Краткая история развития гидравлики.

Введение.

1. Гидравлика - её содержание и методы, применение на ЛА.

Существует раздел механики, в котором изучаются равновесие и движение жидкости, а также силовое взаимодействие между жидкостью и обтекаемыми ею телами или ограничивающими её поверхностями, называемый гидромеханика.

Гидравлика - предмет, являющийся частью гидромеханики, и рассматривает главным образом потоки жидкости, ограниченные и направленные твёрдыми стенками, т.е. течения в открытых и закрытых руслах. (Обтекание тел жидкостью гидравлика не рассматривает, это гидродинамика).

Под «руслом» понимаются все стенки, которые ограничивают и направляют поток жидкости т.е.: русла рек, каналы, лотки, различные трубопроводы, насадки, элементы гидравлических машин и других устройств, внутри которых протекает жидкость.

Таким образом, гидравлика изучает внутренние течения, в отличие от гидромеханики, изучающей внешнее обтекание тел воздухом или жидкостью.

Метод, применяемый в современной гидравлики при исследовании движения жидкости, заключается в следующем.

1.Исследуемые явления на первых порах упрощаются, идеализируются и к ним применяют законы теоретической механики.

2.Затем полученные результаты сравнивают с данными опытов, выясняют степень расхождения и производят уточнения и исправления теоретических выводов и формул с целью приспособления их к практическому использованию.

Гидравлика даёт методы расчёта и проектирования разнообразных гидротехнических сооружений (плотин, каналов, водосливов, трубопроводов для подачи различных жидкостей), гидравлических машин (насосов, гидротурбин, гидропередач), а также других гидравлических устройств, применяемых во многих областях техники.

Краткая история развития гидравлики.

Ещё в глубокой древности, задолго до нашей эры, с первых шагов своего исторического развития, человек был вынужден практически заниматься решением гидравлических вопросов. Об этом говорят результаты археологических исследований и наблюдений, которые показывают, что ещё за 5000 лет до нашей эры в Китае, а затем и в других странах древнего мира уже существовали оросительные каналы и были известны некоторые простейшие устройства для подъёма воды. Во многих местах сохранились также остатки водонапорных и гидротехнических сооружений (водоводы, плотины, акведуки), свидетельствующие о весьма высоком уровне строительного искусства в древнем мире. Однако никаких сведений о гидравлических расчётах этих сооружений не имеется, и надо полагать, что все они были построены на основании чисто практических навыков и правил.

Первые указания о научном подходе к решению гидравлических вопросов относятся к 250 году до нашей эры, когда Архимедом был открыт закон о равновесии тела, погруженного в жидкость. В дальнейшем, однако, на протяжении последующих более чем полутора тысячелетий гидравлика не получила сколько-нибудь заметного развития.

И только в 16 - 17 веках, в эпоху возрождения, когда появились работы Стевина, Леонардо да Винчи, Галилея, Паскаля, Ньютона, исследовавших, в частности, ряд весьма важных гидравлических явлений, было положено начало дальнейшему развитию гидравлики как науки.

В 17 - 18 веках трудами ряда крупнейших учёных математиков и механиков (Эйлер, Бернулли, Лагранж) были установлены основные законы и получены исходные уравнения гидромеханики.

Применение гидравлики.

Особенно велика роль гидравлики в машиностроении. Так, например на современном машиностроительном заводе мы встречаемся с широким использованием гидравлического привода в металлорежущих станках, с кузнечно-прессовым гидрооборудованием, с использованием гидравлики при литье металлов и пластмасса.

Одной из характерных особенностей современного самолетостроения является все возрастающая роль различного рода оборудования на самолете, в том числе гидравлического оборудования-гидропередач (гидросистем), топливных систем, масляных систем, гидропневмоамортизации и пр.

Системы самолетных гидропередач значительно усложнились за последние годы и сделались более мощными.

Топливные системы современных реактивных самолетов в связи с огромным расходом горючего превратились в сложные устройства, состоящие из нескольких баков, целой системы трубопроводов, ряда основных и вспомогательных насосов и различных агрегатов.

- одна для подачи горючего (керосина),

- другая для подачи окислителя (азотной кислоты или жидкого кислорода). Обе системы связаны между собой автоматикой, обеспечивающей подачу компонентов топлива в нужном соотношении на различных режимах работы двигателя.

Масляные системы самолетов с ТРД и ТВД представляют собой ответственные гидравлические системы, содержащие по несколько насосов и специальных гидравлических агрегатов, обеспечивающих охлаждения и фильтрацию масла, воздухоотделение и пр.

Стационарные и подвижные заправочные средства на аэродромах также представляют собой гидравлические системы с насосными установками большой производительности.

Что же касается заправки самолета в воздухе, то успешное решение этой задачи в значительной степени определяется применением мощного и компактного гидравлического оборудования.

 

Поурочный план урока №2

Дисциплина: «Гидравлика».

 

Группы: 311, 312, 313, 314, 315, 316, 413 У.

 

Тема урока:

«Понятия о жидкости, силы действующие на жидкость, физические свойства жидкости».

Цель занятия:

ü Развивающая: организовать деятельность студентов по восприятию,

осмыслению и первичному запоминанию новых знаний и способов действий.

ü Дидактическая: обеспечить устойчивые знания о понятиях жидкости, силах и физических свойствах.

 

Тип урока: урок изучения и закрепления новых знаний.

Вид урока: лекция.

Оснащение урока: плакаты, наглядные пособия, каталоги оборудования,

 

Ход урока:

ü Организация начала урока –2-3 мин.

ü Проверка выполнения домашнего задания, повторение, учёт знаний студентов –20-25 мин.

ü Актуализация знаний – 3-5 мин.

ü Объяснение нового материала –45-50 мин.

ü Закрепление нового материала –10-12 мин.

ü Задание на дом:.

 

 

Жидкими телами, или жидкостями, называют физические тела, легко изменяющие свою форму под действием сил самой незначительной величины. В отличие от твердых тел, жидкости характеризуются весьма большой подвижностью своих частиц и поэтому обладают способностью принимать форму сосуда, в который они налиты.

Различают два вида жидкостей: жидкости капельные и жидкости газообразные.

Капельные жидкости представляют собой жидкости, встречающиеся в природе и применяемые в технике: вода, нефть, бензин, керосин, масла и т.д. Все капельные жидкости оказывают большое сопротивление изменению объема и трудно поддаются сжатию. При изменении давления и температуры их объемов изменяется весьма незначительно.

Газообразные жидкости - газы, легко и в значительной степени изменяют свой объем при изменении температуры.

В гидравлике изучаются капельные жидкости, в дальнейшем для краткости называемые просто жидкости. Газообразные жидкости, их свойства и применение, рассматриваются в соответствующих специальных дисциплинах - термодинамике и аэромеханике.

На летательных аппаратах жидкости применяются в топливных, масляных, гидравлических системах и в жидкостно-газовых амортизаторах опор шасси.

В турбореактивных двигателях используются топлива - керосинТ-1, ТС-1, РТ для дозвуковых самолетов и Т-6, Т-8 - для сверхзвуковых самолетов.

На самолетах с поршневыми двигателями в качестве топлива используют бензины марок Б-91/115, Б-95/130, Б-100/130, Б-70 и СБ-78. в марках бензинов числитель дробим указывает нижний предел октанового числа, а знаменатель нижний предел сортности на богатой смеси. Во всех указанных бензинах, кроме Б-70, в качестве антидетонатора применяется тетраэтилсвинец РВ (С2Н5), представляющий собой ядовитую жидкость.

Для смазки поршневых двигателей применяются маловязкие масла марок МК-20 и МК-22, МС-20С. Буква М в обозначении масла указывает, что масло моторное, вторая буква означает вид очистки - С-селективная, К-кислотно-контактная, число указывает кинематическую вязкость масла в сантистоксах при температуре +100. (ТН-210; Кастрол-98).

Для смазки турбореактивных двигателей применяются маловязкие масла марок МК-8, МК-8П (с повышенной термоокислительной стабильностью за счет добавки 0,6% присадки ионол), МС-8П, ВНИИ НП-50-1-4Ф, ИПМ-10 (двигатель Д-36), Б-ЗВ.

В турбовинтовых двигателях применяется смесь маловязких и высокосвязных масел: СМ-4,5 (75% МК-8 +25% МС-20 или МК-20) и СМ-11,5 (75% МС-20 или МК-22 +25% МК-8).

На вертолетах для смазки двигателей и редуктора несущего винта используются раздельные маслосистемы: для двигателей - на маловязких маслах типа МК-8 и для редуктора - на высоковязких маслах типа МС-20 и МК-22.

В гидравлических системах самолетов и вертолетов и в жидкостно-газовых амортизаторах опор шасси в настоящее время применяются: минеральное масло (на нефтевой основе) РН-5! и синтетические гидрожидкости 7-50С-3 и НГЖ-5у.

7-50С-3 - прозрачная жидкость желтого цвета, применена в гидросистеме самолета Ту-144.

НГЖ-5У - прозрачная жидкость от фиолетового до синего цвета, применяется в гидросистеме самолетов Ил-86, -96 и Ту-204.

Вследствие текучести жидкости (подвижности ее частиц), в ней не могут действовать сосредоточенные силы, а возможно лишь действие сил, непрерывно разделенных по ее объему (массе) или поверхности. В связи с этим силы, действующие на рассматриваемые объемы жидкости и являющиеся по отношению к ним внешними силами, подразделяются на массовые (объемные) и поверхностные.

Массовые силы пропорциональны массе жидкого тела или для однородных жидкостей, пропорциональны его объему. Это, прежде всего сила тяжести, а затем силы инерции переносного движения, действующие на жидкость при относительном ее покое в ускоренно движущихся сосудах или при относительном движении жидкости в руслах, перемещающихся с ускорением.

Поверхностные силы непрерывно распределены по поверхности жидкости и
пропорциональны величине этой поверхности (при равномерном их распределении). Эти силы обусловлены непосредственным воздействием соседних объемов жидкости на данный объем или же воздействием других тел (твердых или газообразных), соприкасающихся с данным жидким телом

Единичная поверхностная сила, называемая напряжением поверхностной силы, как и полная сила, раскладывается на нормальное и касательное напряжения.

Нормальное напряжение, т.е. напряжение силы давления, называется гидромеханическим (или, в случае покоя, гидростатическим) давлением или просто давлением и обозначается буквой Р.

.

Давление на плоские стенки.

Зная закон распределения гидростатического давления в жидкости, можно найти полную силу давления на ограничивающие жидкость поверхности - стенки и дно сосуда. Эта задача сводится к определению силы давления по величине и направлению и нахождению точки её приложения.

Рассмотрим сначала плоские поверхности - плоские стенки.

Рассмотрим плоскую стенку площадью F, наклонённую под утлом а. Разделим её по высоте на ряд элементарных горизонтальных полосок F и определим давление на одну из таких полосок.

Гидростатическое давление в любой точке на оси полоски определяется по формуле:

Р = Ро + gh;

Где Р₀ - давление на свободной поверхности жидкости;

Н - глубина погружения рассматриваемой точки;

Так как ширина полоски мала, то можно считать, что давление во всех точках на оси полоски Р = Ро + уh. Поэтому давление К на всю полоску будет равно:

R=P_cF

Следовательно, давление жидкости на плоскую стенку равно произведению величины смоченной площади стенки на гидростатическое давление в её центре тяжести.

R=P_cF

В случае, когда давление на свободной поверхности жидкости в сосуде к на внешней поверхности стенки равно атмосферному, полное избыточное давление па стенку будет

R=gh_cF;

Если стенка расположена горизонтально (a=0°), т.е. представляет собой не боковую стенку, горизонтальное дно сосуда, суммарное давление представляется по тем же формулам и составляет: R=PF=gHF,

Где H - глубина жидкости в сосуде.

Следовательно, давление на дно зависит не от формы и объёма сосуда, а только от площади дна и глубины жидкости в сосуде.

Поэтому для сосудов равной формы, заполненных одной и той же жидкостью до одного и того же уровня Н и имеющих одинаковую площадь дна, сила полного давления на дно R будет одинакова.

Это свойство жидкости, на первый взгляд противоречащее обычным представлениям, известно под названием гидростатического парадокса.

Центр давления

Сила давления жидкости на стенку, кроме величины и направления, характеризуется также точкой ее приложения; эта точка называется центром давления.

Рассмотрим часто встречающийся на практике случай, когда стенка имеет ось симметрии, лежащую в вертикальной плоскости. Центр давления в этом случае лежит на оси симметрии, и для его определении остается найти только одну вертикальную координату. Для этого рассмотрим плоскую стенку.

Используя теорему теоретической механики о моменте равнодействующей (момент равнодействующей силы относительно некоторой оси равняется сумме моментов составляющих сил относительно той же оси), приравняем сумму моментов сил давления на элементарные площадки ∆F относительно оси X, совпадающей с урезом жидкости к моменту равнодействующей силы давления па всю стенку F относительно той же оси.

Поверхности.

Возьмем цилиндрическую поверхность АВ с образующей, перпендикулярной плоскости рисунка: и определим силу давления жидкости на эту поверхность в двух случаях: жидкость расположена сверху (а) и жидкость расположена снизу (б). В случае «а» выделим объём жидкости, ограниченный рассматриваемой поверхностью АВ, вертикальными поверхностями СВ и ДА и свободной поверхностью СД жидкости, т.е. объём АВСД, и рассмотрим условия его равновесия в вертикальном и горизонтальном направлениях. Если жидкость действует на поверхность АВ с силой Р, то поверхность АВ оказывает на жидкость такое же давление Р, но направленное в обратную сторону.

Эту силу реакции поверхности АВ можно разложить на две составляющие: горизонтальную Р_г и вертикальную Р_в.

Условие равновесия объёма АВСД в вертикальном направлении имеет вид:

P_в = P_oF_r +G

Где Р₀ - давление на свободной поверхности;

F_г - площадь горизонтальной проекции поверхности АВ;
G - вес выделенного объёма жидкости,
F=BL L_c=L/2

Условие равновесия того же объёма в горизонтальном направлении запишем с учётом того, что силы давления жидкости на поверхности ЕС и АД взаимно уравновешиваются, и остается лишь сила давления на площадь ВЕ, т.е. на вертикальную проекцию поверхности АВ - F_B:

Определив по полученным формулам вертикальную и горизонтальную составляющие полной силы давления Р_в и Р_г найдём эту силу Р:

Для определения положения центра давления на цилиндрической стенке необходимо знать силы Р_в и Р_г, центр давления на вертикальной проекции стенки или центр тяжести выделенного объёма АВСД.

В случае, когда поверхность является частью кругового цилиндра или шара (сферы) то т.к. силы гидростатического давления нормальны к площадкам, на которые они действуют, равнодействующая сила давления на всю поверхность проходит через центр кругового цилиндра, шара, сферы. Поэтому для нахождения центра давления достаточно провести через геометрический центр с цилиндрической поверхности линию действия равнодействующей силы R до её пересечения с поверхностью.

Поурочный план урока №5

Дисциплина: «Гидравлика».

 

Группы: 311, 312, 313, 314, 315, 316, 413 У.

 

Тема урока:

«Относительный покой жидкости».

Цель занятия:

ü Развивающая: организовать деятельность студентов по восприятию,

осмыслению и первичному запоминанию новых знаний и способов действий.

ü Дидактическая: обеспечить устойчивые знания о понятие. относительный покой жидкости.

 

Тип урока: урок изучения и закрепления новых знаний.

 

Вид урока: лекция.

 

Оснащение урока: плакаты, наглядные пособия, каталоги оборудования,

 

Ход урока:

ü Организация начала урока –2-3 мин.

ü Проверка выполнения домашнего задания, повторение, учёт знаний студентов –20-25 мин.

ü Актуализация знаний – 3-5 мин.

ü Объяснение нового материала –45-50 мин.

ü Закрепление нового материала –10-12 мин.

ü Задание на дом: Рабинович Е.З. стр. 11-20.Некрасов Б.Б стр. 111.

 

Закон Архимеда

Рассмотрим погруженное в жидкость тело произвольной формы объемом W.

Спроектируем это тело на свободную поверхность жидкости и проведём

проектирующую цилиндрическую поверхность, которая касается поверхности тела по замкнутой кривой. Эта кривая отделяет верхнюю часть тела АВС от нижней его части АДВ. Вертикальная составляющая силы избыточного давления жидкости вниз и равна весу жидкости в объеме

Этот закон был впервые установлен за 250 лет до нашей эры великим учёным древности Архимедом и известен под названием закон Архимеда. Равнодействующую силу давления жидкости на погруженное тело R называют «архимедовой», или «подъёмной силой», «выталкивающей силой».

Поурочный план урока №5

Дисциплина: «Гидравлика».

 

Группы: 311, 312, 313, 314, 315, 316, 413 У.

 

Тема урока:

«относительный покой жидкости».

Цель занятия:

ü Развивающая: организовать деятельность студентов по восприятию,

осмыслению и первичному запоминанию новых знаний и способов действий.

ü Дидактическая: обеспечить устойчивые знания о относительном покое жидкости.

 

Тип урока: урок изучения и закрепления новых знаний.

 

Вид урока: лекция.

 

Оснащение урока: плакаты, наглядные пособия, каталоги оборудования,

 

Ход урока:

ü Организация начала урока –2-3 мин.

ü Проверка выполнения домашнего задания, повторение, учёт знаний студентов –20-25 мин.

ü Актуализация знаний – 3-5 мин.

ü Объяснение нового материала –45-50 мин.

ü Закрепление нового материала –10-12 мин.

ü Задание на дом:

Понятие идеальной жидкости.

В этом разделе гидравлики мы будем рассматривать законы движения жидкости.

Этот раздел, изучающий законы движения жидкости называется - гидродинамикой.

Идеальная жидкость - это условная жидкость, лишенная свойств вязкости и сжимаемости.

Иначе, идеальная жидкость это жидкость, в которой отсутствуют силы трения, а действуют только силы давления, и плотность такой жидкости всегда и во всех точках постоянна (ρ=const).

Виды движения жидкости.

 

Расход. Уравнение расхода.

Расходом называется количество жидкости, протекающее через живое сечение потока (струйки) в единицу времени.

Это количество можно измерять в единицах объёма, в весовых единицах или в единицах массы, в связи, с чем различают расходы:

- объёмный Q

- весовой G

- массовый М

Уравнение Бернулли для струйкиидеальной жидкости.

Для вывода уравнения будем рассматривать установившееся течение

идеальной жидкости, находящейся под

воздействием лишь одной массовой силы силы тяжести - G.

Это уравнение связывает между собой

давление в жидкости и скорость её движения.

Полученное уравнение называется уравнением Бернулли для струйки

идеальной несжимаемой жидкости. Получено Даниилом Бернулли в 1738

году.

 

называется полным напором.

Из уравнения Бернулли и уравнения расхода следует, что, если поперечного сечения струйки уменьшается, т.е. струйка сужается, скорость течения жидкости увеличивается, а давление уменьшается. наоборот, если струйка расширяется, то скорость уменьшается, а давление возрастает.

Таким образом, энергетический смысл уравнения Бернулли дл? элементарной струйки идеальной жидкости заключается в постоянстве вдоль струйки полной удельной энергии жидкости. Уравнение Бернулли, следовательно, выражает собой закон сохранения механической энергии в идеальной жидкости.

 

Механическая энергия движущейся жидкости может иметь три формы:

-энергия положения;

-энергия давления;

-кинетическая энергия (энергия движения).

Энергия положения и кинетическая энергия в равной степени свойственны твёрдым и жидким телам. Энергия же, давления является специфической формой энергии движущейся жидкости.

Примеры использования уравнения Бернулли в технике.

Уравнение Бернулли является основным законом установившегося движения жидкости. Это уравнение позволяет рассмотреть и понять работу ряда устройств, действие которых основано на использовании этого важнейшего закона:

-дроссельный расходомер;

-карбюратор;

-струйный насос;

-трубка полного напора;

-скоростной наддув

1. Дроссельный расходомер:

Иначе, расходомер Вентури.

Представляет собой устройство, устанавливаемое в трубопроводе осуществляющее сужение потока – дросселирование

Дроссельный расходомер может быть выполнен в виде лишь одного сопла впрессованного в трубу или зажатого между фланцами: а) б)

1. Карбюратор

Используется в поршневых двигателях внутреннего сгорания для осуществления

потоком воздуха

Струйный насос.

Состоит из плавно сужающегося насадка А, осуществляющего сжатие потока, и постепенно расширяющейся трубки, установленной на некотором расстоянии от насадка в камере В.

Трубка полного напора (трубка Пито, ПВД).

Эта трубка используется для измерения скорости потока (полёта).

Рассмотрим движение жидкости в открытом русле со скоростью V.

Скоростной надув

Используется на самолетах для создания повышенного давления в топливных других баках. При небольших скоростях полета избыточное давление в баке приблизительно равно динамическому давлению, подсчи- танному по скорости полёта и плотности воздуха.

 

 

Поурочный план урока №8

Дисциплина: «Гидравлика».

 

Группы: 311, 312, 313, 314, 315, 316, 413 У.

 

Тема урока:

«Режимы течения жидкости».

Цель занятия:

ü Развивающая: организовать деятельность студентов по восприятию,

осмыслению и первичному запоминанию новых знаний и способов действий.

ü Дидактическая: обеспечить устойчивые знания о понятие режимы течения жидкости.

 

Тип урока: урок изучения и закрепления новых знаний.

 

Вид урока: лекция.

 

Оснащение урока: плакаты, наглядные пособия, каталоги оборудования,

 

Ход урока:

ü Организация начала урока –2-3 мин.

ü Проверка выполнения домашнего задания, повторение, учёт знаний студентов –20-25 мин.

ü Актуализация знаний – 3-5 мин.

ü Объяснение нового материала –45-50 мин.

ü Закрепление нового материала –10-12 мин.

ü Задание на дом: Рабинович Е.З. стр. 11-20.Некрасов Б.Б стр. 111.

Режимы течения жидкости.

Течение с теплообменом.

Течение жидкости, при котором температура в каждой точке потока постоянна, называют изотермическим течением.

Бели по трубопроводу движется жидкость, температура которой значительно выше температуры окружающей среды, то такое течение сопровождается теплоотдачей через стенку трубы во внешнюю среду и, следовательно, охлаждением жидкости. Когда же температура движущейся жидкости ниже температуры окружающей среды, то через стенку трубы, происходит приток тепла, и жидкость в процессе течения нагревается.

В обоих случаях из-за теплообмена с окружающей средой изменяется температура жидкости и значит и её вязкость, и течение является неизотермическим.

Облитерация.

 

Адсорбция - (от латинск. Ad -на, при и sorbeo - поглощаю) -поглощение вещества из газовой или жидкой среды поверхностным слоем твёрдого тела (адсорбента) или жидкости.

Облитерация -(от латинск. Obliteratio - забвение) заращивание внутренней полости трубы, отверстия, зазора, сосуда.

Облитерация - это процесс уплотнения (адсорбции) жидкости до практически твёрдого состояния на поверхности стенки, который происходи! на поверхности раздела твердого тела (стенки) и жидкости под действием молекулярных, и электромагнитных сил, возникающих между стенкой и жидкостью.

Поурочный план урока №10

Дисциплина: «Гидравлика».

 

Группы: 311, 312, 313, 314, 315, 316, 413 У.

 

Тема урока:

«Турбулентное течение жидкости».

Цель занятия:

ü Развивающая: организовать деятельность студентов по восприятию,

осмыслению и первичному запоминанию новых знаний и способов действий.

ü Дидактическая: обеспечить устойчивые знания о турбулентном течение жидкости.

 

Тип урока: урок изучения и закрепления новых знаний.

 

Вид урока: лекция.

 

Оснащение урока: плакаты, наглядные пособия, каталоги оборудования,

 

Ход урока:

ü Организация начала урока –2-3 мин.

ü Проверка выполнения домашнего задания, повторение, учёт знаний студентов –20-25 мин.

ü Актуализация знаний – 3-5 мин.

ü Объяснение нового материала –45-50 мин.

ü Закрепление нового материала –10-12 мин.

ü Задание на дом:

Несовершенное сжатие струи.

Несовершенное сжатие струи возникает в том случае, когда на истечение жидкости через отверстие и на формирование струи оказывает влияние близость боковых стенок резервуара, причём отверстие расположено на одинаковых расстояниях от этих стенок, т.е. на оси симметрии резервуара (Рис.93):

рис. 93. Схема несовершенного сжатия струи.

 

Вследствие того, что боковые стенки частично направляют движение жидкости при подходе к отверстию, струя по выходе из отверстия сжимается в меньшей степени, чем при истечении из резервуара больших размеров (при совершенном сжатии).

Рассмотрим опорожнение открытого 1! атмосферу сосуда произвольной формы через данное отверстие или насадок с коэффициентом расхода μ

В этом случае имеется истечение при переменном, постепенно уменьшающемся напоре, т.е. течение является неустановившемся.

Однако, если напор, а следовательно, и скорость истечения изменяются медленно, то движение в каждый данный момент времени можно рассматривать как- установившееся, и для решения задачи применять уравнение Бернулли.

Рис. 97.

Очерчивает форму естественно сжимающейся струи и обеспечивает безотрывность течения внутри насадка и параллельность струи в выходном сечении.

 

Сифон.

Сифоном называется такой простой самотечный трубопровод, част которого расположена выше питающего его резервуара (рис. 137)

Жидкость движется по сифону за счет разности уровней Н, сначала поднимаясь на высоту Н₁от свободной поверхности с атмосферным давлением, а затем спускаясь на высоту Н₂, тоже с атмосферным давлением Р_А.

Особенностью сифона является то, что давление жидкости по всей его восходящей лини и части нисходящей меньше атмосферного.

Для того, чтобы сифон начат подавать жидкость, необходимо весь его объем заполнить жидкостью предварительным погружением его в жидкость или отсосом воздуха из нижнего конца (для коротких труб).

Если же сифон выполняется в виде стационарного металлического трубопровода, то необходимо в его верхней точке установить кран для отсоса

воздуха, который можно отсасывать любым объемным насосом или эжектором.

трубопровода зависимость от Q_M по приведенным выше уравнениям, а затем выполним их сложение так же, как складываются характеристики параллельно соединенных труб, т.е. складывая абсциссы (Q) при одинаковых координатах (Н_м= ). Полученная кривая с изломами АВСD (рис 143)

представляет собой кривую потребного напора для разветвленного трубопровода, которая позволяет определять значения расходов по давлению Р_м, или наоборот.

При обратном направлении потоков в трубах, т.е. от резервуаров 1,2 и 3 к сечению М-М, в предыдущих уравнениях потери напора меняют знаки на обратные и, следовательно, при построении кривых откладываются вниз. Считая расход жидкости, направленный от резервуаров 1,2 и 3 к сечению М-М, отрицательным, выполним построение, аналогичное предыдущему, но по левую сторону оси ординат. Кривая с изломами A`B`C`D` представляет собой кривую потребного напора в сечении М-М в

функции суммарного отрицательного расхода Q_м. на рис. 143 на схеме трубопроводов в сечениях 1,2 и 3 для наглядности показаны открытые резервуары с уровнями жидкости , а в сечении М-М - пьезометр.

В случае, когда обратные клапаны в трубопроводах отсутствуют, и течение в них может быть как в одном, так и в другом направлениях, построение

суммарной кривой, т.е сложение абсцисс при одинаковых ординатах, должно производиться с учетом знаков расходов Q₁,Q₂ и Q₃.

Вместо двух кривых получается единая кривая D'С'ЕСО, связывающая между собой расход Q_m и напор H_m и позволяющая определить, например, расходы Q_m,Q1,Q2,и Q3 с учетом знаков при заданном H_m или решать другие задачи. В частном случае при Q_m =0,в точке Е, мы получаем ответ на так называемую задачу о трехрезервуарах, когда питание осуществляется из двух других или двух резервуаров- из одного.

Расчет сложных трубопроводов как самотечных, так и питаемых насосом обычно производят графоаналитическим способом, т.е. с применением кривых потребного напора.

Расчет и построение этих кривых для сложного трубопровода в общем

случае выполняются следующим образом:

Сложный трубопровод разбивается на ряд простых. Рассчитывается каждый из этих простых трубопроводов и строятся кривые ,так как было описано выше. Затем производится сложение этих кривых для параллельно соединенных участков или элементов разветвленного трубопровода по правилам, изложенным в пункте 49.Т.0. получается кривая потребного напора для параллельного соединения (данного или нескольких) или разветвленного трубопровода. Далее выполняется сложнее полученной кривой с кривыми для последовательного соединения участков в соответствии с формулами 11.5.

Такой порядок построения кривой потребного напора для любого

сложного трубопровода как при турбулентном так и при ламинарном режиме

течения.

В том случае, когда , вместо кривых потребного напорасостоят характеристики трубопроводов.

 

Поурочный план урока №19

Дисциплина: «Гидравлика».

 

Группы: 311, 312, 313, 314, 315, 316, 413 У.

 

Тема урока:

«Структурная схема гидропривода».

Цель занятия:

ü Развивающая: организовать деятельность студентов по восприятию,

осмыслению и первичному запоминанию новых знаний и способов действий.

ü Дидактическая: обеспечить устойчивые знания о схемах гидроприводов.

 

Тип урока: урок изучения и закрепления новых знаний.

 

Вид урока: лекция.

 

Оснащение урока: плакаты, наглядные пособия, каталоги оборудования,

 

Ход урока:

ü Организация начала урока –2-3 мин.

ü Проверка выполнения домашнего задания, повторение, учёт знаний студентов –20-25 мин.

ü Актуализация знаний – 3-5 мин.

ü Объяснение нового материала –45-50 мин.

ü Закрепление нового материала –10-12 мин.

Задание на дом:

 

Гидравлические линии

В гидросистемах машин отдельные элементы находятся на расстоянии друг от друга и соединяются между собой гидролиниями. Гидролинии должны обладать:

- достаточной прочностью;

- минимальными потерями давления на преодоление гидравлических сопротивлений;

- отсутствием утечек жидкости;

- отсутствием в трубах воздушных пузырей.

Трубопроводы в зависимости от своей конструкции делятся на жесткие и гибкие.

Жесткие трубопроводы изготавливают из стали,меди,алюминия и его сплавов.

Гибкие трубопроводы (рукава) бывают двух видов:

резиновые и металлические. Для изготовления резиновых рукавов применяют натуральную и синтетическую резину.

.

 

 

Металлические рукава имеют гофрированную внутреннюютрубу, выполненную из бронзовой или стальной ленты, и наружную проволочную оплетку.

 

Соединения

 

Соединениями отдельные трубы и гидроагрегаты монтируются в единую гидросистему. Кроме того, соединения применяют и тогда, когда в гидросистеме необходимо предусмотреть технологические разъемы. Соединения могут быть неразборными и разборными.

 

Неразборные соединения применяют в недемонтируемыхгидросистемах. Для соединения труб применяют сварку и пайку встык или используют муфты (переходные втулки) с прямыми с скошенными под углом 30 концами.

Разборные соединения (неподвижные и подвижные) –этосоединения при помощи фланцев, штуцеров, ниппелей и других соединительных элементов.

Неподвижное разборное соединение может бытьвыполнено по наружному и внутреннему конусу, с врезающимся кольцом и фланцевое.

 

Поурочный