Определить минимальную силу тяжести груза

Р.71

Решение задач по гидравлике

Есть готовые решения этих задач, контакты

МОДУЛЬ 1

Задача 1

Определить минимальную силу тяжести груза G, который при заливке формы чугуном нужно положить на верхнюю опоку, чтобы предотвратить ее всплывание. Вес верхней опоки G_оп = 650 Н.

Плотность жидкости чугуна ρ = 7000 кг/м³. Вес чугуна в литниках и выпорах не учитывать. Размеры: a = 150 мм; b = 150 мм; D₁ = 160 мм; D₂ = 300 мм.

Задача 2

Определить объем гидроаккумулятора V_г = V₁ + V₂, обеспечивающего выпуск штока гидроцилиндра против действия нагрузки F = 45 кН. Диаметры: цилиндра D = 120 мм; штока d = 60 мм; ход штока L = 1200 мм; давление на сливе р_с = 0,3 МПа.

Процесс расширения воздуха считать изотермическим, максимальное давление в системе р_max = 12 МПа.

Задача 3

Вода перетекает из бака А в резервуар Б по трубе длиной l = 2,5 м и диаметром d = 25 мм, на которой установлены вентиль (ζ_в = 3,5) и диффузор с углом α = 8° и диаметром выходного отверстия D = 75 мм.

Показание мановакуумметра р_вак = 10 кПа; высота Н = 2,5 м, h = 2 м. Определить расход Q с учетом всех местных сопротивлений и трения по длине (λ = 0,03). Вход в трубу без закруглений, радиус кривизны колен R = 25 мм. Взаимным влиянием сопротивлений пренебречь.

Задача 4

Вода по трубе Т подается в резервуар А откуда через сопло диаметром d₁ = 8 мм перетекает в резервуар Б. Далее через внешний цилиндрический насадок d₂ = 10 мм вода попадает в резервуар В и, наконец, вытекает в атмосферу через внешний цилиндрический насадок d₃ = 6 мм. При этом H = 1,1 м; b = 25 мм. Определить расход воды через систему и перепады уровней h₁ и h₂. Коэффициенты истечения принять: μ₁ = 0,97, μ₂ = μ₃ = 0,82.

Задача 5

Определить абсолютное давление воды перед входом в центробежный насос при подаче Q = 0,628 л/с и высоте всасывания H_вс = 5 м. Всасывающую трубу, длина которой l = 8 м, а диаметр d = 20 мм, считать гидравлически гладкой. Учесть сопротивление приемного клапана К с фильтрующей сеткой ζ_кл = 3. Вязкость воды ν = 0,01 Ст. Атмосферное давление – 750 мм рт. ст.

Задача 7

Пластинчатый насос имеет следующие размеры: диаметр внутренней поверхности статора D = 100 мм; эксцентриситет e = 10 мм; толщина платин δ = 3 мм, ширина платин b = 40 мм.

Определить мощность, потребляемую насосом при частоте вращения n = 1450 об/мин и давлении на выходе из насоса p = 5 МПа. Механический к.п.д. принять равным η_м = 0,9.

МОДУЛЬ 2

Задача 4

На рисунке изображена схема устройства, известного под названием «Геронов фонтан».

Трубы А и Б заполнены водой, а труба В – воздухом. Объяснить принцип действия и определить скорость истечения вод из насадка (сопла) этого фонтана, если размеры H₁ = 24 м, H₂ = 4 м, H₃ = 0,4 м. Потерями напора в системе и весом воздуха в трубе В пренебречь.

 

Задача 6

Дана схема в двух проекциях жидкостного тракта системы охлаждения V – образного двигателя (дизеля) большой мощности. Центробежный насос Н, имеющий один вход и два выхода, нагнетает жидкость в охлаждающие рубашки блоков Б цилиндров по трубам l₁; d₁. Из блоков жидкость движется по трубам l₂; d₂ в радиатор Р, а из радиатора – снова в насос Н по трубе l₃; d₃.

По данным размерам труб, значениям коэффициентов сопротивления блока ζ_бл, радиатора ζ_р и колена ζ_к, а также коэффициента Дарси (режим течения турбулентный) и по характеристике насоса Н  при частоте вращения n = 1500 об/мин, требуется:

1. Выразить суммарную потерю напора как функцию расхода и построить характеристику системы, т.е. график Σh = f(Q), считая режим сопротивления квадратичным.
2. На том же графике построить характеристику насоса при частоте вращения n = 2400 об/мин в виде кривых Н и η по Q.
3. Определить расход воды в системе; напор, создаваемый насосом; к.п.д. насоса и потребляемую мощность.

Расход через расширительный бачок считать равным нулю. Данные для расчета: l₁= 0,8 м, d₁ = d₂ = 30 мм; l₂= 1,8 м, l₃= 0,8 м, d₃ = ; ζ_бл = 4; ζ_р = 7; ζ_к = 0,3; λ_т = 0,035.

Задача

Компенсационный бачок системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания расположен на 0,5 м выше оси вращения вала насоса и соединен с атмосферой. Определить кавитационный запас и разность между ним и критическим кавитационным запасом при температуре воды t = 80°С (р_н.п. = 45 кПа), если кавитационный коэффициент быстроходности, по формуле Руднева, С = 1200; Q = 5 л/с; n = 6000 об/мин; h_а = 740 мм рт. ст. Диаметр входного трубопровода d = 40 мм.

Задача 7

Определить разность между кавитационным запасом и критическим кавитационным запасом для центробежного насоса предыдущей задачи при движении по шоссе (высота над уровнем моря Н = 4200 м, атмосферное давление h_а = 740 мм рт. ст.).

МОДУЛЬ 3

Задача 1

Определить избыточное давление p₀ воздуха в напорном баке по показанию манометра, составленного из двух U-образных трубок с ртутью. Соединительные трубки заполнены водой. Отметки уровней даны в метрах. Какой высоты H должен быть пьезометр для измерения того же давления p₀? Плотность ртути ρ_рт = 13600 кг/м³.

Задача 2

Для опрессовки водой подземного трубопровода (проверки герметичности) применяется ручной поршневой насос. Определить объем воды (модуль упругости K = 2000 МПа), который нужно накачать в трубопровод для повышения избыточного давления в нем от 0 до 1,0 МПа. Считать трубопровод абсолютно жестким. Размеры трубопровода: длина L = 500 м, диаметр d = 100 мм. Чему равно усилие на рукоятке насоса в последний момент опрессовки, если диаметр поршня насоса d_п = 40 мм, а соотношение плеч рычажного механизма a/b = 5?

Задача 3

От бака, в котором с помощью насоса поддерживается постоянное давление жидкости, отходит трубопровод диаметром d = 50 мм. Между баком и краном К на трубопроводе установлен манометр. При закрытом положении крана p₀ = 0,5 МПа. Найти связь между расходом жидкости в трубопроводе Q и показанием манометра p при разных открытиях крана, приняв коэффициент сопротивления входного участка трубопровода (от бака до манометра) ζ = 0,5. Плотность жидкости ρ = 800 кг/м³.

Подсчитать расход жидкости при полном открытии крана, когда показание манометра p = 0,485 МПа.

Задача 4

Жидкость вытекает через сопло диаметром d₀, устроенное в горизонтальном дне сосуда. Найти связь между диаметром струи d и высотой z, если напор равен Н. Сопротивлениями пренебречь.

Задача 5

Общая длина одной из исполнительных магистралей гидросистемы l = 10 м; диаметр d = 10 мм, скорость движения рабочей жидкости и u = 7,5 м/с; вязкость n = 0,5 Ст. В связи с нагреванием рабочей жидкости в системе происходит понижение вязкости до n = 0,15 Ст и турбулизация потока в гидравлически гладкой трубе. Насколько изменится суммарная потеря напора в указанной магистрали при турбулизации потока и неизменном расходе жидкости?

Задача 6

Определить расход воды через сифонный трубопровод, изображенный на рисунке, если высота H₁ = 1 м; H₂ = 2 м; H₃ = 4 м. Общая длина трубы l = 20 м; диаметр d = 20 мм. Режим течения считать турбулентным. Учесть потери при входе в трубу ζ₁ = 1; в коленах ζ₂ = 0,20; в вентиле ζ₃ = 4 и на трение в трубе λ_т = 0,035. Подсчитать вакуум в верхнем сечении x–x трубы, если длина участка от входа в трубу до этого сечения l_x = 8 м.

Задача 7

При каком значении угла b₂ наклона лопаток рабочего колеса на выходе величины подач, соответствующие максимальному гидравлическому к.п.д. и номинальным гидравлическим потерям, совпадают?

МОДУЛЬ 4

Задача 1

Определить максимальную высоту H_max, на которую можно подсасывать бензин поршневым насосом, если давление его насыщенных паров составляет h_н.п. = 200 мм рт. ст., а атмосферное давление h_а = 700 мм рт. ст.

Чему равна при этом сила вдоль штока, если известно H₀ = 1 м; ρ_в = 700 кг/м³; D = 50 мм?

Задача 2

В системе дистанционного гидроуправления необходимо обеспечить ход l₂ поршня В равным ходу l₁, поршня А, т.е. l₁ = l₂ = l = 32 мм. Поршень В диаметром d = 20 мм должен действовать на рычаг С с силой F₂ = 8 кН. Цилиндры и трубопровод заполнены маслом с модулем упругости К = 1400 МПа. Объем масла, залитого при атмосферном давлении, V = 700 см³. Определить диаметр D поршня А и силу F₁, приложенную к поршню А. Упругостью стенок цилиндров и трубок, а также силами трения поршней о стенки цилиндров пренебречь.

Задача 3

Определить расход жидкости, вытекающей из трубы диаметром d = 16 мм через плавное расширение (диффузор) и далее по трубе диаметром D = 20 мм в бак. Коэффициент сопротивления диффузора ξ = 0,2 (отнесен к скорости в трубе), показание манометра p_м = 20 кПа; высота h = 0,5 м; H = 5 м; плотность жидкости ρ = 1000 кг/м³. Учесть потери на внезапное расширение, потерями на трение пренебречь, режим течения считать турбулентным.

Задача 4

Для выпуска воды из бака в его стенке устроено отверстие и введена труба, как показано на рисунке.

Однако пропускная способность полученного насадка (внутреннего цилиндрического) оказалась недостаточной. Во сколько раз можно увеличить пропускную способность указанной трубы, не меняя ее диаметра и напора, если приставить к ней сопло (внутри бака) и диффузор снаружи? Трением внутри трубки пренебречь. Значения коэффициентов сопротивления сопла и диффузора, а также степень расширения диффузора взять из предыдущей задачи. Режим истечения в обоих случаях считать безотрывным и бескавитационным.

Задача 5

Какое давление должен создавать насос при подаче масла Q = 0,4 л/с и при давлении воздуха в пневмогидравлическом аккумуляторе p₂ = 2 МПа, если коэффициент сопротивления квадратичного дросселя равен ζ = 100; длина трубопровода от насоса до  гидроаккумулятора l = 4 м, диаметр трубопровода d = 10 мм? Свойства масла ρ = 900 кг/м³; ν = 0,5 Ст. Коэффициент ζ отнесен к трубе d = 10 мм.

Задача 6

На рисунке показан всасывающий трубопровод гидросистемы. Длина трубопровода l = 1 м, диаметр d = 20 мм, расход жидкости Q = 0,314 л/с, абсолютное давление воздуха в бачке р₀ = 100 кПа, Н = 1 м, плотность жидкости ρ = 900 кг/м³. Определить абсолютное давление перед входом в насос при температуре рабочей жидкости t = +25°С (ν = 0,2 Ст).  Как изменится искомое давление в зимнее время, когда при этом же расходе температура жидкости упадет до -35 °С (ν =10 Ст).

Задача 7

Центробежный насос системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания работал с подачей Q = 8 · 10^-3 м³/с и с частотой вращения n = 250 с^-1. После модернизации системы охлаждения двигателя диаметр рабочего колеса увеличили в 1,3 раза. Определить напор нового насоса, если его подача и частота вращения остались неизменными. Принять, что характеристика исходного насоса описывается уравнением H_H = H_o + k₁Q – k₂Q².

Есть готовые решения этих задач, контакты