2018-02-13
367
Задачи 2.1, 2.2. Перед решением задач следует изучить: характеристики центробежных насосов; работу центробежного насоса на сеть; зависимость напора, подачи и мощности насоса от частоты вращения; пересчет рабочих характеристик центробежных насосов на другую частоту вращения; последовательную и параллельную работу насосов на сеть [1, 3, 4]. Каждая предлагаемая задача состоит из двух вопросов.
При ответе на первый вопрос определяют рабочую точку насоса.
Для определения рабочей точки насоса следует на заданную характеристику насоса Н = f(Q), вычерченную на миллиметровке, наложить в том же масштабе характеристику трубопровода, построенную по уравнению:
(4.1)
где H r - геометрическая высота подъема жидкости, не зависящая от расхода и равная разности отметок уровней жидкости в напорном и приемном резервуарах;
h - потеря напора, м;
- коэффициент гидравлического трения;
l - длина трубопровода, м;
- скорость движения жидкости, м/с;
|
|
|
d - диаметр трубопровода, м;
g - ускорение силы тяжести, м/с2.
При расчете характеристики трубопровода следует задаваться несколькими значениями Q, равными 0, 5, 10, 20, и для каждого из них вычислить значения H. Расчеты свести в таблицу.
Точка пересечения характеристики насоса H с характеристикой трубопровода определит рабочую точку насоса A1 Соответствующие ей напор 
, подача 
, КПД насоса 
и мощность 
определяются способом, указанным на рисунке 4.1.
При ответе на второй вопрос следует воспользоваться методическими указаниями в каждой задаче, приведенными ниже.
Задача 2.1. Необходимо построить характеристику трубопровода при измененной величине геометрической высоты подъема жидкости.
Задача 2.2 Необходимо определить новую рабочую точку насоса при неизменной характеристике трубопровода и новой характеристике насоса.
Для построения новой характеристики насоса при частоте вращения n2 следует на заданной характеристике насоса Н = f (Q) при n1 взять несколько произвольных точек (например для Q, равных 0, 10, 20, 30 л/с) и для каждой из них снять с графика соответствующее значение Н. Далее, используя уравнения гидродинамического подобия лопастных машин
(4.2)
следует вычислить для каждой Рисунок 4.1
точки новые значения расхода Q2
и напора Н2. По новым значениям Q2 и Н2 построить новые точки и через них провести новую характеристику насоса Н. Точка пересечения новой характеристики насоса с характеристикой трубопровода определит новую и рабочую точку насоса.
|
|
|
Задачи 2.3, 2.4. Перед решением этих задач следует изучить раздел гидравлических машин, посвященный устройству и принципу действия объемного гидравлического привода и гидропередачи, устройству силовых гидроцилиндров, распределительных устройств, предохранительных и редукционных клапанов и устройств [1, 3, 5]. При расчете гидравлической передачи рекомендуется придерживаться следующей последовательности:
1. Начертить схему гидравлической передачи.
2. Определить давление р в силовом цилиндре гидродвигателя в зависимости от величины усилия, прикладываемого к штоку одного поршня (см. таблицу 4.1).
Таблица 4.1
| Усилие G, кН | Давление р, МН/м2 |
| 10 – 20 20 – 30 30 – 50 50 – 100 | 
 10
12
16
|
Следует помнить, что в условии дано усилие, приходящееся на штоки всех цилиндров.
3. Зная величину усилия G, приходящегося на один цилиндр гидродвигателя, и задавшись величиной давления р, следует вычислить площадь цилиндра гидродвигателя, определить его диаметр и по полученному значению dц подобрать стандартный диаметр.
По стандарту приняты следующие внутренние диаметры гидроцилиндров: 40, 45, 50, 55, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 140, 180, 200, 220 мм.
4. Определить диаметр штока, помня, что соотношение диаметра штока dш и внутреннего диаметра цилиндра dц зависит от давления в гидросистеме и определяется следующим образом:
1) площадь цилиндра при одностороннем штоке
; (4,3)
2) площадь цилиндра при двустороннем штоке
(4.4)
3) соотношение диаметров штока и поршня при р до 10 МН/м2
(4.5)
4) соотношение диаметров штока и поршня при р свыше 10 МН/м2
(4.6)
5) по полученным значениям dш выбрать стандартные диаметры штока.
По стандарту приняты следующие диаметры штоков: 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 55, 60, 70, 80, 90, 100, 125, 140, 160, 180 мм.
5. Определить расход масла в цилиндре гидродвигателя и подачу насоса.
6. Определить диаметр трубопроводов dт гидросистемы, задавшись скоростью движения масла. В напорных трубопроводах 
м/с. По полученному значению dт подобрать стандартный диаметр трубопровода. По ГОСТ 12445-80 приняты следующие диаметры трубопровода: 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80 мм.
7. Установить соответствующие этим диаметрам фактические скорости движения жидкости в трубопроводах.
8. С учетом фактических скоростей определить потери напора в трубопроводах гидросистемы. Их следует рассчитывать как «короткие», т.е. учитывать потери напора по длине и в местных сопротивлениях.
Для местных сопротивлений при числах Рейнольдса Re<105 часто применяют выражение местных гидравлических потерь через эквивалентные длины трубопровода, т.е. фактическую длину трубопровода увеличивают на длину, эквивалентную по своему сопротивлению местным сопротивлениям, и тогда расчетная длина трубопровода lр слагается из фактической l и эквивалентной Lэ длины:
(4.7)
где d – диаметр трубопровода, м;
- коэффициент гидравлического трения;
- сумма значений коэффициентов местных сопротивлений.
Значения коэффициентов местных сопротивлений, встречающиеся в гидравлических передачах, приведены в ПРИЛОЖЕНИИ А.
|
|
|
9. Определить напор насоса,
(4.8)
где рф – фактическое давление в силовом цилиндре,
h – потери напора.
Фактическое давление в силовом цилиндре
(4.9)
где G – усилие, приходящееся на шток одного цилиндра;
Sстц – площадь цилиндра стандартного диаметра.
10. Вычислить мощность насоса
(4.10)
