Задачи гидропривод
Задача №1. Подобрать параметры насоса (р, Q) для осуществления движения поршня под нагрузкой Т = 5 кН со скоростью υп = 1,2 м/с. Жидкость – масло гидравлическое. Вязкость масла ν = 4·10-1 Ст, другие данные: γ = 8,85 кН/м3, D = 100 мм, dшт = 60 мм, d = 12 мм, l = 2 м. Трубы стальные, новые. Учитывать только местные потери в распределителе ζр = 5.
Задача №2. Жидкость (γ = 8,85 кН/м3) при расходе Q = 3 л/с от насоса подается к золотнику под давлением р = 16·105 Н/м2, а от золотника в поршневую полость гидроцилиндра, диаметр которого D = 70 мм. К штоку гидроцилиндра приложена сила Р = 2040 Н. Пренебрегая трением и не учитывая избыточное давление в штоковой полости, рассчитать скорость движения поршня при установившемся движении, если площадь проходного сечения золотника f = 20 мм2, а его коэффициент расхода μ = 0,62.
Задача №3. В схеме объемной гидростатической передачи регулируемый дроссель установлен на выходе. Перепад давления на золотниковом распределителе Δрзол = 25·105 Па, перепад давления на дросселе Δpдр = 3·104 Па. Величина нагрузки на поршне гидроцилиндра Р = 25 кН, диаметр штока dшт = 40 мм, диаметр поршня D = 75 мм. Скорость движения поршня υп = 4 м/мин. Определить производительность и потребляемую мощность насоса, если объемный КПД его ηо = 0,86, гидравлический ηг = 1, механический ηмех = 0,9. Потери напора в гидролиниях и остальных узлах и утечки не учитывать. Жидкость – масло индустриальное И-20.
Задача №4. В гидроприводе поступательного движения скорость поршня гидроцилиндра υп регулируется дросселем, установленным на входе. Нагрузка на поршень Р = 5 кН, силы трения в уплотнениях поршня и штока составляют 5%. Диаметр поршня – D = 100 мм, штока – dшт = 60 мм. Скорость поршня υп = 6 м/мин. Перепад давления на золотнике-распределителе Δpзол = 20·104 Па, давление жидкости в штоковой полости pшт = 3·104 Па. Площадь проходного отверстия дросселя f = 10 мм2, коэффициент расхода дросселя μ = 0,7. Утечки рабочей жидкости (ρ = 890 кг/м3) на участке дроссель – гидроцилиндр составляют 5% от расхода, поступающего в гидроцилиндр. Рассчитать подачу и эффективную мощность насоса.
Задача №5. В гидроприводе поступательного движения дроссель включен параллельно гидроцилиндру. Диаметр поршня D = 150 мм, штока – dшт = 60 мм, нагрузка R = 16 кН, ход поршня l = 800 мм, площадь проходного отверстия дросселя f = 4 мм2, коэффициент расхода дросселя – μ = 0,65, подача насоса – Q = 60 л/мин. Определить время одного цикла работы гидроцилиндра, пренебрегая ускорением поршня, силами трения и утечками жидкости в системе и учитывая только перепад давления в распределителе Δpр = 20 Н/см2. Рабочая жидкость – масло индустриальное И-20.
Задача №6. Определить мощность шестеренного насоса, используемого в объемной гидропередаче для перемещения поршня гидроцилиндра, если внешняя нагрузка поршня при рабочем ходе (справа налево) Р = 5 кН. Скорость рабочего хода υп = 0,2 м/с, диаметр поршня D = 50 мм, диаметр штока – dшт = 20 мм, плотность жидкости ρ = 1210 кг/м3, кинематическая вязкость жидкости ν = 1,2 Ст. Общая длина напорной и сливной линии l = 12 м, диаметр трубопровода dтр = 10 мм. Местные сопротивления не учитывать за исключением сопротивления золотника и фильтра. Коэффициент сопротивления фильтра ζф = 11,6, золотника ζзол = 16.
Задача №7. Определить скорость перемещения поршня гидротормоза диаметром D = 200 мм со штоком диаметром dшт = 80 мм, нагруженного силой Р = 120 кН, если перетекание жидкости из левой полости цилиндра в правую происходит через два отверстия в поршне диаметром d = 10 мм, при этом давление в правой полости ризб = 0. Коэффициент расхода отверстий μ принять равным 0,6, плотность жидкости ρ = 865 кг/м3. Коэффициент трения в манжете поршня шириной b = 25 мм f = 0,15.
Задача №8. Перемещения поршней гидроцилиндров диаметром D = 15 см, нагруженных внешними силами R1 = 1000 Н и R2 = 2000 Н, осуществляется подачей в гидроцилиндры спиртоглицериновой смеси (ν = 1 Ст, ρ = 1245 кг/м3) по трубам одинаковой длины l = 10 м и диаметра d = 4 см. Определить скорости перемещения поршней при расходе Q = 7 л/с в магистрали. .. Местные потери в напорной линии принять равными 10% от потерь по длине.
Задача №9. Три одинаковых цилиндра диаметром D = 50 мм заполнены маслом (δ = 0,9, ν = 0,3 Ст) и соединены трубами, размеры которых: l1 = l2 = 22,5 м, l3 = 20 м и d = 25 мм. В цилиндрах находятся поршни, нагруженные силами R1 = 700 Н, R2 = 640 Н и R3 = 500 Н. Определить направления и величины скоростей перемещения поршней...
Задача №10. В системе объемного гидропривода пневмогидравлический аккумулятор с избыточным давлением воздуха ро = 5 МПа питает маслом силовой гидроцилиндр диаметром D = 60 мм. Плотность масла ρ = 910 кг/м3, кинематическая вязкость ν = 0,2 Ст. Соединительная латунная трубка (шероховатость Δ = 0,01 мм) имеет размеры l = 12 м и d = 15 мм. Разность уровней h = 0,4 м. Определить скорость установившегоcя движения поршня υп гидроцилиндра, когда к нему приложена полезная нагрузка R = 12 кН. Какой станет скорость поршня при сбросе полезной нагрузки (R = 0)? Местные сопротивления трубки принять равными 30% от ее сопротивления по длине. Утечками и трением поршня в гидроцилиндре пренебречь.
Задача №11. Определить диаметр гидравлического цилиндра, необходимый для подъема задвижки при избыточном давлении жидкости р = 0,2 МПа, если диаметр трубопровода D2 = 0,6 м и вес подвижных частей устройства G = 2000 Н. При расчете коэффициент трения задвижки f в направляющих поверхностях принять равным 0,3, силу трения в цилиндре считать равной 5% от веса подвижных частей. Давление за задвижкой равно атмосферному. Площадью штока пренебречь.
Задача №12. В гидроцилиндре диаметром D = 60 мм поршень нагружен силой R = 20 кН. Найти скорость перемещения поршня от этой нагрузки при запертой поршневой полости. Давление в штоковой полости равно атмосферному. Радиальный зазор δ = 0,07 мм, ширина поршня b = 40 мм. Жидкость – минеральное масло (ν = 0,4 см2/с). Пренебречь силой жидкостного трения в зазоре, а также влиянием скорости движения поршня на расход в зазоре.
Задача №13. Определить величину максимальной нагрузки R, преодолеваемой поршнем гидроцилиндра, и скорость поршня υп. Давление на выходе из насоса равно рн = 16 МПа, подача насоса Q = 48 л/мин. Перепад давления на золотниковом распределителе Δр = 2 МПа. Жидкость – масло индустриальное И-50. Температура t = 50 oС. Диаметр поршня D = 140 мм, штока d = 0,4D = 0,4·140 = 56 мм. Пренебречь трением поршня, утечками в напорной линии, потерями напора по длине и местными потерями, исключая потери в распределителе.
Задача №14. В гидравлическом приводе с дроссельным регулированием обязательным элементом является предохранительный клапан. Определить величину нагрузки R на поршне гидроцилиндра, при которой откроется предохранительный клапан, настроенный на рк = 20 МПа. Подача насоса Q = 27 л/мин. Площадь сечения дросселя fдр = 4 мм2. Коэффициент расхода дросселя μ = 0,72. Жидкость минеральное масло (ρ = 900 кг/м3, ν = 0,4 см2/с), поршень имеет размеры: D = 50 мм штока d = 30 мм. Учитывать только потери в дросселе и распределителе Δрр = 1,6 МПа. Утечками жидкости в напорной магистрали пренебречь.
Задача №15. Определить максимальную скорость движения поршня гидроцилиндра υп, нагруженного силой R = 35 кН. Диаметр поршня D = 55 мм, штока d = 30 мм. Перепад давления в распределителе Δр = 1 МПа. Предохранительный клапан гидросистемы настроен на рк = 25 МПа. Площадь проходного сечения дросселя fдр = 6 мм 2, коэффициент расхода дросселя μ = 0,8, жидкость – глицерин, t = 40 oС. Утечками жидкости в напорной магистрали пренебречь. Учесть потери в дросселе и распределителе.
Задача №16. Определить мощность холостого хода насоса, необходимую для отвода поршня в безаккумуляторном насосном приводе пресса. Вес подвижных частей поршня G = 104 Н, скорость отвода поршня υп = 0,2 м/с, длина подводящей и сливной магистралей l = 6 м, диаметр d = 0,03 м, перепад давления на золотнике Δрзол = 2·105 Н/м2, диаметр поршня D = 0,2 м, диаметр штока dшт = 0,12 м. Трением поршня и утечками жидкости пренебречь. Жидкость – масло индустриальное И-20 (t = 20oС). Магистрали – стальные. Кинематическая вязкость масла ν = 20 · 10-6 м2/с.
Задача №17. Определить мощность насоса, необходимую для процесса объемной штамповки. Усилие прессования R принять постоянным и равным 106 Н, скорость прессования υп = 0,05 м/с, перепад давления на золотнике Δрзол = 2·105 Па. Диаметр поршня D = 300 мм, штока – dшт = 0,6D. Трением поршня, утечками и потерями энергии в трубопроводах пренебречь.
Задача №18. Определить угловую скорость и момент на гидроцилиндре поворотного действия, если подача насоса Q = 64 л/мин, а давление на выходе насоса рн = 12·106 Па. Диаметры: D = 240 мм, d = 80 мм. Длина лопасти b = 300 мм. Падение давления в золотниковых окнах 3·105 Н/м2. Потерями напора в трубопроводе, трением в цилиндре и утечками пренебречь. Жидкость – минеральное масло АМГ-10 (ρ = 900 кг/м3). Температура t = 45 oС.
Задача №19. Определить подачу насоса и давление на выходе для осуществления движения поршня гидроцилиндра со скоростью υп = 12 м/мин при нагрузке R = 6·104 Н. Диаметр поршня цилиндра D = 200 мм, диаметр штока d = 100 мм. Потерями напора в трубопроводах и в золотнике, утечками жидкости и трением поршня пренебречь. Жидкость – минеральное масло И-60, ρ = 900 кг/м3.
Задача №20. Определить мощность и число оборотов приводного двигателя аксиально-поршневого насоса, необходимые для получения на валу гидромотора крутящего момента, равного Мг = 60 Н·м, при скорости вращения ωг = 150 рад/с. Объемные постоянные насоса и гидромотора равны соответственно qн = 26 см3, qгм = 42 см3. Объемный КПД насоса ηон = 0,95, гидромотора ηогм = 0,98. Гидромеханический КПД насоса ηмн = 0,93, гидромотора ηмгм = 0,92. Потерями напора в гидролиниях пренебречь.
Задача №21. Для изменения скорости вращения вала гидромотора в схеме гидростатической объемной передачи использован регулируемый дроссель. Определить площадь открытия дросселя. Подача насоса Q = 60 л/мин. Давление на выходе насоса р = 107 Па. Коэффициент расхода дросселя μ = 0,65. Мощность, снимаемая с вала гидромотора, равна N = 3 кВт. Общий КПД гидромотора η = 0,94. Гидравлическими сопротивлениями в гидролиниях пренебречь. Плотность рабочей жидкости ρ = 900 кг/м3.
Задача №22. В приводе вращательного движения применен гидромотор с удельным расходом q = 70 см3. Подача насоса Qн = 4,5 л/с. Между насосом и двигателем установлен щелевой дроссель, открытый до 40%. Максимальная площадь проходного сечения дросселя f = 25 мм2. Коэффициент расхода дросселя μ = 0,6. Потребляемая мощность насоса Nн = 2,8 кВт. Пренебрегая потерями напора в системе, определить скорость вращения вала гидромотора, его полезную мощность и КПД гидросистемы, если КПД насоса ηн = 0,84, КПД гидромотора ηгм = 0,86, плотность жидкости ρ = 900 кг/м3. Объемный КПД гидромотора ηогм = 1.
Задача №23. В схеме гидропривода вращательного движения дроссель установлен на выходе. Определить давление, развиваемое насосом, подачу и мощность насоса, если рабочий объем гидромотора qгм = 70 см3, nгм = 1500 об/мин, крутящий момент на его валу М = 360 Н·м. Перепад давления на дросселе Δрдр = 2·105 Па. Потерями напора в гидролиниях и утечками жидкости пренебречь. Полагать, что расход через клапан Qкл = 0, КПД насоса ηн = 0,92, гидромотора ηгм = 0,88, его механический КПД ηмгм = 0,9.
Задача №24. В приводе вращательного движения дроссель включен параллельно двигателю. Площадь отверстия дросселя f = 6 мм2, коэффициент расхода дросселя μ = 0,65, крутящий момент на валу гидродвигателя М = 10 Н·м, расход жидкости (ρ = 800 кг/м3) Q = 50 л/мин, число оборотов n = 900 об/мин. Перепад давления на участке от насоса до двигателя составляет Δр = 2·105 Па. Вычислить КПД гидропередачи, приняв КПД насоса ηн = 0,85. Потерями напора в гидролиниях слива и утечками жидкости пренебречь. Принять объемный КПД гидродвигателя ηогд = 1, механический – ηмгд = 0,85.
Задача №25. В объемном гидроприводе два соединенных параллельно гидромотора развивают мощности N1 = 1 кВт и N2 = 2 кВт. Крутящий момент, передаваемый каждым двигателем, равен М12 = 100 Н·м. Выходное давление насоса равно рн = 107 Па. Определить подачу насоса и число оборотов гидромоторов, если объемные и гидромеханические КПД гидромоторов равны соответственно: ηо1 = ηо2 = 0,95 и ηм1 = ηм2 = 0,92. Потерями напора в сливном и нагнетательном трубопроводах пренебречь.
Задача №26. В гидроприводе вращательного движения гидромоторы 1 и 2 соединены последовательно. Подача насоса Q = 120 л/мин. Давление на выходе рн = 10 МПа. Определить мощность, снимаемую с вала первого и второго гидромоторов, если их рабочие объемы равны соответственно: q1 = 16 см3/об и q2 = 32 см3/об. Момент на валу второго гидромотора равен М2 = 24 Н·м. Объемный и гидромеханический КПД гидромоторов ηо1 = ηо2 = 0,95 и ηм1 = ηм2 = 0,92. Потерями напора в гидролиниях пренебречь.
Задача №27. Для привода шестеренного насоса электрический двигатель затрачивает мощность Nдв = 7 кВт. Насос приводит во вращение пластинчатый гидромотор со скоростью n = 1400 об/мин. На валу гидромотора создается момент М = 40 Н·м. Определить КПД насоса, если полный КПД гидромотора ηгм = 0,91. Потерями напора в гидролиниях и утечками жидкости пренебречь
Задача №28. Определить коэффициент полезного действия объемной гидравлической передачи, состоящей из насоса и гидромотора. Общий КПД насоса ηн = 0,92. Момент на валу гидромотора М = 35 Н·м. Удельный рабочий объем гидромотора qгм = 24 см3/об, его объемный КПД ηо = 0,85, гидромеханический КПД ηгм = 0,95. Потерями напора в гидролиниях пренебречь.
Задача №30. Для регулирования скорости вращения гидромотора в гидроприводе использован регулируемый дроссель, установленный между насосом и гидромотором. Определить площадь открытия дросселя, если давление насоса и подача насоса: рн = 8·106 Па, Q = 72 л/мин. Момент на валу гидромотора М = 10 Н·м. Его рабочий объем qг = 45 см3/об, гидромеханический КПД η = 0,85. Потерями напора в гидролиниях и утечками жидкости пренебречь. Жидкость – масло АМГ-10. Коэффициент расхода дросселя μ = 0,7
Задача №31. Дроссель, установленный в гидросхеме параллельно гидродвигателю, позволит регулировать его скорость вращения. Определить число оборотов гидромотора, если подача насоса Q = 80 л/мин, момент на валу гидромотора М = 8 Н·м, рабочий объем гидромотора q = 35 см3/об, ηо = 0,9, площадь открытия дросселя fдр = 8 мм2. Потерями напора и утечками в гидролиниях, дросселе и гидромоторе пренебречь. Жидкость – масло, ρ = 900 кг/м3, температура t = 50 оС. Механический ГПД гидромотора ηмгм = 0,92, коэффициент расхода дросселя μ = 0,6.
