Методические указания по изучению дисциплины и выполнению (стр. 5 из 8)
4. Как определить коэффициент полезного действия гидромуфты и гидротрансформатора, какова его зависимость от передаточного отношения и коэффициента трансформации момента?
5. Что такое прозрачность гидротрансформатора?
6. Объясните принцип действия комплексной гидропередачи с одним и двумя реакторами.
7. Как построить характеристики совместной работы гидротрансформатора с двигателем?
Л и т е р а т у р а: [1, с. 243…263]; [2, с. 240…271]; [3,с. 237…262]; [5, с. 327…365].
1. 4. 2. Объемные гидропередачи и гидроприводы
Под гидроприводом понимается гидромеханическая система, предназначенная для передачи энергии от двигателя к рабочему органу машины и управления режимами его работы посредством жидкости. Гидропривод, в котором применяются объемные гидромашины (насос и гидродвигатель), называется объемным. Гидросистема – совокупность гидроприводов, объединенных некоторыми общими элементами.
Ознакомиться с общим устройством, достоинствами и недостатками объемного гидропривода (ОГП). Изучить назначение, виды, принцип действия элементов ОГП: гидроаппаратов (клапанов, распределителей, регуляторов потока, синхронизаторов, аккумуляторов), кондиционеров рабочей жидкости (баков, фильтров, теплообменников), трубопроводов. Выяснить, какие рабочие жидкости применяются в ОГП.
Изучить типовые принципиальные схемы ОГП, применяемые в сельскохозяйственной технике, способы регулирования скоростей гидродвигателей. Уяснить силовые и кинематические зависимости параметров полнопоточной объемной гидропередачи вращательного действия (кинематическое передаточное отношение, коэффициент трансформации момента, КПД). Изучить устройство, принцип действия и применение объемной гидромеханической (двухпоточной) передачи.
Ознакомиться с назначением, общим устройством, принципом действия, типовыми схемами импульсных и следящих гидроприводов (гидроусилителей), применяемых в сельскохозяйственной технике.
Уметь выполнить общий расчет ОГП (обоснование схемы, подбор гидродвигателя, насоса, гидроаппаратов, кондиционеров, трубопроводов, расчет потерь давления, определение режимов работы и КПД).
Ознакомиться с особенностями эксплуатации ОГП в условиях сельского хозяйства.
Вопросы для самопроверки
1. Из каких элементов состоит ОГП?
2. Назовите достоинства и недостатки ОГП.
3. Объясните конструкции гидроаппаратов, применяемых в ОГП, изобразите их обозначения в принципиальных схемах.
4. Какие рабочие жидкости пригодны к использованию в ОГП и почему?
5. Изобразите и объясните принципиальную схему регулируемого ОГП с замкнутой циркуляцией жидкости.
6. В чем заключаются особенности устройства и работы импульсного и следящего гидроприводов?
7. Как определить общий КПД ОГП?
8. Каковы особенности эксплуатации ОГП в условиях сельского хозяйства?
Л и т е р а т у р а: [1, с. 190…242]; [2, с. 356…417]; [3,с. 203…237]; [5, с. 256…326].
2. ЗАДАНИЯ И УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ
КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
По изучаемой дисциплине студент-заочник должен выполнить одну контрольную работу. Номера задач контрольной работы устанавливаются по двум последним цифрам номера зачетной книжки (шифра) студента с помощью табл. 1 на пересечении соответствующих этим цифрам строк по горизонтали и колонок по вертикали.
Условие каждой задачи должно быть записано полностью. Решения задач нужно кратко пояснять. Рисунки и схемы выполняются четко и аккуратно, чертежи и графики – в удобных для чтения масштабах. Эмпирические формулы, величины коэффициентов и другие справочные данные, используемые в расчетах, должны сопровождаться ссылками (однократно) на литературные источники. Числовые значения величин располагаются в порядке написания их обозначений в формуле. Все измерения и вычисления необходимо выполнять в Международной системе единиц (СИ). При подстановке величин в формулы нужно следить за соблюдением размерностей. Единицы измерения употребляемых и получаемых в расчетах физических величин должны быть обязательно указаны.
При необходимости многократного выполнения однотипных расчетов показывается в полном объеме только один пример расчета, а результаты остальных сводятся в таблицы. При этом в тексте нужно дать пояснения к составлению таблицы и выводы по полученным результатам.
2. 1. Сила гидростатического давления на плоскую
поверхность
1. Наклонный плоский щит АВ (рис. 1.1) удерживает слой воды Н=3м при угле наклона щита a=60° и ширине щита b=2 м. Требуется разделить щит по высоте на две части так, чтобы сила давления F1 на верхнюю часть его была равна силе давления F2 на нижнюю часть. Определить точки приложения сил F1 и F2. Построить эпюры давления.
2. Квадратное отверстие со стороной h=1 м в вертикальной стенке резервуара закрыто плоским щитом. Щит закрывается грузом массой m на плече х=1,3 м (рис. 1.2). Определить величину массы груза, необходимую для удержания глубины воды в резервуаре Н=2,5 м, если величина a=0,5 м. Построить эпюру гидростатического давления на щит.
3. Поворотный клапан закрывает выход из бензохранилища в трубу квадратного сечения (рис. 1.3). Определить, какую силу Т нужно приложить к тросу для открытия клапана при следующих данных: h=0,4 м; Н= 1,0 м; a=30°; плотность бензина rб =700 кг/м3; манометрическое давление паров бензина в резервуаре рм =10 кПа.
4. В вертикальной стенке закрытого резервуара с нефтью (рис. 1.4) имеется квадратное отверстие со стороной b=0,5 м. Определить величину и точку приложения силы давления жидкости на крышку, перекрывающую это отверстие, если Н=1 м, показание ртутного U-образного манометра, подключенного к резервуару, h=300 мм.
5. Прямоугольный поворотный затвор размерами b´a = 1´2 м перекрывает выход из резервуара (рис. 1.5). На каком расстоянии необходимо расположить ось затвора 0, чтобы при открывании его в начальный момент необходимо было преодолеть только трение в шарнирах, если глубина воды в резервуаре Н=3 м.
6. Труба прямоугольного сечения a´b = 0,5´0,2 м для выпуска нефти из открытого нефтехранилища закрывается откидным плоским клапаном (рис. 1.6), расположенным под углом a=60° к горизонту. Определить начальное подъемное усилие Т троса, чтобы открыть клапан при глубине нефти h1= 2,8 м. Построить эпюру гидростатического давления на клапан.
7. Для регулирования уровня воды в напорном резервуаре установлен поворачивающийся прямоугольный затвор АВ (рис. 1.7), который открывает отверстие в вертикальной стенке. Определить начальное натяжение троса Т, если размеры клапана a´b = 0,6´1,2 м, глубина h1=2,4 м и манометрическое давление на поверхности воды рм= 12 кПа. Трением в шарнирах пренебречь.
8. Автоматическое регулирование уровня нефти в напорном резервуаре осуществляется поворачивающимся щитом АВ (рис. 1.8). Найти глубину h погружения оси поворота щита и силу гидростатического давления нефти на него, если размеры щита a´b = 1´2 м, глубина h1=2,9 м и манометрическое давление на поверхности нефти рм=87кПа. Трением в шарнире пренебречь. Построить эпюру гидростатического давления на щит.
| Рис. 1. Расчетные схемы к определению сил гидростатического давления на плоские поверхности. |
9. В наклонной стенке резервуара для отработанного моторного масла (rм=870 кг/м3) имеется прямоугольное отверстие с размерами a´b = 0,8´1,6 м (рис. 1.9). Определить силу гидростатического давления, которую воспринимают болты крепления крышки, координаты центра давления, построить эпюру гидростатического давления на крышку. Глубина до верхней кромки отверстия Н=3,0 м, угол наклона стенки a=60°.
10. Для опорожнения резервуара с нефтью в дне его имеется плоский круглый клапан диаметром d=100 мм (рис. 1.10). Определить, какую силу Т нужно приложить к тросу для открытия клапана при глубине нефти в резервуаре Н=4,2 м. Манометрическое давление паров нефти в резервуаре рм=10 кПа. Как изменится усилие Т, если перед открытием клапана изменить давление на поверхности нефти до нормального атмосферного.
Давление в любой точке однородной жидкости определяется по основному уравнению гидростатики:
р = р0 + rgh, (1)
где р0 – давление на свободной поверхности жидкости;
r – плотность жидкости;
g – ускорение свободного падения;
h – глубина расположения точки под свободной поверхностью жидкости.
Сила гидростатического давления на плоскую поверхность определяется по формуле:
F = pc S, (2)
где рс = р0 + rghс – давление в центре тяжести этой поверхности;
S – площадь поверхности;
hс – заглубление центра тяжести площади S под свободной поверхностью жидкости.
Если давление р0 равно атмосферному, то сила избыточного давления рассчитывается по формуле
Fи = rghс S. (3)
Как определить в этом случае точку ее приложения (центр давления)? Для этого нужно правильно расположить оси координат. Ось ОХ необходимо направить по линии пересечения рассматриваемой плоской стенки со свободной поверхностью жидкости, а ось ОУ – перпендикулярно к этой линии в плоскости стенки. Тогда ордината центра давления находится из уравнения:
, (4)где ус – ордината центра тяжести площади S;
I0 – момент инерции площади S относительно центральной оси, параллельной ОХ.
Формулы для определения центров тяжести и центральных моментов инерции различных плоских фигур приведены в литературе [5, 6] и другой.
Если на свободной поверхности жидкости действует не атмосферное, а манометрическое давление рм, то центр давления в этом случае определяется по уравнению, аналогичному уравнению (4), с учетом того, что ординаты уд и ус отсчитываются от условной плоскости атмосферного давления, расположенной над свободной поверхностью жидкости на высоте рм /(rg).