| Омский государственный технический университет
Кафедра «Авиа- и ракетостроения»
Курсовая работа
Выполнение расчетов по курсу «Гидропривод ЛА»
за
II
семестр 2005 учебного года
Омск 2005
Задача №1
Вентиляционная труба диаметром  имеет длину  . Определить давление  , которое должен развивать вентилятор, если расход воздуха, подаваемый по трубе,  . Давление на выходе из трубы равно атмосферному. Местных сопротивлений по пути не имеется. Кинематическая вязкость воздуха при  , плотность  , шероховатость внутренней поверхности трубы  .
Исходные данные:
 .
Найти:
.
Решение:
 - давление на входе в вентиляционную трубу.
 - суммарные потери давления.
 – местных сопротивлений по пути не имеется.
 - скорость течения.
 - потери давления на создание скорости.
 - число Рейнольдса. При  - турбулентный режим течения.
При  ;
 – коэффициент трения.
 - потери давления на трение.
 .
Задача №2
Расход воды в горизонтальной трубе кольцевого сечения, состоящей из двух концентрических труб. Внутренняя труба имеет наружный диаметр , а наружная труба имеет внутренний диаметр  . Найти потери напора  на трение на длине трубы . Кинематическая вязкость воды при  , шероховатость труб  , плотность  .
Исходные данные:
 .
Найти:
.
Решение:
 - потери напора на трение.
 - площадь проходного сечения.
 .
 - эквивалентный диаметр,
где  - смачиваемый периметр.
 . При - турбулентный режим течения.
При  .
 .
 - потери давления на трение.
 .
Задача №3
Определить потери давления на трение в трубах круглого  , квадратного  и треугольного  (равносторонний треугольник) сечения при равных длине, площади «живого» сечения труб и скоростях движения воды. Длина труб , площадь «живого» сечения  , средняя скорость движения воды  . кинематическая вязкость воды при  , плотность  , шероховатость труб  .
Исходные данные:
 .
Найти:
, , .
Решение:
Определим потери давления на трение в трубах круглого  сечения.
Площадь круглого сечения  .
 . При - турбулентный режим течения.
При 
 .
 .
Определим потери давления на трение в трубах квадратного  сечения.
Площадь квадратного сечения  ,
где  - сторона квадрата.
 .
где  .
 . При - турбулентный режим течения.
При 
 .
Определим потери давления на трение в трубах треугольного  (равносторонний треугольник)
сечения.
Площадь треугольного сечения  ,
где  - сторона треугольника.
 .
где  .
 . При  - турбулентный режим течения.
При 
 .
Задача №4
Как изменится расход мазута  при подаче его по круглой трубе диаметром  , длиной  , если потери давления в трубе составляют  , а температура мазута составляет от  до  ? Кинематическая вязкость мазута при  , при  , плотность  и изменяется незначительно, шероховатость трубы  .
Исходные данные:
 .
Найти:
 .
Решение:
При решении данной задачи не будем брать во внимание потери давления на создание скорости и считаем, что местных сопротивлений по пути не имеется:
 и  .
Формула расхода имеет вид: 
1) Температура мазута составляет  .
Примем:  .
 . При  - ламинарный режим течения.
 .
2) Температура мазута составляет  .
Примем: .
 . При - турбулентный режим течения.
При  ;
 .
 ;
   .
 - при повышении температуры расход мазута увеличился.
Задача №5
Определить потери давления  и в магистралях гидропередачи (рис. 1), если расходы жидкости:  и  , диаметры трубопроводов:  и  , длины магистралей:  и  , плотность рабочей жидкости  , кинематическая вязкость жидкости при  .
Исходные данные:
 .
Найти:
; .
Решение:
 - суммарные потери давления.
1) Определим .
 - скорость течения.
 - потери давления на создание скорости.
 . При  - ламинарный режим течения.
 .
 - потери давления на трение.
 ,
где  - для угла поворота, равного  .
 .
2) Определим  .
 .
 - потери давления на создание скорости.
 . При  - ламинарный режим течения.
 .
 - потери давления на трение.
 .
 .
Задача №7
Определить потери давления  при внезапном расширении трубопровода с  до  , если скорость воды в подводящем трубопроводе  , кинематическая вязкость при  , плотность  .
Исходные данные:
 .
Найти:
.
Решение:
 ,
где  ;  ;  .
Подставляя данные равенства в формулу для , получим:
 .
Задача №8
Для ограничения расхода воды в водопроводной линии установлена диафрагма. Избыточное давление в трубе до и после диафрагмы постоянны и равны соответственно  и  , диаметр трубы  . Определить необходимый диаметр отверстия диафрагмы  с таким расчётом, чтобы расход в линии был равен  , если плотность воды при   .
Исходные данные:
 .
Найти:
.
Решение:
Формула расхода жидкости через диафрагму:
 ,
где  - коэффициент расхода:  ;
 - площадь проходного сечения:  ;
 - перепад давлений.
Преобразовав, получим:
Задача №6
Определить расходы воды в трубе прямоугольного поперечного сечения  с отношением сторон  и в круглой трубе  при той же площади поперечного сечения  , если потери давления в этих трубопроводах одинаковы и равны  , а длина каждой трубы  . Кинематическая вязкость воды при  , плотность  .
Исходные данные:
 .
Найти:
 ,  .
Решение:
Формула расхода имеет вид:  .
Определим стороны прямоугольной трубы:
  
 - эквивалентный диаметр,
где  .
Определим диаметр круглой трубы:
 .
Предположим, что режим течения ламинарный. Тогда
 , где  и  .
Откуда для прямоугольной трубы получаем:
 .
 . При  - ламинарный режим течения. Предположение верно.
 .
Для круглой трубы получаем:
 .
 . При - ламинарный режим течения. Предположение верно.
 .
Задача №9
Определить теоретическую  , полезную  и приводную  мощности насоса и крутящий момент  на его валу при расчётной подаче  и числе оборотов  , если давления на выходе насоса  и на входе  ; объёмный КПД  и механический КПД  .
Решение:
 .
 .
 .
 .
Задача №10
Определить эффективную мощность  и эффективный крутящий момент  на валу гидромашины с указанными в задаче №10 параметрами при работе её в режиме гидромотора.
Решение:
 .
 .
Задача №11
Рассчитать усилие  на штоке гидроцилиндра и скорость  его перемещения при дроссельном регулировании. Сечение регулирующего дросселя  ; давление в напорной магистрали  (объёмные и механические потери и давление в сливной магистрали не учитывать); рабочая площадь поршня  ; коэффициент расхода дросселя  ; плотность жидкости  .
Исходные данные:
 .
Найти:
,  .
Решение:
Полагаем, что давление слива мало: .
Задача №12
Рассчитать мощность  , подводимую к гидроцилиндру потоком жидкости с параметрами: нагрузка на штоке  , скорость поршня  , рабочая площадь поршня  , сила трения в подвижных сочленениях  , коэффициент перетечек через уплотнение поршня  .
Решение:
 ;
 ;
Запишем условие равновесия поршня:
 .
Отсюда  ;
 ;
 ;
 ;
 .
Задача №22
Определить давление  на входе в силовой цилиндр. Нагрузка на штоке  , скорость поршня  , диаметры поршня  , штока  , трубопровода  , длина трубопровода  . Плотность жидкости , вязкость  .
Решение:
 - давление на выходе силового цилиндра.
 -атмосферное давление.
 ,
где  ;
 . При  - ламинарный режим течения.
 .
Отсюда  .
Запишем условие равновесия поршня:
 .
Отсюда  .
Задача №23
Определить нагрузку на штоке и скорость поршня силового гидроцилиндра при перемещении его вверх, если диаметры поршня  , штока  , трубопровода , длина трубопровода  . Давление на входе в гидроцилиндр  , производительность насоса  . Плотность рабочей жидкости  , вязкость  .
Решение:
 .
 .
 . При  - ламинарный режим течения.
 .
 .
 .
Запишем условие равновесия поршня:
 .
Отсюда
Задача №24
Определить давление, создаваемое насосом  , и скорость поршня  , если длина трубопроводов до и после гидроцилиндра равна  , их диаметры  , диаметры поршня  , штока  , нагрузка на штоке  , подача насоса  , плотность рабочей жидкости  , вязкость  .
Решение:
 ;
Давление в гидроцилиндре:
 .
Уравнение расходов:
 .
Потери давления в трубопроводах:
 ;
 . При - ламинарный режим течения.
 .
 .
 .
 .
 .
Задача №25
Определить скорость поршня  и минимально допустимый диаметр  дроссельной шайбы в напорной линии гидропривода, обеспечивающий перемещение поршня гидроцилиндра без кавитации. Растягивающая нагрузка на штоке  , давление насоса  , слива  , насыщенных паров жидкости  , диаметры дроссельной шайбы на сливе  , поршня  , штока  , плотность рабочей жидкости , коэффициент расхода дроссельных шайб  .
Решение:
Условие работы без кавитации:
 ;
 ;
 ;
 ;
 .
 .
Расход через второй дроссель равен:
 .
 .
 .
 .
 .
Задача №26
Пренебрегая гидравлическими потерями в трубопроводах, определить давление  за насосом и скорость перемещения поршня  . Нагрузка на штоке  , диаметр поршня  , плотность рабочей жидкости  , коэффициент расхода дроссельной шайбы  , площадь проходного сечения дросселя  , подача насоса  .
Решение:
Уравнение давлений:
 .
 .
 .
Уравнение расходов:
 .
 .
 .
Скорость поршня:
 .
 .
Задача №27
Определить давление  за насосом и диаметр дросселя  для перемещения поршня со скоростью  . Нагрузка на штоке  , диаметры поршня  , штока  , трубопроводов  , длины трубопроводов до и после гидроцилиндра  и  , плотность рабочей жидкости  , вязкость  , коэффициент расхода дроссельной шайбы  , подача насоса  .
Решение:
 ;
;
Уравнение расходов:
.
 .
Из условий равенства расходов найдём:
 и  ;
 ;
 . При  - ламинарный режим течения.
 .
.
 .
 .
Находим давление насоса:
 .
 .
 .
 .
 .
Задача №28
Определить давление на входе в гидроцилиндр для перемещения поршня вправо со скоростью  . Нагрузка на штоке  , диаметры поршня  , штока  , дросселя  , плотность рабочей жидкости , коэффициент местного сопротивления дроссельной шайбы  . Другими местными сопротивлениями и потерей давления на трение по длине трубопроводов пренебречь.
Решение:
Уравнение давлений:
 ;
 ;
| Из условия равенства расходов имеем:
|
 ;
Тогда:
 ;
Давление, создаваемое насосом:
 .
Задача №29
Определить коэффициент местного сопротивления дроссельной шайбы  , пренебрегая другими местными сопротивлениями, для перемещения поршня вправо со скоростью  . Нагрузка на штоке  , диаметры поршня  , штока  , дросселя  , трубопроводов  , длины трубопроводов до и после гидроцилиндра  и  , плотность рабочей жидкости  , вязкость  , давление на входе в гидроцилиндр  .
Решение:
Уравнения давлений:
 ;
 .
 .
Из условий равенства расходов найдём:
и  ;
 ;
 .
 . При  - ламинарный режим течения.
 .
 .
 .
 .
 .
 .
 .
|