Министерство транспорта и коммуникаций Республики Беларусь

1 2

Министерство транспорта и коммуникаций Республики Беларусь

Учреждение образования

«Белорусский государственный университет транспорта»

Кафедра «Экология и энергоэффективность в техносфере»

ЗАДАНИЕ

На расчетно-графическую работы №1 по дисциплине

«Гидравлика и гидравлические машины»

для специальности:

Оборудование и технологии высокоэффективных процессов обработки материалов

РГР № 1Гидравлический расчет сложного трубопровода, построение трубопроводной характеристики

На основе гидравлического расчета сложного трубопровода определить потери напора на внутреннее гидравлическое трение и на местные сопротивления, произвести построение характеристик последовательных и параллельных участков трубопровода и суммарной трубопроводной характеристики потребного напора сложного трубопровода.

Разработчик:

К.т.н., доцент Вострова Р.Н.

Вариант 1

Сложный трубопровод (рисунок 1) содержит регулируемый дроссель 1, распределитель 5, гидроцилиндр одностороннего действия 6, бак с рабочей жидкостью 4, фильтр 4, реле 2.

Рисунок 1 – Схема сложного трубопровода с гидроцилиндром одностороннего действия

Произвести расчет потребного напора гидропривода с гидроцилиндром одностороннего действия. Построить суммарную характеристику сложного трубопровода, в координатах р– Q. При построении принять пределы изменения: давления p от 0 до 12 МПа, расхода Q – от 0 до 1 л/с. Используя полученную характеристику, определить параметры потока в точке К (p_к; Q_к) и скорость поршня гидроцилиндра 6, при заданном расходе жидкости (Q₀).

Расчет производить по данным, варианты которых приведены в таблице 1.

Трубопроводы имеют одинаковый диаметр d_т и следующие длины:

– длина от точки K до гидроцилиндра – l₁;

– длина гидроцилиндра 6 до точки L – l ₂;

– длина от точки L до бака 3 по сливной линии через фильтр 4 – l₃.

– длина от точки L до бака 3 по сливной линии через реле 2 – l₄.

Известны также: сила на штоке поршня F = F₁, диаметры поршя и штока, соответственно: D и d _ш. Учесть потери в трубопроводах, а также потери в дросселе 1 (коэффициент местного сопротивления ζ ₁) и в распределителе 5 (коэффициент местного сопротивления ζ ₂), фильтре 4 (коэффициент местного сопротивления ζ ₃) и реле 2 (коэффициент местного сопротивления ζ ₄). Коэффициент вязкости кинематический 𝑣 и плотность рабочей жидкости ρ взять из таблицы 4.

Принять механический КПД гидроцилиндра η_м = 0,98.

Таблица 1 - Данные для расчета

Вариант

ν, см²/с

0,55

0,7

0,95

0,5

0,9

0,75

0,6

0,8

0,85

0,65

0,55

l_1, м

2,2

4,3

3,5

4,6

2,5

2,1

3,3

3,2

l _2, м

1,5

2,6

2,8

3,5

1,8

2,1

2,5

l _3,м

1,1

1,6

1,2

1,4

0,5

1,5

0,4

0,8

1,2

l _4, м

1,6

1,9

1,5

2,1

0,8

1,3

d _т,

мм

ζ₁

3,5

1,5

5,0

4,0

2,0

1,8

4,5

1,4

0,80

3,0

ζ₂

8,5

3,0

1,30

3,0

1,40

3,5

7,5

2,8

1,50

0,70

ζ₃

3,2

4,2

1,8

2,3

1,6

2,7

3,2

3,9

4,4

ζ₄

4,2

1,8

2,3

1,6

2,7

3,2

3,9

4,4

4,2

1,8

D, мм

мм

d _ш,мм

мм

F, кН

кН

2,5

1,8

2,5

V, см/с

см/с

Q_0, л/с

л/с

0,22

0,2

0,24

0,18

0,24

0,22

0,18

0,2

0,18

0,2

Рабочая жидкость:масло индустриал.

Температура,⁰С

Вариант 2

Сложный трубопровод содержит регулируемый дроссель 1, распределитель 2, гидроцилиндр двухстороннего действия 6, фильтр 5, обратный клапан 4, бак с рабочей жидкостью 3, соединенные посхеме (рисунок 2).

Определить потребный напор. Построить суммарную характеристику сложного трубопровода в координатах р–Q. При построении принять пределы изменения: давления p от 0 до 12МПа, расхода Q – от 0 до 1 л/с.

Рисунок 2 – Схема сложного трубопровода с гидроцилиндром двустороннего действия

Используя полученную характеристику, определить параметры потока в точке К (Н_К; Q_К) и расход через фильтр 5 при заданной скорости поршня гидроцилиндра 6 (V = V ₁).
Трубопроводы имеют одинаковый диаметр d _т и следующие длины:

– длина от точки K до точки L' – l ₁;

– длины от точки L до гидроцилиндра 6 и от гидроцилиндра до точки до точки L ' одинаковы и равны l ₂;

– длина от точки L до бака 3 – l ₃.

Известны также: сила на штоке поршня F, его размеры поршня и штока, соответственно D и d _ш. Определить потери в трубопроводах при вязкости жидкости n, а также потери вдросселе 1 (коэффициент сопротивления ζ₁), в распределителе 2 (коэффициент сопротивления ζ ₂), в фильтре 5(коэффициент сопротивления ζ ₃)и в обратном клапане 4(коэффициент сопротивления ζ ₄). Принять механический КПД гидроцилиндра η_м =0,97.

Коэффициент вязкости кинематический 𝑣 и плотность рабочей жидкости ρ взять из таблицы 4.

Расчет производить по данным, варианты которых приведены в таблице 2.

Таблица 1 - Данные для расчета

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
l_1, м	3	4	6	3,5	4,5	2,5	2	4,1	1,8	3,1	4
l _2, м	1,5	2,1	2,5	1,2	1,4	1	0,5	1,2	0,8	1,7	2,2
l _3,м	3,9	4,2	6,5	4,2	5,2	3,2	2,5	3,5	2,4	3,5	4,2
d _т,м	15	10	8	12	10	12	8	10	8	12	10
ζ₁	2,7	4	5	3	2,5	4	1,8	3	3,5	2,7	3,6
ζ₂	4	2	3	4,2	1,8	2,3	1,6	2,7	3,2	3,9	4,4
ζ₃	3	3,2	4,2	1,8	2,3	1,6	2,7	3,2	3,9	4,4	4,2
ζ₄	4,2	1,8	2,3	1,6	2,7	3,2	3,9	4,4	4,2	1,8	2,3
D, мм	40	45	40	50	35	30	30	40	50	45	35
d _ш,мм	20	22	20	25	18	15	15	20	25	22	18
F, кН	3,5	4	3	5	2,5	1,8	2	3	5	4	2,5
V, см/с	14	10	12	8	16	20	20	12	8	10	12
Q_0, л/с	0,25	0,22	0,2	0,24	0,18	0,24	0,22	0,18	0,2	0,18	0,2
Рабочая жидкость:масло индустриал.	12	20	30	50	12	20	30	50	12	20	30
Температура,⁰С	50	50	50	50	50	50	50	50	50	50	50

Вариант 3

Сложный трубопровод содержит распределитель 4, регулируемый дроссель 5, гидромотор 6, фильтр 1, реле 3, бак с рабочей жидкостью 2 (рисунок 3).

Определить потребный напор в точке К. Построить суммарную характеристику сложного трубопровода в координатах р–Q. При построении принять пределы изменения: давления p от 0 до 12МПа, расхода Q – от 0 до 1 л/с. Используя полученную характеристику, определить параметры потока в точке К (Н_К; Q_К), и расход через клапан 3 при известном расходе через фильтр 1 (Q ₀).

Рисунок 3 – Схема сложного трубопровода с гидромотором

Трубопроводы имеют одинаковый диаметр d _т и следующие длины:

– длина от точки K до гидромотора 6 – l ₁;

– длина от гидромотора 6 до точки L – l ₂;

– длины разветвленных участков от точки L до бака 2 одинаковы и равны l ₃.

Момент на гидромоторе М и его рабочий объем W _o.Учесть потери в трубопроводах при вязкости жидкости n, а также потери враспределителе 4 (коэффициент сопротивления ζ ₂), в дросселе 5 (коэффициент сопротивления ζ₁), в фильтре 1 (коэффициент сопротивления ζ ₃) и в реле 3(коэффициент сопротивления ζ ₄).

Принять КПД гидромотора: механический – η_м = 0,95, объемный – η_о = 0,95. Коэффициент вязкости кинематический 𝑣 и плотность рабочей жидкости ρ взять из таблицы 4.

Расчет производить по данным, варианты которых приведены в таблице 3.

Таблица 3- Данные для расчета

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
l_1, м	4	3,5	1,2	4,2	4	4,5	1	3	0,8	5		2,5
l _2, м	3,2	2,8	1	3,5	3,2	3,4	0,9	2,5	0,6	3,5		1,5
l _3,м	2	0,8	1	1,2	1,5	1,2	0,8	1,1	0,5	1,5		1,3
d _т,м	20	20	15	10	15	10	18	25	14	20		30
ζ₁	2,7	4	5	3	2,5	4	1,8	3	3,5	2,7		3,6
ζ₂	4	2	3	4,2	1,8	2,3	1,6	2,7	3,2	3,9		4,4
ζ₃	3	3,2	4,2	1,8	2,3	1,6	2,7	3,2	3,9	4,4		4,2
ζ₄	4,2	1,8	2,3	1,6	2,7	3,2	3,9	4,4	4,2	1,8		2,3
D, мм	35	45	40	50	35	30	30	40	50	45		35
d _ш,мм	20	15	20	25	10	15	10	15	25	20		15
W _о, см3	50	55	23	28	32	40	28	23	40	32		55
F, КН	5,5	4	3	5	2,5	1,8	2	3	5	4		2,5
M, Н•м	12	17	7	9	10	13	10	7	14	10		20
V, см/с	15	10	12	8	16	20	20	12	8	10		12
ω, рад/с	25	17	40	35	30	25	35	40	25	30		17
Q₀, л/с	0,25	0,22	0,2	0,24	0,18	0,24	0,22	0,18	0,2	0,18		0,2
Рабочая жидкость:масло индустриал.	12	20	30	50	12	20	30	50	12	20		30
Температура,⁰С	50	50	50	50	50	50	50	50	50	50		50