, давление в штоковой полости (противодавление сливной линии) р1 = 0,05 МПа? На какое усилие Fn нужно предварительно сжать пружину, чтобы шариковый клапан открывался при усилии на штоке 1,3 F1, если диаметр входного отверстия (седла клапана) d1 = 10 мм? Силами трения пренебречь.

Рисунок к задаче 49

Задача 50

Определить силу трения Т между валом и манжетой уплотнения гидравлического подпятника при высоте манжеты h = 100 мм, нагрузке на вал Q = 30 кН и диаметре вала d = 300 мм. Коэффициент терния материала манжеты о сталь f = 0,15.

Рисунок к задаче 50

 





©2015-2017 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных

Обратная связь

ТОП 5 активных страниц!