Номера задач в контрольных работах
ПРИМЕЧАНИЕ: Студенты-заочники специальности «Обогащение полезных ископаемых» (0204) при выполнении второй контрольной работы дополнительно решают задачу 42. Задачи
1. Определить величину и направление силы F, приложенной к штоку поршня для удержания его на месте. Справа от поршня находится воздух, слева от поршня и в резервуаре, куда опущен открытый конец трубы, — жидкость Ж (рис. 1). Показание пружинного манометра — рм.
Рис.1 Рис.2 2. Паровой прямодействующий насос подает жидкость Ж на высоту Н (рис. 2). Каково рабочее давление пара, если диаметр парового цилиндра D, а насосного цилиндра d? Потерями на трение пренебречь. 3. Определить силу прессования F, развиваемую гидравлическим прессом, у которого диаметр большего плунжера D, диаметр меньшего плунжера d. Больший плунжер расположен выше меньшего на величину Н, рабочая жидкость Ж, усилие, приложенное к рукоятке, R (рис. 3).
Рис. 3 Рис. 4 4. Замкнутый резервуар разделен на две части плоской перегородкой, имеющей квадратное отверстие со стороной а, закрытое крышкой (рис. 4). Давление над жидкостью Ж,в левой части резервуара определяется показаниями манометра рм, давление воздуха и правой части — показаниями мановакуумметра ps. Определить величину и точку приложения результирующей силы давления на крышку. Указание. Экстреситет е центра давления для результирующей силы может быть определен по выражению
где ∆р=рм-рв. 5. Шар диаметром D наполнен жидкостью Ж. Уровень жидкости в пьезометре, присоединенном к шару, установился на высоте Н от оси шара. Определить силу давления на боковую половину внутренней поверхности шара (рис. 5). Показать на чертеже вертикальную и горизонтальную составляющие, а также полную силу давления.
Рис. 5 Рис. 6 6. Определить силу давления па комическую крышку горизонтального цилиндрического сосуда диаметром D,заполненного жидкостью Ж (рис. 6). Показание манометра и точке его присоединения — рм. Показать на чертеже вертикальную и горизонтальную составляющие, а также полную силу давления. 7. При истечении жидкости из резервуара в атмосферу по горизонтальной трубе диаметром d и длиной21 уровень в пьезометре, установленном посередине длины трубы, равен h (рис. 7). Определить расход Q и коэффициент гидравлического трения трубы если статический напор в баке постоянен и равен Н. Построить пьезометрическую и напорную линии. Сопротивлением, входа в трубу пренебречь.
Рис. 7 Рис. 8 8.
Рис.9 9. Поршень диаметром D движется равномерно вниз в цилиндре, подавая жидкость Ж в открытый резервуар с постоянным уровнем (рис. 9). Диаметр трубопровода d, его длина l. Когда поршень находится ниже уровня жидкостив резервуаре на Н = 5 м, потребная для его перемещения сила равна F. Определить скорость поршня и расход жидкости в трубопроводе. Построить напорную и пьезометрическую линии для трубопровода. Коэффициент гидравлического трения трубы принять λ; = 0,03. Коэффициент сопротивления входа в трубу ζвх = 0,5. Коэффициент сопротивления выхода в резервуар ζвых = 1,0. 10. Определить диаметр трубопровода, по которому подается жидкость Ж с расходом Q из условия получения в нем максимально возможном скорости при сохранении ламинарного режима. Температура жидкоcти t=20°С. 11. При ламинарном режиме движения жидкости по горизонтальному трубопроводу диаметром d= 30 см расход равнялся Q, a падение пьезометрической высоты на участке длиной l составило h. Определить кинематический и динамический коэффициенты вязкости перекачиваемой жидкости. 12. По трубопроводу диаметром d и длиной l движется жидкость Ж (рис. 10). Чему равен напор Н, при котором происходит смена ламинарного режима турбулентным? Местные потери напоране учитывать. Температура жидкости t = 20° С. Указание. Воспользоваться формулой для потерь на трение при ламинарном режиме (формула Пуазейля).
Рис. 10 Рис. 11 13. На поршень диаметром D действует сила F (рис. 11). Определить скорость. движения поршня, если в цилиндре находится вода, диаметр отверстия в поршне d, толщина поршня а. Силой трения поршня о цилиндр пренебречь, давление жидкости на верхнюю плоскость поршня не учитывать. 14. Определить длину трубы l, при которой расход жидкости из бака будет в два раза меньше, чем через отверстие того же диаметра d. Напор над отверстием равен H. Коэффициент гидравлического трения в трубе принять λ=0,025 (рис. 12). 15. Определить длину трубы l, при которой опорожнение цилиндрического бака диаметром D па глубину H будет происходить в два раза медленнее, чем через отверстие того же диаметра d. Коэффициент гидравлического трения и трубе принят λ = 0,025 (рис. 12). УКАЗАНИЕ. В формуле для определения времени опорожнения бака коэффициент расхода µ выпускного устройства определяется его конструкцией. Для трубы
где ξ— суммарный коэффициент местных сопротивлений.
Рис. 12 Рис. 13 16. Определить диаметр d горизонтального стального трубопровода длиной l = 20 м, необходимым для пропуска по нему воды в количестве Q, если располагаемым напор равен Н. Эквивалентная шероховатость стенок трубы kл=0,15 мм. УКАЗАНИЕ. Для ряда значений d и заданного Q определяется ряд значений потребного напора Нн. Затем строится график Нн =f(d) и по заданному Н определяется d. 17. Из бака А, в котором поддержи вас гея постоянный уровень, вода протекает по цилиндрическому насадку диаметром d в бак B, из которого сливается в атмосферу но короткой трубе диаметром D, снабженной краном (рис. 13). Определить наибольшее значение коэффициента сопротивления крана ξк, при котором истечение из насадка будет осуществляться в атмосферу. Потери на трение к трубе не учитывать. 18. При внезапном расширении трубопровода скорость жидкости в трубе большего диаметра равна v. Отношение диаметров труб D: d = 2 (рис. 14). Определить, h разность показаний пьезометров.
Рис. 14 Рис. 15 19. Горизонтальная труба служит для отвода жидкости Ж в количестве Q из большого открытого бака (рис. 15). Свободный конец, трубы снабжен краном. Определить ударное повышение давления в трубе перед краном, если диаметр трубы d; длина l, толщина стенки δ;, материал стенки — сталь. Кран закрывается за время по закону, обеспечивающему линейное уменьшение скорости жидкости в трубе перед краном в функции времени. 20. Bода и количестве Q перекачивается по чугунной трубе диаметром d, длиной l, с толщиной стенки δ. Свободный конец трубы снабжен затвором. Определить время закрытия затвора при условии, чтобы повышение давления в трубе вследствие гидравлического удара не превышало ∆р = 10 ат. Как повысится давление примгновенном закрытии затвора? 21. Определить время закрытия задвижки, установленной на свободном конце стального водопровода диаметром d, длиной l с толщиной стенки δ, при условии, чтобы максимальное повышение давления в водопроводе было в три раза меньше чем при мгновенном закрытии задвижки. Через сколько времени после мгновенного закрытия задвижки повышение давления распространится до сечения, находящегося на расстоянии 0,7 l от задвижки? 22. Центральный насос производительностью Q работает при частоте вращения п (рис. 16). Определить допустимую высоту всасывания, если диаметр всасывающей трубы d, а ее длина l. Коэффициент кавитации в формуле Руднева принять равным С. Температура воды t= 20° С. Коэффициент сопротивления колена ζк=0,2. Коэффициент сопротивления входа в трубу ζвх=1,8. Эквивалентная шероховатость стенок трубы k э = 0,15 мм.
Рис. 16 Рис. 17 23. Центробежный насос подает волу и количестве Q из колодца в открытый напорный бак по трубе диаметром d на геодезическую высоту Н г. Определить коэффициент быстроходности и коэффициент полезного действия насоса, если мощность на валу насоса Nе, частота вращения п, а суммарный коэффициент сопротивления системы (сети) ζс = 12. 24. Вода перекачивается насосом I из отрытого бака в расположенный ниже резервуар В, где поддерживается постоянное давление рв по трубопроводу общей длиной l и диаметром d. Разность уровней воды в баках h (рис. 17). Определить напор, создаваемой насосом для подачи в бак В расхода воды Q. Принять суммарный коэффициент местных сопротивлений ζ= 6,5. Эквивалентная шероховатость стенок трубопровода k е = 0,15 мм. 25. Определить производительность и напор насоса (рабочую точку) при подаче воды в открытый резервуар из колодца на геодезическую высоту Н г по трубопроводу диаметром d, длиной l, с коэффициентом гидравлического трения λ= 0,03 и эквивалентной длиной местных сопротивлений lэкв =8 м. Как изменяется подача и напор насоса, если частота вращения рабочего колеса уменьшится на 10%? Данные, необходимые для построения характеристики Q — Н центробежного насоса:
26. Два одинаковых насоса работают параллельно и подают воду в открытый резервуар из кольца на геодезическую высоту Н г по трубопроводу диаметром d, длиной l, с коэффициентом гидравлического трения λ = 0,03 и суммарным коэффициентом местных сопротивлении ζc= 30. Определить рабочую точку (подачу и напор) при совместной работе насосов на сеть. Как изменятся суммарная подача и напор, если частота вращения рабочего колеса одного из насосов увеличится на 10%? (Данные, необходимые для построения характеристик Q — Н, те же, что и в задаче 25.) 27. Два одинаковых насоса работают последовательно и подают воду в открытый резервуар из колодца на геодезическую высоту Н г. Определить рабочую точку (напор и подачу) при совместной работе насосов на сеть, если коэффициент сопротивления сети (системы) ζс = 1200, а диаметр трубопровода d. Как изменяются суммарный напор и подача, если частота вращения рабочего колеса одного из насосов увеличится на 12%? (Данные, необходимые для построения характеристики Q — Н, те же, что и в задаче 25.) 28. Определить средний объемный коэффициент полезного дей- ствия, максимальную теоретическую подачу и степень неравномерности подачи поршневого насоса двойного действия с диаметром цилиндра D, ходом поршня S и диаметром штока d при п двойных ходах в минуту, заполняющего мерный бак емкостью W в течение tc. 29. Поршневой насос двойного действия подает воду в количестве Q из колодца в открытый резервуар на геодезическую высоту Н г по трубопроводу длиной l, диаметром d; коэффициент гидравлического трения λ = 0,03 и суммарный коэффициент местных сопротивлений ζ=20. Определить размеры цилиндра и мощность электродвигателя, если отношение длины хода поршня к его диаметру S: D = 1,0; число двойных ходов в минуту п, отношение диаметра штока к диаметру поршня d: D = 0,15; объемный коэффициент полезною действия ηоб = 0,9; полный коэффициент полезного действия η=0,7. 30. Поршневой насос простого действия с диаметром цилиндра D, ходом поршня S, числом двойных ходов в минуту n и объемным к. н. д. ηоб= 0,9 подает рабочую жидкость в систему гидропривода. При какой частоте вращения должен работать включенный параллельно шестеренный насос с начальным диаметром шестерен d н, шириной шестерен b, числом зубьев z = 30 и объемным к. п. д. ηоб = 0,86, чтобы количество подаваемой жидкости удвоилось? 31. Силовой гидравлический цилиндр (рис. 18) нагружен силой F и делает n двойных ходов в минуту. Длина хода поршня диаметр поршня D, диаметр штока d. Определить давление масла, потребную подачу и среднюю скорость поршня. Механический коэффициент полезного действия гидроцилиндра ηмex = 0,95, объемный коэффициент полезного действия ηоб= 0,98.
Рис. 18 Рис. 19
УКАЗАНИЕ. Нa перемещение поршней затрачивается одинаковый суммарный напор (считая от точки А). 33. Перемещение поршней гидроцилиндров с диаметром D = 20 см нагруженных силами F1 и F2 осуществляется подачей минерального масла по трубам 1 и 2 с одинаковыми диаметрами d =4 см (рис.19). Суммарный коэффициент сопротивления первого трубопровода ζ1= 18. Каким должен быть суммарный коэффициент сопротивления второго трубопровода, чтобы при расходе Q в магистрали скорости поршней были одинаковыми? УКАЗАНИЕ. На перемещение поршней затрачивается одинаковый суммарный напор, считая от точки А. 34. Определить полезную мощность насоса объемного гидропривода, если внешняя нагрузка па поршень силового гидроцилиндра F, скорость рабочего хода v, диаметр поршня D 1, диаметр штока D 2 (рис. 20). Механический коэффициент полезного действия гидроцилиндра ηмех = 0,96, объемный коэффициент полезного действия гидроцилипдра ηоб = = 0,97. Общая длина трубопровода системы l, диаметр трубопроводов d, суммарный коэффициент местных сопротивлений ηс = 20. Рабочая жидкость в системе — спиртоглицериновая смесь (γ = = 12 100 Н/м3; v = 1,2 см2/с). УКАЗАНИЕ. Напор насоса затрачивается на перемещение поршня, нагруженного силой F, и на преодоление гидравлических потерь в трубопроводах системы. 35. Определить рабочий напор и подачу насоса объемного гидропривода, если усилие на штоке силового гидроцилиндра F, ход поршня S, число двойных ходов в минуту n, диаметр поршня D1, диаметр штока D 2,механический коэффициент полезного действия гидроцилиндра ηмех = 0,95, объемный коэффициент полезного действия ηоб=0,98. Общая длина трубопроводов системы (с учетом эквивалентной длины местных сопротивлений) l, диаметр трубопроводов d (рис. 20). Рабочая жидкость в системе — трансформаторное масло (γ= 8900 Н/м3; v = 9,0 см2/с). УКАЗАНИЕ. Напор насоса затрачивается на перемещение поршня, нагруженного силой F, и на преодоление гидравлических потерь в трубопроводах системы. 36. Построить график изменения скорости перемещения поршня силового гидроцилиндра в зависимости от угла γ наклона шайбы регулируемого аксиально-поршневого насоса (рис. 21). Пределы изменения угла γ = 0÷30°. Параметры гидроцилиндра: диаметр поршня D1, диаметр штока D2 = 0,6 D1 Параметры насоса: z = 7; n = 800 об/мин; диаметр цилиндров d, диаметр окружности центров цилиндров D =2,7d. Объемные потери не учитывать. 37. В объемном гидроприводе насос соединен с гидромотором двумя трубами с эквивалентной длиной l и диаметром d (рис. 22). Определить мощность, теряемую в трубопроводе, и перепад давления на гидромоторе, если полезная мощность насоса N п, а расход жидкости Q. Рабочая жидкость—трансформаторное масло.
Рис. 21 Рис. 22 39. Определить силу предварительного натяжения пружины F np дифференциального предохранительного (переливного) клапана объемного гидропривода, при которой клапан сработает и откроет доступ маслу из системы, как только давление в системе достигнет величины р 1(рис. 24). Диаметры поршней D 1 и D. 2, диаметр их общего штока d.
Рис. 23 Рис. 24 40. Пользуясь характеристикой гидромуфты, определить расчетный и максимальный моменты, передаваемые ею, а также передаточное смещение, коэффициент полезного действия и скольжение при этих режимах, если активный диаметр гидромуфты D, частота вращения ведущего вала п 1,рабочая жидкость — трансформаторное масло. Как изменятся передаваемые крутящий момент и мощность, если частоту вращения ведущего вала увеличить в полтора раза?
|
Жидкость Ж подается в открытый верхний бак по вертикальной трубе длиной l и диаметром d за счет давления воздуха в нижнем замкнутом резервуаре (рис. 8). Определить давление р воздуха, при котором расход будет равен Q. Принять коэффициенты сопротивления: вентиля rв = 8,0; входа в трубу rвх= 0,5; выхода в бак rвых= 1,0. Эквивалентная шероховатость стенок трубы kэ = 0,2 мм.
32. Перемещение поршней гидроцилиндров с диаметром D = 25 см осуществляется подачей рабочей жидкости (v = 1,5 см2/с,γ= l∙l000 Н/м2) по трубам 1 и 2 одинаковой эквивалентной длины l =20 м и диаметром d = 5 см (рис. 19). Определить силу F 2 при котором скорость перемещения второго поршня была бы в два раза больше скорости первого поршня. Расход в магистрали Q,первый поршень нагружен силой F1
38. Определить силу F, которую нужно приложить к хвостовику клапана распределительного устройства объемного гидропривода для отрыва его от седла, если усилие затяжки пружины F пр, давление в полости подвода жидкости к клапану р 1, в полости отвода жидкости р 2 (рис. 23). Силы трения покоя и вес клапана не учитывать.
