 |
Главная |
Cила давления жидкости на криволинейные поверхности
 2016-01-02 |
 2636 |
 Обсуждений (0) |
из
5.00
|
В инженерной практике довольно часто приходится сталкиваться с расчетом покоящихся объемов жидкости, ограниченных криволинейными поверхностями. В качестве примера следует назвать запасные емкости для хранения чистой воды в системах водоснабжения; резервуары для хранения запасов нефтепродуктов на планируемый период в сельскохозяйственных предприятиях; баки водонапорных башен и т.д.
| | R – реакция стенки, равная равнодействующей сил давления на криволинейную поверхность S; Rx, Rz – составляющие сил реакции по координатным осям, соответственно равные Рx и Рz; Sx, Sz – площади горизонтальной и вертикальной проекций криволинейной поверхности АВ; т. Д´ – центр давления горизонтальной составляющей Rx; т. Д - центр давления равнодействующей сил гидростатического давления на поверхность АВ. |
| Рисунок 2.8 – Схема к определению силы давления на цилиндрическую поверхность АВ |
В случае цилиндрической криволинейной поверхности (рис. 2.8) и давлении на свободной поверхности ро = рат, результирующая сил гидростатического давления Р равна геометрической сумме горизонтальной Рx (Rx) и вертикальной Рz (Rz) ее составляющих, то есть:
| (2.16) |
Здесь Px – горизонтальная составляющая, равная
| (2.17) |
где 
– глубина погружения центра тяжести проекции 
относительно свободной поверхности, м;
– площадь вертикальной проекции поверхности АВ, м2.
Вертикальная составляющая силы давления Рz, равна весу жидкости в объеме тела давления V:
| (2.18) |
где V – объем тела давления (рис. 2.9), то есть объем жидкости реальный или мнимый, опирающийся сверху на криволинейную поверхность, ограниченный свободной поверхностью и двумя вертикальными плоскостями, проведенными через крайние образующие цилиндрической поверхности.
а - реальный; б - мнимый
Рисунок 2.9 – Примеры объемов тел давления
Равнодействующая сил давления R проходит через точку пересечения горизонтальной силы с вертикальной составляющей и центр окружности О (рис. 2.8). Координаты центра давления равнодействующей определяют следующим образом:
, (2.19)
откуда z = x · 
, (2.20)
Здесь x и z – соответственно горизонтальная и вертикальная координата центра давления, м.
Подставив значение z (2.20) в уравнение окружности:
(2.21)
получим следующее выражение:
, (2.22)
где r – радиус цилиндрической поверхности, м.
= Pz/ Px (2.23)
определяют как отношение числовых значений составляющих сил давления, полученных их формул (2.18) и (2.17).
Таким образом, выполнив расчеты по формулам (2.17)…(2.23), находят значение горизонтальной и вертикальной координат центра давления, а также величину угла φ, равного
(2.24)
Выполнив графические построения (рис. 2.9, а), определяют место приложения равнодействующей R к криволинейной поверхности – точку Д.
Однако выполнение расчетов гидравлических устройств чаще всего связано не с определением величины результирующей силы гидростатического давления на криволинейную поверхность и нахождением точки ее приложения, а с расчетом только одной из составляющих сил давления: Px или Pz (составляющая Py при расчете цилиндрических поверхностей отсутствует). Значения этих составляющих чаще всего используют в расчетах на прочность стенок сосудов и емкостей, заполненных жидкостью, то есть определении толщины стенок сосудов.
Рассмотрим примеры расчета толщины стенок сосудов на примерах горизонтального трубопровода (рис. 2.10, а) и вертикального резервуара (рис. 2.10, б).
| |
| а б D – внутренний диаметр, мм; Н - высота сосуда, м; δ – толщина стенки, мм; l – длина трубопровода; р – избыточное давление, Па; Рx – горизонтальная составляющая силы давления, Н Рисунок 2.10 – К расчету толщины стенок сосудов |
Пусть имеется горизонтальный трубопровод внутреннего диаметра D, заполненный жидкостью, находящийся под действием избыточного давления р (рис. 2.10, а). Под влиянием этого давления стенки трубопровода испытывают действие разрывающего усилия Fразр, стремящегося разорвать трубопровод по его образующей:
,(2.25)
где 
- соответственно внутренний диаметр и длина трубопровода.
Соответственно, разрывающие силы уравновешиваются силой сопротивления, возникающей в материале, из которого изготовлен трубопровод Fсопр:
, (2.26)
где 
– допускаемое напряжение на растяжение, МПа;
– площадь сечения стенок трубопровода, равная
(2.27)
где 
– искомая толщина стенок трубопровода.
С учетом равенства сил Fразр и Fсопр получаем следующее выражение:
,
решая которое находим
(2.28)
В случае вертикального цилиндрического сосуда диаметром D, высотой Н, заполненного до краев жидкостью и испытывающего избыточное давление р (рис. 2.10, б) разрывающее усилие F΄разр определится как произведение горизонтальной составляющей избыточного давления р на проекцию цилиндрического сосуда на вертикальную плоскость:
, (2.29)
где р – наибольшее давление жидкости у основания сосуда, равное
(2.30)
Таким образом, разрывающее усилие, действующее поперек оси сосуда, равно:
(2.31)
Для определения толщины стенок сосуда имеем равенство сил:
(2.32)
откуда
(2.33)
Формула (2.33) справедлива для условия действия разрывающего усилия поперек оси сосуда. В случае действия разрывающего усилия, направленного вдоль оси сосуда, величина его определится умножением избыточного давления р в сосуде у его днища (или крышки) на площадь днища:
(2.34)
Площадь сечения, по которой возможен отрыв днища от цилиндрической части сосуда, равна:
(2.35)
где 
– толщина стенок.
С учетом равенства сил разрыва и сопротивления имеем следующее выражение:
(2.36)
откуда
, (2.37)
то есть толщина стенки, рассчитанная из условия сопротивления разрывающему усилию поперек оси сосуда, в два раза меньше, чем в первом случае.
Таким образом, наиболее опасным является разрыв трубопровода и сосуда в продольном направлении и поэтому толщину стенок следует определять из формулы (2.28), а выражение (2.37) использовать при расчете поперечных швов.
Недостатком вышеприведенной методики расчета толщины стенок сосудов является ее приближенный характер, не учитывающий особенностей конструкций сосудов и емкостей. С целью приведения в соответствие теории и практики по ГОСТ Р 52857.2 – 2007 «Сосуды и аппараты» толщину стенок гладких цилиндрических обечаек δ, нагруженных внутренним избыточным давлением следует определять из неравенства:
(2.38)
где расчетную толщину стенки определяют по формуле:
| (2.39) |
Таким образом, в формулу (2.28) введены две поправки:
во-первых, c - прибавка на коррозию и эрозию металла;
во-вторых, учтена непрочность корпуса сосуда по причине наличия продольного сварного шва 
(при его отсутствии = 1,0).
Обязательным для обеспечения прочности конструкции, является соблюдение следующих условий:
| для обечаек и труб при D ≥ 200мм | (2.40) |
| для труб при D < 200мм | (2.40а) |
В соответствии с положениями ГОСТа [18] расчет толщины плоских крышек и днищ δ1 следует выполнять по формуле:
(2.41)
где 
(2.42)
где k – коэффициент, учитывающий особенности конструкции днищ и крышек, в том числе способ присоединения к корпусу, см. таблицу 4 ГОСТа [18];
Dр – расчетный диаметр крышки;
– коэффициент прочности сварного шва, см. табл. 5 ГОСТа [18];
kо – коэффициент ослабления днищ и крышек отверстиями:
| · при одном отверстии | |
| (2.43) |
| · при нескольких отверстиях | |
| (2.44) |
где d – диаметр отверстия, мм;
– максимальная сумма диаметров отверстий и хорд в наиболее ослабленном сечении днища или крышки (определяется согласно расчетной схемы).
Формулы (2.41)…(2.44) применимы для расчета плоских круглых днищ и крышек при условии выполнения неравенства:
| (2.45) |
Пример
Требуется рассчитать толщину стенок корпуса, крышки и днища запасной емкости (рис. 2.11), предназначенной для хранения дизельного топлива плотностью ρ = 860 кг/м3 на территории нефтехозяйства сельскохозяйственного предприятия.
| | 1 – заливная горловина; 2 – крышка; 3 – обечайка; 4. 7 – отверстия соответственно для выпуска дизтоплива и присоединения уровнемера; 5 – смотровой люк; 6 – днище; 8 – отверстие для предохранительного клапана Рисунок 2.11 – Запасная емкость для хранения дизельного топлива |
Корпус емкости 3 представляет собой сварную конструкцию из отдельных листов углеродистой стали ( 
= 110 МПа), в нижней части которого два отверстия, соответственно для присоединения сливного крана 4 и уровнемера 7. В крышке 2 также имеются два отверстия – для заливной горловины 1 и предохранительного клапана 8. В нижней части поверхности корпуса имеется смотровой люк 5 для периодического техобслуживания емкости.
Размеры емкости: высота Н = 5м; внутренний диаметр D = 2,5 м.
Решение
Приняв во внимание особенности конструкции емкости, а также тот факт, что в летний период на свободной поверхности может возникать избыточное давление паров испаряющегося топлива рм = 20кПа, определим величину возможного максимального давления на уровне дна бака р, кПа:
,
р = 20 · 103 + 0,86 · 103 · 9,81 · 5 = 62,2 кПа.
По формуле (2.39) определяем толщину стенки резервуара δ , мм:
где – коэффициент прочности продольных сварных швов, 
= 0,65;
с – запас на коррозию и эрозию материала стенки резервуара,
с = 4 мм.
δ = 62,2 · 103 · 2,5/(2 [110·106]·0,65 – 62,2·103) + 0,004=
= 0,0011 + 0,004= 0,0051 м
Согласно неравенства (2.38) принимаем толщину стенки δ = 6 мм и проверяем правильность расчета:
Неравенство выполнено, так как 0,0008 < 0,1.
Находим расчетную толщину крышки 
по формуле (2.42):
.
Здесь k – поправочный коэффициент, учитывающий условие закрепление крышки с корпусом емкости. Согласно таблицы 4 ГОСТа [18] принимаем k = 0,5;
kо – коэффициент ослабления крышки по причине наличия в ней двух отверстий диаметрами dmin = 15 мм и dmax = 100 мм. согласно формуле (2.43) равен 1,02;
Dр – диаметр крышки. Конструктивно принимаем Dр = D + 2а, где D = 2500 мм (диаметр сосуда) и а = 20 мм (полочка), в результате Dр = 2540 мм;
φ – коэффициент прочности сварного шва; принимаем φ = 0,9 для поперечного сварного шва
= 0,5 · 1,02 · 2,54 
Принимаем толщину крышки = 25 мм и проверяем выполнимость неравенства (2.45)
Да, неравенство справедливо, так как 0,009 < 0,11.
Вычислим теперь толщину днища 
емкости, находящегося под давлением р = 62,2 кПа, по формулам (2.41) и (2.42):
Здесь k – поправочный коэффициент, учитывающий особенности конструкции днища и способ его соединения с поперечным сварным швом изнутри и снаружи. Согласно такого закрепления днищ из таблицы 4 ГОСТа [18] К = 0,5;
kо – коэффициент ослабления плоского днища при наличии в нем отверстий. Поскольку в данной конструкции они отсутствуют, Ко = 1,0;
Dр – расчетный диаметр днища, Dр = 2520 мм ;
φ – коэффициент прочности сварного шва; принимаем φ= 0,9 согласно ГОСТа [18];
с – запас на коррозию и эрозию металла, с = 3 мм.
Подставляем значения параметров в формулу (2.42) и находим численное значение толщины днища:
= 0,5 · 1,0 · 2,52
Принимаем толщину днища емкости = 35 мм и проверяем выполнимость неравенства (2.44)
Да, неравенство (2.45) выполнено, так как 0,0127 < 0,11.
Ответ: толщина стенки корпуса δ = 6 мм;
толщина крышки емкости δ = 25 мм;
толщина днища емкости δ = 35 мм.
Задача 26 (рис. 2.13). Квадратное отверстие со стороной h в вертикальной стенке резервуара закрыто плоским щитом. Щит закрывается грузом массой m на плече х. Определить величину массы груза, необходимую для удержания глубины воды в резервуаре Н, если задано расстояние а. Построить эпюру гидростатического давления на щит. Исходные данные к задаче приведены в табл. 26.
Таблица 26
| Исходные данные | Единицы измерения | Значения для вариантов | ||||
| h | м | 1,5 | 0,8 | 2,0 | 1,8 | |
| H | м | 2,5 | 3,4 | 2,0 | 5,0 | 4,5 |
| a | м | 0,5 | 0,9 | 0,7 | 2,0 | 1,5 |
| х | м | 1,3 | 1,5 | 1,0 | 2,7 | 2,2 |
Задача 27 (рис.2.14). В вертикальной стенке закрытого резервуара, заполненного жидкостью, имеется квадратное отверстие со стороной b. Определить величину и точку приложения силы давления жидкости на крышку, перекрывающую это отверстие, если заданы глубина H и показание ртутного U-образного манометра, подключенного к резервуару, h. Исходные данные к задаче приведены в табл. 27.
Таблица 27
| Исходные данные | Единицы измерения | Значения для вариантов | ||||
| ρж | кг/м3 | |||||
| H | м | 1,5 | 2,0 | 1,25 | 0,9 | |
| h | мм | |||||
| b | м | 0,5 | 0,7 | 1,2 | 0,75 | 0,45 |
Задача 28 (рис.2.15). Прямоугольный поворотный затвор размерами bx аперекрывает выход из резервуара. На каком расстоянии необходимо расположить ось затвора О, чтобы при открывании его в начальный момент необходимо было преодолеть только трение в шарнирах, если глубина воды в резервуаре H? Исходные данные к задаче приведены в табл. 28.
Таблица 28
| Исходные данные | Единицы измерения | Значения для вариантов | ||||
| ρж | кг/м3 | |||||
| b ´ a | м | 1´2 | 1,2´1,5 | 0,9´1,7 | 1,25´2 | 1,3´2,5 |
| H | м | 3,5 | 4,0 | 3,2 | 3,8 |
Задача 29 (рис.2.16). Труба прямоугольного сечения a x b для выпуска жидкости из открытого хранилища закрывается откидным плоским клапаном, расположенным под углом a к горизонту. Определить начальное подъемное усилие Т троса, чтобы открыть клапан при глубине нефти h1. построить эпюру гидростатического давления на клапан. Исходные данные к задаче приведены в таблице 29.
Таблица 29
| Исходные данные | Единицы измерения | Значения для вариантов | ||||
| a ´ b | м2 | 0,5´0,2 | 0,6´0,4 | 0,7´0,35 | 0,3´0,3 | 0,9´0,4 |
| α | …° | |||||
| h1 | м | 2,8 | 2,5 | 3,0 | 2,7 | 2,4 |
| ρж | кг/ м3 |
Задача 30 (рис. 2.17). Для регулирования уровня жидкости в напорном резервуаре установлен поворачивающийся прямоугольный затвор АВ, который открывает отверстие в вертикальной стенке. Определить начальное натяжение троса Т, если заданы размеры клапана a х b, глубина h и манометрическое давление на поверхности воды рм. Трением в шарнирах пренебречь. Исходные данные к задаче приведены в табл. 30.
Таблица 30
| Исходные данные | Единицы измерения | Значения для вариантов | ||||
| a ´ b | м2 | 1´2 | 1,5´3 | 1,2´2,0 | 0,8´1,5 | 1,2´2,4 |
| ρж | кг/м3 | |||||
| рм | кПа | 8,7 | 8,5 | 8,0 | 7,0 | |
| h | м | 2,9 | 2,5 | 3,0 | 2,9 | 2,8 |
Задача 31 (рис.2.18). Автоматическое регулирование уровня жидкости в напорном резервуаре осуществляется поворачивающимся щитом АВ. Найти глубину h погружения оси поворота щита и силу гидростатического давления жидкости на него, если размеры щита а х b, глубина h1 и манометрическое давление на свободной поверхности pм. Трением в шарнире пренебречь. Построить эпюру гидростатического давления на щит. Исходные данные к задаче приведены в табл. 31.
Таблица 31
| Исходные данные | Единицы измерения | Значения для вариантов | ||||
| ρж | кг/м3 | |||||
| a ´ b | м2 | 1´2 | 1,5´3 | 1,2´2,0 | 0,8´1,5 | 1,2´2,4 |
| рм | кПа | |||||
| h1 | м | 2,9 | 2,5 | 3,0 | 2,9 | 2,8 |
Примечание: условие равновесия щита - сумма моментов относительно оси поворота принять равной 0.
Задача 32 (рис. 2.19). В наклонной стенке резервуара для выпуска жидкости имеется прямоугольное отверстие с размерами а х b. Определить силу гидростатического давления, которую воспринимают болты крепления крышки, координату центра давления. Построить эпюру гидростатического давления на крышку. Глубина до верхней кромки отверстия H, угол наклона стенки к горизонту равен α. Исходные данные к задаче приведены в табл. 32.
Таблица 32
| Исходные данные | Единицы измерения | Значения для вариантов | ||||
| α | …° | |||||
| H | м | 2,5 | 2,8 | 2,7 | 2,6 | |
| rж | кг/м3 | |||||
| a ´ b | м2 | 0,8´1,6 | 0,9´1,8 | 1´2 | 0,75´1,5 | 1,1´2,0 |
Задача 33 (рис.2.20). Квадратное отверстие со стороной а в наклонной стенке резервуара с водой закрыто щитом. Определить натяжение каната Т при следующих данных: H – глубина воды перед стенкой резервуара; b– расстояние от шарнира до точки крепления каната. Построить эпюру избыточного гидростатического давления на щит ОА. Исходные данные к задаче приведены в табл. 33.
Таблица33
| Исходные данные | Единицы измерения | Значения для вариантов | ||||
| a | м | 1,6 | 0,8 | 1,2 | 0,9 | 1,2 |
| b | м | 0,8 | 0,6 | 0,8 | 0,6 | 0,8 |
| H | м | 2,1 | 2,2 | 2,6 | 2,4 | 2,3 |
| α1=α2 | …° |
Задача 34 (рис.2.21). В перегородке, разделяющей резервуар с водой на две части имеется квадратное отверстие со сторонойа. Определить, какую силу Т нужно приложить к тросу для поворота щита при следующих данных: H1 – глубина воды слева от перегородки; H2 - глубина воды справа от перегородки; α – угол наклона троса к горизонту. Исходные данные к задаче приведены в табл. 34.
Таблица 34
| Исходные данные | Единицы измерения | Значения для вариантов | ||||
| a | м | 0,8 | 1,0 | 1,2 | 1,2 | 0,8 |
| H1 | м | 1,8 | 1,8 | 2,0 | 1,8 | 2,0 |
| H2 | м | 1,0 | 1,2 | 1,5 | 1,3 | 1,6 |
| α | …° |
Задача 35 (рис.2.22). Наклонный щит АВ удерживает уровень воды H при угле наклона α и ширине щита b. Требуется разделить щит по высоте на две части так, чтобы сила давления Р1 на верхнюю часть его была равна силе давления Р2 на нижнюю часть. Определить положение центров приложения этих сил. Исходные данные к задаче приведены в табл. 35.
Таблица 35
| Исходные данные | Единицы измерения | Значения для вариантов | |||||
| H | м | 2,0 | 1,5 | 1,2 | 3,0 | 2,5 | 2,7 |
| α | …о | ||||||
| b | м |
Задача 36(рис.2.23). Определить силу F на штоке золотника, если известно показание вакуумметра, избыточное давление p1, диаметры поршней D и d. Исходные данные к задаче приведены в табл. 36.
Таблица 36
| Исходные данные | Единицы измерения | Значения для вариантов | ||||
| рвак | кПа | |||||
| р1 | МПа | 1,2 | 1,1 | 1,3 | 1,5 | |
| H | м | 2,5 | 3,5 | 2,8 | 3,2 | |
| D | мм | |||||
| d | мм | |||||
| rж | кг/м3 |
Задача 37(рис.2.24). Поворотный клапан закрывает выход из бензохранилища в трубу квадратного сечения. Определить, какую силу Т необходимо приложить к тросу для открытия клапана, если заданы следующие исходные данные: глубины h и H, угол наклона клапана к горизонту a, удельный вес бензина g =6867 Н/м3, избыточное давление паров бензина в резервуаре рм. Исходные данные к задаче приведены в табл. 37.
Таблица 37
| Исходные данные | Единицы измерения | Значения для вариантов | ||||
| h | м | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,3 | 0,4 |
| H | м | 0,85 | 1,9 | 1,4 | 1,2 | 1,3 |
| a | …° | |||||
| рм | кПа | 0,6 | 0,9 | 0,8 | 0,7 | 0,6 |
Задача 38(рис.2.25). Определить диаметр гидроцилиндра D2, необходимый для подъема задвижки, установленной на трубопроводе с избыточным давлением pм, если диаметр трубы D1 и вес подвижных частей устройства G. Давление за задвижкой равно атмосферному. Коэффициент трения задвижки в направляющих равен f. Исходные данные к задаче приведены в табл. 38.
Таблица 38
| Исходные данные | Единицы измерения | Значения для вариантов | |||||
| рм | МПа | 1,0 | 1,25 | 1,2 | 1,5 | 1,4 | 1,29 |
| G | кН | 2,0 | 1,5 | 2,2 | 1,75 | 3,0 | 2,5 |
| D1 | м | 1,0 | 1,1 | 0,9 | 1,2 | 0,8 | 1,0 |
| f | 0,3 | 0,25 | 0,4 | 0,35 | 0,2 | 0,28 | |
| dшт | м | 0,45 | 0,45 | 0,35 | 0,5 | 0,3 | 0,45 |
Задача 39 (рис. 2.26). Определить величину результирующего давления воды на круглую крышку люка диаметром d, закрывающую отверстие на наклонной плоской перегородке бассейна. Угол наклона перегородки к горизонту равен a. Длина наклонной перегородки от уровня воды до верха люка равна ℓ. В одной части бассейна поддерживается уровень воды на высоте H1, а в другой на высоте Н2. Найти точку приложения результирующей силы давления воды на крышку и построить эпюру давления.
Исходные данные к задаче приведены в табл. 39.
Таблица 39
| Исходные данные | Единицы измерения | Значения для вариантов | |||||
| d | м | 1,45 | 1,9 | 2,0 | 1,5 | 1,6 | 1,8 |
| ℓ | м | 2,6 | 2,1 | 3,5 | 3,7 | 3,0 | 1,6 |
| H1 | м | 5,0 | 7,0 | 6,5 | 8,0 | 7,5 | 4,0 |
| H2 | м | 4,0 | 6,0 | 5,0 | 6,9 | 6,8 | 3,0 |
| a | …° |
Задача 40 (рис. 2.27). На вертикальной стенке резервуара, в котором хранится жидкое масло, устроено отверстие, перекрытое прямоугольным плоским затвором высотой а. Уровень масла находится на h выше верхней кромки затвора. Затвор вращается вокруг шарнира А. Определить ширину затвора, чтобы при его закрытии сила F, приложенная к верхней кромке, не превышала значения, указанного в таблице исходных данных.
Задачу решить методом последовательного приближения, задавшись ориентировочно шириной затвора в пределах 0,2…0,45 м. Исходные данные к задаче приведены в табл. 40.
Таблица 40
| Исходные данные | Единицы измерения | Значения для вариантов | |||||
| F | H | ||||||
| a | м | 0,3 | 0,4 | 0,4 | 0,7 | 0,5 | 0,6 |
| h | м | 0,5 | 0,7 | 0,6 | 0,9 | 0,75 | 0,7 |
| ρ | кг/м3 |
Задача 41 (рис. 2.28). Резервуар разделен вертикальной перегородкой на два отсека. В правом отсеке глубина воды h2, а в левом h1 . В перегородке устроено круглое отверстие диаметром d, центр которого расположен на расстоянии h от дна. Отверстие перекрыто круглым плоским затвором, который может вращаться вокруг шарнира, укрепленного в верхней точке затвора. Какое усилие F нужно приложить в нижней точке затвора, чтобы его закрыть? Исходные данные к задаче приведены в табл. 41.
Таблица 41
| Исходные данные | Единицы измерения | Значения для вариантов | |||||
| h1 | м | 1,7 | 1,5 | 1,9 | 2,1 | 2,5 | 2,2 |
| h2 | м | 1,2 | 0,9 | 1,5 | 1,8 | 2,0 | 1,9 |
| d | м | 0,6 | 0,5 | 0,75 | 0,9 | 1,0 | 0,8 |
| h | м | 0,5 | 0,45 | 0,5 | 0,75 | 1,1 | 0,65 |
Задача 42 (рис. 2.29). Определить давление р2, создаваемое насосом в системе гидравлического подъемника при подъеме задвижки на трубопроводе. Избыточное давление в трубопроводе р1. Диаметр задвижки D, диаметр гидравлического цилиндра d и штока dшт. Вес задвижки и подвижных частей равняются G. Коэффициент трения задвижки в направляющих поверхностях f. Трением в цилиндре пренебречь. Давление за задвижкой атмосферное. Исходные данные к задаче приведены в табл. 42.
Таблица 42
| Исходные данные | Единицы измерения | Значения для вариантов | |||||
| p1 | кПа | 490,5 | 196,2 | 198,1 | |||
| G | кН | 1,96 | 2,5 | 2,8 | 3,0 | 1,9 | 1,7 |
| D | м | 0,6 | 0,5 | 0,55 | 0,65 | 0,7 | 0,4 |
| d | мм | ||||||
| dшт | мм | ||||||
| f | 0,5 | 0,3 | 0,25 | 0,27 | 0,29 | 0,35 |
Задача 43 (рис. 2.30). Щит, перегораживающий канал, имеет прямоугольную форму шириной b. В нижней части он закреплен шарнирно, а вверху удерживается канатом. Какова будет сила натяжения каната F, если вода расположена по обе стороны от щита, причем уровни ее соответственно равны H1 и H2? Канат присоединен на расстоянии H от шарнира. Исходные данные к задаче приведены в табл. 43.
Таблица 43
| Исходные данные | Единицы измерения | Значения для вариантов | |||||
| H1 | м | 4,7 | 4,5 | 3,2 | 3,5 | 4,0 | 4,9 |
| Н2 | м | 2,4 | 3,0 | 1,6 | 2,7 | 2,2 | 2,5 |
| H | м | 5,25 | 3,8 | 4,5 | 5,6 | ||
| b | м |
Задача 44 (рис. 2.31). Круглое отверстие в дне резервуара, заполненного жидкостью, закрывается откидным клапаном 1. Глубина жидкости в резервуаре h. Плотность жидкости rж. Показания манометра М рм. Определить усилие 
, необходимое для открытия клапана. Построить эпюру гидростатического давления на поверхность AB. Исходные данные к задаче приведены в табл. 44.
Таблица 44
| Исходные данные | Единицы измерения | Значения для вариантов | |||||
| d | мм | ||||||
| h | м | 2,0 | 2,2 | 2,1 | 2,25 | 2,3 | 2,0 |
| pм | кПа | 78,5 | 82,5 | ||||
| rж | кг/м3 |
Задача 45 (рис. 2.32). Дроссельный затвор диаметром D, установленный на трубопроводе, проводящем воду к гидротурбине, может свободно вращаться вокруг горизонтальной оси О-О. Глубина погружения центра тяжести затвора Н. Определить силу гидростатического давления F на затвор, точку ее приложения, момент MF силы F относительно оси вращения и момент Мтр силы трения, если диаметр цапф d и коэффициент трения f. Построить эпюру гидростатического давления на затвор. Исходные данные к задаче приведены в табл. 45.
Таблица 45
| Исходные данные | Единицы измерения | Значения для вариантов | |||||
| D | м | 2,5 | 1,9 | 2,25 | 2,0 | 2,3 | 2,6 |
| H | м | ||||||
| d | мм | ||||||
| f | 0,5 | 0,45 | 0,4 | 0,55 | 0,35 | 0,3 |
Задача 46 (рис. 2.33). Труба квадратного сечения со стороной адля выпуска жидкости из открытого резервуара закрывается откидным плоским клапаном, расположенным под углом α к горизонту. Определить усилие , которое нужно приложить к тросу, чтобы открыть клапан, если ось трубы расположена на глубине H от свободной поверхности. Исходные данные к задаче приведены в табл. 46.
Таблица 46
| Исходные данные | Единицы измерения | Значения для вариантов | ||||||||
| а |
Популярное: Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней...  ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (2636)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |
(0.053 сек.)