Методические указания к выполнению домашнего задания по курсу «Гидравлика, гидро- и пневмоприводы» для студентов направления подготовки (стр. 3 из 7)
Рабочая жидкость в гидроприводе является одновременно носителем энергии и смазкой. При этом она подвергается воздействию высоких давлений, скоростей и температур. Кроме этого, жидкость должна быть нейтральной к материалам, быть пожаробезопасной и нетоксичной. В значительной степени этим требованиям удовлетворяют минеральные масла и синтетические жидкости на кремнийорганической основе. В настоящее время в качестве рабочих жидкостей объемных гидроприводов, используемых в общем машиностроении, применяются минеральные масла: индустриальные
; турбинное; веретенное; АМГ – 10 и др. Тип рабочей жидкости, применяемой в гидроприводе, определяется условиями его эксплуатации.Простейшими гидродвигателями, которые применяются в качестве исполнительных механизмов гидроприводов различных машин с поступательным движением выходного звена, являются гидроцилиндры. Преимущественно применяют гидроцилиндры двустороннего действия с односторонним штоком. Схема такого гидроцилиндра показана на рис.2.1.
Расход гидроцилиндра определяется из соотношения
, (2.1)где Sэ – эффективная площадь поршня гидродвигателя;
Vn – скорость движения поршня;
- объемный к. п. д. 
Рисунок 2.1 – Схема гидроцилиндра с односторонним штоком двустороннего действия
Площадь Sэ зависит от направления движения поршня. При движении поршня вправо Sэ пр=pD2/4, при движении влево –
Sэлев=p(D2 – d2)/4. При изменении площади соответственно изменяются расход и скорость движения жидкости при ходе влево или вправо.
Усилие на штоке F определяется из уравнения равновесия поршня и для хода вправо будет равно:
F = (F1-F1)∙ 
, (2.2)
или
∙ , (2.3)где р1 и р2 – давления жидкости в рабочей и сливной полостях гидроцилиндра; D – диаметр поршня; d – диаметр штока;
- механический к. п. д. гидроцилиндра, учитывающий потерю энергии в гидроцилиндре на преодоление сил трения при движении поршня и штока ( = 0,85-0,95).Выходная (полезная) мощность гидроцилиндра Nвыхопределяется из соотношения
Nвых = F× Vn , (2.4)
где F – усилие на штоке; Vn – скорость передвижения поршня.
Входная мощность N определяется параметрами на входе в цилиндр
Nвх = ΔP×Q , (2.5)
где ΔP – перепад давления на гидроцилиндре;
Q – расход гидроцилиндра.
К. п. д. цилиндра – это отношение выходной мощности к входной:
. (2.6)Другим типом гидродвигателей, которые используются в гидроприводе, являются гидромоторы. Условное обозначение регулируемого гидромотора показано на рис.2.2.
 | Гидромотор, как и роторный насос, характеризуется рабочим объемом V0 , который зависит от его вида. Расход гидромотора определяется по формуле |
| Рисунок 2.2 – Условное обозначение гидромотора |
(2.7)где n – частота вращения вала гидромотора;
- объемный к. п. д.Перепад давления на гидромоторе определяется разностью между давлением на входе и на выходе, т. е.
Dр = р1-р2. (2.8)
Полезная мощность гидромотора равна
Nn = М×w, (2.9)
где М – крутящий момент на валу гидромотора; w - угловая скорость вала, w = pn/30.
Мощность, потребляемая гидромотором:
N =DpQ. (2.10)
Отношение Nп/N определяет общий к. п. д. гидромотора
. (2.11)При гидравлическом расчете трубопроводов в гидроприводе учитываются как потери трения по длине, так и местные потери.
Давление в любом сечении гидролиний гидропривода может быть определено по упрощенному уравнению Бернулли
, (2.12)где
и 
- давления соответственно в 1-м и 2-м сечениях; 
- общие потери; 
- потери давления на трения по длине; 
- потери давления на местных сопротивлениях.Методика расчета потерь напора на трение по длине и
на местных сопротивлениях была рассмотрена выше.
Потери давления на трение по длине трубопровода определяют по формуле Дарси
, (2.13)где
- плотность жидкости,а местные гидравлические потери давления по формуле Вейсбаха
. (2.14)Потери давления в гидравлических аппаратах чаще всего оценивают по расходу, проходящему через аппараты.
Расход жидкости через дроссель определяют по формуле
, (2.15)где
– коэффициент расхода дросселя, для игольчатых дросселей μ = 0,75 – 0,8; Sдр – площадь проходного сечения дросселя; △р = р1– р2 - перепад давления на дросселе; ρ – плотность жидкости. 3 КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
Номера контрольных заданий (задач) студент-заочник выбирает по последней цифре (табл.3.1), а числовые значения – предпоследней цифре шифра зачетной книжки студента (табл.3.2)
В условиях задач могут не всегда быть указаны все цифровые значения параметров, необходимые для решения задач (например, коэффициент кинематической вязкости, плотность или другой параметр). Недостающие параметры приведены в приложениях. В исключительных случаях можно пользоваться данными других справочников, указав их название в списке литературы ОДЗ.
Таблица 3.1 – Варианты контрольных задач
| Последняя цифра номера зачетной книжки | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 0 |
| Номера задач | 3,4 | 2,5 | 1,6 | 2,6 | 1,4 | 3,6 | 2,5 | 1,5 | 2,4 | 3,5 |
ЗАДАЧИ
Задача 1 (рис.3.1). По сифонному трубопроводу длинной
жидкость Ж при температуре 20 
сбрасывается из отстойника А в отводящий канал Б. Какой должен быть диаметр d трубопровода (его эквивалентная шероховатость 
), чтобы обеспечить сбрасывание жидкости в количестве Q при напоре H? Трубопровод снабжен приемным клапаном с сеткой ( 
), а повороты имеют углы 45 
. Данные в соответствии с вариантом задания выбрать из табл.3.2. 
Рисунок 3.1
Задача 2 (рис.3.2). Центробежный насос, перекачивающий жидкость Ж при температуре 20
, развивает подачу Q. Определить допустимую высоту всасывания 
, если длина всасывающего трубопровода , диаметр d, эквивалентная шероховатость , коэффициент сопротивления обратного клапана 
, а показание вакуумметра не превышало бы 
. Данные в соответствии с вариантом задания выбрать из табл.3.2.