Е.П. Филиппова, Т.П. Чепикова

Е.П. Филиппова, Т.П. Чепикова

 

РАСЧЕТ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ,

ПРИМЕНЯЕМЫХ В АВТОМОБИЛЬНОМ ТРАНСПОРТЕ

И СТРОИТЕЛЬНО-ДОРОЖНЫХ МАШИНАХ

Методическое пособие по дисциплинам

«Гидравлика» и «Основы гидравлики и гидропривода»

для студентов очного и заочного отделений технических

специальностей и направлений

 

_____________________________________________________________________

Издательский отдел ЧТИ ИжГТУ                                       Чайковский, 2009

РАСЧЕТ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ, ПРИМЕНЯЕМЫХ

В АВТОМОБИЛЬНОМ ТРАНСПОРТЕ И СТРОИТЕЛЬНО-ДОРОЖНЫХ МАШИНАХ

Методическое пособие

по дисциплинам «Гидравлика» и «Основы гидравлики и гидропривода»

для студентов очного и заочного отделений технических специальностей и направлений

Составители: ст. преподаватель Филиппова Е.П.,

       к.т.н., доцент Чепикова Т.П.

 

 

2009 г.

 

Утверждено на заседании кафедры «Автомобильный транспорт»

Чайковского технологического института (филиал) ИжГТУ,

протокол № от 26 ноября 2009 г.

 

Электронная версия Word 2007 находится

в Чайковском технологическом институте (филиале) ИжГТУ

 

 

Настоящее пособие предназначено для студентов очного и заочного отделений по специальностям 190601 - Автомобили и автомобильное хозяйство, 190603 - Сервис транспортных и технологических машин и  оборудования, 270102 - Промышленное и гражданское строительство, 190500 - Эксплуатация транспортных средств, 270100 – Строительство, выполняющих контрольную работу по общему курсу гидравлики. Методическое пособие составлено в соответствии с программой курса «Гидравлика» для технических специальностей вузов. Курс состоит из трех частей: первая – «Гидравлика», вторая – «Лопастные гидромашины и гидродинамические передачи», третья – «Объемные насосы и гидравлические приводы».

 

СОДЕРЖАНИЕ

	стр.
Общие методические указания	4
Методические указания к темам и разделам курса	5
Часть I Гидравлика	5
1. Основные свойства жидкости	5
2. Гидростатика	7
3. Кинематика и динамика жидкости	9
4. Режим движения жидкости и основы гидродинамического          подобия	11
5. Ламинарное движение жидкости	12
6. Турбулентное движение жидкости	13
7. Местные гидравлические сопротивления	15
8. Истечение жидкости через отверстия и насадки	16
9. Гидравлический расчет трубопровода	18
10.   Неустановившееся движение жидкости	18
11.   Взаимодействие потока со стенками	20
Часть II Лопастные гидромашины и гидродинамические передачи	21
Раздел А Лопастные насосы	21
1. Общие сведения о гидромашинах	21
2. Основы теории лопастных насосов и их свойства	21
3. Вихревые и струйные насосы	24
Раздел Б Гидродинамические передачи	25
4. Общие понятия	25
5. Гидродинамические муфты	26
6. Гидродинамические трансформаторы	27
Часть III Объемные насосы и гидроприводы	29
Раздел А Объемные насосы и гидродвигатели	29
1. Общие положения	29
2. Поршневые и плунжерные насосы	29
3. Роторные насосы и гидродвигатели	31
4. Гидроцилиндры	32
Раздел Б Объемный гидропривод	33
5. Основные понятия и элементы гидропривода	33
6. Гидроаппаратура и другие элементы гидропривода	33
7. Схема гидропривода и способы регулирования скорости	34
8. Следящий гидропривод	35
Литература	37
Контрольные задания	38
Приложение	55

 

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

 

В первой части курса — гидравлика — изучаются законы равно­весия и движения жидкости, рассматриваются способы применения этих законов к решению практических инженерных задач. Во второй и третьей частях — лопастные гидромашины и гидродинамические передачи, объемные насосы и гидравлические приводы — изучаются устройство и принцип действия, теория и элементы расчета насосов, гидравлических приводов и передач, в которых жидкость служит носи­телем механической энергии.

При изучении материала по учебнику студент должен особое внимание обратить на проработку основных положений темы (раздела), используя для этой цели методические указания, основное предназна­чение которых — облегчить студенту работу с книгой. Методические указания к каждой теме (разделу) заканчиваются вопросами для само­проверки, охватывающими наиболее существенные положения учебного материала.

Курс целесообразно изучать последовательно по темам (разделам), руководствуясь программой и методическими указаниями. Сначала следует изучить теоретическую часть раздела, затем решить и проана­лизировать приведенные в учебнике и задачниках примеры и задачи с решениями. После этого необходимо ответить на вопросы для самопроверки. Учебный материал можно считать проработанным и усво­енным только при условии, если студент умеет правильно применить теорию для решения практических задач.

Существенное значение имеет правильный выбор учебника. Не следует одновременно пользоваться несколькими учебниками. Один из учебников, рекомендуемый в списке учебной литературы, должен быть принят в качестве основного. Другие учебники и учебные пособия используют в том случае, если прорабатываемый раздел отсутствует или недостаточно подробно изложен в основном учебнике.

 

ЧАСТЬ I ГИДРАВЛИКА

Основные свойства жидкости

Определение жидкости. Силы, действующие на жидкость. Давление в жидкости. Сжимаемость. Закон Ньютона для жидкостного трения. Вязкость. Поверхностное натяжение. Давление насыщенного пара жидкости. Растворение газов в жидкости. Модель идеальной жидкости. Неньютоновские жидкости.

Методические указания

По своим физическим свойствам жидкости занимают промежуточ­ное положение между твердыми телами и газами. Жидкость весьма мало изменяет свой объем при изменении давления или температуры, в этом отношении она сходна с твердым телом. Жидкость обладает текучестью, благодаря чему она не имеет собственной формы и при­нимает форму того сосуда, в котором находится. В этом отношении жидкость отличается от твердого тела и имеет сходство с газом. Свойства жидкостей и их отличие от твердых тел игазов обусловли­ваются молекулярным строением. Следует уяснить, каким образом особенности молекулярного строения влияют на физические свойства жидкости.

Покоящаяся жидкость подвержена действию двух категорий внеш­них сил: массовых и поверхностных. Массовые силы пропорциональны массе жидкости или для однородных жидкостей — ее объему. Внешние поверхностные силы непрерывно распределены по граничной поверхности жидкости. Следует знать, какие силы относятся к массовым (объемным) и к поверхностным силам, какие силы называются внеш­ними и какие внутренними.

В покоящейся жидкости может существовать только напряжение сжатия, т. е. давление. Необходимо четко представлять разницу между понятиями среднего гидростатического давления, гидростатического давления в точке, выраженных в единицах напряжения, и понятием суммарного гидростатического давления на поверхность, выраженного в единицах силы.

В гидравлике при изучении законов равновесия и движения широко пользуются различными физическими характеристиками жидкости (на­пример, плотностью). Студенту нужно уметь определять основные физи­ческие характеристики жидкости, знать единицы этих характеристик.

Следует также рассмотреть основные физические свойства капель­ных жидкостей: сжимаемость, тепловое расширение, вязкость и др.

Вязкостью называется свойство жидкости оказывать сопротивление относительному перемещению слоев, вызывающему деформацию сдвига. Это свойство проявляется в том, что в жидкости при ее движении возникает сила сопротивления сдвигу, называемая силой внутреннего трения. При прямолинейном слоистом движении жидкости сила внут­реннего трения Т между перемещающимися один относительно другого слоями с площадью соприкосновения S определяется законом Ньютона

или  (1)

Динамический коэффициент вязкости  не зависит от давления и от характера движения, а определяется лишь физическими свой­ствами жидкости и ее температурой. Как видно из (1), сила Т и каса­тельное напряжение   пропорциональны градиенту скорости и по нор­мали п кповерхности трения du / dn, который представляет собой изменение скорости жидкости в направлении нормали на единицу длины нормали. Жидкости, для которых зависимость изменения каса­тельных напряжений от скорости деформации отличается от закона Ньютона (1), называются неньютоновскими или аномальными жид­костями.

Учет сил вязкости значительно осложняет изучение законов дви­жения жидкости. С другой стороны, капельные жидкости незначи­тельно изменяют свой объем при изменении давления и температуры. В целях упрощения постановки задач и их математического решения создана модель идеальной жидкости. Идеальной жидкостью называется воображаемая жидкость, которая характеризуется полным отсутствием вязкости и абсолютной неизменяемостью объема при изменении давления и температуры. Переход от идеальной жидкости к реальной осуществляется введением в конечные расчетные формулы поправок, учитывающих влияние сил вязкости и полученных, главным образом, опытным путем. При изучении гидродинамики следует проследить осо­бенности перехода от идеальной жидкости к реальной.

В гидравлике жидкость рассматривается как сплошная среда (континуум), т.е. среда, масса которой распределена по объему непрерывно. Это позволяет рассматривать все характеристики жид­кости (плотность, вязкость, давление, скорость и др.) как функции координат точки и времени, причем в большинстве случаев эти функции предполагаются непрерывными.

 

Литература: [1, с. 4-13]; [2, с. 8-15]; [3, с. 9-18]; [4, с. 9-17]; [5, с. 9-14];          [7, с. 4-12]; [9, с. 5-10].

Вопросы для самопроверки

1 В чем отличие жидкостей от твердых тел и газов? 2 Какова взаимосвязь между плотностью и удельным весом жидкости? Укажите их единицы. 3 Что называется коэффициентом объемного сжатия жид­кости? Какова его связь с модулем упругости? 4 Что называется вязкостью жидкости. В чем состоит закон вязкого трения Ньютона? 5 В чем принципиальная разница между силами внутреннего трения в жидкости и силами трения при относительном перемещении твердых тел? 6 Какова связь между динамическим и кинематическим коэффи­циентами вязкости? Укажите их единицы. 7 Укажите свойства идеаль­ной жидкости. С какой целью в гидравлике введено понятие об идеаль­ной жидкости? В каких случаях при практических расчетах жидкость можно считать идеальной?

Гидростатика

Свойства давления в неподвижной жидкости. Уравнение Эйлера равновесия жидкости. Интегрирование уравнения Эйлера. Поверхности равного давления. Свободная поверхность жидкости. Основное уравне­ние гидростатики. Закон Паскаля. Приборы для измерения давления. Сила давления жидкости на плоские и криволинейные стенки. Закон Архимеда. Плавание тел. Относительный покой жидкости.

Методические указания

Два свойства гидростатического давления обусловлены тем, что покоящаяся жидкость не воспринимает касательных и растягивающих усилий. Знание этих свойств позволяет понять физический смысл формул статического силового воздействия жидкости на твердые тела.

Наиболее общими уравнениями гидростатики являются дифферен­циальные уравнения Эйлера, устанавливающие связи между массовыми и поверхностными силами, действующими в жидкости. При изучении этих уравнений следует усвоить физический смысл всех входящих в них величин. Эти уравнения позволяют просто и быстро решать задачи как в случае абсолютного покоя жидкости, когда на жидкость из массовых сил действует только сила тяжести, так и в случае относительного покоя, когда к силе тяжести присоединяются силы инерции. В случае действия на жидкость одной лишь силы тяжести интегрирование урав­нений Эйлера дает основное уравнение гидростатики

 (2)

где p ₁ и р₂ — давления в точках 1 и 2;

h — глубина погружения точки 2относительно точки 1;

 — удельный вес жидкости;

  — весо­вое давление столба жидкости глубиной h.

В зависимости от способа отсчета различают абсолютное, избыточ­ное (манометрическое) и вакуумметрическое давление. Следует знать взаимосвязь этих величин.

В уравнении (2) точка 1 может лежать на свободной поверх­ности жидкости. При этом весовое давление   будет избыточным давлением только в том случае, когда давление на свободную поверх­ность равно атмосферному давлению.

Весьма важными понятиями в гидравлике являются пьезометри­ческая высота и гидростатический напор. Пьезометрическая высота выражает в метрах столба жидкости избыточное (или абсолютное) давление в рассматриваемой точке жидкости. Гидростатический напор равен сумме геометрической   и пьезометрической   высот. Для всех точек данного объема покоящейся жидкости гидростатический напор относительно выбранной плоскости сравнения есть постоянная величина.

Воздействие жидкости на плоские и криволинейные поверхности наглядно отражается эпюрами давления. Площадь (объем) эпюры дает величину силы давления, а центр тяжести этой площади (объе­ма) — точку приложения силы давления. Аналитическое рассмотрение задачи позволяет получить весьма простые расчетные формулы. В слу­чае плоской поверхности любой формы величина силы гидростатиче­ского давления равна смоченной площади этой поверхности, умножен­ной на гидростатическое давление в центре тяжести площади. Точка приложения силы гидростатического давления (центр давления) лежит всегда ниже центра тяжести (за исключением давления на горизон­тальную плоскость, когда они совпадают). Следует указать, что фор­мула для определения координаты центра давления дает точку прило­жения силы только гидростатического давления без учета давления на свободную поверхность (вывод формулы в любом учебнике гидравлики).

Для криволинейных цилиндрических поверхностей обычно опреде­ляют горизонтальную и вертикальную составляющие полной силы гидростатического давления. Определение вертикальной составляющей связано с понятием «тела давления», которое представляет собой действительный или воображаемый объем жидкости, расположенный над цилиндрической поверхностью. Линия действия горизонтальной составляющей проходит через центр давления вертикальной проекции криволинейной поверхности, а линия действия вертикальной состав­ляющей — через центр тяжести тела давления.

При изучении этого раздела студенту полезно рассмотреть несколь­ко конкретных примеров построения тел давления для цилиндриче­ских поверхностей, определить самостоятельно вертикальную и гори­зонтальную составляющие силы давления, точки их приложения и результирующую силу.

Необходимо рассмотреть давление жидкости на стенки труб и резервуаров и расчетные формулы для определения толщины их стенок.

 

Литература: [1, с. 14-43]; [2, с. 16-39]; [3, с. 19-47]; [4, с. 17-34]; [5, с. 15-60]; [6, с. 7-103]; [7, с. 12-16]; [9, с. 10-22].

Вопросы для самопроверки

 

1 Каковы свойства гидростатического давления? 2 Объясните физический смысл величин, входящих в дифференциальные уравнения равновесия жидкости Эйлера. 3 Что такое поверхность равного давле­ния и каковы ее форма и уравнение при абсолютном покое жидкости, а случае движения сосуда по горизонтальной плоскости с ускорением, при вращении сосуда вокруг вертикальной оси? 4 Как формулируется закон Паскаля и какова его связь с основным уравнением гидроста­тики? 5 Приведите примеры гидравлических установок, действие кото­рых основано на законе Паскаля. 6 Каковы соотношения между абсо­лютным давлением, избыточным и вакуумом? Что больше: абсолютное давление, равное 0,12 МПа, или избыточное, равное

0,06 МПа? 7 Чему равна пьезометрическая высота (в метрах водяного столба) для атмо­сферного давления? 8. Почему центр давления всегда находится ниже центра тяжести смоченной поверхности наклонной плоской стен­ки?

9 Сформулируйте закон Архимеда. В каких случаях положение судна будет остойчивым и неостойчивым?

Вихревые и струйные насосы

Схема вихревого насоса, принцип действия, характеристика, об­ласти применения. Схема струйного насоса, принцип действия, области применения.

Методические указания

Рабочее колесо вихревого насоса имеет радиальные или наклонные лопатки и помещается в цилиндрическом корпусе с малыми торцевыми зазорами. Рабочий процесс вихревых насосов аналогичен центробеж­ным, однако имеет некоторые особенности. Напор вихревых насосов в 3...7 раз больше напора центробежных при тех же размерах и час­тоте вращения. Насосы имеют малый коэффициент быстроходности (6...40 об/мин) и применяются для больших напоров и малых расхо­дов. Они обладают способностью самовсасывания и могут перекачивать смеси жидкости и газа.

К струйным относятся насосы, рабочий процесс которых основан на эжектирующем действии струи рабочей жидкости (воды, газа, пара, воздуха). Насосы могут перекачивать воду, пульпу, нефть и другие жидкости, а также газы. Применяются для нагнетания (инжекторы), отсасывания (эжекторы) и вообще для перемещения жидкости (эле­ваторы). Ввиду сложности процессов расчет струйных насосов бази­руется главным образом на результатах экспериментов.

Нужно подробно рассмотреть рабочий процесс, характеристики, конструкции, способы регулирования и области применения вихревых и струйных насосов.

 

Литература: [2, с. 270-290]; [3, с. 269-2711; [5, с. 273-274]; [10, с. 220-224].

Вопросы для самопроверки

 

1 Начертите схемы вихревого и струйного насосов и расскажите о принципе их действия. 2 Какими достоинствами и недостатками обладают вихревые и струйные насосы? Какова область их примене­ния? 3 От чего зависит подача струйных насосов и как определяется их коэффициент полезного действия?

 

Общие понятия

Назначение и область применения гидродинамических передач. Принцип действия и классификация. Рабочая жидкость.

Методические указания

Гидродинамические передачи предназначены для передачи механи­ческой энергии с вала двигателя на вал приводной машины.

В практике эксплуатации машин-орудий все чаще требуется ис­кусственное приспособление характеристики двигателей к характерис­тикам приводных машин. С этой целью для изменения как частоты вращения, так и вращающего момента на валу приводной машины по сравнению с частотой вращения и вращающими моментами на валу дви­гателя применяются гидродинамические передачи.

Основными элементами гидродинамической передачи являются: рабочее колесо центробежного насоса — источник гидравлической энергии; рабочее колесо радиально-осевой или осевой гидротурбины — гидравлический двигатель; рабочая жидкость, а также реактор (на­правляющий аппарат), питающие и отводящие устройства.

В проточной части гидродинамической передачи при взаимодейст­вии лопастных систем с рабочей жидкостью происходит преобразова­ние механической энергии ведущего вала (двигателя) в механическую энергию рабочей жидкости, которая в свою очередь превращается в механическую энергию ведомого вала (приводной машины). По прин­ципу действия гидродинамические передачи делятся на два вида: гидро­динамические трансформаторы вращающего момента и гидродинамиче­ские муфты (сцепления). Следует рассмотреть ценные свойства гидро­динамических передач, которые определили применение их в различных областях техники.

В гидродинамических передачах в качестве рабочей жидкости применяются минеральное масло, вода, синтетические жидкости. Не­обходимо ознакомиться с требованиями, предъявляемыми к рабочим жидкостям, их физическими характеристиками, эксплуатационными свойствами, областью применения.

 

Литература: [1, с. 165-169, 189-192]; [2, с. 291-307]; [4, с. 230-232]; [7, 379-382]; [9, с. 68-80]; [10, с. 249-252].

Вопросы для самопроверки

1 Каковы назначение и область применения гидродинамических передач? На каких машинах и установках они применяются? Приведите примеры.              2 Изобразите принципиальные схемы гидротрансформатора и гидромуфты и поясните принцип их действия. 3 Каковы достоинства и недостатки гидродина-мических передач? 4 Какие требования предъ­являются к рабочим жидкостям?

Гидродинамические муфты

Устройство и рабочий процесс. Основные параметры, уравнения и характеристики. Совместная работа гидромуфты с двигателем. Ре­гулирование гидромуфт.

Методические указания

Гидродинамическая муфта состоит из двух основных элементов: насосного и турбинного колес, которые крепятся соответственно на ведущем и ведомом валах. Замыкающий кожух, как правило, кре­пится к фланцу насосного колеса. Лопатки рабочих колес в большин­стве случаев плоские, радиальные. При вращении насосного колеса возникает силовое взаимодействие лопастей с обтекающим их потоком. При этом в потоке создается приращение момента количества движе­ния жидкости. Из насосного колеса жидкость поступает в турбинное колесо, где момент количества движения жидкости уменьшается, за счет чего на турбинном колесе возникает вращающий момент. Так как в гидромуфте отсутствуют устройства, способные изменить момент ко­личества движения жидкости в круге циркуляции, то увеличение мо­мента количества движения в насосном колесе всегда равно его умень­шению в турбинном колесе. Следовательно, если не учитывать меха­нические потери и потери трения о воздух, которые обычно малы, то в гидромуфте вращающий момент с ведущего вала на ведомый пере­дается без изменения.

Рабочий процесс в гидромуфте изложен здесь схематизировано. При его изучении следует рассмотреть треугольники скоростей на входе и выходе насосного и турбинного колес, проанализировать уравнения моментов количества движения. Следует уяснить, почему вращающий момент может передаваться только когда частота вращения ведомого вала меньше частоты вращения ведущего (передаточное отношение меньше единицы), почему КПД гидромуфты равен передаточному отношению.

Оценка энергетических и эксплуатационных качеств гидромуфт мо­жет быть проведена с помощью характеристик. Различают внешние (моментные), универсальные и приведенные характеристики. Следует знать методику построения характеристик и уметь ими пользоваться при изучении работы гидромуфты в системе силовой трансмиссии.

Высокие эксплуатационные качества гидромуфт (гашение крутиль­ных колебаний и пульсаций вращающего момента, благоприятные ус­ловия запуска двигателя, ограничение передаваемого вращающего момента и пр.) определяется особенностями рабочего процесса и конст­руктивными особенностями гидромуфт.

Двигатель в сочетании с гидромуфтой представляет собой: сило­вой агрегат, более полно удовлетворяющий требованиям приводной машины. Следует уяснить методику определения размеров гидромуф­ты (активного диаметра), методику построения выходной характерис­тики агрегата «двигатель-гидромуфта» и уметь пользоваться ею для анализа совместной работы гидромуфты с двигателем.

В эксплуатационной практике часто возникает необходимость из­менять частоту вращения ведомого вала гидромуфты, не изменяя пе­редаваемый вращающий момент, т. е. необходимости в регулировании гидромуфты. В зависимости от конструкции и назначения гидромуфт применяются различные способы их регулирования. Студенту необходи­мо знать наиболее распространенные способы регулирования, их физи­ческую сущность, достоинства и недостатки.

 

Литература: [1, с. 169-189]; [2, с. 307-323]; [3, с. 339-345]; [4, с. 232-256];       [7, с. 382-390]; [9, с. 307-339]; [10, с. 252-255].

 

Вопросы для самопроверки

1 Поясните принцип и особенности работы гидромуфты. 2 При­ведите уравнение моментов для гидромуфты и поясните его. 3 Укажите соотношения подобия (пропорциональности). Для каких целей приме­няются эти соотношения? 4 Каковы преимущества и недостатки при­менения гидромуфты в системе силового привода? 5 Поясните метод построения выходной характеристики агрегата «двигатель — гидромуф­та». 6 Ответьте на 4-й вопрос, используя выходную характеристику агрегата с гидромуфтой. 7 Каково назначение регулирования гидро­муфты? Какие вам известны способы регулирования гидромуфты.

Общие положения

Объемные насосы, принцип действия, общие свойства и классифи­кация.

Методические указания

В объемных насосах передача механической энергии жидкости осуществляется изменением объемов их рабочих камер. Объемные насо­сы делятся на классы:

1) поршневые — с возвратно-поступательным движением вытеснителя (поршня или плунжера) и клапанным рас­пределением жидкости; 2) роторные — с вращательным движением вытеснителей или замыкателей (например, поршней плунжеров, зубьев шестерен, лопаток или пластин) и с бесклапанным распределением жидкости.

В отличие от лопастных насосов в объемных насосах жидкости сообщается потенциальная энергия давления при практически неиз­менной кинетической энергии жидкости. В этих насосах подача и на­пор независимы друг от друга, насосы характеризуются неравномер­ностью подачи и пульсацией давлений.

 

Литература: [1, с. 230-234]; [2, с. 336-342]; [3, с. 272-274]; [4, с. 155-157]; [5, с. 204-214]; [7, с. 256-272]; [9, с. 81-90]; [10, с. 5-7].

 

Вопросы для самопроверки

1 Расскажите о принципе действия объемных насосов. 2 Приведи­те примеры объемных насосов и укажите элементы, присущие объем­ным насосам всех типов. 3 Каковы преимущества и недостатки, присущие объемным насосам всех типов?

Гидроцилиндры

Силовые гидроцилиндры, их назначение и устройство. Поворот­ные гидроцилиндры.

Методические указания

Силовые гидравлические цилиндры являются гидравлическими дви­ гателями возвратно-поступательного действия, работающими по прин­ ципу обращенных поршневых насосов. В отличие от последних сило­вые гидроцилиндры не имеют клапанов. Студенту необходимо рассмот­реть конструктивные схемы гидроцилиндров одностороннего и двусто­роннего действия и телескопических, усвоить расчетные формулы для определения усилия на штоке, скорости движения поршня, потребной подачи жидкости, развиваемой мощности с учетом полного и частных КПД гидроцилиндра.

 

Литература: [1, с. 269-276]; [2, с. 403-410]; [4, с. 172-175]; [5, с. 307-308];      [8, с. 318-328]; [9, с. 162-176].

Вопросы для самопроверки

1 Приведите схемы силовых гидроцилиндров одностороннего и двустороннего действия и поясните их. 2 Как определить потребную подачу для гидроцилиндров одностороннего и двустороннего действия? Как влияет объемный КПД на подачу? 3 От каких параметров гидроцилиндров зависят развиваемые мощность и усилие на штоке? Приведите соответствующие формулы и поясните их.

Основные понятия и элементы гидропривода

Принцип действия объемного гидропривода. Классификация объ­емных гидроприводов по характеру движения выходного звена и дру­гим признакам. Основные элементы гидропривода.

Методические указания

Объемный гидропривод предназначен для передачи при помощи объемных гидромашин механической энергии двигателя к исполнитель­ ным механизмам с преобразованием скоростей и сил или моментов.

Объемный гидропривод содержит объемный насос (источник гид­равлической энергии), объемные гидромоторы (приемники гидравличе­ской энергии или исполнительные механизмы), гидроаппаратуру (уст­ройства или механизмы, предназначенные для передачи энергии, управ­ления и регулирования).

В зависимости от типа гидродвигателя (силовой гидроцилиндр или роторный гидромотор) различают гидроприводы возвратно-посту­пательного и вращательного движения выходного звена. Схема гидропривода может быть открытой (с аккумулирующим рабочую жидкость баком) и закрытой (бак отсутствует, давление в системе больше атмо­сферного). Закрытая схема не применяется при наличии гидроци­линдров.

 

Литература: [1, с. 288-291]; [2, с. 411-412]; [3, с. 302-305]; [4, с. 141-155]; [5, с. 290-296;] [7, с. 354-360]; [8, с. 8-12]; [9, с. 68-80].

Вопросы для самопроверки

1 Из каких основных частей состоит объемный гидропривод? При­ведите одну из известных конструктивных схем и поясните ее. 2 Что такое открытая и закрытая схемы объемного гидропривода? Приведите схемы, объясните принцип действия и укажите преимущества и не­достатки. 3 Укажите достоинства и недостатки объемного гидро­привода.

Следящий гидропривод

Назначение, принцип действия, схема и область применения сле­дящего гидропривода.

Методические указания

Следящим гидроприводом, или гидроусилителем, называется устройство, в котором исполнительный двигатель (выход) автомати­ чески и непрерывно воспроизводит движение задающего устройства (входа) при требуемом усилении выходной мощности двигателя за счет использования энергии подаваемой жидкости. Принцип действия гидроусилителя основан на том, что изменение положения задающего устройства (ручки управления или элемента автоматики) приводит к рассогласованию системы, а вызванное им действие исполнительного двигателя устраняет рассогласование, приводя выходное звено к поло­жению задающего устройства. Различают следящий привод без об­ратной связи (разомкнутый) и с обратной связью (замкнутый), пре­рывистого (импульсного) и непрерывного (пропорционального) дейст­вия.

Следует рассмотреть конкретные схемы следящих гидроприводов различного типа, конструктивные схемы механизмов и устройств, со­ставляющих гидропривод, область применения, преимущества и недостатки по сравнению, например, с электрическими следящими систе­мами.

 

Литература: [1, с. 310-312]; [2, с. 459-471];[3, с. 309-318]; [8, с. 455-512].

Вопросы для самопроверки

1 Для каких целей применяется следящий гидропривод? 2 Из каких механизмов и устройств состоит следящий гидропривод? 3 По конкретной схе-ме следящего гидропривода расскажите о принципе его работы, устройстве отдельных элементов, его характеристике.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

- Основная

1 Гидравлика, гидромашины и гидропневмопривод/ Под ред. С.П. Стесина, М.: Академия, 2007.

- Дополнительная

2 Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы/Башта Т. М., Руднев С. С., Некрасов Б. Б. и др. М.: Машиностроение, 1990.

3 Некрасов Б. Б. Гидравлика и ее применение на летательных аппаратах. М., 1967.

4 Гидравлика и гидропривод/Гейер В. Т., Дулин В. С., Борумеинский А. Г., Заря А. Н. М., 1970.

5 Осипов П. Е. Гидравлика и гидравлические машины. М., 1965.

6 Сборник задач по машиностроительной гидравлике/Под ред.
И. И. Куколевского и Л. Г. Подвидза. М.: Государственное энергетическое издательство, 1990.

7 Лабораторный курс гидравлики, насосов и гидропередач/Под ред. С. С.   Руднева и Л. Г. Подвидза. М., 1974.

8 Башта Т. М. Машиностроительная гидравлика: Справочное посо­бие. М., 1971.

9 Ковань П. В. Гидропривод горных машин М., 1967.

10 Ибатулов К. А. Гидравлические машины и механизмы в нефтяной промышленности. М., 1972.

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

В зависимости от специальности и учебного плана контрольное задание может состоять из одной, двух или трех контрольных работ, в каждую из которых входит определенное количество контрольных задач (табл. 1).

Данные контрольные работы выполняются студентами заочниками следующих специальностей: 190601 - Автомобили и автомобильное хозяйство, 270102 - Промышленное и гражданское строительство, 190603 - Сервис транспортных и технологических машин и оборудования, 190500 – Эксплуатация транспортных средств.

Номера контрольных задач выбираются согласно последней цифре номера варианта студента (табл. 1), числовые значения указанных в задаче величин — по предпоследней цифре номера варианта студента (табл. 2).

 

Таблица 1. Номера заданий для контрольных работ

Последняя цифра шифра	Номер задачи
0	1, 7, 10, 22,28, 31
1	2, 8, 11, 23, 29, 32
2	3, 9, 12, 24, 30, 33
3	4, 14, 13, 25, 28, 34
4	5, 18, 15, 26, 29, 35
5	6, 7, 16, 27, 30, 36
6	1, 8, 17, 22, 30, 40
7	2, 9, 19, 23, 28, 41
8	4, 14, 20, 24, 29, 40
9	6, 18, 21, 25, 30, 41

ЗАДАЧИ

1 Определить величину и направление силы F, приложенной к штоку поршня для удержания его на месте. Справа от поршня нахо­дится воздух, слева от поршня и в резервуаре, куда опущен открытый конец трубы, - жидкость Ж  (рис. 1). Показание пружинного мано­метра - .

    

2 Паровой прямодействующий насос подает жидкость Ж на вы­соту   (рис. 2). Каково абсолютное давление пара, если диаметр парового цилиндра D, а насосного цилиндра d? Потерями на трение пренебречь.

 

3 Определить силу прессования F, развиваемую гидравлическим прессом, у которого диаметр большего плунжера D, диаметр меньшего плунжера d. Больший плунжер расположен выше меньшего на величи­ну , рабочая жидкость Ж, усилие, приложенное к рукоятке,   R (рис. 3).

 

                                                      

   

4 Замкнутый резервуар разделен на две части плоской перего-­
родкой, имеющей квадратное отверстие со стороной а, закрытое крыш­-
кой (рис. 4). Давление над жидкостью Ж в левой части резервуара
определяется показаниями манометра , давление воздуха в правой
части — показаниями мановакуумметра . Определить величину и точку
приложения результирующей силы давления на крышку.

Указание. Эксцентриситет е центра давления для результирую­щей силы может быть определен по выражению

, где .

        

5 Шар диаметром D наполнен жидкостью Ж. Уровень жидкости
в пьезометре, присоединенном к шару, установился на высоте   от оси
шара. Определить силу давления на боковую половину внутренней поверхности шара (рис. 5). Показать на чертеже вертикальную и го­ризонтальную составляющие, а также полную силу давления.