- •Раздел 1. Гидромеханика.
- •Глава 1. Основные физические свойства жидкости.
- •1.1. Общие положения.
- •1.2. Силы, действующие на жидкий объем.
- •1.3. Вязкость.
- •Глава 2. Основы гидромеханики.
- •2.1. Основные уравнения гидромеханики.
- •2.2. Частные случаи уравнения Навье-Стокса.
- •2.3. Основные уравнения гидростатики.
- •2.4. Кинематика жидкости.
- •Уравнение неразрывности потока
- •Гидродинамический напор
- •2.4.1. Уравнение Бернулли для идеальной несжимаемой жидкости.
- •2.4.2. Уравнение Бернулли для потока реальной (вязкой) жидкости .
- •Напорная и пьезометрическая линии
- •Связь давления и скорости в потоке
- •Глава 3. Режимы течения жидкости.
- •3. Ламинарное течение жидкости.
- •3.1. Ламинарное течение в каналах круглого сечения. ( Течение Пуазейля-Гагена ).
- •Распределение касательных напряжений.
- •Зависимость между перепадом давления и расходом
- •Коэффициент Кориолиса в общем случае равен:
- •3.2. Ламинарное течение в зазоре между параллельными пластинами (Течение Куэтта).
- •Частные случаи течения Куэтта.
- •3.3. Течение жидкости в кольцевых зазорах.
- •3.4. Течение в гидродинамических опорах скольжения (элементы гидродинамической теории смазки гтс).
- •3.5. Течение жидкости в гидростатических опорах и подшипниках скольжения.
- •3.5.1. Гидростатическая опора поршня насоса с круглой камерой и частичной разгрузкой сопряженных поверхностей.
- •3.5.2. Гидростатический подшипник с полной разгрузкой сопряженных поверхностей.
- •Глава 4. Турбулентное течение.
- •4.1. Общие положения.
- •4.2. Поле осредненных скоростей.
- •4.3. Потери напора в трубах.
- •4.3.1. Потери на трение в круглых трубах при ламинарном течении.
- •4.3.2. Потери на трение в круглых трубах при турбулентном течении.
- •4.3.3. Потери на трение в шероховатых круглых трубах и некруглых руслах.
3.5. Течение жидкости в гидростатических опорах и подшипниках скольжения.
Гидростатические подшипники (опоры) - опоры, в которых нагрузка полностью или частично воспринимается силами гидростатического давления жидкости принудительно подаваемой в зазор между сопрягаемыми деталями опоры.
Р
азличают гидростатические опоры (сопряженные поверхности неподвижны друг относительно друга) и гидростатические подшипники (сопряженные поверхности подвижны друг относительно друга). И те и другие могут быть с частичной, либо с полной разгрузкой сопряженных поверхностей.
Рассмотрим вопрос на примере плоских опор и
подшипников.
1). Простейший случай.
Насос постоянно подает жидкость в камеру.
Узел в этом случае работает в условиях жидкостного
трения. Потери на трение при страгивании и вращении
минимальны.
Давление в камере определяется:
следовательно:
Чаще всего гидростатические опоры применяются в
гидромашинах.
3.5.1. Гидростатическая опора поршня насоса с круглой камерой и частичной разгрузкой сопряженных поверхностей.
Применим для кольцевого участка зазора между плитой и опорной поверхностью башмака формулу расхода через плоскую щель (течение Куэтта между неподвижными пластинами).
Таким образом, имеем:
При r=R0: p=pк
Из формулы рк можно получить зависимость для расхода:
Гидростатическая грузоподъемность опоры
Площадь элементарной кольцевой площадки:
Окончательно, после интегрирования получаем (без вывода):
Со стороны поршня действует осевое усилие:
Обычно принимают Fж=0,98...0,99Fп и из этих соображений выбирают размеры R и R0. Чаще такие устройства называются гидростатической разгрузкой стыка.
3.5.2. Гидростатический подшипник с полной разгрузкой сопряженных поверхностей.
Гидростатическим «подшипником» называют устройства с гарантированным зазором, обладающие определенной жесткостью.
В таких устройствах жидкость в камеру подается через дросселирующий канал и давление в камере зависит от зазора.
С уменьшением зазора h давление в камере увеличивается и на оборот.
Расход через капилляр (течение ламинарное) определяется (течение в трубах круглого сечения) по формуле Пуазейля-Гагена:
где - характеристика капилляра.
Расход через зазор h в опоре:
где - характеристика опоры.
Гидростатическая грузоподъемность опоры:
При уменьшении h Fж резко увеличивается: это значит, что при возникновении дополнительных нагрузок на поршень в определенных пределах изменяется лишь зазор. Жидкостное трение сохраняется.
На этом же принципе основано применение цилиндрических гидростатических подшипников.
Когда нагрузка не изменяет направление, применимы однокамерные подшипники.
Когда нагрузка изменяется по направлению, применяют многокамерные подшипники.
При отсутствии нагрузки вал занимает центральное положение. При приложении нагрузки вал смещается, при этом уменьшение зазора приводит к увеличению отталкивающего усилия жидкости.
Гидростатические подшипники принципиально могут иметь большую жесткость по сравнению с подшипниками качения. И это позволяет успешно использовать их в высокоточных станках.
Более высокая жесткость потому, что точечные контактные напряжения шарика значительно выше контактных напряжений плоской гидростатически разгруженной поверхности.