Основні поняття та рівняння гідродинаміки

Сталий рух - це такий рух рідини, при якому швидкість потоку і гідродинамічний тиск в будь-якій точці не змінюються в часі. Прикладом сталого руху може бути перебіг рідини з отвору резервуару при постійному тиску.

Несталим рухом називають рух рідини, якому швидкість руху і тиск в даній крапці змінюються в часі. Прикладом несталого руху є перебіг рідини з отвору резервуару при змінному тиску.

При рішенні практичних задач припускають, що потік рухомої рідини складається з окремих елементарних цівок, що не міняють своєї форми. Крива, дотична до векторів швидкості руху частинок рідини, називається лінією струму. Якщо в рухомій рідині виділити нескінченно малий замкнутий контур і через всі його точки провести лінії струму, відповідні даному моменту часу, вийде як би трубчаста непроникна поверхня, звана трубкою струму. Маса рідини, рухомої усередині трубки струму, утворює елементарну цівку. Швидкості і площі поперечних перетинів цівок в різних живих перетинах можуть мінятися, проте добуток швидкості окремих частинок цівки на площі їх поперечного перетину F залишається постійним.

Сукупність елементарних цівок, що є безперервною масою частинок, рухомих по якому-небудь напрямку, утворює потік рідини. Потік може бути обмежений твердими стінками.

Живим перетином потоку S називають поперечний перетин потоку, перпендикулярний до напряму руху і обмежений його зовнішнім контуром.

Потоком (витратою) Q називають об'єм рідини, що проходить в одиницю часу через живий перетин потоку. Об'ємний потік вимірюють в м³/с, м³/год., л/с. Іноді користуються поняттям масового потоку G (кг/с):

G = γQ,

де γ - питома вага рідини, кг/м³.

Змоченим периметром П називають довжину контура живого перетину, на якому рідина стикається з твердими стінками.,

Гідравлічним радіусом R називають відношення площі S живого перетину потоку до змоченого периметра П (м):

R = F/П.

Середньою швидкістю потоку V (м/с) називають часне від розподілу потоку Q на площу його живого перетину S:

V = Q/S.

Оскільки рідина нестискувана, а стінки русла жорсткі і потік нерозривний, то потік її Q, рівний добутку швидкості руху на площадь живого перетину, - величина постійна:

Q = V₁ S₁ = V₂ S₂ = V S = const,

де V₁/V₂ = S₂/S₁ - рівняння нерозривності потоку.

Отже, при сталому русі рідини середні швидкості потоку обернено пропорційні площам живих перетинів.

Питання для самоперевірки:

1. Які види рухів вивчає гідродинаміка?

2. Що називається живим перерізом потоку і самим потоком?

3. Як визначається середня швидкість потоку?

Модуль 3.2 Принцип роботи гідравлічного приводу

Література: [1], Розділ 2, Глава 1, [3], Глава 14, §2.

Студент повинен знати переваги та недоліки гідравлічного приводу.

Студент повинен вміти застосовувати елементи гідроприводу в гідросхемах верстатів.

Гідравлічні схеми і умовні позначення на них елементів гідроприводів

У верстатах гідропривід слід розглядати як частину приводу між електродвигуном і робочим органом верстата. Надалі розглядається електрогідравлічний привід - тобто сукупність вихідного електродвигуна і гідроприводу, де як гідродвигунів звичайно застосовують гідроциліндри (для поступальної ходи) і гідромотори (для обертального руху).

Умовні графічні позначення елементів гідравлічних і пневматичних схем приведені в табл. 1.

Проста принципова схема гідроприводу обертального руху з об'ємним регулюванням показана на рис.14, а. Електродвигун 2 обертає регульований насос 3, який подає масло в гідросистему з гідробака 1 через фільтр 4 в нерегульований гідромотор 5, що обертає робочий орган 8. Гідроапарати: 6 - запобіжний клапан, 7 - підпірний клапан.

Таблиця 1

Умовні позначення на гідравлічних схемах

ГОСТ 2.780-68, ГОСТ 2.782-68, ГОСТ 2.721-74

Умовне позначення	Назва	Умовне позначення	Назва
Лінії зв’язку (трубопроводи)		Регулюючий орган
	- всмоктування, напору, зливу		- нормально закритий
	- управління		- нормально відкритий
	- дренажні	Клапани
	З’єднання ліній зв’язку		- запобіжний з власним управлінням (прямої дії)
	Перехрещування лінії зв’язку		- диференційний (що підтримує тиск р1-р2=const)
	Трубопровід гнучкий	Гідроциліндри двосторонньої дії
	Підвід рідини		- з одностороннім штоком
	Злив рідини		- з двостороннім штоком
	Гідробак		- з диференційним поршнем
	Фільтр		- плунжерний односторонньої дії

Продовження табл. 1

Умовне позначення	Назва	Умовне позначення	Назва
Насоси		Розподілювачі
	- з постійним потоком		- чотирьохлінійний двопозиційний
	- регульовані		- чотирьохлінійний трьох- позиційний
Гідродвигуни		Типи управління розподілювачем
	- з постійним напрямком потоку		- ручне
	- регульовані		- від кулачка
	Гідроклапан зворотній		- пружиною
	Кран		- від рукоятки з фіксатором
Дроселі			- від електромагніта
	- нерегульований		- гідравлічне
	- регульований		- електрогідравлічне
	Гідропідсилювач		Камера мембранна двосторонньої дії

.

Схема гідропривода поворотно-поступального руху з дросельним регулюванням на виході представлена на рис. 14, б. Масло з гідробака 1 нагнітається насосом 3 в систему, проходячи через фільтр 4, гідророзподілювач 5, гідроциліндр 6 і дросель 7, яким регулюють швидкість потоку рідини в системі (розподільником - напрям цього потоку). В середньому положенні обидві порожнини гідроциліндра з’єднано між собою, тому поршень і пов'язаний з ним стіл нерухомі. При перемиканні розподільника управо масло прямує в ліву порожнину гідроциліндра, а з правої порожнини поступає на злив. В результаті поршень і стіл рухаються управо. Перемиканням розподільника в ліву позицію змінюють напрям потоку масла, що поступає в гідроциліндр, і тим самим реверсують стіл. Надмірний потік масла з системи зливається через переливний клапан 8.

Прийнято називати ділянку трубопроводу, що сполучає насос з гідробаком, всмоктувальною гідролінією. Ділянка трубопроводу, по якому рідина поступає від насоса в гідродвигун, а також всі гідролінії, що знаходяться під робочим тиском, називають напірними гідролініями. Ділянка трубопроводу, по якому рідина відводиться з неробочої порожнини гідродвигуна в гідробак, називають зливною гідролінією.

Правила виконання гідравлічних схем приводів, систем змащування, види і типи схем і вимоги до них висловлені у відповідних стандартах. Лініями і стрілками показуються напрями основних потоків масла. В позначенні розподільників кожний квадрат або прямокутник відповідає вихідній позиції для визначення дії розподільника в іншій робочій позиції, необхідно пересунути відповідний квадрат на місце початкової позицій, залишаючи лінії зв'язку в колишньому положенні. Допускаються зображення елементів в схемах верстатів умовні, напівконструктивні і змішані.

Питання для самоперевірки:

1. Що таке гідравлічна схема?

2. Як позначаються основні елементи гідроприводів на гідравлічних схемах?

Модуль 3.3 Джерела енергії об’ємних гідроприводів

1. Різновиди насосів, що застосовуються в гідроприводах, їх призначення, будова, принцип дії.

2. Основні параметри роботи насосів.

3. Вибір джерела енергії та способи їх підключення у гідросхемах.

Література: [1], Розділ 2, Глава 4, [3], Глава 15.

Студент повинен знати джерела енергії гідроприводів, основні параметри гідроприводів.

Студент повинен вміти вибирати насоси для різних видів гідравлічних схем.