Гидравлика и гидравлические машины - Производство и технологии методичка

Главная

Производство и технологии
Гидравлика и гидравлические машины

Основные законы гидравлики, основы теории лопастных объемных гидромашин, принципы построения и эксплуатации систем гидропривода. Гидростатика, применение уравнения Бернулли, гидравлические сопротивления, истечение жидкости через отверстия и насадки.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Министерство сельского хозяйства Российской федерации
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ижевская государственная сельскохозяйственная акад е мия»
Ф АКУЛЬТЕТ Н ЕПРЕРЫВНОГО П РОФЕССИОНАЛЬНОГО О БРАЗОВАНИЯ
М етодическ ие материалы для студентов
Основные задачи курса и рекомендации к выполн е нию контрольной работы
Глава 2. Применение уравнения Бернулли. Ги д равлические сопротивления
Глава 3. Истечение жидкости через отве р стия и насадки
Основные задачи курса и рекомендации к выполнению контрольной работы
Целью изучения дисциплины является подготовка занятых в агропромышленном комплексе высококвалифицированных инж е неров, способных решать задачи, связанные с использованием жидкостей в различных объектах техники и сельского хозяйства.
Предметом курса является изучение основных законов гидравлики, основ теории лопастных объемных гидромашин, их конструкций и принципов работы; принципов построения и эксплуатации систем гидропривода; сельскохозяйственного водоснабж е ния.
Формы проведения занятий : л екции, практические занятия, написание контрольной работы.
Формы контроля : текущий контроль, экзамен.
Методические указания по выполнению контрольной раб о ты :
Контрольная работа содержит шест ь задач. Номера задач выбираются по двум последним цифрам шифра и устанавливаю т ся из таблицы 1. При последних двух цифрах от 01 до 30 номер варианта соответствует номеру в таблице, при последних цифрах от 31 до 60 номер варианта выбирается следующим образом, последние две ци ф ры минус 30, при цифрах от 61 до 90 минус 60, 91 - 99 минус 90. Работа выполняется аккуратно на бумаге форм а та А4 в рукописном виде.
Студент, не сдавший контрольную работу, к экзамену не д о пускается.
Гидравлика, или техническая механика жидкостей, - это наука о законах равновесия и движения жидкостей, о способах применения этих законов к решению практических задач.
Жидкостью называют вещество, находящееся в таком агрегатном состоянии, которое сочетает в себе черты твердого состояния (весьма малая сжимаемость) и газообразного (текучесть). Законы равновесия и движения капельных жидкостей в известных пределах можно применять и к газам.
На жидкость могут действовать силы, распределенные по ее массе (объему), называемые массовыми, и по поверхности, называемые поверхностными. К первым относятся силы тяжести и инерции, ко вторым -- силы давления и трения.
Давлением р называется отношение силы F, нормальной к поверхности, к площади S. При равномерном распределении
Касательным напряжением называется отношение силы трения F тр , касательной к поверхности, к площади S:
Если давление р отсчитывают от абсолютного нуля, то его называют абсолютным (р абс ), а если от условного нуля (т. е. сравнивают с атмосферным давлением р а тм ), то избыточным (р изб ):
Если р абс < р а тм , то имеется вакуум, величина которого р вак = р а тм - р абс .
Основной физической характеристикой жидкости является плотность (кг/м 3 ), определяемая для однородной жидкости отношением ее массы m к объему W:
Плотность пресной воды при температуре Т = 4 °С = 1000 кг/м 3 . В гидравлике часто пользуются также понятием удельного веса (Н/м 3 ), т. е. весом G единицы объема жидкости:
Плотность и удельный вес связаны между собой соотношением
где g - ускорение свободного падения.
Для пресной воды вод = 9810 Н/м 3 . При решении задач данного сборника допускается принимать вод = 10 4 Н/м 3 .
Важнейшие физические параметры жидкостей, которые используются в гидравлических расчетах, -- сжимаемость, температурное расширение, вязкость и испаряемость.
Сжимаемость жидкостей характеризуется модулем объемной упругости К, входящим в обобщенный закон Гука
где W - приращение (в данном случае уменьшение) объема жидкости W, обусловленное увеличением давления на р. Например, для воды К вод ? 2 · 10 3 МПа.
Температурное расширение определяется соответствующим коэффициентом, равным относительному изменению объема, при изменении температуры на 1 °С:
Вязкость - это способность жидкости сопротивляться сдвигу. Различают динамическую (м) и кинематическую () вязкости. Первая входит в закон жидкостного трения Ньютона, выражающий касательное напряжение через поперечный градиент скорости dv/dу:
Кинематическая вязкость связана с динамической соотношением
Единицей кинематической вязкости является м 2 /с.
Испаряемость жидкостей характеризуется давлением насыщенных паров в функции температуры.
Давлением насыщенных паров можно считать то абсолютное давление, при котором жидкость закипает при данной температуре.
Физические свойства некоторых жидкостей и газов привед е ны в приложении (таблица 1 - 4).
Давление в неподвижной жидкости называется гидростатическим и обладает следующими двумя свойствами:
- на внешней поверхности жидкости оно всегда направлено по нормали внутрь объема жидкости;
- в любой точке внутри жидкости оно по всем направлениям одинаково, т.е. не зависит от угла наклона площадки, по которой действует.
Уравнение, выражающее гидростатическое давление р в любой точке неподвижной жидкости в том случае, когда из числа массовых сил на нее действует лишь одна сила тяжести, называется основным уравнением гидростатики:
где р 0 - давление на какой-либо поверхности уровня жидкости, например, на свободной поверхности;
h - глубина расположения рассматриваемой точки, отсчитанная от поверхности с давлением р 0 .
В тех случаях, когда рассматриваемая точка расположена выше поверхности с давлением р 0 , второй член в формуле (1.1) отрицателен.
Другая форма записи того же уравнения (1.1) имеет вид
где z и z 0 - вертикальные координаты произвольной точки и свободной поверхности, отсчитываемые от горизонтальной плоскости вверх;
р/(g) - пьезометрическая высота (если р - избыточное давление);
р/(g) - приведенная пьезометрическая высота (если р - абсолютное давление).
Подавляющее большинство механизмов и сооружений работают при окружающем давлении, равном атмосферному. Наличие в устройстве жидкости или газа под избыточным (вакуумметрическим) давлением обусловливает возникновение в его деталях дополнительных напряжений, которые определяют прочность изделия, а также его работоспособность. Поэтому часто необходимо знать силу избыточного воздействия жидкости на устройство.
Сила избыточного давления жидкости на плоскую стенку равна произведению гидростатического давления p C в центре тяжести площади стенки на площадь стенки S, т. е.
Центр давления (точка приложения силы) расположен ниже центра тяжести площади или совпадает с последним в случае горизонтальной стенки.
Расстояние между центром тяжести площади и центром давления в направлении нормали к линии пересечения плоскости стенки со свободной поверхностью жидкости равно
где I 0 - момент инерции площади стенки относительно оси, проходящей через центр тяжести площади и параллельной линии пересечения плоскости стенки со свободной поверхностью;
у С - координата центра тяжести площади.
Сила давления жидкости на криволинейную стенку, симметричную относительно вертикальной плоскости, складывается из горизонтальной F x и вертикальной F z составляющих:
Горизонтальная составляющая F x равна силе давления жидкости на вертикальную проекцию данной стенки:
Вертикальная составляющая F z равна весу тела давления, или другими словами, весу жидкости в объеме W, заключенном между данной стенкой, свободной поверхностью жидкости и вертикальной проецирующей поверхностью, проведенной по контуру стенки. Если избыточное давление на свободной поверхности жидкости отлично от нуля, то при расчете следует эту поверхность мысленно поднять (или опустить) на высоту (пьезометрическую высоту) /(g).
Относительный покой жидкости - это равновесие ее в движущихся сосудах, когда помимо силы тяжести на жидкость действует вторая массовая сила - сила инерции переносного движения, причем эта сила постоянна по времени.
Возможны два случая относительного покоя жидкости: в сосуде, движущемся прямолинейно и равноускоренно, и в сосуде, вращающемся вокруг вертикальной оси с постоянной угловой скоростью. В обоих случаях поверхности уровня, т. е. поверхности равного давления (в том числе и свободная поверхность жидкости) принимают такой вид, при котором равнодействующая массовая сила нормальна к этим поверхностям во всех их точках.
В сосуде, движущемся прямолинейно и равноускоренно, поверхности уровня будут плоскими.
В сосуде, равномерно вращающемся вокруг вертикальной оси, поверхности уровня представляют собой параболоиды вращения, ось которых совпадает с осью вращения сосуда.
Уравнение поверхности уровня (в частности, свободной поверхности жидкости в открытом сосуде) в цилиндрических координатах (r, z) имеет вид
где z 0 - вертикальная координата вершины параболоида поверхности уровня;
r, z - координаты любой точки поверхности уровня.
Закон распределения давления по объему жидкости, вращающейся вместе с сосудом, выражается уравнением
где с 0 - давление в точке с координатами r = 0, z = z 0 . Таким образом, повышение давления в жидкости, возникающее вследствие ее вращения, равно
ч то позволяет определить повышение давления в любой и н тересующей нас точке объема.
При решении задач по гидростатике прежде всего нужно х о рошо усвоить и не смешивать такие понятия, как давление р и с и ла F.
При решении задач на определение давления в той или иной точке неподвижной жидкости следует пользоваться основным уравнением гидростатики (1.1). Применяя это уравнение, нужно иметь в виду, что второй член в правой части этого уравнения может быть как положительным, так и отрицательным. Очевидно, что при увеличении глубины давление возрастает, а при подъеме - уменьшается.
Необходимо твердо различать давления абсолютное, изб ы точное и вакуум и обязательно знать связь между давлением, удельным весом и высотой, соответствующей этому давлению (пьезометрической высотой).
При решении задач, в которых даны поршни или системы поршней, следует писать уравнение равновесия, т.е. равенство нулю суммы всех сил, действующих на поршень (систему пор ш ней).
Пример 1.1. В U-образную трубку нал и ты вода и бензин. Определить плотность бензина, если h б = 500 мм; h в = 350 мм. Капиллярный эффект не уч и тывать.
Проведем плоскость равного давления (через нижний м е ниск бензина). Давления в левом и правом колене на этом уровне буд у т равн ы , т.е. можно записать согласно основному уравнению ги д ростатики:
Отсюда находим удельный вес бензина
Пример 1.2. Определить объемный модуль упругости жидкости, если под действ и ем груза А массой 250 кг поршень прошел расстояние h = 5 мм. Начальная высота положения поршня (без груза) Н = 1,5 м, ди а метры поршня d = 80 мм и резервуара D = 300 мм, высота резервуара h = 1,3 м. Весом поршня пренебречь. Резервуар считать абсолютно жес т ким.
Модуль объемной упругости К определ я ется выражением :
Приложение груза вызвало повышение давления на велич и ну:
Изменение объема жидкости при этом произошло на вел и чину
Учитывая, что начальный объем жидкости определяется как
величина, обратная относительному изменению объема , составит:
Окончательно модуль объемной упругости К составит:
К = ?0,5 · 10 6 · (?3696) = 1848 · 10 6 Па.
Пример 1.3. Плоский прямоугольный щит перекрывает в ы ходное отверстие резервуара под углом б = 60 0 . Щит имеет разм е ры a ? b = 2 ? 3 м, вес G = 5 кН. Глубина в о ды перед щитом h = 5 м. Удельный вес воды = 10 4 Н/м 3 . Трением в шарнирах пренебречь. Определить начальную силу тяги Т троса, необходимую для открыв а ния щита.
Из рисунка видно, что центр тяжести щита (точка С) находится на глуб и не
Найдем величину силы избыточного давления воды на з а твор:
Приложена сила F в центре давления (точка D), положение которой определяется выражен и ем (с равни с (1.3))
Учитывая, что момент инерции прямоугольника равен , площадь S = a · b, отрезок CD (эксцентриситет е) опр е делится как
Окончательно для центра давления получим
Для определения силы натяжения троса Т покажем силы, действующие на затвор ( см. рис.), и составим уравнение равнов е сия щита, т.е. сумма моментов действующих сил относительно оси шарнира должна быть равна н у лю:
Пример 1.4. О пределить усилие натяжения троса при под ъ еме полусферической крышки в сосуде, если высота уровня жи д кости Н = 4 м; избыточное давл е ние Р м = 2 атм; радиус крышки R = 1 м. Весом крышки пренебречь.
На крышку действуют две силы: сила натяжения троса Т и сила давления жидкости F z = г · W т.д.
Из условия равновесия крышки получ а ем, что
Поскольку на свободной поверхн о сти жидкости действует избыточное давление, для определения объема тела давления W т.д. необходимо сначала по д нять свободную поверхность на высоту . Тогда объем тела давления определится как разность объемов цилиндра и пол у сферы:
Окончательно для силы натяжения троса п о лучим
Пример 1.5. В сосуд высотой Н = 0,3 м залита жидкость до уровня h = 0,2 м. Определить, до какой угловой скорости щ мо ж но раскрутить сосуд, с тем, чтобы жидкость не выплесн у лась из него, если его диаметр D = 100 мм.
Ось z совместим с осью вращения, а ось r пустим по дну с о суда.
Свободная поверхность жидкости во вращающемся сосуде описывается уравнением (1.6)
Здесь нам неизвестны z 0 и щ. Уч и тывая, что z = H при r = D/2, получим
Второе уравнение, связывающее z 0 и щ , получим, приравняв объемы жид кости в исходном, статичном и рабочем состо я ниях.
Исходный объем жидкости определится как
Объем параболоида можно определить как
Приравнивая объемы W исх = W пар , получаем
Приравнивая теперь (1 .9 ) и ( 1.10 ), находим щ:
Пример 1.6. К прямоугольному бруску, скользящему по то н кому слою масла на горизонтальной поверхности, приложена с и ла F = 1 Н. Определить скорость установившегося движения бруска. Размеры бруска a ? b = 0,2 ? 0,1 м. Т олщина слоя масла д = 0,5 мм. Коэффициент динамич е ской вязкости масла м = 0,050 Па с.
При установившемся дв и жении бруска (ускорение равно нулю) проекция равнодействующей силы на горизонтал ь ную ось равна нулю, т.е.
Учитывая, что слой масла тонкий, можно принять распределение скор о сти масла по толщине слоя линейным, т.е.
И тогда сила F тр (по закону жидкостного трения Ньютона) опр е делится как
Пример 1.7. Герметично закрытая цистерна диаметром D = 3 м полностью заполнена керосином плотностью с = 830 кг/м 3 . Показание манометра Р м = 0,5 атм. Определить силу избыточного давления F керосина на торцевую крышку, а также найти координату пр и ложения этой силы.
Удельный вес керосина имеет вел и чину
г = с · g = 830 · 10 = 8300 Н/м 3 .
Сила избыточного давления жидкости на плоскую поверхность определ я ется как
Поскольку на свободной поверхно сти имеется избыточное давление , ее нужно по д нять на высоту Р м /г (рисунок 1.7а ) так , что (см. рисунок 1.7б)
Поскольку днище расположено верт и кально, h ц.т. = ц.т.
Положение центра давления определяется вел и чиной ц.д. :
Учитывая, что момент инерции круга , пол у чим
Основные понятия и определения прикладной гидравлики. Физические свойства жидкости. Основные элементы и законы гидростатики. Характеристика основных положений гидродинамики. Законы гидромеханики и их практическое приложение. Понятие идеальной жидкости. презентация [2,4 M], добавлен 16.05.2015
Единицы измерения давления, основное уравнение гидростатики, параметры сжимаемости жидкости, уравнение Бернулли. Расход жидкости при истечении через отверстие или насадку, режимы движения жидкости. Гидравлические цилиндры, насосы, распределители, баки. тест [525,3 K], добавлен 20.11.2009
Жидкость и ее основные физические свойства, определение и основные свойства жидкости. Гидростатика и гидростатическое давление, основное уравнение гидростатики. Понятие о пьезометрической высоте и вакууме, сила давления жидкости на поверхности. курсовая работа [2,1 M], добавлен 17.11.2009
Уравнение Бернулли для струйки идеальной жидкости. Внутреннее трение в жидкости. Изменение и приращение кинетической энергии. Типы объемных гидроприводов по виду движения и их определение. Принципиальные и полуконструктивные схемы гидроаппаратов. контрольная работа [264,8 K], добавлен 30.11.2010
Принципы действия объемных гидроприводов. Параметры насосов, предохранительные, перепускные и подпорные клапаны. Гидравлические реле давления и температуры. Регулирование скорости движения выходного звена гидропривода. Уплотнение неподвижных соединений. учебное пособие [5,0 M], добавлен 04.05.2014
Гидравлические сопротивления движения различных газожидкостных потоков в трубах. Струйное диспергирование газовой фазы измельчения в вибрационной сушилке. Расчет прочности сосудов давления пищевых производств. Кожухотрубный струйно-инжекционный аппарат. контрольная работа [254,7 K], добавлен 23.08.2013
Причины движения жидкости, его виды. Свойства потока при плавно изменяющемся движении. Гидротрансформаторы: устройство и применение. Устройство и рабочий процесс гидротрансформатора. Вальные насосы: виды потерь, снижение неравномерности подачи жидкости. контрольная работа [2,3 M], добавлен 03.01.2013
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Гидравлика и гидравлические машины методичка. Производство и технологии.
Курс Лекций На Тему Моделирование Экономики
Дипломная работа по теме Проектирование автоматизированной установки объёмной печати моделей
Реферат: Россия как вызов географии
Лабораторная работа: Прохождение амплитудно-модулированных колебаний и радиоимпульсов через одиночный контур и систему
Реферат На Тему Евклид И Архимед
Методы Управления Персоналом В Организации Курсовая Работа
Курсовая Работа На Тему Природа И Проявление Геотектонических Процессов: Сейсмическая И Вулканическая Активность
Сочинение Про Чацкого И Фамусова
Информационная База Исследования В Дипломной Работе
Реферат: Практика. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Особливості виховання дітей в українській родині
Реферат: Природно-заповідний фонд села Березняки Смілянського району
Творческие Возможности Детей С Речевыми Дефектами Реферат
Дипломная работа: Организация поста технического обслуживания и ремонта карбюраторов двигателей легковых автомобилей
Контрольная работа по теме Понятие и функции финансов домохозяйств
Курсовая Работа На Тему Проектування Нової Конструкції Шнекової Фрези
Эссе А Может Быть Обломов Прав
Реферат по теме Приоритет экономического содержания над правовой формой
Реферат На Тему Основные Тенденции Формирования Средневекового Общества И Древняя Русь
Курсовая работа: Управление персоналом в экономике современной России
Планирование работы управления образования - Менеджмент и трудовые отношения дипломная работа
Бій під крутами - История и исторические личности реферат
Розвиток культури Давньої Греції класичної доби - Культура и искусство курсовая работа