BÀI TẬP THỦY LỰC KHÍ NÉN

3 Momen xoắn tại trục bơm: Hiệu suất cơ khí của bơm là: Ta có:... Nếu sử dụng hệ thống thủy lực như hình trên thì phần lớn năng lượng cung cấp nàychuyển thành nhiệt năng khi dầu xả qua v

BÀI TẬP CHƯƠNG 1 Câu 1: Biết khối lượng riêng của nước biển là 1150 kg/m3 Xác định áp suất tại độ sâu 40m do cột nước tạo ra.

Câu 4: An input cylinder with a diemeter of 30mm is connected to an output

cylinder with a diemeter of 80mm A force of 1000N is applied to the input cylinder a) What is the output force?

b) How far do we need to move the input cylinder to move the output cylinder 100mm?

a) Tính lực xylanh đầu ra: => = = = = 7111N

b) Công dịch chuyển của chất lỏng:

Câu 6: A double – rob cylinder is one in which a rod extends out of the cylinder at both ends such a cylinder with a piston of diameter 75mm and a rod of diameter 50

mm cycles through 254 mm stroke at 60 cycles/min what LPM size pump is required ?

Lưu lượng của một chu trình :

Q = ().2 = 2,5.10 -4 l/p

Q t = 2,5.10 -4 60 = 0,015 l/p

Câu 7: Calculate the work required for a pump to pump water from a well to ground lever 125m above the bottom of the well At the inlet tp the pump , the pressure is 96.5 kPa , and at the symtem outlet , it is 103,4kPa Assume the constant pipe diameter Use  = 9810 N/m3, and assume it to be constant Neglect any flow losses in the symtem.

Lực nâng ở piston số 1:

=== = 988,4N

Cân bằng lực với điểm A

Xét tam giác AHD: AH== = 380mm

Xét hai tam giác đồng dạng AHD và ACE

CE= = = 8,2mm

Công dịch chuyển của chất lỏng

W= =.

 = = 8,2 = 0,91mm

BÀI TẬP CHƯƠNG 2 Câu 1: Xác địn kích thước ống vào và ống ra của bơm dầu có lưu lượng 40 l/phút, biết vận tốc tối đa trên đường ống là 1,2 ms, ống ra là 3,5 m/s.

.DA

Câu 2: Bơm thủy lực có lưu lượng 12 l/phút và áp suất 200 bar

1) Xác định công suất bơm?

2) Nếu hiệu suất tổng cộng là 60 %, xác định công suất động cơ dẫn động bơm.

Ta có: QA = 12 lít/ phút =

p = 200 bar = 200 N/m2

o 60%

 

1) Công suất của bơm: NA = p.QA = 200.105.4000 W

2) Công suất động cơ dẫn động bơm:

NT = 6666,67 W

Câu 3: Bơm thủy lực có lưu lượng riêng là 14 cm 3 /vòng hoạt động với tốc độ

1440 rpm, áp suất tối đa 150 bar Biết hiệu suất thể tích là 0,90 và hiệu suất toàn phần là 0,80, Hãy xác định:

1) Lưu lượng bơm (lít/phút).

2) Công suất động cơ dẫn động bơm ( kW).

3) Momen xoắn tại trục bơm.

3) Momen xoắn tại trục bơm:

Hiệu suất cơ khí của bơm là:

Ta có:

 TA = 37,55 N.m

Câu 4: Bơm thủy lực có thể cung cấp lưu lượng 10 dm 3 / phút, với áp suất tối

đa là 80 bar Biết bơm quay với vận tốc 1420 rpm và lưu lượng riêng dang định là 8 cm 3 /vòng Mô men vào là 11,4 N.m

Câu 5 : A pump has a displacement volume of 98.4 cm 3 It delivers 0.0152 m 3 /s

of oil at 1000 rpm and 70 bar If the prime mover input torque is 124.3 Nm What is the overall efficiency of pump? What is the theoretical torque to operate the pump?

Ta có: vD = 98,4 cm3/ vongf = 98,4.m3/ vòng

QA = 0,00152 m3/s

a) Lưu lượng riêng của bơm là:

Lưu lượng thực tế ra khỏi bơm:

3 3 A

Cân bằng lực ở cơ cấu chấp hành: Fc  Fr F

Công suất ra ở bơm:

d) Phần trăm công suất cung cấp để vận hành tải:

Công suất vận hành tải: p F v 186346,996.0,0762 14199,64 W c  

Nếu sử dụng hệ thống thủy lực như hình trên thì phần lớn năng lượng cung cấp nàychuyển thành nhiệt năng khi dầu xả qua van giới hạn áp suất.

Thể tích dầu cung cấp cho 1 chu trình là:

Khi xylanh tiến:

Việc xác định chính xác lưu lượng của bơm cần cung cấp dầu cho cơ cấu chấp hành thực hiện đúng theo thời gian yêu cầu, trong trường hợp này là rất khó Để cho chắc chắn, ta chọn bơm có lưu lượng lớn hơn Ví dụ 2 l/min và van giới hạn ápsuất ở 250 bar, khi đó công suất cung cấp là:

P = 250.105.833,33 W

Vậy công suất bơm khi không có bình tích áp là: 4000W

Công suất bơm khi có bình tích áp 250 bar là: 833,33W

Câu 9: Một máy ép cần lưu lượng 200 lít/ phút, áp suất 30 bar để đóng và mở khuôn ép Trong khi đó, ở hành trình ép cần áp suất 400 bar nhưng lưu lượng chỉ từ 12 – 20 lít/ phút là phù hợp Xác định công suất và lưu lượng của mạch kết hợp hai bơm đáp ứng yêu cầu trên

Công suất cần ở giai đoạn đóng mở khuôn là:

P = p.QA = 10kW

Để sử dụng luôn công suất này ở giai đoạn ép thì:

q.400 200.30 (Với q là lưu lượng khả thi trong quá trình ép)

q 15

� l/phút là chấp nhận được.

Vậy yêu cầu lưu lượng của bơm như sau:

Ở áp suất cao, lưu lượng thấp: 15 l/phút

Ở áp suất thấp, lưu lượng lớn: 200 -15 = 185 l/phút.

Bơm đôi kết hợp này tương đương với 1 bơm lưu lượng không đổi có lưu lượng

200 l/phút làm việc ở áp suất 400 bar và tiêu thụ công suất vào là:

Pin = p.Q = 133,33 kW

BÀI TẬP CHƯƠNG 3 Câu 1: Một van tiết lưu có kích thước lỗ là 55 mm có cạnh sắc Nếu tổn hao áp suất qua van là 300kPa và dầu thủy lực có khối lượng riêng tương đối ( SG – Specific Gravity) là 0.9, Hãy xác định lưu lượng qua van theo m 3

Trong đó:

 là tổn hao áp suất, kPa

Q = 0,0851. 0,8 = 2953 (l/p) = 0,0492 m3/s

Câu 2: Hệ thống thủy lực như hình bên, với vật nặng có trọng lượng W Đường kính xy lanh là 50,8 mm, đường kính ty là 25,4 mm Van giảm áp được đặt ở giá trị 5150 kPa Hãy xác định giá trị p 2 khi xy lanh di chuyển với vận tốc đều, trong các trường hợp:

a W = 8990 N

b W = 0 N (không có vật nặng)

c Xác định vận tốc xy lanh trong hai trường hợp trên,

nếu van tiết lưu có hệ số tiết lưu C v = 0,72 LPM/

(kPa)0,5, dầu thủy lực có tỷ trọng tương đối là 0,9.

Biết với van tiết lưu

 Lọc dầu 3 bar

 Van phân phối 2 bar

 Van tiết lưu 10 bar

 Van một chiều 3 bar

1) Không có van tiết lưu ( như hình).

2) Meter-in với tốc độ đi tới là 0,5m/phút.

3) Meter-out với tốc độ đi tới là 0,5m/phút.

1) Không có van tiết lưu:

+ Áp suất lớn nhất trên toàn diện tích piston (diện tích A-mm 2 ):

P = 160 – 3 – 2 =155 bar + Áp suất trên phần vành khăn (diện tích a-mm 2 ) là 2 bar Gây nên áp suất 1 bar trên toàn diện tích piston, vậy áp suất lớn nhất thực tế tác động lên phần diện tích A:

diện tích vành khăn: am 2 + Áp suất để tiến tại xilanh:

P 1 tiến = N/m 2 = 127 bar + Áp suất để lùi tại xilanh:

P 2 tiến = N/m 2 = 26 bar + Áp suất tại bơm trong hành trình tiến xilanh:

Tổn áp qua van dẫn hướng từ cổng B qua T là 2 1 bar

Áp suất tiến tại xilanh 127 bar Tổn áp qua van dẫn hướng từ P đến A là 2.2 = 4 bar Tổn áp qua bộ lọc: 3 bar

Vậy áp suất tổng tại bơm cho hành trình tiến:

P = 127 + 1 + 2 + 3 = 133 bar + Áp suất tại bơm trong hành trình lùi xilanh:

Tổn áp qua van dẫn hướng từ cổng B qua T là 2 4 bar

Áp suất lùi tại xilanh 26 bar Tổn áp qua van dẫn hướng từ P đến A là 2 bar Tổn áp qua bộ lọc: 3 bar

Vậy áp suất tổng tại bơm cho hành trình tiến:

P = 25 + 4 + 2 + 3 = 34 bar + Áp suất tại van an toàn: = 133+133.10% = 146 bar

+ Lưu lượng cần khi vân tốc lùi là 5m/phút

Từ TH1, ta có các thông số:

D = 100mm, d = 70mm; A = m 2 ; a = m 2

Áp suất gây ra bởi tải khi tiến = 127 bar

Áp suất gây ra bởi tải khi lùi = 25 bar Lưu lượng bơm = 20 lít/phút

Lưu lượng cần cho quá tình tiến xylanh = m 3 /phút = 3,925 lít/phút

+ Áp suất tại bơm trong quá trình lùi:

P = 2.2 + 2.3 + 25 + 2 = 40 bar + Áp suất tại bơm trong quá trình tiến:

P = 127 + 2 + 10 + 2 + 3 = 143 bar + Áp suất tại van an toàn: = 143 + 143.10% = 157 bar

=> Áp suất này gần áp suất lớn nhất tại bơm, trong thực tế phải chọn bơm có công suất cao hơn, áp suất có thể đạt 210 bar hay sử dụng xylanh tiêu chuẩn lớn hơn Trong trường hợp tiếp theo, áp suất làm việc thấp hơn nhưng có lưu lượng lớn hơn.

=> Vậy bây giờ lưu lượng đã cho thấy tính chất khi mà xy lanh trong hành trình tiến, lưu lượng dư sẽ tràn qua van an toàn Áp suất tại bơm không phỉa là 143 bar mà chính là 157 bar

+ Hiệu suất tiến =

+ Hiệu suất lùi =

3) Meter-out với tốc độ đi tới là 0,5m/phút.

D = 100mm, d = 70mm; A = m 2 ; a = m 2

Áp suất gây ra bởi tải khi tiến = 127 bar

Áp suất gây ra bởi tải khi lùi = 25 bar Lưu lượng bơm = 20 lít/phút

Lưu lượng cần cho quá tình tiến xylanh = m 3 /phút = 3,925 lít/phút

+ Áp suất tại bơm trong quá trình lùi:

P = 2.2 + 3 + 25 + 2 + 3 = 37 bar + Áp suất tại bơm trong quá trình tiến:

P = 127 + 2 + 10 + 2 + 3 = 138 bar + Áp suất tại van an toàn: = 138 + 138.10% = 152 bar

+ Hiệu suất tiến =

+ Hiệu suất lùi =

Câu 4: Xác định áp suất cài đặt cho van an toàn của sơ đồ, biết tải trọng là 10 kN và diện tích xy lanh là 0,002 m 2 (tương đương đường kính 50mm).

Áp suất tác động lên phần diện tích vành khăn

để cân bằng với khối lượng dụng cụ :

P2 = = 17,8 bar

Áp suất tại van cân bằng p = 1,3.17,8=23 bar

Áp suất cân bằng tác động lên phần diện tích A:

P2 = = 13 bar.

Vậy van cân bằng sẽ phản lại 1 áp suất 13 bar

lên phần diện tích xylanh.

Áp lực tầng đầu = 13,8.106 N/m2 = 138 bar

a) Lưu lượng vào QE = v.A = π.2,617.10-3 m3/s = 157 lít/ phútb) Lưu lượng ra qE = v.(A – a) = (π.π.1,335.10-3 m3/s = 80 lít/ phútc) Vận tốc về nếu dùng cùng lưu lượng QE

1) Vận tốc đi tới của piston:

Mạch tái tạo: �Q v.(A a) v.A  

5 đ

Lực đẩy tới:

 2 đ

Vậy trong trường hợp này lực đẩy tới lớn hơn lực thu về là 0,25 lần

1) Lưu lượng cung cấp để đẩy ra:

Câu 1: Xác định chỉ số β (β: ratio) của một lọc dầu, biết trong khi thử nghiệm có

30000 hạt cặn lớn hơn 20μm đi vào lọc và có 1050 hạt này đi qua được lọc HIệu suất lọc (β: efficiency) là bao nhiêu?

Số hạt cần lọc 30000

Số hạt lọc được = 30000 - 1050 = 28950

Hiệu suất lọc β = 100 = 95,5 %

Câu 2: Một máy thủy lực có hcu trình làm việc như sau:

 Chạy không tải với áp suất 12 bar trong 30s

 Kẹp chặt chi tiết với áp suất 98 bar trong 6s

 Tiến gần với 16 bar trong 2s

 Thực hiện công việc ở 300 bar trong 3s

 Nhả chi tiết, trả về 15 bar trong 2s

Bơm có lưu lượng 100 lít/ phút, tổng diệc tích thùng dầu là 2,5 m 2 , đường ống có kích thước 25mm, dài 2500mm Nhiệt độ môi trường là 22 o C, hiệu suất thể tích bơm

là 0,86, khối lượng riêng dầu 860 kg/m 3 , và C p = 1,8 kJ/Kg o C Tính năng lượng sinh

ra và đề xuất bộ giải nhiệt phù hợp nếu cần.

- Năng lượng sinh ra:

 30s đầu : (100 12) 0,86 = 1032 W

Tốc độ truyền nhiệt = Công suất: H = N tl = = 4.37 kW ( kJ/s)

Lưu lượng khối: m = ρ.q = 895 = 0,5668 kg/s

Nhiệt độ thay đổi

=> ΔT = = = 4.28 o C

=> 4.28 = 49 - T 0 => T 0 = 44.72 o C

Câu 4: Một hộp số thủy lực nhận 6 kW từ bơm dầu Hộp số cung cấp công suất đầu

ra là 3,7 kW cho cầu sau Giả thiết sự sai biệt là do tổn thất nhiệt, hãy tính tổng nhiệt tổn thất sau 4 giờ làm việc

Nhiệt tổn thất sinh ra bởi sự thay đổi công suất đầu vào và đầu ra

Q = 4 (6 - 3,7) = 9.2 kW

Câu 5: Tổn thấy áp suất có lưu lượng 0,19 lít/s qua van điều khiển là 68,9 bar Nếu dầu thủy lực có khối lượng riêng 895 kg/m 3 , nhiệt dung riêng 1,8 kJ/ Kg o C, hãy tính mức độ gia tăng nhiệt độ của dầu.

Công suất = Tốc độ truyền nhiệt

H = N tl = = = 1,3091 kW ( kJ/s) Lưu lượng khối

m = ρ q = 895 (0,19 10 -3 ) = 0,17005 kg/s

=> ΔT = = = 4,2768 o C

Câu 6: Một bơm thủy lực làm việc ở áp suất 140 bar, lưu lượng 0,001 m 3 /s Dầu đi qua van an toàn trong 60% thời gian chu trình Hiệu suất toàn phần của bơm là 82%, và tổn thất công suất do đường ống là 15% Cần bộ giải nhiệt có công suất bao nhiêu để giải toàn bộ nhiệt sinh ra?

 Dầu đi qua van an toàn 60% chu trình

Tổn thất qua van an toàn sinh nhiệt

Q 1 = 140 0,001 60% = 0,084 kJ/s (kW)

 Dầu công tác 40% chu trình

Tổn thất đường ống sinh nhiệt