Гидравлика, гидропневмопривод (стр. 1 из 2)
Министерство образования и науки Украины
Севастопольский национальный технический университет
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
по дисциплине
«ГИДРАВЛИКА, ГИДРО-, ПНЕВМОПРИВОД»
для выполнения расчетно-графического задания №1
и самостоятельной работы студентов дневной
формы обучения
и контрольных работ студентов заочной формы обучения
специальности 7.090258
«Автомобили и автомобильное хозяйство»
Севастополь
2001
УДК 629.114.6
Методические указания по дисциплине «Гидравлика, гидро- и пневмопривод» по выполнению расчетно-графического задания №1 для студентов дневной формы обучения и контрольных работ для студентов заочной формы обучения специальности 7.090258 «Автомобили и автомобильное хозяйство»/ Сост. Ю.Л. Рапацкий.- Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2001.- 16с.
Целью методических указаний является оказание помощи студентам специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство» при изучении дисциплины «Гидравлика, гидро- и пневмопривод» и самостоятельном выполнении расчетно-графического задания №1 студентами дневной формы обучения и контрольных работ заочниками.
Методические указания предназначены для студентов специальности 7.090258 «Автомобили и автомобильное хозяйство» дневной и заочной форм обучения. Могут также использоваться студентами дневной и заочной форм обучения специальностей 7.090202 «Технология машиностроения» и 7.090203 «Металлорежущие станки и системы» при изучении ими соответствующих разделов аналогичной дисциплины.
Методические указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры АТИП (протокол №4 от 29.12.2001 г.)
Допущено учебно-методическим центром СевНТУ в качестве методических указаний.
Рецензент: Харченко А.О. канд. техн. наук, доцент кафедры Машиностроения и транспорта. Заслуженный изобритатель Украины.
Выбор вариантов на расчетно-графические задания для студентов дневной формы обучения и на контрольные работы для заочников
Студенты дневной формы обучения выполняют в течении семестра два расчетно-графических задания (РГЗ). Выбор вариантов – по последней цифре зачетной книжки. РГЗ оформляются в соответствии с действующими стандартами Украины для текстовых документов на стандартных листах формата А4. Допускается оформление РГЗ на листах в клетку, а схем и чертежей на миллиметровой бумаге. Рекомендуется использовать ПЭВМ для оформления РГЗ, в том числе целесообразно выполнять расчеты с применением одного из доступных математических пакетов типа Maple или Mathcad.
Защита студентами выполненных РГЗ производится индивидуально на консультациях, после проверки преподавателем правильности расчетов и оформления РГЗ.
РГЗ №1 должно быть защищено на 10-11 неделе семестра.
РГЗ №1 включает в себя пять задач в соотвествии с таблицей 1.
Таблица 1
Номера вариантов задач для первого РГЗ
| Последняя цифра номера зачетной книжки | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 1.12.13.14.15.1 | 1.22.23.24.25.2 | 1.32.33.34.35.3 | 1.42.43.44.45.4 | 1.52.53.54.15.5 | 1.62.13.14.25.1 | 1.72.23.24.35.2 | 1.82.33.34.45.3 | 1.92.43.44.15.4 | 1.12.53.54.25.5 |
При решении задачнеобходимо изобразить графически схемы и рисунки, поясняющие работу гидравлических устройств.
Студенты заочной формы обучения выполняют одну контрольную работу, в которую входят все задачи, которые включены в РГЗ №1 и РГЗ №2 ( выполняются по соотвествующим методическим указаниям). Выбор вариантов осуществляется аналогично приведенному выше.
1. ГИДРОСТАТИКА
Давление в неподвижной жидкости называется гидростатическим и обладает следующими двумя свойствами:
– на внешней поверхности жидкости оно всегда направленно по нормали внутрь объема жидкости;
– в любой точке внутри жидкости оно по всем направлениям одинаково, т.е. не зависит от угла наклона площадки, по которой действует.
Уравнение, выражающее гидростатическое давление P в любой точке неподвижной жидкости в том случае, когда из числа массовых сил на неё действует лишь одна сила тяжести, называется основным уравнением гидростатики:
P = Pa + hρg = Pa + γh, (1.1)
Где Pa– давление на какой либо поверхности уровня жидкости; h – глубина рассматриваемой точки, отсчитанная от поверхности с давлением Pa.
В тех случаях, когда рассматриваемая точка расположена выше поверхности с давлением Pa , второй член в формуле отрицателен. Другая форма записи того же уравнения имеет вид:
Где Z, Z0 – вертикальные координаты произвольной точки и свободной поверхности, отсчитываемые от горизонтальной поверхности; P/(ρg) – пьезометрическая высота.
Сила давления жидкости на плоскую стенку равна произведению гидростатического давления P на плоащдь стенки S
F=PS
Указания по решению задач.
При решении задач по гидростатике прежде всего нужно хорошо усвоить и не смешивать такие понятия как давление P и сила F. При решении задач на определение давления в той или иной точке неподвиджной жидкости следует пользоваться основным уравнением гидростатики. Применяя это уравнение, нужно иметь ввиду его второй член в правой части этого уравнения может быть как положительным так и отрицательным.
Необходимо твердо различать давления абсолютное, избыточное и вакуум, и обязательно знать связь между давлением, удельным весом и высотой, соответствующей этому давлению ( пьезометрической высотой).
При решении задач, в которых даны поршни или системы поршней, следует писать уравнение равновесия, т.е. равенство нулю всех сил, действующих на поршень.
Задача 1.1
Определиль силу давления жидкости (воды) на крышку люка диаметром D = 1м при показаниях манометра Pм = 0,08 Мпа, H0 = 1.5 м,
ρ = 1000 кг/м3.
Задача 1.2
Определить давление в гидросистеме и вес груза G, лежащего на поршне I1, если для его подъема к поршню I приложена сила F = 1 кН. Диаметры поршней D = 0,3 м; d = 0,08 м. Разностью высот пренебречь.
Задача 1.3
Определить давление Pxжидкости, которую необходимо подвести к цилиндру, чтобы преодолеть усилие, направленное вдоль штока F = 1кН. Диаметры цилиндра D = 0,05 м, штока d = 0,025 м. Давление в бачке P0 = 50 кПа, высота H0 = 5 м. Силу трения не учитывать. Плотность жидкости ρ = 1000 кг/ м3.
Задача 1.4
Определить показание манометра Pм, если к штоку поршня приложена сила F = 0,1кН, его диаметр d = 0,1 м, высота H = 1.5 м. плотность жидкости ρ = 800 кг/ м3.
Задача 1.5
Определить силу F на штоке золотника, если показание вакуметра Pвак = 60 кПа, избыточное давление P1 = 1 Мпа, высота H = 3 м, диаметр поршней D = 0,02 м, d = 0,015 м; ρ = 1000 кг/ м3.
Задача 1.6
Определить давление P1, необходимоедля удержания штоком трехпозиционного гидроцилиндра нагрузки F = 50 кН; давление P2 = P3 = 0,3 кПа; диаметры D = 0,04 м, d = 0,02 м.
Задача 1.7
Определить давление P1, необходимое для удержаниея цилиндром нагрузки F = 70 кН. Противодавление в полости 2 равно P2 = 0,3 МПа, давление полости 3 равно атмосферному. Размеры D4 = 0,08 м; Dш = 0,07 м, d1 = 0,05 м.
Задача 1.8
Определить минимальное значение силы F, приложеной к штоку, под действием которой начинается движение поршня диаметром D = 0,8 м, если сила пружины, прижимающая клапан к седлу, равна Fа = 100 Н, а давление жидкости P2 = 0,2 МПа. Диаметр входного отверстия клапана (седла) d1 = 0,01 м, даметр штока d2 = 0,04 м, давление жидкости в штоковой полости гидроцилиндра P1 = 1 МПа.
Задача 1.8
Определить величину предварительного поджатия пружины дифференциального предохранительного клапана (мм), обеспечивающую начало открытия клапана при P1 = 0,8 МПа. Диаметр клапана D= 0,024 м, d = 0,018 м; жесткость пружины С = 6 н/мм. Давление справа от большого и слева от малого поршней – атмосферное.
2. ПРИМЕНЕНИЕ УРАВНЕНИЯ БЕРНУЛЛИ
Основными уравнениями, позволяющими решать простейшие задачи о движении идеальной жидкости,являеться уравнение расхода и уравнение Бернулли.
Уравнение расхода основано на условии неразрывности потока жидкости и представляет собой равенство объемных расходов во всех сечениях потока
Q1 =Q2 или V1S1 = V2S2 (2.1)
где Q1 и Q2 – расходы в сечении потока площадью S1 , S2 ; V1 , V2 -скорости потока жидкости в этих сечениях.
Уравнение Бернулли для потока идеальной жидкости выражает собой закон сохранения удельной энергии жидкости вдоль потока. Уравнение Бернулли, отнесенное к еденице веса и записанное для сечения 1, 2, имеет вид:
где Z – вертикальные координаты центров тяжести сечений; P/ρg - пневмотическая высота (напор) ; V2/2g - скоростная высота (напор); H – полный напор.
Задача 2.1
Из напорного бака вода течет по трубе диаметром d1 = 0,02 м и затем вытекает в атмосферу через насадок с диаметром выходного отеврстия d2 = 0,01 м. Избыточное давление воздуха в баке P0 = 0,2МПа; высота H = 1,6 м. Пренебрегая потерями энергии определить скорость течения жидкости (воды) в трубопроводе V1 и на выходе из насадки V2.
Задача 2.2
Определить расход керосина, вытекающего из бака по трубопроводу диаметром d = 0,05 м, если избыточное давление воздуха в баке P0 = 16кПа; высота уровня H0 = 1 м; высота подъема керосина в пьезометре, открытом в атмосферу, H= 1,75 м. Потерями энергии принебречь. Плотность керосина ρ = 800 кг/ м3.
Задача 2.3
Жидкость вытекает из открытого резервуара в атмосферу через трубу, имеющую главное сужение до диаетра d1. Истечение происходит под действием напора H= 3 м. Пренебрегая потерями энергии, определить абсолютное давление в узком сечении трубы 1-1, если соотношение соответсвует h0 = 750 мм рт. ст. , плотность жидкости ρ = 1000 кг/ м3 . Найти напор Hкр, при котором абсолютное давление в сечении 1-1 будет равно нулю.