Гидравлический расчет простого трубопровода

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 h_тр=10 м. Вязкость жидкости v = 2 10^-6 м²/с, величина абсолютной эквивалентной шероховатости k_э = 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 ρ_в = 1,15 кг/м³; плотность бензина ρ_б = 790 кг/м³, вязкость воздуха ν_в = 15 10^-6 м²/с; вязкость бензина ν_б = 0,7 10^-6 м²/с; коэффициент сопротивления воздушного тракта ξ_в = 0,05; атмосферное давление р_А = 750 мм рт. ст.; h = 2 мм; коэффициент избытка воздуха α = 1,05. Расход бензина G_б = 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 k_э = 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 р_max 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 Δр_max = 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 р_о = 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 E_ж=1,5 10⁵ Н/см²; скорость плунжера v_п = 1 м/с; диаметр плунжера d_п = 8 мм; длина трубопровода L=100 мм; внутренний диаметр трубопровода d = 2 мм; эк­вивалентная длина форсунки 1 = 2 мм; диаметр сопла фор­сунки d_c = 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 d_o = 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 р_mах 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 –е^t/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 р_mах = 21 МПа; давление начала срабатывания регулятора подачи р_р=18 МПа; подача при давлении р_р=18 МПа Q_p = 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 S_B = 30 см²; рабочая площадь на уборку S_y = 20 см²; приведенная масса к штоку т₃ = 4 кг; нагрузка Fз = const = 4000 Н. Гидроцилиндр 4: рабочая площадь на выпуск S_B= 10 см²; рабочая площадь на уборку S_y = 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 p_б = const = 0,5 МПа. В начальный момент времени давление рабочей жидкости в гидроаккуму­ляторе р_ж = 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 р_max = 20 МПа; давление начала срабатывания регулятора подачи насоса р_р = 17 МПа; подача при р_р = 17 МПа Q_p = 0,2 л/с; подача при р_Р = 0 Q₀= 0,24 л/с. Насос 2: давление p_max = 20 МПа; давление на­чала срабатывания регулятора подачи насоса р_р=16 МПа; подача при давлении р_р=16 МПа Q_p = 0,3 л/с; подача при р_Р = 0 Q₀ = 0,35 л/с. Гидроцилиндр 3: D_ц = 65 мм; d_ш = 25 мм; рабочий ход х_р = 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: D_ц = 80 мм; d_ш = 40 мм; рабочий ход;с_р = 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 р_б = 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 р_mах =
= 20 МПа; давление начала срабатывания регулятора пода-
чи насоса р_р=17 МПа; подача насосов при р_р =17 МПа
Q_p = 0,2 л/с; подача при р_Р = 0 Q₀ = 0,24 л/с. Четырехполост-
ный гидроцилиндр 3: диаметр гидроцилиндра D_ц = 75 мм;
диаметр штока d_ш = 30 мм; рабочий ход х_р=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 р_б = 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 р_mах = 21 МПа; давление сра­батывания регулятора подачи р_р= 18 МПА; подача при р_р = 18 МПа; подача при р_р = 18 МПа Q_p = 0,5 л/с; подача при р_Р = 0 Q_o = 0,620 л/с. Насос 2: давление нулевой подачи р_mах = 21 МПа; давление срабатывания регулятора подачи р_р= 18 МПа; подача при р_р= 18 МПа Q_p = 0,30 л/с; подача при р_Р = 0 Q_o = 0,35 л/с. Гидроцилиндр 3: D_ц=80 мм; d_ш = 40 мм; приведенная к штоку масса m = 80 кг; усилие по штоку F = 75 000 Н. Гидроцилиндр 4: D_ц=75 мм; d_ш = 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: Р_б1=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: р_max = 22 МПа; при давлении начала срабатывания регулятора подачи насоса р_р = 19 МПа; подача насоса при р_р = 19 МПа Q_р = 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:: D_ц=80 мм; d_ш = 40 мм; рабочий ход штока х_р = 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: Р_б1=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

1

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.

 

 

 

⇐ Предыдущая123

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: