Чебан В.Г. Гидравлические машины и гидроприводы

Подождите немного. Документ загружается.

9.6. При работе гидроцилиндра (рис. 17) диаметром D = 200 мм расход

рабочей жидкости Q = 0,2 л/с, давление в поршневой полости р = 10 МПа,

противодавление в сливной (штоковой) полости р

пр

= 0,1 МПа. Определить

полезную и потребляемую мощности гидроцилиндра, если механический КПД η

= 0,95, объемный η

= 1, гидравлический η

= 1, диаметр штока d = 80 мм.

9.7. Поршень гидроцилиндра диаметром D = 100 мм поднимается вверх со

скоростью u = 2 см/с, преодолевая усилие R = 100 кН (рис. 17). Определить

подачу и давление насоса, а также полезную мощность гидроцилиндра, если

механический и объемный КПД гидроцилиндра η

= 0,98, η

= 1, масса поршня со

штоком т = 50 кг. Давлением жидкости в штоковой полости гидроцилиндра

пренебречь.

9.8. Гидромотор развивает крутящий момент M = 100 H∙м при частоте

вращения п = 1800 об/мин. Определить расход, давление и мощность потока

жидкости на входе в гидромотор, если его рабочий объем q = 50 см

механический КПД η

= 0,96, объемный КПД η

= 0,95, а давление жидкости на

сливе р

= 80 кПа.

9.9. Определить КПД гидромотора, если давление жидкости на входе р

= 15

МПа, расход Q = 1,5 л/с, частота вращения вала п = 20 об/с, крутящий момент M =

126 H∙м, давление на сливе р

= 0,05 МПа, рабочий объем гидромотора q = 70 см

24. Объемный насос нагнетает рабочую жидкость ( =880 кг/м

) в

гидроцилиндр, расположенный выше насоса на 0,7 м по трубопроводу длиной l =

9 м и диаметром d = 16 мм. Определить давление насоса, потребляемую им

мощность и КПД, если расход жидкости гидроцилиндром Q = 66 л/мин, давление

на входе в гидроцилиндр р = 914 кПа, коэффициент гидравлического трения

трубопровода  = 0,05, суммарный коэффициент местных сопротивлений  = 8,

мощность приводного электродвигателя N

= 2 кВт, его КПД η

= 0,92.

25. Насос подает воду на высоту h = 15 м с расходом Q = 720 л/мин по

трубопроводу, потери напора в котором h

= 5,0 м. Определить мощность

приводного двигателя, если его КПД η

= 0,9, а КПД насоса η

= 0,65.

26. Определить напор Н и полезную мощность N

насоса, если на его

напорном патрубке манометр показывает 1,0 МПа, вакуумметр на всасывающем

патрубке – 50 кПа, а расстояние по вертикали между точкой подключения

вакуумметра и центром манометра равно 0,5 м. Диаметры напорного и

всасывающего патрубков одинаковы, подача насоса – 15 дм

/с, плотность

жидкости  = 1000 кг/м

28. Определить давление насоса и потребляемую им мощность, если он

подает воду из пруда в открытый бак на высоту 20 м по трубопроводу длиной 80

м и диаметром 150 мм, сумма коэффициентов всех местных сопротивлений

которого равна 17, а коэффициент гидравлического трения – 0,03. Подача насоса

равна 144 м

/ч, а КПД – 0,75.

29. Насос подает воду в количестве 72 м

/ч по трубопроводу диаметром 150

мм на высоту 30 м. Определить КПД насоса, если потребляемая им мощность

равна 9,2 кВт, полный коэффициент сопротивления трубопровода ∙l/d +  = 30,

а давление на поверхности жидкости в резервуаре, из которого забирается вода, и

в баке, в который вода поступает от насоса, равно атмосферному.

11.2. Поршневой насос двухстороннего действия (рис. 3) подает воду с

расходом Q = 10 л/с на высоту Н

= 40 м по трубопроводу длиной l = 80 м и

диаметром d = 100 мм. Определить диаметры цилиндра и штока D и d

, ход

поршня h и мощность насоса, если частота вращения кривошипа п = 100 об/мин,

объемный КПД насоса η

= 0,9, полный КПД η = 0,8. Заданы отношения h / D = 1,5

и d

/ D = 0,20, коэффициент потерь на трение  = 0,03, суммарный коэффициент

местных сопротивлений  = 25.

11.3. Поршневой насос дифференциального действия (рис. 4) имеет диаметр

поршня D = 250 мм, ход поршня h = 300 мм, объемный КПД η

= 0,9. Определить

подачу насоса при частоте вращения п = 60 об/мин, а также диаметр его штока из

условия равенства подачи при прямом и обратном ходе поршня.

11.4. Трехпоршневой насос одностороннего действия развивает давление р

= 0,64 МПа и подачу Q = 10 л/с. Определить частоту вращения вала насоса и его

мощность, если диаметр поршня D = 150 мм, радиус кривошипа r = 60 мм,

объемный КПД насоса η

= 0,94, полный КПД η = 0,80.

37. Поршневой насос одностороннего действия (рис. 2) подает воду в

резервуар вместимостью 7 м

. Определить время наполнения резервуара, если

диаметр поршня насоса равен 150 мм, радиус кривошипа – 125 мм, частота

вращения коленчатого вала – 50 об/мин, объемный КПД насоса – 0,95.

38. Определить объемный КПД насоса двустороннего действия, если

диаметр его поршня равен 150 мм, диаметр штока – 50 мм, ход поршня – 200 мм,

частота вращения коленчатого вала – 40 об/мин, а утечка жидкости – 0,22 л/с.

12.3. Определить мощность трехвинтового насоса при частоте вращения n =

2900 об/мин, если развиваемое им давление р = 2,2 МПа, наружный диаметр

ведомого винта d

= 62 мм, объемный КПД η

= 0,8, КПД насоса η = 0,78.

12.4. Аксиально-поршневой насос должен создавать подачу Q = 3,5 л/с и

давление р

= 22 МПа при частоте вращения n = 1440 об/мин. Рассчитать

основные геометрические параметры насоса – диаметр цилиндра d, ход поршня h,

диаметр делительной окружности ротора D, а также мощность насоса, если число

цилиндров z = 7, угол наклона диска γ = 20°, объемный КПД η

= 0,95,

механический КПД η

= 0,9, h = 2·d.

12.6. Определить угол наклона диска γ аксиально-поршневого гидромотора,

при котором частота вращения его вала n = 1200 об/мин, если расход рабочей

жидкости Q = 3 л/с, перепад давлений р

гм

= 12 МПа, количество цилиндров z = 7,

диаметр цилиндра d = 30 мм, диаметр окружности, на которой расположены оси

цилиндров, D = 160 мм, объемный КПД η

= 0,98, механический КПД η

= 0,90.

Каким будет при этом крутящий момент на валу гидромотора?

12.7. Определить расход рабочей жидкости Q и давление р

на входе в

радиально-поршневой гидромотор, при которых крутящий момент на его валу

будет равным М = 1,5 кН∙м, а частота вращения вала n = 120 об/мин, если

давление на выходе р

= 0,20 МПа. Рабочий объем гидромотора q

= 1000 см

механический КПД η

= 0,96, объемный КПД η

= 0,94.

12.8. Определить крутящий момент и частоту вращения вала шестеренного

гидромотора при расходе рабочей жидкости Q = 0,8 л/с, если давление на входе в

гидромотор р

= 10,5 МПа, а давление на выходе р

= 0,5 МПа. Ширина шестерни

b = 32 мм, модуль зацепления m = 4 мм, число зубьев z = 20, механический КПД

= 0,8, объемный КПД η

= 0,90.

12.9. Определить мощность пластинчатого насоса однократного действия,

если вакуум на входе р

вак

=30 кПа, манометрическое давление, развиваемое

насосом, р

ман

= 1,5 МПа, радиус статора R = 30 мм, число пластин z = 8, толщина

пластин δ = 2 мм, ширина пластины b = 30 мм, эксцентриситет е = 3 мм, частота

вращения ротора n = 1000 об/мин, объемный КПД η

= 0,65, полный КПД насоса η

= 0,55. Диаметры всасывающей и напорной гидролиний одинаковы.

39. Определить рабочий объем q

и подачу шестеренного насоса Q при

частоте вращения 1200 об/мин, если ширина шестерни равна 28 мм, диаметр ее

начальной окружности – 50 мм, количество зубьев – 10, а объемный КПД – 0,95.

40. Определить частоту вращения аксиально-поршневого насоса с

наклонным диском, при которой его подача Q = 1,75 дм

/с, если диаметры

поршней d = 20 мм, диаметр окружности, на которой расположены оси поршней

D = 80 мм, угол наклона диска γ = 15°, количество поршней z = 7, а объемный

КПД насоса η

= 0,93.

Каким должен быть угол наклона диска γ, чтобы подача насоса возросла на

25%.

41. Определить рабочий объем q

и подачу Q пластинчатого насоса

двукратного действия, а также потребляемую им мощность N, если частота

вращения ротора n = 1200 об/мин, объемный и полный КПД равны

соответственно η

= 0,85 и η = 0,73, абсолютное давление на входе в насос р

= 80

кПа, на выходе р

= 650 кПа. Насос имеет 8 пластин и следующие геометрические

размеры: полуоси профиля поверхности статора R

= 50 мм, R

= 40 мм, ширина

пластины b = 25 мм, ее толщина δ = 2 мм.

13.8. Определить КПД объемного гидропривода вращательного движения

(рис. 13, а), насос которого развивает давление р

= 9,5 МПа, подачу Q

= 1,2 л/с и

КПД насоса η

= 0,80. Аксиально-поршневой гидромотор имеет следующие

параметры: частота вращения n = 1100 об/мин, диаметры цилиндров d = 16 мм,

количество цилиндров z = 12, диаметр окружности центров цилиндров D = 82 мм,

угол наклона диска γ = 20°, механический КПД η

гм

= 0,85. Напорная гидролиния

имеет длину l

= 6 м и диаметр d

= 21 мм, сливная – l

= 9 м и d

= 33 мм. Рабочая

жидкость – масло индустриальное И-30 (ν = 30 мм

/с,  = 890 кг/м

). Потери

давления в местных сопротивлениях трубопроводов принять равными 90 %

потерь давления на трение, а потерями давления во всасывающей гидролинии

пренебречь.

13.9. Определить мощность и КПД объемного гидропривода

поступательного движения (рис. 13, б), если гидроцилиндр имеет диаметры

поршня D = 200 мм, штока d = 80 мм, механический КПД η

= 0,96, объемный

КПД η

= 0,99, а насос развивает подачу Q

= 1,1 л/с, давление р

= 1,6 МПа и КПД

насоса η

= 0,85. Всасывающий трубопровод имеет приведенную длину l

= 2 м и

диаметр d

= 39 мм, напорный – l

= 6 м и d

= 19,2 мм, сливной – l

= 10 м и d

= 24

мм. Рабочая жидкость – масло турбинное 30 (ν = 30 мм

/с,  = 900 кг/м

13.10. Регулирование скорости вращения вала гидромотора осуществляется

дросселем, установленным последовательно в напорной гидролинии (рис. 13, а).

Определить минимальную частоту вращения вала гидромотора из условия

допустимой потери мощности в гидроклапане N

кл

= 1,5 кВт, установленном

параллельно насосу, если давление нагнетания насоса р

= 6,3 МПа, его подача Q

= 30 л/мин, рабочий объем гидромотора q

= 22,8 см

, его объемный КПД η

= 0,95.

13.11. Насос, работающий в составе объемного гидропривода

вращательного движения (рис. 13, а), имеет подачу Q

= 36,9 л/мин и давление р

4,23 МПа. Определить частоту вращения вала гидромотора с рабочим объемом

ом

= 46 см

и КПД гидропривода, если крутящий момент на валу гидромотора М

= 30 Н∙м, объемные КПД насоса и гидромотора равны η

он

= 0,96, η

ом

= 0,95,

механические КПД насоса и гидромотора равны η

мн

= 0,98, η

мм

= 0,97, потери

давления в гидролиниях и гидроаппаратах р = 54 кПа.

13.12. В объемном гидроприводе вращательного

движения с управлением гидродроссель установлен на

выходе (рис. 18). Частота вращения гидромотора n =

1600 об/мин, момент на валу М = 22 Н∙м, рабочий объем

гидромотора q

ом

= 32 см

, механический КПД η

мм

= 0,90,

объемный η

ом

= 0,94. Потери давления в золотниковом

гидрораспределителе, дросселе и фильтре

соответственно равны: р

= 0,2 МПа, р

др

= 0,5 МПа,

р

= 0,10 МПа. Потери давления в трубопроводах

составляют 5 % перепада давления в гидромоторе.

Подача насоса на 10 % больше расхода гидромотора,

КПД насоса η

= 0,88. Определить КПД гидропривода.

Рис. 18

13.14. Определить мощность, потребляемую насосом объемного

гидропривода с дроссельным регулированием (рис. 19),

потери мощности из-за слива масла через гидроклапан и

КПД гидропривода, если усилие на штоке гидроцилиндра

R = 63 кН, потери давления в напорной гидролинии при

движении поршня вправо р

= 0,2 МПа, расход масла

через гидроклапан Q

= 1,55 л/мин, объемный и

механический КПД гидроцилиндра η

= 1, η

= 0,97, КПД

насоса η

= 0,80. Диаметр поршня D = 125 мм, диаметр

штока d = 63 мм. Дроссель настроен на пропуск расхода

др

= 12 л/мин. Утечками масла в гидроаппаратуре

пренебречь. Рис. 19

13.15. Насос объемного гидропривода с

дроссельным регулированием (рис. 20) развивает

давление р

= 10 МПа и постоянную подачу, при

которой максимальная частота вращения вала

гидромотора n = 2200 об/мин. Определить потери

мощности из-за слива рабочей жидкости через

гидроклапан при частоте вращения вала гидромотора

= 1500 об/мин, если рабочий объем гидромотора

= 20 см

, а его объемный КПД η

= 0,97.

Рис. 20

13.16. В объемном гидроприводе гидромотор и

гидроцилиндр включены параллельно (рис. 21). Какую

подачу должен создавать насос, чтобы поршень

гидроцилиндра диаметром D = 50 мм перемещался

влево со скоростью u

= 6 см/с, а вал гидромотора с

рабочим объемом q

= 16 см

вращался с частотой n =

20 об/с, если объемные КПД гидроцилиндра и

гидромотора η

оц

= 1, η

ом

= 0,98? Утечкой масла в

гидроаппаратуре пренебречь.

Рис. 21

13.17. В объемном гидроприводе (рис. 21) гидроцилиндр (D = 125 мм, d = 63

мм) и гидромотор с рабочим объемом q

= 20 см

соединены параллельно. Потери

давления в напорной гидролинии гидроцилиндра p

= 0,23 МПа, в напорной и

сливной линиях гидромотора – p

= 0,3 МПа, утечки масла в гидроаппаратуре

ут

= 5 см

/с.

Определить КПД гидропривода и момент на валу гидромотора, если

постоянная подача насоса Q

= 42 л/мин, а его КПД η

= 0,83. Усилие на штоке

гидроцилиндра при движении поршня вправо со скоростью υ

= 5 см/с равно R =

50 кН. Полные и объемные КПД гидроцилиндра и гидромотора соответственно

равны: η

= = 0,95, η

оц

= 1; η

= 0,90, η

ом

= 0,98.

13.18. Насос объемного гидропривода

(рис. 22) развивает давление р

= 7,5 МПа и

постоянную подачу Q

= 30 л/мин. Поршни

гидроцилиндров (D = 160 мм, d = 80 мм)

перемещаются вверх с одинаковой скоростью.

Определить скорость движения поршней и

потери мощности из-за слива масла через

гидроклапан, если гидродроссель настроен на

пропуск расхода Q

др

= 7,2 л/мин, а объемные

КПД гидроцилиндров η

= 0,99. Утечками масла

в гидроаппаратуре пренебречь.

Рис. 22

13.19. Вал гидромотора 1 с рабочим объемом

о1

= 25 см

вращается с частотой n

= 800 об/мин.

Определить частоту вращения вала гидромотора 2

(рис. 23) с рабочим объемом q

о2

= 32 см

, если подача

насоса Q

= 42 л/мин, утечки масла в

гидроаппаратуре q

ут

= 5 см

/с, а объемные КПД

обоих гидромоторов η

= 0,98.

Рис. 23

13.20. Определить пределы регулирования частоты вращения вала

гидромотора, рабочий объем которого может изменяться от q

о1

= 10 см

до q

о2

= 50

см

, если подача насоса Q

= 14,6 л/мин, утечки жидкости в гидроаппаратуре

гидропривода q

ут

= 200 см

/мин, объемный КПД гидромотора η

= 0,98.

42. Определить мощность и КПД объемного гидропривода поступательного

движения (рис. 19), насос которого развивает давление 10,2 МПа и подачу 0,4 л/с.

Диаметр поршня гидроцилиндра, который при рабочем ходе перемещается

вправо, равен 100 мм, диаметр штока – 50 мм. Утечки рабочей жидкости в

гидроаппаратуре составляют 0,005 л/с, потери давления в напорной гидролинии –

200 кПа. Объемный и механический КПД гидроцилиндра равны соответственно

= 1, η

= 0,85, а КПД насоса η

= 0,85. Потерями давления в сливной гидролинии

пренебречь.

43. Определить мощность, потребляемую объемным гидроприводом

вращательного движения (рис. 18) и его КПД, если полезный крутящий момент на

валу гидромотора 60 Н·м, частота вращения – 500 об/мин, рабочий объем

гидромотора – 50 см

. Потери давления в напорной гидролинии составляют 100

кПа, в сливной – 50 кПа, гидромеханический и объемный КПД гидромотора

равны соответственно η

гм

= 0,92 и η

= 0,96, КПД насоса η

=0,83. Утечки

жидкости в гидроаппаратуре q

ут

= 0,06 л/мин.

44. Определить потери мощности из-за слива рабочей жидкости через

гидроклапан при частоте вращения вала гидромотора 1200 об/мин, который

входит в состав объемного гидропривода с дроссельным регулированием (рис.

20), если насос развивает давление 10 МПа и постоянную подачу. Максимальная

частота вращения вала гидромотора равна 1800 об/мин, рабочий объем – 20 см

объемный КПД η

= 0,96.

45. Определить частоту вращения вала гидромотора с рабочим объемом q

= 20 см

и объемным КПД η

= 0,97, если в гидросистеме он включен параллельно

с гидроцилиндром (рис. 21), поршень которого диаметром 50 мм перемещается

влево со скоростью 10 см/с. Насос развивает постоянную подачу Q

= 30 л/мин,

объемный КПД гидроцилиндра η

оц

= 1.

Приложение 1

Характеристики некоторых жидкостей

Жидкость

Плотность, кК/м

Коэффициент

объемного

Кинематическая вязкость, мм

/с,

при температуре, С

Сжатия

× 10

, Па

-1

расширения

× 10

, C

-1

15 20 50

Вода 1000 0,49 0,20 1,14 1,01 0,55

Ртуть 13600 0,039 0,18 - 0,114 -

Глицерин 1260 0,25 0,49 - 1180 -

Бензин 680-780 0,92 1,255 0,93 - 0,54

Керосин 790-820 0,77 0,96 2,7 2,5 1,50

Спирт этиловый 790 0,78 1,10 - 1,52 0,50

Мазут 890-940 - - - 2000 -

Нефть легкая 884 0,78 0,60 - 25 -

Нефть тяжелая 924 0,78 0,60 - 140 -

Масла:

индустриальные

И-12 880 - - - 50 10-14

И-20 885 0,72 0,73 - 100 17-23

И-30 890 - - - 170 23-33

И-50 910 0,68 - - 400 47-55

АМГ-10 850 0,74 0,83 - 18 10

турбинное-57 920 0,56 0,65 - - 55-59

веретенное АУ 880 - - - 50 12-14

трансформаторное 890 - - - 30 9,6

турбинное 30 и 34 900 - - - - 28-32

Воздух 1,20 - - - 1490 -