Гидравлика_практ. Методические указания к индивидуальному домашнему заданию по дисциплине механика жидкостей и газов Волгодонск 2012 г
 Скачать 3.03 Mb.
|
|
ЗАДАЧИ ПО ВАРИАНТАМ Задача 1. В1. Высота цилиндрического вертикального резервуара равна h = 10 м, его диаметр D = 3 м. Определить массу мазута (  = 920 кг/м3), которую можно налить в резервуар при 15 °С, если его температура может подняться до 40 °С. Расширением стенок резервуара пренебречь, температурный коэффициент расширения жидкости  = 0,0008 °С-1.В2. Определить повышение давления в закрытом объеме гидропривода при повышении температуры масла от 20 до 40 °С, если температурный коэффициент объемного расширения = 7×10-4°С-1, коэффициент объемного сжатия  = 6,5×10-10 Па-1. Утечками жидкости и деформацией элементов конструкции объемного гидропривода пренебречь. Рис.1В3. Кольцевая щель между двумя цилиндрами (D =210 мм, d = 202 мм) залита трансформаторным маслом ( = 910 кг/м3) при температуре 20°С (Рис. 1). Внутренний цилиндр равномерно вращается с частотой  = 120мин-1. Определить динамическую и кинематическую вязкость масла, если момент, приложенный к внутреннему цилиндру, М = 0,065 Н×м, а высота столба жидкости в щели между цилиндрами h = 120 мм. Трением основания цилиндра о жидкость пренебречь.В  Рисунок 2 4. Цапфа радиуса  = 20 мм и длиной  = 100 мм вращается в подшипнике с частотой = 600 мин-1 (рис. 2). Определить мощность, теряемую на преодоление трения в подшипнике, если толщина слоя смазки между цапфой и подшипником равна  = 0,2 мм и одинакова во всех точках, кинематическая вязкость смазки  = 80мм2/с, ее плотность = 920 кг/м3. Считать, что скорость жидкости в зазоре изменяется по линейному закону.В  Рисунок 3 5. Манометр, подключенный к закрытому резервуару с нефтью ( = 900 кг/м3), показывает избыточное давление  = 36 кПа. Определить абсолютное давление воздуха на поверхности жидкости  и положение пьезометрической плоскости, если уровень нефти в резервуаре  = 3,06 м, а расстояние от точки подключения до центра манометра  = 1,02 м (рис. 3), атмосферное давление  = 100 кПа.В  Рисунок 4 6. Определить давление масла  подводимого в поршневую полость гидроцилиндра, если избыточное давление в штоковой полости  = 80 кПа, усилие на штоке  = 10 кН, сила трения поршня о цилиндр F = 0,4 кН, диаметр поршня D = 125 мм, диаметр штока d = 70 мм (рис. 4).В  Рисунок 5 7. Предварительный натяг пружины дифференциального предохранительного клапана равен х = 18 мм, жесткость пружины с = 7,5 Н/мм (рис. 5). Определить давление жидкости, при котором клапан откроется, если диаметры поршней D = 25 мм, d = 20 мм. Весом поршней и силой трения пренебречь. В  Рисунок 6 8. Гидравлический аккумулятор (рис. 6) состоит из плунжера 1, помещенного в цилиндр 2, который поднимается вместе с грузом при зарядке (нагнетании жидкости в цилиндр). При разрядке аккумулятора цилиндр, скользя по плунжеру, опускается вниз и жидкость под давлением подается к потребителю. Определить давление при зарядке и разрядке аккумулятора, если диаметр плунжера D = 250 мм, вес груза вместе с подвижными частями G = 900 кН, коэффициент трения манжеты о плунжер  = 0,10, ширина манжеты  = 35 мм.В  Рисунок 7 9. Гидравлический домкрат (рис. 7) состоит из неподвижного поршня 1 и скользящего по нему цилиндра 2, на котором смонтирован корпус 3, образующий масляную ванну домкрата, и плунжерный насос 4 ручного привода со всасывающим 5 и нагнетательным 6 клапанами. Определить давление рабочей жидкости в цилиндре и массу поднимаемого груза  если усилие на рукоятке приводного рычага насоса = 150 Н, диаметр поршня домкрата D = 180 мм, диаметр плунжера насоса d = 18 мм, КПД домкрата  = 0,68, плечи рычага  = 60 мм, = 600 мм. Весом столба жидкости между плунжером насоса и поршнем домкрата пренебречь.В  Рисунок 8 10. На рис. 8 показана принципиальная схема гидровакуумного усилителя гидропривода тормозов автомобиля. При нажатии на педаль с силой Р давление жидкости, создаваемое в гидроцилиндре 1, передается в левую полость гидроцилиндра 2, а полость Б сообщается со всасывающим коллектором двигателя и в ней устанавливается вакуум. Это приводит к появлению дополнительной силы, с которой диафрагма 5 через шток 4 действует .на поршень 3, так как в полости А давление всегда равно атмосферному. Определить давление жидкости, подаваемой из правой полости гидроцилиндра 2 к колесным тормозным цилиндрам, если сила Р = 150 Н, сила пружины 6, препятствующая перемещению диафрагмы 5 вправо, равна F = 15 Н, вакуум в полости Б  = 20 кПа, диаметр диафрагмы D = 120 мм, гидроцилиндра 1 -  = 25 мм, гидроцилиндра 2 -  = 20 мм, а отношение плеч рычага  = 5. Площадью поперечного сечения штока 4 и силами трения пренебречь.В  Рисунок 9 11. Определить величину и точку приложения силы давления на крышку, перекрывающую круглое отверстие диаметром d = 500 мм в вертикальной перегородке закрытого резервуара, если левый отсек резервуара заполнен нефтью ( = 900 кг/м3), правый - воздухом. Избыточное давление на поверхности жидкости = 15кПа, показание ртутного мановакуумметра, подключенного к правому отсеку резервуара, h = 80 мм, центр отверстия расположен на глубине Н = 0,8 м (рис. 9), атмосферное давление = 100 кПа. Рисунок 10 В12. Квадратное отверстие (  ) в вертикальной стенке резервуара с бензином ( = 750 кг/м3) закрыто крышкой (рис. 10). Найти силу давления на крышку и точку ее приложения, если центр отверстия находится на глубине Н = 2,0 м, вакуум на поверхности жидкости = 60 кПа.В  Рисунок 11 13. Круглое отверстие в вертикальной стенке закрытого резервуара с водой перекрыто сферической крышкой (рис. 11). Радиус сферы R = 0,3 м, угол  = 120°, глубина погружения центра тяжести отверстия Н = 0,5 м.Определить силу давления на крышку, если избыточное давление на поверхности воды = 10 кПа.В  Рисунок 12 14. Определить силу давления жидкости на закругление (рис. 12), а также отрывающее и сдвигающее усилия, которые возникают на стыках закругления с прямолинейными участками трубопровода, если диаметр трубы d = 250 мм, угол поворота = 60°, избыточное давление жидкости  = 0,5 МПа. Весом жидкости пренебречь. Рисунок 13 В15. Найти минимальную толщину стенок стальной трубы (рис. 13) диаметром d = 25 мм, если давление жидкости = 10 МПа, а допускаемое напряжение на растяжение для стали [ ] = 150 МПа. Весом жидкости пренебречь.В  Рисунок 14 16. Определить величину предварительной деформации пружины, прижимающей шарик к седлу предохранительного клапана диаметром d = 25 мм (рис. 14), если он открылся при давлении = = 2,5 МПа. Давление после клапана = 0,35 МПа, жесткость пружины с = 150 Н/мм. Весом шарика, пружины и шайбы пренебречь.В  Рисунок 15 17. Определить избыточное давление бензина ( = 750 кг/м3), подводимого к поплавковой камере карбюратора от бензонасоса по трубке диаметром d = 5 мм, если в момент открытия отверстия, перекрываемого иглой, шаровой поплавок (R =30 мм) погружен в жидкость наполовину (рис. 15). Масса поплавка  = 30 г, масса иглы  = 15 г, плечи рычага = 45 мм, = 20 мм. Трением в шарнире и массой рычага и архимедовой силой, действующей на иглу, пренебречь.В  Рисунок 1618. Понтон (рис. 16) весом  = 8 кН имеет длину = 5 м, ширину = 2,5 м и высоту  = 1 м. Проверить понтон на остойчивость при максимальной нагрузке  , при которой высота бортов над ватерлинией  = 0,4 м, если центр тяжести понтона расположен на расстоянии  = 0,5 м, а центр тяжести дополнительной нагрузки - на расстоянии  = 2,5 м от днища понтона, плотность воды = 1000 кг/м3.В  Рисунок 17 19. Определить длину пути разгона L автомобиля-самосвала от скорости  = 0 до  = 40 км/ч и максимальное ускорение , при котором цементный раствор (= 2200 кг/м3) не выплеснется из его кузова, длина которого = 2,6 м, ширина = 1,8 м и высота = 0,8 м (рис. 17). Раствор заполняет кузов на 3/4 его высоты. С какой силой при этом ускорении цементный раствор действует на задний борт кузова? Движение автомобиля - прямолинейное, равноускоренное. Рисунок 18В20. Определить силы давления воды на плоскую и сферическую крышки цистерны, которая движется горизонтально с ускорением = 1,5 м/с2. Радиус цистерны = 0,75 м, ее длина L = 3 м, высота наполнения = 1,0 м (рис. 18).В  Рисунок 19 21. Два открытых сообщающихся сосуда А и В (рис. 19) заполнены жидкостями удельного веса  =8,83 Н/м3 и  =9,81 Н/м3. Определить положение плоскости раздела жидкостей относительно уровней в сосудах, если разность уровней в них =10 см.В22. Открытый вертикальный резервуар квадратного сечения со стороной = 10 м наполнен водой до высоты = 2 м. Определить полное давление воды на боковую стенку и на дно резервуара, а также найти точку приложения равнодействующей силы давления на стенку.В  Рисунок 20 23. Вертикальный деревянный щит перегораживает канал трапецеидального сечения (рис. 20). Глубина воды в канале =1,5 м, ширина по низу = 2 м, ширина по верху В = 4 м. Определить полное давление воды на щит и найти точку приложения равнодействующей силы давления.В24. Вертикальный цилиндрический сосуд (рис. 21) заполнен водой, находящейся под избыточным давлением, характеризуемым показанием пьезометра = 5 м. Нижнее днище сосуда плоское, верхнее имеет форму полусферы. Отделить силу  отрывающую верхнее днище от цилиндрической части, и силу  разрывающую цилиндрическую часть сосуда по образующей, если диаметр сосуда  = 2м, высота цилиндрической его части Н = 3м. Рисунок 21 В25. Прямоугольная баржа длиной = 60 м, шириной = 8 м и высотой = 4,5 м, плавающая в воде, при загрузке песком весит 14126 кН. Определить осадку баржи и водоизмещение при предельной осадке  = 3,5 м.В26. Определить, остойчив ли деревянный брус с относительным удельным весом  = 0,85, плавающий в воде. Ширина бруса = 15 см, высота = 30 см, длина  . В случае неостойчивости определить минимальное число брусьев, при котором составленный из них плот будет остойчив.В  Рисунок 22  Рисунок 2327. В цилиндрический сосуд при закрытом кране В и открытом кране А наливается ртуть при атмосферном давлении до высоты  = 50 см. Высота сосуда = 70 см. Затем кран А закрывается, а кран В открывается. Ртуть начинает вытекать из сосуда в атмосферу. Предполагая, что процесс происходит изотермически, определить вакуум в сосуде при новом положении уровня  в момент равновесия и величину .В28. Горизонтальная металлическая цистерна (рис. 23) круглого сечения диаметром D = 2 м и длиной = 10 м полностью заполнена минеральным маслом (удельный вес 9×103 Н/м3). Давление на поверхности масла равно атмосферному. Следует определить силу давления масла на внутреннюю криволинейную поверхность цистерны.В  Рисунок 24 29. Определить избыточное (вакуумметри-ческое) и абсолютное давление в точках 1,2,3,4,5 и 6 заполненной водой емкости (рис. 24) и опущенных в нее закрытых сверху герметичных вертикальных трубках I и II, если известно, что  ; =3 м;  = 2 м;  = 1 м;  = 5 м.В30. Подача шестеренного насоса объемного гидропривода Q = 80 л/мин. Подобрать диаметры всасывающей, напорной и сливной гидролиний, принимая следующие расчетные скорости: для всасывающей гидролинии  = 0,6÷1,4 м/с, для напорной  = 3,0÷5,0 м/с, для сливной  = 1,4÷2,0 м/с.В  Рисунок 25 31. По горизонтальной трубе диаметром = 100 мм, имеющей сужение = 40 мм, движется вода (расход Q = 6 л/с). Определить абсолютное давление в узком сечении, если уровень воды в открытом пьезометре перед сужением h1 = 1,5 м (рис. 25).При каком расходе Q ртуть в трубке, присоединенной к трубопроводу в узком сечении, поднимется на высоту h = 10 см, если при этом h1 = 1,2 м? Потерями напора пренебречь. В  Рисунок 26 32. Выходное сечение жиклера карбюратора (рис. 26) расположено выше уровня бензина в поплавковой камере на = 5 мм, вакуум в диффузоре  = 12 кПа. Пренебрегая потерями напора, найти расход бензина Q, если диаметр жиклера  = 1 мм. Плотность бензина = 680 кг/м3.В  Рисунок 27 33. Определить расход бензина ( = 700 кг/м3), подаваемого по горизонтальной трубе диаметром D = 25 мм, в которой установлено сопло диаметром d = 10 мм и дифференциальный ртутный манометр, показания которого h = 100 мм. Потерями напора пренебречь (рис. 27).Задача 2. Для одной из схем сооружений определить аналитическим и графоаналитическим способами величину и точку приложения силы ГСД, действующей на затвор АВ. (Угол выбрать самостоятельно). 
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||