Гидравлика

Учебно-методическое пособие
по изучению дисциплины
и задания для контрольных работ

                       ГИДРАВЛИКА
                студентам-заочникам
направления 35.03.06 Агроинженерия
направления 13.03.01 Теплоэнергетика и теплотехника
направления 23.03.03 Эксплуатация транспортно
-технологических машин и комплексов

Ф.А. Васильев, В.В. Пальвинский, А.С. Васильева
Иркутск 2018 г.

Ссылка на пособие - внизу материала (если кому надо...)

ГОТОВЫЕ ВАРИАНТЫ
Цена Варианта - 1200 руб. (pdf)
Вариант 07	Файл РЕШЕНИЙ	7,17,27,37,47,57,67,77,87,98,110,112
Вариант 10	Файл РЕШЕНИЙ	1,12,23,34,45,56,67,78,89,100,108,116
Вариант 29	Файл РЕШЕНИЙ	1,20,29,38,47,56,65,74,83,99,102,115
Вариант 38	Файл РЕШЕНИЙ	10,12,24,36,48,60,62,74,86,100,107,114
Вариант 81	Файл РЕШЕНИЙ	9,16,23,40,47,54,61,78,85,96,105,114

Задачи из Вариантов по отдельности:

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1
Тема 1 - Гидростатическое давление и его измерение
Цена Задачи - 80 руб. (pdf)
1. Определить абсолютное давление в сосуде (рис. 1.1) по показанию жидкостного манометра, если известно: h₁ = 2 м; h₂= 0,5 м; h₃ = 0,2 м; ρ_м = 880 кг/м³
РЕШЕНИЕ
6. Закрытый резервуар с водой (рис. 1.4) снабжен открытым и закрытым пьезометрами. Определить приведенную пьезометрическую высоту h_х поднятия воды в закрытом пьезометре (соответствующую абсолютному гидростатическому давлению в точке А), если показания открытого пьезометра А = 1,8 м при нормальном атмосферном давлении, а расстояние от поверхности жидкости в резервуаре до точки А равно h_А - 0,9 м.
РЕШЕНИЕ
7. Закрытый резервуар (рис. 1.4) заполнен бензином. Определить показания манометра р_м, если показание открытого пьезометра h = 2,4 м при нормальном атмосферном давлении, а глубина погружения точки A − h_a = 1,1 м.
РЕШЕНИЕ
8. Определить абсолютное гидростатическое давление в точке А закрытого резервуара (рис. 1.5) заполненного водой, если при нормальном атмосферном давлении высота столба ртути в трубке дифманометра h_рт = 0,6 м, а линия раздела между ртутью и водой расположена ниже точки В на величину h₁ = 3,6 м, точка В выше точки А на величину h₂ = 1,7 м.
РЕШЕНИЕ
9. Закрытый резервуар с керосином (рис. 1.5) снабжен закрытым пьезометром, дифференциальным ртутным и механическим манометрами. Определить высоту поднятия ртути h_рт в дифференциальном манометре и пьезометрическую высоту h_x в закрытом пьезометре, если показания манометра P_м= 0,12 МПа, а расстояния между точками соответственно равны: h₁ = l,3 м, h₂ = 2,3 м, h₃= 2,0 м.
РЕШЕНИЕ
10. К двум резервуарам А и В, заполненным водой, присоединен дифференциальный ртутный манометр (рис. 1.6). Составить уравнение равновесия относительно плоскости равного давления и определить разность давлений в резервуарах А и В, если расстояния от оси резервуара до мениска ртути равны h₁= l,5 м, h₂ = 0,8м.
РЕШЕНИЕ
Тема 2 - Использование гидростатического давления в механизмах
Цена Задачи - 80 руб. (pdf)
12. Определить давление в гидросистеме (рис. 2.2), заполненной минеральным маслом (ρ_м = 920 кг/м³), и массу груза т, лежащего на большем поршне, если для его подъема приложена сила F=200 Н к меньшему поршню. Диаметры поршней соответственно D = 200 мм, d= 40 мм. Разностью высот поршней пренебречь.

РЕШЕНИЕ
16. В пружинном гидроаккумуляторе (рис. 2.6) энергия накапливается за счет сжатия пружины при перемещении гидроцилиндра вправо относительно неподвижного поршня под давлением р жидкости, поступающей через отверстие в штоке. Диаметр поршня d = 40 мм, жесткость пружины с = 40 Н/мм, сила предварительного сжатия ее 2000 Н, перемещение гидроцилиндра при зарядке гидроаккумулятора x = 100 мм. Определить давление в начале и в конце зарядки гидроаккумулятора. Силами трения пренебречь.

РЕШЕНИЕ
17. На рис. 2.7 представлен преобразователь давления (мультипликатор) возвратно-поступательного действия. Определить давление р₂, получаемое на выходе его, если в рабочую полость большего цилиндра подается жидкость под давлением p₁ = 5 МПа, а противодавление сливной линии р_с = 0,05 МПа, диаметры поршня D = 80 мм и плунжера d = 40 мм. Силами трения в уплотнителях пренебречь.
РЕШЕНИЕ
19. Определить силу F, действующую на шток гибкой диафрагмы (рис. 2.9), если ее диаметр D = 200 мм, полость справа и трубка манометра заполнены водой, показание манометра р_м = 0,2 МПа, он установлен на высоте Н = 2 м, давление в левой полости — атмосферное.
РЕШЕНИЕ
20. Для накопления энергии используется грузовой гидроаккумулятор (рис. 2.10), имеющий диаметр плунжера d = 100 мм. Определить общую массу груза m, необходимую для создания давления в цилиндре р = 2,0 МПа, и запасаемую аккумулятором энергию при подъеме гидроцилиндра с грузом на высоту Н = 1 м. Силы трения не учитывать.
РЕШЕНИЕ
Тема3 - Сила гидростатического давления на плоскую поверхность
Цена Задачи - 100 руб. (pdf)
23. Поворотный клапан закрывает выход из бензохранилища в трубу квадратного сечения (рис. 3.3). Определить, какую силу Т нужно приложить к тросу для открытия клапана при следующих данных: h = 0,4 м; Н = 1,0 м; α = 30°; плотность бензина ρ_б = 700 кг/м³. Манометрическое давление паров бензина в резервуаре р_м=10 кПа.
РЕШЕНИЕ
24. В вертикальной стенке закрытого резервуара с нефтью (рис. 3.4) имеется квадратное отверстие со стороной b = 0,5 м. Определить величину и точку приложения силы давления жидкости на крышку, перекрывающую это отверстие, если Н = 1 м, показание ртутного U-образного манометра, подключенного к резервуару, h = 300 мм.
РЕШЕНИЕ
27. Для регулирования уровня воды в напорном резервуаре установлен поворачивающийся прямоугольный затвор АВ (рис. 3,7), который открывает отверстие в вертикальной стенке. Определить начальное натяжение троса Т, если размеры клапана a∙b = 0,6∙1,2 м, глубина h₁ = 2,4 м и манометрическое давление на поверхности воды р_м = 12 кПа. Трением в шарнирах пренебречь.
РЕШЕНИЕ
28. Автоматическое регулирование уровня нефти в напорном резервуаре осуществляется поворачивающимся щитом АВ (рис. 3.8). Найти глубину h погружения оси поворота щита и силу гидростатического давления нефти на него, если размеры щита а∙b=1∙2 м, глубина h₁ = 2,9 м и манометрическое давление на поверхности нефти р_м = 87 кПа. Трением в шарнире пренебречь. Построить эпюру гидростатического давления на щит.
РЕШЕНИЕ
29. В наклонной стенке резервуара для отработанного моторного масла (ρ_м = 870 кг/м³) имеется прямоугольное отверстие с размерами a∙b = 0,8∙1,6 м (рис. 3.9). Определить силу гидростатического давления, которую воспринимают болты крепления крышки, координаты центра давления, построить эпюру гидростатического давления на крышку. Глубина до верхней кромки отверстия Н = 3,0 м, угол наклона стенки α= 60°.
РЕШЕНИЕ
Тема 4 - Гидравлический расчет коротких трубопроводов
Цена Задачи - 150 руб. (pdf)
32. Всасывающий трубопровод центробежного насоса (рис. 4.1) имеет длину l = 9 м и диаметр d = 100 мм, высоту выступов шероховатости Δ = 0,2 мм, Подача насоса Q = 8 л/с, температура воды t = 20 °С, атмосферное давление р_атм= 100 кПа. Коэффициенты местных сопротивлений: плавного поворота - 0,1, вентиля - 0,5, сетки с обратным клапаном - 10. Определить высоту всасывания насоса h, при которой вакуумметрическое давление на входе в насос равно р_В= 60 кПа.
РЕШЕНИЕ
34. По новому стальному трубопроводу, состоящему из двух последовательно соединенных труб (рис. 4.2) вода выливается в атмосферу из резервуара, в котором поддерживаются постоянными уровень H = 5,4 м и манометрическое давление pм. Определить величину манометрического давления p_м для обеспечения расхода Q = 7,0 л/с при следующих данных: диаметры труб d₁= 75 мм, d₂= 50 мм; длины – l₁=25 м, l₂= 34 м, температура воды t = 20°С, угол открытия крана Θ = 20°.
РЕШЕНИЕ
36. Определить внутренний диаметр d сифона, предназначенного для переброски воды из верхнего резервуара в нижний (рис. 4.3) при постоянной разности уровней H = 2,0 м, расходе Q = 5,0 л/с. Трубопровод стальной, оцинкованный, не новый, длина его 25 м, температура воды 25 °С.
РЕШЕНИЕ
37. Насос (рис. 4.4) подает воду на h = 8 м по стальному не новому трубопроводу диаметром d = 50 мм и длиной l = 20 м, на котором имеются обратный клапан, вентиль с прямым затвором, два резких поворота на углы β₁ = 60° и β₂ = 30°. Расход Q = 2,5 л/с, давление в конце трубопровода р₂ = 150 кПа, температура воды − 15°С. Определить давление p₁ в начале трубопровода (на выходе из насоса).
РЕШЕНИЕ
38. Из резервуара А в резервуар В за счет сжатого воздуха подаётся минеральное масло (рис. 4.5) по новому стальному трубопроводу диаметром d = 25 мм при температуре t = 15°С. Определить величину манометрического давления рм для обеспечения расхода Q = 1 л/с при следующих данных: длина трубопровода l = 18 м, перепад уровней в резервуарах H = 4,0 м, кинематическая вязкость и плотность масла соответственно равны - v = 10 сСт = 1∙10^-6 м²/с, ρ = 890 кг/м³, атмосферное давление р_атм= 100 кПа, угол открытия крана θ = 30°.
РЕШЕНИЕ
40. Из резервуара А (рис. 4.6) минеральное масло выливается в резервуар В по стальной трубе диаметром d = 20 мм, в конце которой имеется пробковый кран. Определить, за какое время заполнится резервуар В объемом V = 10 л, если H = 1,5 м, длина трубопровода l= 3,2 м, высота выступов шероховатости Δ = 0,1 мм, плотность масла ρ_м= 890 кг/м³, кинематический коэффициент вязкости v = 50 сСт=5∙10^-6 м²/с, кран полностью открыт.
РЕШЕНИЕ
Тема 5 - Истечение жидкости через отверстия и насадки
Цена Задачи - 100 руб. (pdf)
42. В теле железобетонной плотины (рис. 5.2) проектируется водоспуск в виде трубы длиной l = 5,0 м. Напор над водоспуском при свободном истечении равен H₁ = 6,5 м. Разность отметок уровней воды в верхнем и нижнем бьефах плотины H₂= 15,0 м. Определить диаметр водоспуска, если расход Q = 12,0 м³/с. Установить, какой будет расход через водоспуск, если уровень нижнего бьефа поднимется на 10 м.
РЕШЕНИЕ
45. В вертикальной стенке, разделяющей открытый резервуар на две части (рис. 5.5), расположено отверстие диаметром d₁= 50 мм. В наружной стенке имеется другое отверстие диаметром d₂. Центры обоих отверстий расположены на высоте h = 1,0 м от дна. Глубина воды в левой части резервуара h₁ = 2,5 м; расход через отверстия Q = 3,1 л/с. Определить глубину h₂ воды в правой части резервуара и диаметр d₂ отверстия в наружной стенке.
РЕШЕНИЕ
47. Открытый цилиндрический резервуар (рис. 5.6) диаметром D = 1,2 м заполнен слоями воды и масла (ρ_м= 880 кг/м³) одинаковой толщины h = 0,8 м. Определить, за какое время произойдет полное опорожнение резервуара через отверстие диаметром d = 25 мм.
РЕШЕНИЕ
48. Какое избыточное давление р_м воздуха нужно поддерживать в баке (рис. 5.7); чтобы его опорожнение происходило в два раза быстрее, чем при атмосферном давлении над уровнем воды; каким будет при этом время опорожнения бака? Диаметр бака D = 0,9 м, его начальное заполнение H = 2,1 м. Истечение происходит через цилиндрический насадок диаметром d = 30 мм, коэффициент расхода которого μ = 0,82.
РЕШЕНИЕ
Тема 6 - Гидравлический расчет длинных трубопроводов
Цена Задачи - 150 руб. (pdf)
61…70. Длинный трубопровод (рис. 6.1-6.2) с параллельным и последовательным соединением труб подключен к баку с водой и должен обеспечивать расходы Q₂ и Q₃ в узловых точках, а также избыточное давление р3 на выходе (при полностью открытой задвижке). Вычислить, какой требуется для этого уровень H воды в баке. Потери напора на местных сопротивлениях принять равными 8% от потерь напора по длине. Исходные данные для решения задач 61 ...70 приведены в табл. 6.1.


Задача 61 РЕШЕНИЕ	d₁ = 80 мм; d₂ = 60 мм; d₃ = 75 мм; l₁ = 80 м; l₂ = 90 м; l₃ = 100 м; Q₂ = 5 л/с; Q₃ = 5 л/с; Δ_z = 3 м; p_м = − МПа; p₃ = 0,2 МПа; Вид труб – стальные новые.
Задача 62 РЕШЕНИЕ	d₁ = 100 мм; d₂ = 100 мм; d₃ = 125 мм; l₁ = 200 м; l₂ = 230 м; l₃ = 300 м; Q₂ = 10 л/с; Q₃ = 15 л/с; Δ_z = -4 м; p_м = 0,2 МПа; p₃ = 0,1 МПа Вид труб – стальные новые.
Задача 65 РЕШЕНИЕ	d₁ = 100 мм; d₂ = 60 мм; d₃ = 80 мм; l₁ = 200 м; l₂ = 220 м; l₃ = 150 м; Q₂ = 8 л/с; Q₃ = 5 л/с; Δ_z = -3 м; p_м = − МПа; p₃ = 0,08 МПа; Вид труб – полиэтиленовые.
Задача 67 РЕШЕНИЕ	d₁ = 80 мм; d₂ = 125 мм; d₃ = 100 мм; l₁ = 220 м; l₂ = 210 м; l₃ = 170 м; Q₂ = 12 л/с; Q₃ = 9 л/с; Δ_z = 0 м; p_м = − МПа; p₃ = 0,12 МПа; Вид труб – чугунные новые.
Тема 7 - Гидравлический удар в трубопроводе
Цена Задачи - 100 руб. (pdf)
71…80. Жидкость поступает из бака в трубопровод имеющий внутренний диаметр d, толщину стенки δ, длину l и движется в нем равномерно, при этом расход равен Q, давление перед затвором, установленным на конце трубопровода — р₀. Определить повышение давления и напряжение в стенке трубы перед затвором при pезком закрытии последнего в течение заданного времени t₃.
Задача 74 РЕШЕНИЕ	𝑙 = 150 м; d = 80 мм; δ = 2,5 мм; Q = 12 л/с; р₀ = 0,1 МПа; t_закр = 0,2 с Трубы – сталь легированная. Жидкость – минеральное масло
Задача 77 РЕШЕНИЕ	𝑙 = 400 м; d = 100 мм; δ = 3 мм; Q = 20 л/с; р₀ = 0,2 МПа; t_закр = 1,0 с; Трубы – алюминий. Жидкость – бензин
Задача 78 РЕШЕНИЕ	𝑙 = 450 м; d = 150 мм; δ = 4 мм; Q = 40 л/с; р₀ = 0,2 МПа; t_закр = 0,8 с; Трубы – алюминий. Жидкость – бензин
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 2
Тема8 - Гидравлический расчет разомкнутой сети сельскохозяйственного водоснабжения
Цена Задачи - 150 руб. (pdf)
81…90. Выполнить упрощенный гидравлический расчет разомкнутой (тупиковой) сети сельхозводоснабжения, которая предназначена для населенного пункта с производственно- хозяйственным комплексом. Исходные условия. На основании генерального плана хозяйства составлена схема водопроводной сети (см. на рис. 8..1... 8.5 схему, соответствующую номеру задачи в табл. 8.1). Известны условные геодезические отметки Δ_i узловых точек, длина участков трубопровода между ними, путевой расход Q_П и расходы Q_i в узловых точках, соответствующие общему максимальному расходу водопроводной сети, необходимый свободный напор [H_св]. Требуется: определить расчетные расходы и выбрать диаметры труб для всех участков трубопровода; вычислить напоры в узловых точках; построить график пьезометрических напоров; определить основные параметры водонапорной башни (минимальный напор, регулирующий и полный объемы бака), работающей совместно с насосной станцией в автоматическом цикличном режиме; выбрать соответствующий типоразмер насосного агрегата.
Задача 83 (Рис. 8.2) РЕШЕНИЕ
Q₅ = 3,4 л/с; Q₆ = 3,9 л/с; Q₇ = 3,0 л/с; Q_п = 4,5 л/с. Н_св = 12 м. L_вс = 18 м. L = 360 м. Материал – чугун.
Задача 85 (Рис. 8.3) РЕШЕНИЕ
Q₅ = 5,4 л/с; Q₆ = 4,7 л/с; Q₇ = 6,0 л/с; Q_п = 6,1 л/с. Н_св = 13 м. L₁₂ = 21 м. L = 320 м. Материал – сталь.
Задача 86 (Рис. 8.3) РЕШЕНИЕ
Q₅ = 6,1 л/с; Q₆ = 5,3 л/с; Q₇ = 7,3 л/с; Q_п = 5,9 л/с. Н_св = 13 м. L_вс = 16 м. L = 400 м. Материал – стальные.
Задача 87 (Рис. 8.5) РЕШЕНИЕ
Q₅ = 2,6 л/с; Q₆ = 2,3 л/с; Q₇ = 2,1 л/с; Q_п = 4,2 л/с. Н_св = 10 м. L₁₂ = 9 м. L = 220 м. Материал – полиэтилен
Задача 89 (Рис. 8.5) РЕШЕНИЕ
Q₅ = 5,5 л/с; Q₆ = 5,0 л/с; Q₇ = - л/с; Q_п = 8,1 л/с. Н_св = 12 м. L₁₂ = 14 м. L = 270 м. Материал – сталь
Тема 9 - Режимы работы насосов и их регулирование
Цена Задачи - 150 руб. (pdf)
91...100. Используя условия предыдущей задачи, определить режим работы (рабочую точку) выбранного насоса при минимальном уровне воды в водонапорной башне. Вычислить мощность, потребляемую насосом при подаче и напоре, соответствующим этому режиму. Какими будут величины подачи, напора и мощности насоса, если: 1) частоту вращения его рабочего колеса уменьшить на 15%; 2) диаметр рабочего колеса уменьшить на 15%?
РЕШЕНИЕ 96	РЕШЕНИЕ 98
РЕШЕНИЕ 99	РЕШЕНИЕ 100
Тема10 - Расчет объемного гидропривода
Цена Задачи - 150 руб. (pdf)
101 ... 110. Для передачи энергии от двигателя мобильной, машины к рабочему органу и управления режимами его работы применен нерегулируемый объемный гидропривод (ОГП). Структурная схема ОГП задана в двух вариантах: с гидромотором (рис. 10.1); с гидроцилиндром (рис. 10.2). Исходные данные к решению задач приведены в табл. 10.1. Рабочая жидкость - масло МГ 30 (плотность ρ = 910 кг/м³, кинематическая вязкость ν = 0,30 Ст при t = 50 °С). Принять потери давления в гидрораспределителе 0,3 МПа, в фильтре - 0,15 МПа; объемный и общий КПД: гидромотора - 0,95 и 0,90, гидроцилиндра - 1,0 и 0,97, насоса - 0,94 и 0,85. Требуется: на основе заданного варианта структурной схемы (рис. 10) составить и начертить в соответствии с требованиями ГОСТ 2.704-76 принципиальную схему гидропривода; определить рабочее давление и расход заданного гидродвигателя; выбрать диаметры трубопроводов и определить потери давления в них; определить подачу, давление, мощность насоса и общий КПД гидропривода.

Рис. 10 - Структурные схемы объемного гидропривода: Б — бак; Н — насос; Р − гидрораспределитель; ГМ − гидромотор; ГЦ− гидроцилиндр; Ф − фильтр.
Задача 102 РЕШЕНИЕ	Гидромотор, М = 160 Н∙м, n_м = 1450 об/мин, q_м = 100 см³/об, l₁ = 1,6 м; l₂ = 1,7 м; l₃ = 3,5 м; l₄ = 3,5 м; l₅ = 2,2 м
Задача 105 РЕШЕНИЕ	Гидромотор, М = 340 Н∙м, n_м = 1500 об/мин, q_м = 112 см³/об, l₁ =1,9 м; l₂=2,0 м; l₃=2,8 м; l₄=2,8 м; l₅=2,5м;
Задача 107 РЕШЕНИЕ	Гидроцилиндр, D = 80 мм; d_ш = 40 мм; F_ш = 65 кН; υ_ш = 0,1 м/с; l₁ = 2,1 м; l₂ = 2,2 м; l₃ = 3,1 м; l₄ = 3,1 м; l₅ = 2,2 м
Задача 108 РЕШЕНИЕ	Гидроцилиндр: D = 100 мм, dш = 50 мм Fш = 120 кН, υ_ш = 0,12 м/с, l₁ = 2,2 м; l₂ = 2,3 м; l₃ = 3,3 м; l₄ = 3,3 м; l₅ = 2,4 м;
Задача 110 РЕШЕНИЕ	Гидроцилиндр:D = 160 мм; d_ш = 70 мм; F_ш = 300 кН; υ_ш = 0,15 м/с; l₁ = 2,4 м; l₂ = 1,9 м; l₃ = 4,0 м; l₄ = 4,0 м; l₅ = 2,7 м;
Тема 11 - Гидротранспорт
Цена Задачи - 150 руб. (pdf)
111…114. Для животноводческого комплекса, где должно содержаться п голов крупного рогатого скота, проектируется установка (рис. 11.1) для централизованной раздачи полужидкого корма. Кормовая смесь (60% комбикорма + 40% сахарной свеклы) влажностью W% подается из смесителя 1 насосным агрегатом 2 по стальному трубопроводу 3 длиной l в бункеры-накопители 4 на высоту h_Г= 4 м. Определить подачу и давление на выходе насоса, если суточная норма расхода кормосмеси на одну голову q, количество кормлений в сутки i_к, продолжительность одной раздачи корма t_p.
Задача 112 (Рис. 11.1) РЕШЕНИЕ
n = 1600 голов; q = 45 кг/сут; i_к = 2 ; t_p = 1,8 ч; W = 80%; l = 350 м.
Задача 114 (Рис. 11.1) РЕШЕНИЕ
n = 3000 голов; q = 15 кг/сут; i_к = 3 ; t_p = 1,3 ч; W = 85%; l = 500 м.
Задача 115 (Рис. 11.2) РЕШЕНИЕ
n = 3000 голов; q = 12 кг/сут; i_к = 3 ; t_p = 1,4 ч; W = 70%; l = 400 м.
Задача 116 (Рис. 11.2) РЕШЕНИЕ
n = 6000 голов; q = 10 кг/сут; i_к = 3 ; t_p = 1,5 ч; W = 74%; l = 300 м.