Гидроприводы

Задача 6.1. На рисунке показана упрощенная схема гидропривода с дроссельным управлением и последователь­ным включением дросселя. Обозначения: 1— насос, 2 — гидроцилиндр, 3 — регулируемый дроссель, 4 — переливной клапан (распределитель на схеме не показан). Под каким давлением р₁ нужно подвести жидкость (р=1000 кг/м³) к левой полости гидроцилиндра для перемещения поршня

вправо со скоростью v_п = 0, 1 м/с и преодоления нагрузки вдоль штока F=1000 Н, если коэффициент местного сопро­тивления дросселя ξ _др=10? Другими местными сопротивле­ниями и потерей на трение в трубопроводе пренебречь. Диа­метры: поршня D_п = 60 мм, штока d_ш = 30 мм, трубопровода d_T = 6 мм.

Задача 6.3. Рабочая жидкость с вязкостью v = 0, 2 Ст и плотностью р = 900 кг/м³ подается в цилиндр пресса грузо­вым гидроаккумулятором по трубопроводу длиной l = 100 м и диаметром d = 30 мм. Вес груза аккумулятора G = 380 кН; диаметр поршня D₁ = 220 мм. Определить ско­рость движения плунжера, если усилие прессования F = 650 кН, а диаметр плунжера D₂ = 300 мм. Режим течения в трубе принять ламинарным. Весом плунжера пренебречь.

Задача 6.4. Определить давление, создаваемое насосом, и его подачу, если преодолеваемая сила вдоль штока F = 10 кН, а скорость перемещения поршня υ _п = 0, 1 м/с. Учесть потерю давления на трение в трубопроводе, общая длина которого l = 8 м; диаметр d=14 мм. Каждый канал распределителя по сопротивлению экви­валентен длине трубопровода 1_Э= 100rf. Диаметр поршня D =100 мм, площадью штока пренебречь. Вязкость масла v=l Ст; плотность р = 900 кг/м³.

Задача 6.5. Для подъема груза G со скоростью у = 0, 15м/с используются два гидроцилиндра диаметром D= 100 мм. Груз смещен относительно оси симметрии так, что нагрузка на штоке 1-го цилиндра F₁ =6 кН, а на штоке 2-го цилиндра F₂ = 5 кН. Каким должен быть коэффициент местного сопро­тивления дросселя ξ _лр, чтобы платформа поднималась без перекашивания? Диаметр трубопровода d= 10 мм; плотность жидкости р = 900 кг/м³. Потерями на трение по длине трубы пренебречь.

Задача 6.6. Определить скорости поршней v_п1 и y_п2, пло­щади которых одинаковы и равны S_n = 5 см². Штоки поршней нагружены силами F₁ = 1 кН и F₂ = 0, 9 кН. Длина каждой ветви трубопровода от точки М до бака l = 5 см; диаметр трубопроводов d = 10 мм; подача насоса Q = 0, 2 л/с. Вяз­кость рабочей жидкости v=l Ст; плотность р = 900 кг/м¹.

Задача 6.7. Какое давление должно быть на выходе насо­са 1, нагнетающего жидкость через распределитель 2 в пра­вую полость силового гидроцилиндра, для того чтобы преодо­левать нагрузку на шток F—16 кН при скорости перемеще­ния поршня υ = 0, 1 м/с? Общая длина трубопровода от насоса до гидроцилиндра и от гидроцилиндра до бака l= 8 м; диаметр трубопровода d=10 мм. Диаметры: поршня D = 60 мм; штока d_ш = 20 мм. Свойства жидкости: р = 850 кг/м³; v = 4 Ст. Сопротивлением распределителя пре­небречь.

Задача 6.8. Определить перепад давления в силовом гидроцилиндре Δ р_ц, шток которого нагружен постоянной си­лой f=16 кН, в следующих двух случаях: 1) скорость подъема поршня равна υ _п = 0; 2) υ _п = 0, 2 м/с. Диаметры: поршня D = 60 мм; штока d_ш = 20 мм. Трубопровод, по кото­рому жидкость движется из гидроцилиндра через распреде­литель К в бачок, имеет длину l = 6 м; диаметр d = 10 мм. Свойства жидкости: v = 4 Ст; р = 850 кг/м³. Со­противлением распределителя К пренебречь. Избыточное давление в баке считать равным нулю, нивелирные высоты не учитывать.

Задача 6.9. Определить перепад давления на входе и вы­ходе распределителя Δ р_ц, к которому присоединена ма­гистраль с силовым гидроцилиндром. Диаметры: поршня D = 60 мм; штока d_ш = 30 мм; расход жидкости на входе в рас­пределитель Q = 0, 314 л/с. Шток гидроцилиндра нагружен силой f=16 кН. Длина подводящего участка магистрали l₁ равна длине отводящего участка и составляет l₁ = l₂ = 8 м; диаметр трубопровода d=10 мм; свойства рабочей жидко­сти: р = 850 кг/м³, v=l Ст.

Задача 6.10. Определить давление, создаваемое насосом, если длины трубопроводов до и после гидроцилиндра равны l = 5 м; их диаметры d_T =15 мм; диаметры: поршня D = 60 мм; штока d_ш = 40 мм; сила на штоке F= 1 кН; подача насоса Q=l, 2 л/с; вязкость рабочей жидкости v = 0, 5 Ст; плотность р = 900 кг/м³.

Задача 6.11. Определить количество жидкости (в про­центах от подачи насоса), проходящей через фильтр, если рабочий объем насоса V₁ = 30 см³; частота вращения насоса n₁=2000 об/мин; рабочий объем гидромотора V₂=50 см³; момент на его валу M₂ = 5 Н м; объемные и механические к.п.д. гидромашин η _о = η _м = 0, 9; плотность рабочей жидкости р = 900 кг/м³; вязкость v = 0, 4 Ст; диаметр трубопроводов d_T=10 мм; эквивалентная длина для фильтра l_ф = 7000d_т. Потерями на трение в трубопроводах пренебречь. С какой частотой при этом вращается гидромотор?

Задача 6.12. Объемный делитель потока состоит из двух одинаковых роторных гидромашин, соединенных общим ва­лом. Определить давление перед делителем р_о, если давление p₁=10 МПа; р₂ =1 МПа; механические к.п.д. гидромашин η _м = 0, 95. Найти соотношение расходов в параллельных вет­вях Q₁ и Q₂, которое будет отлично от единицы из-за наличия объемных потерь в гидромашинах. Принять, что их объемные к.п.д. линейно зависят от перепадов давления и при Δ р = 10 МПа равны η _о=0, 9.

Задача 6.13. Найти минимальные рабочие объемы гидро­машин гидропередачи, обеспечивающие на выходном валу гидромотора момент M = 50 Н м и угловую скорость ω ₂ = 200 с^-1, если угловая скорость насоса ω ₁ = 300 с^-1, давле­ние срабатывания предохранительного клапана p_кл = 15 МПа. Принять объемные к.п.д. гидромашин η _o = 0, 95; механические к.п.д.— η _м = 0, 92. Какую мощность при этом потребляет насос?

Задача 6.14. При каком проходном сечении дросселя угловые скорости гидромоторов будут одинаковы? Дано: ра­бочий объем насоса V₁ = 56 см³; частота вращения насоса n = 3000 об/мин; рабочие объемы гидромоторов Vз=12 см³, V₄ = 28 см³; моменты на их валах Mз = 20 Н м; M₄ = 40 Н м; механические и объемные к.п.д. гидромашин η _м = = η _о=0, 95; плотность рабочей жидкости р = 900 кг/м³; ко­эффициент расхода дросселя μ = 0, 85. Потерями давления в трубопроводах пренебречь.

Задача 6.15. На рисунке приведена схема гидропривода, состоящего из насоса 1, переливного клапана 2, распредели­теля 3 и гидроцилиндра 4. Определить скорость движения штока гидроцилиндра при нагрузке F = 20 кН, если рабочий объем насоса V = 32 см³; угловая скорость ω = 200 с^-1; объемный к.п.д. η ₀₁= 0, 96 при р = 8 МПа; давление начала открытия переливного клапана р_кл = 5 МПа; максимальное давление р_mах =7 МПа; суммарная длина трубопроводов l = 6 м; диаметр трубопровода d_T =10 мм; эквивалентная длина для каждого канала распределителя l_p = 200d_T, диамет­ры: поршня D = 80 мм; штока d_ш = 30 мм; плотность рабочей жидкости р = 900 кг/м³; вязкость v = 0, 4 Ст.

Задача 6.16. Определить минимально допустимый диа­метр дроссельной шайбы в напорной линии гидропривода d₁, обеспечивающей перемещение поршня гидроцилиндра без разрыва сплошности потока (без кавитации) в по­лости 1. Перемещение поршня происходит под действием лишь нагрузки на штоке F = 20 кН. Давления: насоса р_н = 15 МПа; слива р_с = 0, 5 МПа; насыщенных паров жидко­сти р_н.п. = 0, 01 МПа. Диаметры: цилиндра D = 50 мм; штока d = 30 мм; дроссельной шайбы на сливе d₂ = 1, 5 мм. Коэффи­циент расхода дроссельных шайб μ = 0, 64. Плотность жидко­сти р = 900 кг/м³.

Задача 6.17. В системе гидропривода постоянного давле­ния нагнетания р_н = 25 МПа и слива р_с=1 МПа установлен гидроцилиндр с дроссельным регулированием скорости по­ршня с помощью одинаковых дросселей на нагнетании и сли­ве, открывающихся синхронно. Определить минимальный диаметр гидроцилиндра, площади открытия дросселей и ско­рость поршня без нагрузки при условии, что шток поршня должен преодолевать нагрузку F = 35 кН при скорости пере­мещения v =150 мм/с. Плотность жидкости р = 850 кг/м³; диаметр штока d =40 мм; коэффициент расхода дросселей μ = 0, 64.

Задача 6.18. Определить, при какой длине b (по дуге) разрушения резинового уплотнительного кольца поршень на­чнет двигаться вправо при подаче давления р_н в по­лость 1. Дано: диаметр отверстия в дросселе d_др=1, 2 мм; р_н = 21 МПа; р_с = 0, 8 МПа; р = 850 кг/м³; v = 0, 2 см² /с; l₁= l₂ = 7 мм; зазор между поршнем и цилиндром δ = 0, 1 мм; D = 50 мм; d= 30 мм.

Принять соосное (без эксцентриситета) положение по­ршня в цилиндре.

Задача 6.19. Манипулятор с гидроприводом рабочих ор­ганов обеспечивает процесс обработки детали А. Привод рабочих органов осуществляется тремя гидроцилиндрами 1, 2 и 3, площади поршней которых одинаковы и равны S_п = 40 см². При выполнении одного цикла технологического процесса штоки гидроцилиндров должны совершить ходы согласно приведенной циклограмме. Питание гидроцилиндров рабочей жидкостью осуществляется от насоса постоянной по­дачи и пневмогидроаккумулятора. Определить минимальную подачу насоса и объем воздушной полости гидроаккумулято­ра, если допустимый диапазон давлений для нормальной работы манипулятора p_max = 21 МПа, p_min = 15 МПа.

Процесс расширения газа в гидроаккумуляторе принять изотермическим. Построить график изменения давления в гидросистеме.

Задача 6.20. На входе в гидроцилиндр установлен ог­раничитель расхода, препят­ствующий падению давления нагнетания р_н в системе гид­ропривода ниже р_min при ма­лых нагрузках на штоке гид­роцилиндра. Определить жесткость пружины золотника с_пр ограничителя при следующих условиях работы: нагрузка на штоке гидроцилиндра F = 50кН; скорость перемещения штока под нагрузкой υ = 100 мм/с; давление нагнетания p_н = 13 МПа.

Задача 6.21 В гидравлической системе автомобиля масло подается насосом в силовые гидроцилиндры подъемного устройства. Определить скорости перемещения поршней υ _п1 и υ _п2, если заданы нагрузки на штоки поршней (F ₁ и F₂); характеристики насоса p_н =f(Q) и размеры поршней. В расче­те учесть гидравлические сопротивления трубопрово­дов и каждого канала рас­пределителя 1, заменив его эквивалентной длиной трубы (l_p).

Задачу решить при следующих данных: F₁ = F₂=12 кH; D = 80 мм; d_ш = 40 мм; l₁ = l м; d₁ = 10 мм; l₂ = 8 м; d₂ = 10 мм; v = 0, 4 Ст; l_р = 100d; р = 900 кг/м³.

Характеристика насоса: Q, л/с.... 0 0, 6 0, 7

Р_н, МПа... 4, 0 3, 5 0

Задача 6.22. В гидротормозной системе автомобиля пере­дача усилия F от ножной педали к тормозам колес произво­дится посредством жидкости, вытесняемой поршнем 1 из главного тормозного цилиндра 2 по трубопроводам в рабочие тормозные цилиндры передних 3 и задних колес 4. На первом этапе торможения за счет хода поршней рабочих цилиндров выбирается зазор между тормозными колодками и барабана­ми. На втором этапе торможения происходит сжатие всего объема жидкости v в системе, выравнивание давления и при­жатие колодок к барабанам. Диаметры всех цилиндров оди­наковы. Определить: 1) скорости перемещения поршней ко­лесных тормозных цилиндров для передних (v_п) и задних (ν ₃) колес; 2) ход педали, необходимый для упругого сжатия тормозной жидкости в системе.

Даны: F = 500 Н; d_ц = 22 мм; b = 5; l₁=2 м; d₁ = 4 мм; l₂ = 3 м; d₂ = 5 мм; l₃= 1 м; dз = 4 мм; V = 0, 5 л; р = 1000 кг/м³; v=l Ст; объемный модуль упругости жидко­сти K=1000 МПа.

Задача 6.23. В установке гидравлического пресса на­сос 1 засасывает жидкость из бака 2 и через двухпозиционный распределитель 3 подает ее либо в рабочий ци­линдр 4 при прессовании (позиция распределителя А), либо в возвратные цилиндры 5 и 6 при подъеме подвижного ин­струмента пресса 7 вместе с траверсой и плунжерами (по­зиция распределителя Б). Определить давления, создавае­мые насосом, и скорости плунжеров при прессовании с усилием F = 900 кН и при подъеме подвижной части пресса, если сила ее веса равна G = 50 кН. Размеры плунжеров и тру­бопроводов следующие: D₁=400 мм; D₂ = 280 мм; l₁ = l₃ = 10 м; l₂ = 2 м; d₁=d₃ = 25 мм; d₂ =16 мм. Характеристи­ка насоса задана зависимостью p_н = f(Q). Свойства рабочей жидкости: v = 0, 5 Ст; р = 900 кг/м³. Каждый канал распре­делителя эквивалентен трубе длиной l_p= l00 d₁.

Характеристика насоса за­дана:

Q, л/с…………0 11 12, 5

Р_н, МПа………8, 0 7, 0 0

Задача 6.24. В системе ги­дропривода фрезерного станка насосом 1 через фильтр 2, ре­гулируемые дроссели 3 и 4 и распределители 5 и 6 подается масло (р = 900кг/м³) к гидроцилиндрам 7 и 8, которые осуществляют подачу фрезер­ной головки и стола. Угол α обработки детали 9 определя­ется соотношением скоростей фрезерной головки v₁ и стола ν ₂. Определить мощность, потребляемую насосом, и угол обработки α, если известны: усилия резания F₁=5 кН и F₂ = 4 кН; диаметры: поршней D = 60 мм; штоков d_ш = 40 мм; всех

труб d_T = 8 мм; длины l₁=4 м; l₂ = l₃ = 8 м; l₄ = 4 м. Местные сопротивления фильтра 2, каналов распределителей 5 и 6 при расчете за­менить эквивалентными длинами l_ф = 200 d_Т; l_р = 100 d_T. Ре­жим течения ламинарный; вязкость v = 0, 4 Ст. Коэффициент местного сопротивления дросселей 3 и 4 ξ ₄ = 8. Площадь роходного сечения дросселя 3 S_{др 3}= 10 мм²; дросселя 4 S_{др 4} = 6 мм². К.п.д. насоса η = 0, 85. Характеристика насоса:

Q_н , л/с………..0 0, 27 0, 3

Р_н, МПа……..2, 5 2, 3 0

Задача 6.25. Насос 1 гидросистемы продольной подачи стола металлорежущего станка нагнетает масло (р = 900 кг/м³) из бака 2 через фильтр 3 и распредели­тель 4 к цилиндру, корпус которого жестко связан со сто­лом 5. Скорость движения стола устанавливается перемещением рукоятки линейного винтового дросселя 6, а на­правление движения зависит от положения распределите­ля 4 (принять положение А). Режим течения во всех трубах ламинарный. Определить величину смещения рукоятки х и мощность, потребляемую насосом, если даны: характери­стика насоса Q_н= f(p_н); скорость движения стола ν _с = 2 см/с; усилие резания F = 5 кН; диаметры: цилиндра D = 50 мм; штока d = 25 мм; трубопроводов d_T = 6 м; длины l₁ = 3 м; l₂ = l₃ = 2 м; l₄=3 м; l_ф = 400 d_T; β =1000; l_р = 100 d_T; v = 0, 3 Ст; к.п.д. насоса η = 0, 85.

Сопротивление каждого канала распределителя выраже­но эквивалентными длинами трубопровода l_р; фильтра l_ф; для дросселя l_др = β x (β — коэффициент пропорциональности).

Характеристика насоса:

Q, л/с.... 0 0, 1 0, 11

Р_н, МПа...4, 0 3, 0 0

Задача 6.26. В гидроприводе механизма наклона ковша для порционной заливки металла в формы насос 1 через распределитель 2 нагнетает масло в левую полость силового цилиндра 3, перемещая его поршень и этим наклоняя ковш. Масло, вытесняемое из правой полости цилиндра 3, поступа­ет в правую полость дозатора 4, сдвигая его поршень влево до упора. В момент упора золотник распределителя 2 пере­ключается в левое положение. При этом подача масла в пра­вую полость цилиндра 3 уменьшает наклон ковша, прерывая струю металла. Масло, вытесняемое при этом из левой по­лости цилиндра 3, перемещает поршень дозатора вправо. В конце хода этот поршень переключает золотник распределителя 2 в правое положение. Затем цикл повторяется. Требуется определить давление, создаваемое насосом 1, и потребляемую им мощность при движении поршня основного цилиндра вправо, а поршня дозатора влево, если известны преодолеваемые силы: F₁ = 5 кН; F ₂ = 0, 10 кН; размеры по­ршней, штоков и труб: D₁ = 50 мм; d₁ =25 мм; D₂= 40 мм; d₂ = 20 мм; l₁ = l₄ = 2 м; l₂ = lз = 3 м; d = 10 мм. Подача насоса Q = 0, 25 л/с; к.п.д. насо­са η = 0, 85. Сопротивлением рас­пределителя пренебречь. Пара­метры масла: р = 900 кг/м³; v = 0, 3 Ст.

Задача 6.27. Автомобиль повышенной проходимости име­ет четыре дополнительных ведущих колеса (катка), которые могут опускаться на грунт или подниматься с помощью гидросистемы, показанной схематически на рисунке. Система состоит из насоса 1, предохранительного клапана 2, фильт­ра 3, трехпозиционного распределителя 4 и четырех гидроци­линдров: двух передних 5 и двух задних 6. Определить время подъема передних и задних колес, если сила веса на каждое колесо G = 2 кН; рабочий объем насоса V = 0, 012 л; частота вращения п = 1250 об/мин; объемный к.п.д. при давлении р_н = 10 МПа, η _о = 0, 85; размеры: D = 40 мм; d_ш = 25 мм; L = 500 мм; l₁=2 м; l₂=5 м; d = 6 мм; свойства жидкости: р = 900 кг/м³; v = 0, 4 Ст. Местные сопротивления заменить эквивалентными длинами труб: фильтр — l_ф = 250 d распре­делитель (каждый канал) —l_Р= 100 d. Потери давления на трение по длине учесть лишь на участках, длины которых даны (l₁ и l₂).

Задача 6.28. На рисунке показана принципиальная схема следящего гидропривода, который может быть использован на копировальном металлорежущем станке или в качестве гидроусилителя рулевого управления автомобиля (трактора). Рабочая жидкость под давлением р_н подается от насоса к золотниковому распределителю 1 и, пройдя через частично открытое окно 2, поступает в левую полость гидроцилинд­ра 3. Поршень 4 перемещается вправо, а жидкость из правой его полости возвращается к распределителю и через окно 5 направляется на слив под давлением р_с. Шток гидроцилиндра 3 жестко связан с корпусом распределителя 1, поэтому он повторяет движения золотника управления 6 и преодолевает при этом нагрузку F. Определить, какую величину открытия окон х = х_н = х_с следует поддерживать в распределителе, чтобы обеспечить движение поршня 4 со скоростью υ _п при нагрузке на штоке F.

Задачу решить при следующих данных: р_н = 16 МПа; р_с = 0, 02 МПа; υ _п = 60 мм/с; D = 80 мм; д_ш = 30 мм; d₃ = 15 мм; F = 50 кН; коэффициент расхода окон распределителя μ = 0, 64; плотность ρ = 900 кг/м³.

Задача 6.29. В гидроприводе формовочной машины масло из бака 1 подается регулируемым насосом 2 через распреде­литель 3 в гидроцилиндр 4. Усилие, создаваемое поршнем гидроцилиндра, передается штоком на плиту 5, уплотняю­щую формовочную смесь в опоке 6.

Руководствуясь схемой и приведенными ниже данными, определить: а) максимальное напряжение сжатия формовоч­ной смеси (σ _ф = σ _mах) в конце цикла прессования; б) рабочее время прессования смеси (t_ф).

В расчете принять, что текущее значение перемещения l плиты 5 связано с высотой формовочной смеси lо в опоке и напряжением сжатия смеси зависимостью l = 0, 25l_{o .}.

Трением поршня, штока и смеси пренебречь. Вес под­вижных частей не учитывать.

Дано: D_o = 600 мм; l_о = 500 мм; D_ц=150 мм; d_ш = 50 мм; l ₁=2 м; l₂ = 3 м; d=10 мм. Фильтр при расчете считать эквивалентным трубе длиной l_ф = 200 d, а каждый канал распределителя l_р=100d. Свойства масла: р = = 900 кг/м³; v = 0, 5 Ст. Характеристика насоса задана:

Q, л / с.... 0 0, 3 0, 32

Р_н, МПа....8 7 0

Задача 6.30. В системе гидропривода возвратно-поступа­тельного движения установлен ограничитель расхода, пре­пятствующий падению давления при малых нагрузках на штоке гидроцилиндра. Параметры ограничителя расхода и гидроцилиндра взять такими же, как и в задаче 6.20.

В сливной линии установлен дроссель с диаметром d_др = 3 мм и коэффициентом расхода μ = 0, 64. Определить скорость пе­ремещения штока гидроцилиндра при нагрузке на штоке F = 20 кН, при расходе жидкости Q₁=0 и Q₁ =300 см³/с.

Характеристика регулируемого насоса задана тремя точ­ками:

Q, л/с.... 0 1, 0 1, 1

Р_н, МПа....15 12 0

Задача 6.31. Привод пресса осуществляется от нерегули­руемого насоса 1 через гидропреобразователь 2.

Определить время прессования и мощность насоса, если задано максимальное усилие, развиваемое прессом, F = 1 МН; диаметр плунжера 3 пресса D=180 мм; диаметр поршня цилиндра подъема 4 d=100 мм; диаметр штока d_ш = 80 мм; коэффициент преобразования k = D_м/d_м = 5; по­дача насоса Q_н=10 л/с; размеры трубопровода: l₁ =7 м; d₁=36 мм; l₂=1 м; d₂=14 мм; l₃= 7 м; d₃ = 36 мм; коэф­фициент сопротивления каждого канала распределителя ξ _р = 4; ход прессования L = 200 мм. Параметры жидкости: v = 0, 4 Ст; р = 900 кг/м³.

Задача 6.32. Пресс выполняет операцию объемной штам­повки; нагрузка на шток 1 рабочего цилиндра характеризует­ся при этом упрощенным графиком F = f(x). Для улучшения использования установленной мощности электрод­вигателя привод пресса осуществляется от насосной уста­новки с двумя нерегулируемыми насосами.

В начале хода поршня пресса оба насоса 2 и 3 работают совместно. При возрастании давления вследствие увеличения нагрузки насос 2 с помощью разгрузочного клапана 4 раз­гружается благодаря соединению его напорной линии со сливом. Второй насос 3 продолжает работать, завершая опе­рацию с пониженной скоростью и повышенным давлением. Переливной клапан 5 этого насоса настроен на более высокое давление.

Определить давление регулировки (открытия) разгрузоч­ного и переливного клапанов и мощность двигателя, если характеристика нагрузочного графика F₀ = 300 кН; F₁ = 500 кН; F₂ = 2 МН; L₀ = 350 мм; L₂ = 80 мм. Размеры гидроцилиндра пресса: D = 340 мм; d = 200 мм. Размеры трубопроводов: l₁ =l₂= 1 м; d₁=dз = 36 мм; d₂ = 20 мм; lз = l₄ = 7 м; d₄ = 24 мм. Коэффициент сопротивления каждого канала распределителя ξ ₁=5; обратного клапана ξ ₂ = 2.

Время прессования t_п = 5 с; к.п.д. насоса η = 0, 8; пара­метры жидкости v=0, 4 Ст; р = 800 кг/м³.

Задача 6.33. Для обеспечения одинаковой скорости дви­жения штоков двух гидроцилиндров, нагруженных силами F₁ и F₂, в систему включен дроссельный делитель потока, в кото­ром плунжер 1, перемещаясь относительно корпуса 2 под действием перепада давлений, перекрывает кольцевые про­точки 3 или 4, увеличивая тем самым сопротивление в со­ответствующей гидролинии. Определить максимальную вели­чину смещения плунжера 1 от нейтрального положения, если известно: максимально возможная разность между нагрузками на штоках гидроцилиндров (F₁—F₂) = 3 кН; D = 80 мм; d=12 мм; ширина кольцевых проточек b = 5 мм; коэффициент расхода через кольцевые проточки 3 и 4 μ = 0, 75; плотность рабочей жидкости р = 900 кг/м³; расход Q = 1 л/с.

Сопротивления дросселей Д₁ и Д₂ равны. Сопротивления трубопроводов обеих гидролиний одинаковы.

Задача 6.34. На рисунке показаны схема механизма подъема кузова автомобиля-самосвала телескопическим гидроцилиндром (а) и схема гидросистемы (б). Обозначения: 1— насос, 2 — предохранительный клапан, 3 — распредели­тель, 4 — гидроцилиндр, 5 — фильтр.

По заданной характеристике насоса с клапаном p_H = f(Q) и по зависимости относительного усилия вдоль штока гидро­цилиндра от относительного перемещения штока F/F_max = f(L/L_max), определить время подъема t кузова самосвала. Распределитель установлен в положении А.

Характеристика насоса:

Q, л/с... 0 0, 25 0, 4

Р_н, МПа... 10 9 0

Характеристика нагружения штока:

L/L_max.... 0 0, 2 0, 4 0, 6 0, 8 1

F/F_max.... 1 0, 88 0, 79 0, 59 0, 40 0, 2

Дано: D₁ = 100 мм; D₂=125 мм; L₁=l₂ = 0, 5; L_max = 260 мм; l₁ = 1, 5 м; l₂ = 3, 5 м; d= 12 мм; потери в канале рас­пределителя эквивалентны потерям в трубе длиной l = 200 d.

Свойства жидкости: р = 900 кг/м³ ; v = 2 Ст.

При подъеме кузова максимальное усилие вдоль штока F = 70 кН.

Задача 6.35. Используя данные, приведенные в предыду­щей задаче при установке распределителя в положении Б, определить время опускания кузова автомобиля-самосвала. Максимальное усилие вдоль штока гидроцилиндра в кон­це опускания F_max=10 кН.

Дополнительные данные: длина сливной линии lз=1, 8 м; диаметр d₃ = 20 мм; потери в канале распределителя в поло­жении Б эквивалентны потерям в трубе длиной l_р=180 d₃, а потери в фильтре 5 эквивалентны трубе длиной l_ф=100 d₃. Подачу насоса считать постоянной Q_H = 0, 4 л/с.

Задача 6.36. Объемный гидропривод вращательного дви­жения с дроссельным регулированием состоит из двух гидромашин — насоса 1 и гидромотора 2, а также дросселя 3, предохранительного клапана 4 и вспомогательного насоса 5. Определить пределы изменения частоты вращения гидромотора n2 при постоянной нагрузке. Даны: частота вращения насоса n₁ = 2400 об/мин; рабочие объемы гидромашин V₁ = 0, 01 л; V₂ = 0, 02 л; давление в напорной гидролинии, обус­ловленное заданной нагрузкой (моментом на валу гидромото­ра), р_н = 5 МПа; давление во всасывающей линии, поддерживаемое насосом 5, р_вс=0, 3 МПа; площадь проход­ного сечения дросселя при полном его открытии S_др = 0, 015 см²; коэффициент расхода дросселя μ = 0, 65; объем­ный к.п.д. каждой гидромашины η _o=0, 95. Расход через клапан 4 Q_кл = 0.

Задача 6.37. Гидравлическая объемная трансмиссия ак­тивного автоприцепа включает в себя регулируемый насос 1, который через фильтр 2 подает рабочую жидкость к двум гидромоторам 3. Свойства жидкости: v = 0, 2 Ст; р = 900 кг/м³. Выходные валы гидромоторов связаны с веду­щими колесами 5 через редукторы 4 с передаточными отноше­ниями i = n_г._м/n_к.

Определить число оборотов колес и мощность, потребляемую насосом, при условии, что моменты нагрузки на левом М_л и правом М_пр колесах различны. Задачу решить при следующих данных: М_л = 2, 9 кН м; М_пр = 3, 1 кНм; I = 15; l₁ = l₂ = 12 м; l₂ = l₃ = 3 м; l_ф = 200d₁ ; d₁ = d₄ = 24 мм; d₂ = d₃= 10 мм; частота вращения насоса n₁ = 2000 об/мин; рабочие объемы гидромашин V = 150 см³.Коэффициенты полезного действия гидромашин принять: η ₀ = 0, 95 (при р = 10 МПа); η _м = 0, 95; η = 0, 9. Механическими потерями в редукторе пренебречь.

Задача 6.38. Трактор имеет механизм поворота, состоя­щий из шарнирно сочлененных передней П и задней 3 полурам, а также гидропривода поворота, упрощенная схема которого приведена на рисунке. Рабочая жидкость подается насосом 1 через трехпозиционный распределитель 2 и клапан­ные коробки 3 в гидроцилиндры 4 и 5. Гидравлическая систе­ма имеет также фильтр 6и придохранительный клапан 7. При положении распределителя, изображенном на рисунке, в пра­вую полость гидроцилиндра 4 от насоса поступает жидкость, а левая полость соединена со сливным трубопроводом и шток гидроцилиндра 4 движется влево. Шток гидроцилиндра 5 при этом движется вправо. Таким образом осуществляется пово­рот трактора. Определить мощность, потребляемую насосом, если к.п.д. η = 0, 7; момент сопротивления повороту М_С = 125 Нм. Задачу решить при b = 0, 5 м; l₁ = 1, 4 м; l₂ =1, 2 м; lз = 1 м; D = 90 мм; d_ш = 40 мм; d_T=12 мм; v = = 0, 5 Ст; р = 900 кг/м³; рабочий объем насоса V = 46 см³; частота вращения насоса n=1800 об/мин; объемный к. п. д. η _о = 0, 85 при р_н = 3 МПа; эквивалентная длина для распре­делителя l_р = 200 dt; для фильтра lф = 400 d_T. Коэффициент сопротивления клапанной коробки ξ =15.

Задача 6.39. На экспериментальном автомобиле с двига­телем мощностью N вместо обычной коробки передач, кар­данного вала и дифференциала установлена бесступенчатая объемная гидропередача, состоящая из регулируемого насоса и двух регулируемых гидромоторов на каждом из ведущих колес. Максимальные рабочие объемы V всех трех гидрома­шин одинаковы. Приводимый от двигателя насос имеет часто­ту вращения п₁, которую будем считать постоянной, а давле­ние насоса ограничено пределом р_Нmах.

Считая, что при регулировании гидромашин с полным использованием указанной мощности N рабочий объем насо­са может быть уменьшен до значения V_1min = e_1minV, и пола­гая, что регулирование машин осуществляется последова­тельно, определить следующие величины: рабочий объем каждой гидромашины; пределы изменения частоты вращения гидромотора n_2min и n_2mах; частоту вращения гидромотора n₂ при е₁ = е₂=1; параметры регулированы е₁ и е₂; давление насоса; расход жидкости в системе и крутящий момент на валу гидромотора выразить и построить в зависимости от n₂.

Данные для расчета: N = 55 кВ; n₁=с1200 об/мин; р_нmax = 20 МПа; е_1min = 1/3; е_2min = ½.

Задачу решить: 1) без учета потерь энергии в гидропередаче; 2) с учетом потерь энергии, приняв к.п.д. каждой гидромашины: объемный η ₀ = 0, 96; механический η _м = 0, 94. Определить полный к.п.д. гидропередачи. Потери давления в трубах считать Σ р = 0, 05 р_н.

Задача 6.40. Гидравличе­ский привод механизма наклона ковша для разливки жидкого металла в литейные формы включает насос 1, предохранительный клапан 2, трехпозиционный распределитель 3, гидроцилиндры наклона ковша 4 и регулируемый дроссель 5, за счет изменения проходного сечения которого изменяется скорость наклона ковша.

Определить мощность, потребляемую насосом гидропри­вода, и скорость перемещения штоков гидроцилиндров на­клона ковша. Задачу решить при следующих данных: F = 8000 Н; l₁ = 1, 5 м; l₂=1, 8 м; l₃ = 2 м; l₄ = 0, 5 м; D = 60 мм; d_ш = 30 мм; d_т = 8 мм; площадь проходного сечения дросселя S_др = 3 мм²: коэффициент расхода дросселя μ = 0, 7; эквивалентная длина для распределителя l_р = 200 d_т; v = 0, 5 Ст; р = 900 кг/м³.

Характеристика насоса:

Q, л/с........... о 0, 4 0, 46

Р_н, МПа....... 5 4, 5 0

Задача 6.41. Гидропривод машины для литья под давле­нием состоит из насоса 1 с предохранительным клапаном 2, распределителей 3, 4, 5; гидроцилиндров: запирания формы 6, выталкивания отливки 7 и выталкивания прессостата 8. По окончании периода кристаллизации отливки распределители под действием электромагнитов и пружин устанавливаются в положение, изображенное на рисунке. При этом происходит движение поршней гидроцилиндров 6 и 8, а поршень гидроцилиндра 7 неподвижен. Когда поршень гидроцилиндра 6 достигает крайнего положения, срабатывает электромагнит распределителя 4, который устанавливает распределитель в позицию А, и поршень гидроцилиндра 7 начинает движение вправо. Определить время работы гидросистемы с момента окончания кристаллизации отливки до достижения последним поршнем крайнего положения. Задачу решить при следующих данных: F₁ = 70 000 Н; F₂ = 25 000 Н; F₃ = 21 000 Н; D₁ = 140 мм; D₂ = 100 мм; D₃ =80 мм; d_ш1 = 70 мм; d_ш2 = 50 мм; d_ш3 = 40 мм; перемещения поршней гидроцилиндров: L₁ = 200 мм; L₂ = L₃ = 100 мм; размеры трубопроводов: l₁ =l₂= 1 м; d₁=d₄ = 12 мм; d₂ = 10 мм; l₃ = 4, 4 м; l₄ = 2 м; d₃ = 8 мм; параметры рабочей жидкости: ρ = 900 кг/м³; v=0, 6 Ст. При расчете принять сопротивление каждого канала распределителя в виде эквивалентной длины l_р = 200 d, где d – диаметр соответствующего трубопровода.

Характеристика насоса:

Q, л/с........... о 1, 7 2, 0

Р_н, МПа....... 6, 8 6, 3 0

Задача 6.42 В качестве привода главного движения токарного станка использован объемный гидропривод вращательного движения с дроссельным регулированием скорости, состоящий из насоса 1, гидромотора 2, двухпозиционного распределителя 3 регулируемого гидродросселя 4 и предохранительного клапана 5.

При заданном усилии резания определить:

1) Частоту вращения шпинделя (гидромотора) и мощность, потребляемую насосом, при площади проходного сечения дросселя S_др = 0, 03 см².

2) Максимально возможную частоту вращения шпинделя. F = 600 Н; диаметр детали А d = 100 мм; частота вращения насоса n = 1400 об/мин; рабочие объемы насоса V₁ = 0, 02 л и гидромотора V₂ = 0, 04 л; диаметр трубопроводов d_т = 8 мм; коэффициент расхода дросселя μ = 0, 65; коэффициент местного сопротивления каждого канала распределителя с учетом потерь в подводящих трубопроводах, отнесенный к скорости рабочей жидкости в трубопроводе, ξ = 12; плотность рабочей жидкости ρ = 900 кг/м³.

Принять, что механический к.п.д. гидромашин не зависит от давления и равен η _м = 0, 9. Объемный к.п.д. гидромашин η ₀ = 0, 85 при р = 10 МПа.

Задача 6.43. Гидропривод стола фрезерного станка со­стоит из насоса 1, предохранительного клапана 2, фильтра 3, гидрораспределителя 4, гидроцилиндра 5 и гидродросселя 6. Скорость движения стола регулируется за счет изменения площади проходного сечения дросселя 6.

1. Определить скорость движения стола, если известны: усилие на штоке гидроцилиндра F = 6 кН; диаметры поршня D = 80 мм и штока d_ш = 5 м; длины трубопроводов; l₁=3 м (от насоса 1 до точки M); l₂ = 5 м (от точки М до гидроци­линдра 5); lз = 4 м (от гидроцилиндра 5 до бака); диаметр труб d_T = 8 мм; коэффициент сопротивления дросселя ξ _др = 2; площадь проходного сечения дросселя S_дp = 6 мм²; плотность рабочей жидкости р = 900 кг/м³. Режим течения в трубопро­водах ламинарный (v = 0, 4 см²/с). При расчете сопротивле­ния фильтра и каналов распределителя заменить эквивалент­ными длинами труб: l_ф = 200d_T и l_р=150 d_T.

Характеристика насоса: рабочий объем V = 20 см³; объемный к. п. д. при давлении р = 5 МПа η = 0, 8; механиче­ский к. п. д.η = 0, 85; частота вращения n =1200 об/мин.

2. Определить мощность, потребляемую насосом.

3. Определить, как должна измениться площадь про-
ходного сечения дросселя 6, чтобы при F = 9 кН скорость
стола осталась неизменной.

Задача 6.44. Гидропривод силовой головки агрегатного станка состоит из насоса 1, переливного клапана 2, фильтра 3, гидродросселя 4, гидрораспределителя 5 и гидроцилиндра 6. Скорость движения силовой головки регулируется путем изменения площади проходного сечения дросселя 4.

1) Построить характеристику насосной установки, вклю­чающей в себя электродвигатель М с частотой вращения n = 900 об/мин, насос 1 с рабочим объемом V = 30 см³ и объемным к.п.д. η _о = 0, 8 при давлении р = 5 МПа, пере­ливной клапан 2, имеющий следующие характеристики: диа­метр золотника d₃ = 6 мм; сила предварительного поджатия пружины F_пр.0 = 70 Н; жесткость пружины с = 35 Н/мм; коэффициент расхода через клапан μ = 0, 6.

2) Определить скорости движения силовой головки, если известны: усилие на штоке гидроцилиндра F = 7 кН; диаметры поршня D = 80 мм и штока d_ш = 40 мм гидроцилиндра; длины трубопроводов: l₁ = 6 м (от фильтра до гидроцилиндра) и l₂ = 4 м (от гидроцилиндра до бака); диаметр труб d_т = 8 мм; свойства рабочей жидкости: плотность ρ = 850 кг/м³ ; вязкость ν = 0, 3 см²/с; коэффициент местного сопротивления дросселя ξ _др = 2; площадь проходного сечения дросселя S_др = 10 мм².

Режим течения в трубопроводах ламинарный. При расчете сопротивления фильтра и каналов распределителя заменить эквивалентными длинами труб l_ф = 200 d_т; l_р = 100 d_т.

Задача 6.45. На рисунке представлена упрощенная схема гидросистемы навесного оборудования трактора, состоящая из насоса 1, предохранительного клапана 2, трех распредели­телей 3, основного гидроцилиндра 4, двух вспомогательных гидроцилиндров 5 и фильтра 6. Определить скорость движе­ния поршней и мощность, потребляемую насосом, если его рабочий объем V= 100 см³; частота вращения n = 2000 об/мин; объемный к.п.д. η ₀ = 0, 92 при давлении р = 10 МПа; полный к.п.д. η = 0, 85; максимальное давление в гидросистеме р_mах=13 МПа; диаметры поршней D₁ = 100 мм; D₂ = Dз = 60 мм; диаметры штоков d_ш1 = 40 мм; d_ш2 = 24 мм; силы, приложенные к ним, F₁ = 30 кН; F₂ = F₃ = 10 кН. Размеры трубопроводов: диаметр d_T=12 мм; дли­ны l_о = 3 м; l₁ = 4 м; l₂ = lз=1, 8 м; l₄ = 5 м. Эквивалентная длина для каждого канала распределителя l_р=100 d_T; экви­валентная длина для фильтра l_ф = 400 d_T; свойства рабочей жидкости: плотность р = 900 кг/м³; вязкость v = 0, 5 Ст.

Задача 6.46. Объемный гидропривод вспомогательных агрегатов (вентилятора, генератора и компрессора) двигате­ля внутреннего сгорания автомобиля состоит из насоса 1 с рабочим объемом V₁ = 60 см³; трех гидромоторов 2, 3, 4, рабочие объемы которых соответственно равны V₂=V₃ = 10 см³; V₄ = 5 см³; двух регуляторов расхода, состоящих из дросселей 5 и редукционных клапанов 6, которые обеспечи­вают постоянный перепад давления на дросселях Δ р_др = 0, 405 МПа; распределителя 7, включающего гидромотор вентилятора при превышении номинальной температуры дви­гателя и выключающего его при понижении температуры, переливного клапана 8.

Определить угловые скорости гидромоторов, если частота вращения вала насоса п = 3000 об/мин; момент на валу гидромотора вентилятора М=12 Н м; максимальное давле­ние в гидросистеме р_mах = 9 МПа; давление начала работы переливного клапана р_Кл = 8 МПа; перепад давления на рас­пределителе Δ р_р = 0, 2 МПа; коэффициенты расхода дроссе­лей μ = 0, 8; их проходные сечения S_др = 0, 15 см². Объемный и механические к. п. д. гидромашин в пределах рабочих давлений р = 8…9 МПа считать постоянными: η ₀ = η _м = 0, 9. Плотность рабочей жидкости ρ = 900 кг/м³. Сопротивлением трубопроводов пренебречь.

Задача 6.47. Для гидропривода, описанного в предыду­щей задаче, определить угловые скорости валов гидромото­ров, если частота вращения насоса упала до N₁ = 1000 об/мин (двигатель работает на оборотах холостого хода). При этом клапаны 8 полностью открыты и их коэффи­циенты сопротивления ξ _Кл = 5; перепад давления на распреде­лителе, коэффициент сопротивления которого ξ =15, 5 изме­нился из-за изменения расхода; моменты на валах гидромото­ров М₂ = Мз = 4 Н м; М₄ = 1, 8 Н м; диаметры параллельных трубопроводов d=10 мм. Учесть переменность по давлению объемных к. п. д. гидромашин, считая, что при р = 9 МПа они составляют η _о=0, 9. Сопротивлением трубопроводов прене­бречь.

Задача 6.48. Объемная гидравлическая трансмиссия трактора состоит из аксиально-поршневого насоса 1, приво­димого от вторичного вала коробки переключения передач (КПП), и двух гидромоторов 2 и 3, связанных с ведущими колесами. Управление скоростью движения происходит за счет изменения угла γ наклона диска насоса 1. Система управления скоростью движения трактора состоит из следую­щих агрегатов: регулятора 4, поршень которого связан с на­клонным диском насоса 1; регулируемых гидродросселей 5 соответственно с рукояткой подачи топлива и рукояткой управления скоростью; предохранительного клапана 7, огра­ничивающего давление управления р_у, создаваемого вспомо­гательным насосом 8. Определить поступательную скорость трактора при определенном положении рукояток подачи топ­лива и управления скоростью, если известно: частота враще­ния двигателя n_дв = 2000 об/мин; передаточное число КПП i = n_дв/n_н = 4; рабочий объем насоса 8 V₈= 10 см³; объемный к. п. д. насоса 8 η _о=0, 9 при р_у = 5 МПа; коэффициент расхо­да через дроссели 5 и 6 μ = 0, 6; площадь проходного сечения дросселя 5 S₅ = 0, l см²; площадь проходного сечения дроссе­ля 6 S₆ = 0, 07 см²; максимальное значение γ _max = 30° при р_у = 0; плечо рычага l = 70 мм; жесткость пружины регулято­ра 4 С₄= 10 Н/мм; площадь поршня регулятора 4 S₄ = 2 см²; максимальный рабочий объем насоса 1 при γ = γ _max V_1max = 90 см³; рабочий объем гидромоторов V₂ = Vз = 800 см³; радиус ведущих колес трактора r_к = 70 см; плотность рабо­чей жидкости р=850 кг/м³.

При расчетах потерями в гидролиниях пренебречь; объем­ный к. п. д. насоса 1 и гидромоторов 2 и 3 принять равным 0, 85; предварительное поджатие пружины регулятора 4 от­сутствует; буксование и тангенциальная эластичность колес не учитываются.