14 Гидравлические машины

14.1 Поршневой насос простого действия с диаметром цилиндра D, ходом поршня S, число двойных ходов в минуту n и объемным КПД ηоб=0,9 подает рабочую жидкость в систему гидропривода. При какой частоте вращения должен работать включенный параллельно шестеренный насос с начальным диаметром шестерне dн, шириной шестерен b, числом зубьев z=30 и объемным КПД ηоб=0,86, чтобы количество подаваемой жидкости удвоилось?

Таблица 2 — Исходные данные

ВариантD, ммS, ммn, об/минdн, ммb, мм
180200606450

Ответ: для удвоения расхода жидкости частота вращения шестеренного насоса должна быть N=1320 об/мин.

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


14.2 (Вариант 1) Центробежный насос производительностью Q работает при частоте вращения n (рис.16). Определить допустимую высоту всасывания, если диаметр всасывающей трубы d, а ее длина l. Коэффициент кавитации в формуле Руднева принять равным C. Температура воды t=20ºC. Коэффициент сопротивления колена ξ=0,2. Коэффициент сопротивления входа в трубу ξвх=1,8. Эквивалентная шероховатость стенок трубы кэ=0,15 мм.Центробежный насос производительностью Q работает при частоте вращения n (рис.16). Определить допустимую высоту всасывания, если диаметр всасывающей трубы d, а ее длина l. Коэффициент кавитации в формуле Руднева принять равным C. Температура воды t=20ºC. Коэффициент сопротивления колена ξ=0,2. Коэффициент сопротивления входа в трубу ξвх=1,8. Эквивалентная шероховатость стенок трубы кэ=0,15 мм.

Таблица 2 — Исходные данные

Q, л/сd, ммl, мn, об/минС
151001528601000

Ответ: допускаемая высота всасывания составляет hвс=5,2 м.

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


14.3 Определить средний объемный коэффициент полезного действия, максимальную теоретическую подачу и степень неравномерности подачи поршневого насоса двойного действия с диаметром цилиндра D, ходом поршня S и диаметром штока d при n двойных ходов в минуту, заполняющего мерный бак емкостью W в течение t.

Таблица 2 — Исходные данные

ВариантD, ммS, ммd, ммn, об/минW, м3t, c
120015050500,5280

Ответ: η0=0,88, Qmax=0,025 м³/с, σ=3,1.

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


14.4 Определить производительность шестеренного насоса по следующим данным: частота вращения n, число зубьев на шестеренке z, ширина зуба b, модуль зацепления m, объемный к.п.д. η0.

Таблица — Исходные данные

n, мин-1z, штb, ммm, ммη0, %
6509381578

Ответ: Q=0,00408 м³/c.


14.5 (Вариант 17) Рассчитать и построить характеристики турбины турбобура M=f(n) и N=f(n) по заданным размерам турбины, числу ступеней k и расходу Q промывочной жидкости, исходя из данных, приведенных в табл.4 и рис.3.

Турбина симметричная, нормально циркулятивная.

Таблица 4 — Исходные данные

kQ·103, м3/cρ, кг/м3Dcp, ммl, ммα
317401100160,024,043°20'

Примечание: конструктивные углы лопаток α=90º. Рассчитать и построить характеристики турбины турбобура M=f(n) и N=f(n) по заданным размерам турбины, числу ступеней k и расходу Q промывочной жидкости, исходя из данных, приведенных в табл.4 и рис.3. Турбина симметричная, нормально циркулятивная.

Варианты задачи: 1, 3, 7.


14.6 (Вариант 16) Вычислить коэффициент и степень неравномерности подачи поршневого (плунжерного) насоса, у которого z цилиндров, i рабочих камер. Поршень (плунжер) насоса совершает  двойных ходов в единицу времени, ход поршня L, диаметр цилиндра D, диаметр штока d, отношение длины кривошипа к длине шатуна составляет λ, угол развала между кривошипами смежных поршней — αº.

Числовые значения исходных данных для расчета приведены в таблице 1.

Таблица 1

z, штi, штn, ход/минL, ммD, ммd, ммλα, град
3316016080-0,25120

Варианты задачи: 1, 3, 7.


14.7 (Вариант 3) Проверить условия всасывания поршневого насоса (рис.1), если известно. что высота его установки над уровнем жидкости и приемном резервуаре открытого типа равна z. Поршень насоса при длине хода L совершает n ходов в единицу времени, диаметр цилиндровых втулок D. Длина всасывающей линии lвс, а ее диаметр dвс. Перекачиваемая жидкость имеет плотность ρ и температуру t, ºC, потери во всасывающем клапане составляют hкл. Исходные данные для расчета приведены в табл.2.Проверить условия всасывания поршневого насоса (рис.1), если известно. что высота его установки над уровнем жидкости и приемном резервуаре открытого типа равна z. Поршень насоса при длине хода L совершает n ходов в единицу времени, диаметр цилиндровых втулок D. Длина всасывающей линии lвс, а ее диаметр dвс. Перекачиваемая жидкость имеет плотность ρ и температуру t, ºC, потери во всасывающем клапане составляют hкл.

Таблица 2

z, мlвс, мdвс, мD, ммL, мм
0,42,60,15100300

Конец таблицы 2

n, c-1ρ, кг/м3t, ºChкл, мПерекачиваемая
жидкость
1,11000202,3Вода

Варианты задачи: 1, 19, 17, 13.


14.8 (Вариант 10) Произвести гидравлический расчет насосной установки (рис.2) для перекачки нефти с расходом Q, если известно, что всасывающий трубопровод насоса, присоединенный к заборному резервуару на глубине a от свободной поверхности, имеет длину lвс, два плавных поворота и обратный клапан с сеткой. Нагнетательный трубопровод длиной lнг имеет восемь плавных поворотов, обратный клапан и две задвижки. Максимальная высота взлива нефти в напорном резервуаре равна hк, а избыточное давление над ее поверхностью р1=196,2 Па. Поверхность земли в пункте установки напорного резервуара возвышается над поверхностью земли, где установлен заборный резервуар, на Нг. Перекачиваемая нефть имеет вязкость ν и плотность ρ при температуре 10 ºС.

Полагая, что насосная станция работает круглосуточно, необходимо определить диаметр всасывающего и напорного трубопровода — dвс и dнг, высоту расположения насосов относительно уровня нефти в заборном резервуаре, считая, что абсолютное давление над ее поверхностью (р2) равно 40 кПа, полный напор насоса, тип и марку насоса для подачи заданного количества жидкости, мощность и тип электродвигателя.

Исходные данные для расчета приведены в табл.3
Произвести гидравлический расчет насосной установки (рис.2) для перекачки нефти с расходом Q, если известно, что всасывающий трубопровод насоса, присоединенный к заборному резервуару на глубине a от свободной поверхности, имеет длину lвс, два плавных поворота и обратный клапан с сеткой. Нагнетательный трубопровод длиной lнг имеет восемь плавных поворотов, обратный клапан и две задвижки. Максимальная высота взлива нефти в напорном резервуаре равна hк, а избыточное давление над ее поверхностью р1=196,2 Па. Поверхность земли в пункте установки напорного резервуара возвышается над поверхностью земли, где установлен заборный резервуар, на Нг. Перекачиваемая нефть имеет вязкость ν и плотность ρ при температуре 10 ºС. Полагая, что насосная станция работает круглосуточно, необходимо определить диаметр всасывающего и напорного трубопровода - dвс и dнг, высоту расположения насосов относительно уровня нефти в заборном резервуаре, считая, что абсолютное давление над ее поверхностью (р2) равно 40 кПа, полный напор насоса, тип и марку насоса для подачи заданного количества жидкости, мощность и тип электродвигателя.

 

Таблица 3

Q, м3а, мlвс, мlнг, мhк, мНг, мν·104, м2/cρ, кг/м3
353,018400010,5650,50895

Варианты задачи: 1, 12, 16, 3.


14.9 При постоянном расходе жидкости, подводимой к радиально — поршневому гидромотору, частоту вращения его ротора можно изменять за счет перемещения статора и, следовательно, изменения эксцентриситета е. Определить максимальную частоту вращения ротора гидромотора, нагруженного постоянным моментом М=300 Н·м, если известно: максимальное давление на входе в гидромотор pmax=20 МПа; расход подводимой жидкости Q=15 л/мин; объемный КПД гидромотора η0=0,9 при pmax; механический КПД  при том же давлении ηм=0,92.При постоянном расходе жидкости, подводимой к радиально - поршневому гидромотору, частоту вращения его ротора можно изменять за счет перемещения статора и, следовательно, изменения эксцентриситета е. Определить максимальную частоту вращения ротора гидромотора, нагруженного постоянным моментом М=300 Н·м, если известно: максимальное давление на входе в гидромотор pmax=20 МПа; расход подводимой жидкости Q=15 л/мин; объемный КПД гидромотора η0=0,9 при pmax; механический КПД при том же давлении ηм=0,92.

Ответ: n=132 об/мин


14.10 Определить мощность трехвинтового насоса при частоте вращения n=2900 мин-1, если развиваемое им давление р=2,2 МПа, наружный диаметр ведомого винта dн=62 мм, объемный КПД η0=0,8, КПД насоса η=0,78.

Ответ: Nн.п=5,2 кВт, Nн=6,7 кВт.