Методические указания к выполнению домашнего задания по курсу «Гидравлика, гидро- и пневмоприводы» для студентов направления подготовки (стр. 5 из 7)

Задачи 1,2,3. Эти задачи составлены по теме «Гидравлический расчет простых трубопроводов». Их решают при помощи уравнения Бернулли (1.1). Трубопроводы рассматривают как гидравлически короткие. При этом учитывают как потери по длине [по формуле (1.4)], так и местные потери [по формуле (1.8)].

Ход решения следующий:

1) выбирают два живых сечения в потоке так, чтобы в них было известно наибольшее число входящих в уравнение Бернулли гидродинамических параметров (z, p, V). За первое сечение можно брать свободную поверхность жидкости в резервуаре А (задачи 1 и 3), свободную поверхность в колодце (задача 2), за второе сечение - свободную поверхность в канале Б (задача 1), место подключения вакуумметра (задача 2) или место подключения манометра (задача 3);

2) намечают горизонтальную плоскость сравнения, проходящую через центр тяжести одного из расчетных сечений;

3) для выбранных сечений записывают уравнение Бернулли и определяют отдельные слагаемые:

- геометрические высоты z₁ и z₂ выше плоскости сравнения считаются положительными, а ниже – отрицательными;

- давление на поверхности открытых резервуаров равно атмосферному, а в закрытых резервуарах или в трубе – сумме атмосферного давления и давления, снятого на приборе (манометрическое давление со знаком плюс, вакуумное – со знаком минус);

- скоростной напор

в резервуарах является ничтожным по сравнению с другими членами уравнения (1.1) и приравнивается нулю;

- гидравлические потери состоят из потерь по длине и местных потерь;

4) преобразуют уравнение Бернулли, с тем, чтобы определить оставшееся неизвестное.

В задаче 2 гидравлические потери определяют таким образом: по формуле (1.2) определяют скорость течения жидкости в трубопроводе;

- определяют число Рейнольдса по формуле

,

где

- средняя скорость течения жидкости в трубе; d – диаметр трубы; v – кинематическая вязкость жидкости;

- определяют режим течения жидкости;

- по формулам (1.5) или (1.7) определяют значение коэффициента гидравлического трения;

- по формуле (1.4) определяют потери напора по длине, а по формуле (1.8) – местные гидравлические потери.

Задачи 1 и 3 рекомендуется решать графоаналитическим путем при помощи кривой взаимозависимости между высотой напора Н и диаметром d трубопровода Н = f (d). По выбранным значениям диаметра трубопровода d определяют коэффициент гидравлического трения

и высоту напора Н. По полученным данным и строят кривую Н = f (d). При помощи кривой по известному напору Н определяют диаметр d.

Задача 4. Потребную подачу определяет скорость перемещения поршня в цилиндре, а рабочее давление в левой части цилиндра – полезная нагрузка F. При определении подачи необходимо учесть объемный к.п.д цилиндра, который оценивает объемные потери рабочей жидкости в цилиндре

, (4.1)

где

- рабочий объем цилиндра; t – время; - объемный к.п.д цилиндра.

Механический к.п.д учитывает механическое трение между поршнем и цилиндром, а также между штоком и его уплотнителями. Он принимается во внимание при определении рабочего давления в цилиндре. Необходимо помнить, что поршень в цилиндре нагружен давлением с обеих сторон – с поршневой и штоковой.

Механический к.п.д гидроцилиндра определяют по формуле

, (4.2)

где F – усилие на штоке;

и - давления жидкости в рабочей и штоковой полостях гидроцилиндра; и - площади поршня в рабочей и штоковой полостях. В расчетах необходимо принять, что давление

Необходимое давление p в левой части цилиндра вычисляют с учетом перепада давления на гидроцилиндре и на дросселе.

Задача 5. При решении этой задачи следует пользоваться указаниями для задачи 4. Кроме того, при подводе рабочей жидкости в поршневую полость цилиндра со штоковой будет сливаться меньший расход из-за неодинаковой площади поршня с обеих сторон.

Расход жидкости на входе в гидроцилиндр определяют по формуле (2.1). Давление после дросселя (на входе в цилиндр) вычисляют, используя формулу (2.15). При этом принимают, что расход жидкости через гидроцилиндр равен расходу через дроссель.

Исходя из условия, что противодавление в штоковой полости цилиндра равно потерям давления в сливной линии, вычисляют эти потери. При расчете учитывают потери давления на трение по длине трубопровода (формула (2.13)) и потери давления в местных сопротивлениях на выходе из цилиндра, поворотах и на входе в резервуар (формула 2.14)). Коэффициенты местных потерь, плотность и вязкость масла выбирают из приложения.