13 Объемные гидродвигатели и гидропривод

13.1  Шток силового гидроцилиндра Ц нагружен силой F и под действием давления p перемещается слева направо, совершая рабочий ход s за время t. Рабочая жидкость при этом из штоковой полости цилиндра сливается через дроссель ДР. Диаметры поршня и штока соответственно равны Dn и Dш.

Определить необходимое давление p рабочей жидкости в левой части цилиндра и потребную подачу Q. Потери давления в дросселе Δрд=250 кПа. К.п.д. гидроцилиндра: объемный ηо=0,97, механический ηм=0,90.Шток силового гидроцилиндра Ц нагружен силой F и под действием давления p перемещается слева направо, совершая рабочий ход s за время t. Рабочая жидкость при этом из штоковой полости цилиндра сливается через дроссель ДР. Диаметры поршня и штока соответственно равны Dn и Dш. Определить необходимое давление p рабочей жидкости в левой части цилиндра и потребную подачу Q. Потери давления в дросселе Δрд=250 кПа. К.п.д. гидроцилиндра: объемный ηо=0,97, механический ηм=0,90.

Таблица 1 

ВариантF, кНs, ммt, сDn, ммDш, мм
130,050020,016050

Ответ: р=4192 кПа, Q=0,25·10-3 м³/c.

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.


13.2 Силовой гидравлический цилиндр (рис.18) нагружен силой F и делает n двойных ходов в минуту. Длина хода поршня S, диаметр поршня D, диаметр штока d. Определить давление масла, потребную подачу и среднюю скорость поршня. Механический коэффициент полезного действия гидроцилиндра ηмех=0,95, объемный коэффициент полезного действия ηоб=0,98.Силовой гидравлический цилиндр (рис.18) нагружен силой F и делает n двойных ходов в минуту. Длина хода поршня S, диаметр поршня D, диаметр штока d. Определить давление масла, потребную подачу и среднюю скорость поршня. Механический коэффициент полезного действия гидроцилиндра ηмех=0,95, объемный коэффициент полезного действия ηоб=0,98.

Таблица 2 — Исходные данные

ВариантF, HS, смn, об/минD, ммd, мм
1900001001214550

Ответ: υ=10,0 м/с, р=6515 кПа, Q=0,168 м³/с.

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.


13.3 Жидкость плотностью ρ=900 кг/м³ поступает в левую полость цилиндра через дроссель с коэффициентом расхода μ=0,62 и диаметром d под избыточным давление рн; давление на сливе рс (рис.8.1). Поршень гидроцилиндра диаметром D под действием разности давлений в левой и правой полостях цилиндра движется слева направо с некоторой скоростью V.

Требуется определить значение силы F, преодолеваемой штоком гидроцилиндра диаметром dш при движении его против нагрузки со скоростью V.

Жидкость плотностью ρ=900 кг/м³ поступает в левую полость цилиндра через дроссель с коэффициентом расхода μ=0,62 и диаметром d под избыточным давление рн; давление на сливе рс (рис.8.1). Поршень гидроцилиндра диаметром D под действием разности давлений в левой и правой полостях цилиндра движется слева направо с некоторой скоростью V. Требуется определить значение силы F, преодолеваемой штоком гидроцилиндра диаметром dш при движении его против нагрузки со скоростью V.

Таблица 1 — Исходные данные

D, ммdш, ммd, ммрн, МПарc, МПаV, см/c
110552280,85

Ответ: F=260259 Н.


Гидравлическое реле времени, служащее для включения и выключения различных устройств через фиксированные интервалы времени, состоит из цилиндра, в котором помещен поршень диаметром D1, со штоком — толкателем диаметром D2. Цилиндр присоединен к емкости с постоянным уровнем жидкости H0. Под действием давления, передающегося из емкости в правую полость цилиндра, поршень перемещается, вытесняя жидкость из левой полости в ту же емкость через трубку диаметром d (рис.9.1). Требуется определить: Вычислить время T срабатывания реле, определяемое перемещением поршня на расстояние S из начального положения до упора в торец цилиндра. Движение поршня считать равномерным на всем пути, пренебрегая незначительным временем его разгона. В трубке учитывать только местные потери напора. Коэффициент сопротивления колена ξ=1,5 и дросселя на трубке ξд. Утечками и трением в цилиндре, а также скоростными напорами жидкости в его полостях пренебречь.13.4 Гидравлическое реле времени, служащее для включения и выключения различных устройств через фиксированные интервалы времени, состоит из цилиндра, в котором помещен поршень диаметром D1, со штоком — толкателем диаметром D2.

Цилиндр присоединен к емкости с постоянным уровнем жидкости H0. Под действием давления, передающегося из емкости в правую полость цилиндра, поршень перемещается, вытесняя жидкость из левой полости в ту же емкость через трубку диаметром d (рис.9.1).

Требуется определить:

Вычислить время T срабатывания реле, определяемое перемещением поршня на расстояние S из начального положения до упора в торец цилиндра.

Движение поршня считать равномерным на всем пути, пренебрегая незначительным временем его разгона.

В трубке учитывать только местные потери напора. Коэффициент сопротивления колена ξ=1,5 и дросселя на трубке ξд.

Утечками и трением в цилиндре, а также скоростными напорами жидкости в его полостях пренебречь.

Таблица 1 — Исходные данные

D1, ммD2, ммH0, мd, ммS, ммζд
55281,61255010

Ответ: Т=9,2 с.


13.5 Определить время полного хода поршня гидроцилиндра при движении против нагрузки, если давление на входе в дроссель рн, давление на сливе рс. Нагрузка вдоль штока F, коэффициент расхода дросселя μ=0,62, диаметр отверстия в дросселе dдр=1 мм, плотность масла ρ=900 кг/м³, диаметры: цилиндра D, штока d, ход штока L (на рис. 38).Определить время полного хода поршня гидроцилиндра при движении против нагрузки, если давление на входе в дроссель рн, давление на сливе рс. Нагрузка вдоль штока F, коэффициент расхода дросселя μ=0,62, диаметр отверстия в дросселе dдр=1 мм, плотность масла ρ=900 кг/м³, диаметры: цилиндра D, штока d, ход штока L (на рис.39).

Таблица 1 — Исходные данные

Вариантрн, МПарc, МПаF, кНD, ммd, ммL, мм
0160,3356030200

Ответ: t=13,4 с.

Варианты задачи: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.


13.6 Произвести расчет и дать схему объемного гидропривода возвратно — поступательного движения при следующих данных: необходимое полезное усилие, передаваемое рабочему органу P; длина хода поршня Lп; средняя скорость движения рабочего органа υ.

Трубопровод гидросистемы длиной lг имеет n резких поворотов на 90º, два колена с плавным изгибом на 90º и радиусом закругления r=2dm, один предохранительный клапан и золотник управления. В качестве рабочей жидкости используется масло АМГ10.

Числовые значения исходных данных приведены в табл.5.

Таблица 5

Номер
варианта
Р, кНLп, мυ, мм/минlг, мn
4201,0250202

Варианты задачи: 1, 19, 17, 13.


13.7 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 ξ=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 A.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 ξ=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 A.

Таблица 2 — Исходные данные

ВариантF1, HF2, HQ, л/c
17000323012

Ответ: ξ2=29,9.

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.


13.8 Определить силу предварительного натяжения пружины дифференциального предохранительного (переливного) клапана объёмного гидропривода, при которой клапан сработает и откроет доступ маслу из системы, как только давление в системе достигнет величины рс (рис.24). Диаметры поршней  D1 и D2; диаметр их общего штока d.Определить силу предварительного натяжения пружины дифференциального предохранительного (переливного) клапана объёмного гидропривода, при которой клапан сработает и откроет доступ маслу из системы, как только давление в системе достигнет величины рс (рис.24). Диаметры поршней D1 и D2; диаметр их общего штока d.

Таблица 2 — Исходные данные

Вариантрс, МПаD1, ммD2, ммd, мм
10,2551005025

Ответ: Р=1502 Н.

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.


13.9 Рабочая жидкость – масло Ж, температура которого 50 ºС, из насоса подводится к гидроцилиндру Ц через дроссель ДР. Поршень цилиндра со штоком перемещается против нагрузки F со скоростью υп. Вытесняемая поршнем жидкость со штоковой полости попадает в бак Б через сливную линию, длина которой равна lc, а диаметр равен dc.

Определить внешнюю силу F, преодолеваемую штоком при его движении. Давление на входе в дроссель определяется показанием манометра M, а противодавление в штоковой полости цилиндра – потерями давления в сливной линии Коэффициент расхода дросселя принять равным μ=0,64, а диаметр отверстия дросселя dд. Диаметр поршня Dп, а диаметр штока Dш. К.п.д. гидроцилиндра: объемный η0=1,0, механический ηм.Рабочая жидкость – масло Ж, температура которого 50 ºС, из насоса подводится к гидроцилиндру Ц через дроссель ДР. Поршень цилиндра со штоком перемещается против нагрузки F со скоростью υп. Вытесняемая поршнем жидкость со штоковой полости попадает в бак Б через сливную линию, длина которой равна lc, а диаметр равен dc. Определить внешнюю силу F, преодолеваемую штоком при его движении. Давление на входе в дроссель определяется показанием манометра M, а противодавление в штоковой полости цилиндра – потерями давления в сливной линии Коэффициент расхода дросселя принять равным μ=0,64, а диаметр отверстия дросселя dд. Диаметр поршня Dп, а диаметр штока Dш. К.п.д. гидроцилиндра: объемный η0=1,0, механический ηм.

Таблица 20

ВариантЖυп, см/clc, мdc, мм
1Касторовое2,002,5013

Продолжение таблицы 20

рм, МПаdд, ммDп, ммDш, ммηм
1,507,00200500,95

Ответ: F=15,4 кН.

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.


13.10 (Вариант 1) Вал гидродвигателя Д, рабочий объем которого V0, нагружен крутящим моментом Мк. К двигателю подводится поток рабочей жидкости – масло Ж, температура которого 60 ºС, с расходом Q. К.п.д. гидродвигателя: объемный η0=0,96, гидромеханический ηгм.

Определить частоту вращения вала гидродвигателя и показание манометра М, установленного непосредственно перед двигателем, если потери давления в обратном клапане Коб составляет Δркл=0,05 мм. Длина сливной линии равна lc. Эквивалентная шероховатость Δэ=0,05 мм.Вал гидродвигателя Д, рабочий объем которого V0, нагружен крутящим моментом Мк. К двигателю подводится поток рабочей жидкости – масло Ж, температура которого 60 ºС, с расходом Q. К.п.д. гидродвигателя: объемный η0=0,96, гидромеханический ηгм. Определить частоту вращения вала гидродвигателя и показание манометра М, установленного непосредственно перед двигателем, если потери давления в обратном клапане Коб составляет Δркл=0,05 мм. Длина сливной линии равна lc. Эквивалентная шероховатость Δэ=0,05 мм.

Таблица 21

ЖQ, л/минV0, см3Мк, Н·мηгмlc, мdc, мм
Трансформаторное18,010050,00,853,0010

Ответ: n=173 об/мин, рм=4463 кПа.

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.