Рабочая жидкость для гидропривода
Рабочая жидкость не должна быть токсичной.
Рабочая жидкость должна быть:
малосжимаемой;
однородной;
химически не агрессивной;
очищенной от механических примесей.
Жидкость должна обладать:
низким коэффициентом температурного расширения;
большой удельной теплоемкостьб и хорошей теплопроводностью;
высокой температурой кипения и вспышки;
физической и химической стабильностью.
В гидродинамических передачах в основном используются минеральные масла или их смеси со специальными жидкостями. Для гидромуфт, например, применяют турбинное масло 22(Л); для гидротрасформаторов применяют масла с меньшей вязкостью ВННИ-НП-1.
Масла в процессе эксплуатации загрязняются продуктами абразивного износа, теряют свои физико-химические свойства и потому требуют замены после определенного числа часов работы гидропривода.
Лекция 15
Гидравлический удар в трубопроводах
Гидравлическим ударом называют резкое повышение давления в трубопроводе при внезапной остановке движущейся в нем жидкости. В результате резкого повышения давления в трубопроводе может произойти разрыв стенок трубы, разрушение мест соединения труб и поломка насосов. Особенно опасен гидравлический удар в длинных магистральных трубопроводах.
Гидравлический удар можно рассматривать как частный случай неустановившегося движения жидкости. Теория гидравлического удара была разработана Н.Е. Жуковским в 1898 году.
Рассмотрим горизонтальный трубопровод
длиной
постоянного диаметра
,
по которому движется жидкость со средней
скоростью
при гидравлическом давлении
(рис.15.1). Если быстро закрыть задвижку
,
установленную на трубопроводе, то
жидкость непосредственно у задвижки
также прекратит движение. Однако жидкость
на удалении от задвижки будет продолжать
движение по инерции. Кинетическая
энергия этой массы жидкости в результате
торможения будет переходить в потенциальную
энергию давления. Эта энергия будет
расходоваться на сжатие остановившихся
масс жидкости и деформацию стенок
трубопровода.
|
Рис. 15.1
В силу сжимаемости жидкости мгновенной
остановки всей ее массы в трубопроводе
не произойдет. За отрезок времени
жидкость остановится только на участке
трубопровода длиной
,
на котором радиус трубы увеличится на
величину
(рис. 15.2).
|
Рис. 15.2
Область повышенного давления будет
перемещаться навстречу потоку с некоторой
скоростью
и достигнет начала трубы за время
(рис. 15.3).
Рис.14.3 |
Но такое состояние не будет равновесным,
так как под действием давления
,
установившегося по всей длине
жидкость начнет перетекать в бак. На
это перетекание потребуется еще время
.
Таким образом, к моменту времени
во всем трубопроводе восстановится
первоначальное давление
,
то, что было в трубопроводе в момент
перекрытия вентиля
(рис. 15.4; 15.5).
|
Рис. 15.4
|
Рис. 15.5
Однако движение жидкости не остановится. По инерции жидкость продолжит движение к началу трубы. В направлении от задвижки к резервуару начнет распространяться новая волна, понижающая давление в трубопроводе на величину . Возникает отрицательная ударная волна, движущаяся от заслонки к началу трубы. За фронтом волны труба деформируется, уменьшая свой диаметр (рис.15.6).
|
Рис. 15.6
В момент времени
(рис. 15.7) фронт пониженного давления
достигнет начала трубы. Давление вблизи
источника выше, чем во фронте.
|
Рис.15.7
Под действием перепада давления жидкость
начинает движение к заслонке. За фронтом
волны давление повышается до значения
.
В период времени
происходит выравнивание давления в
трубопроводе (рис. 15.8).
|
Рис. 15.8
В момент времени
ударная волна достигает заслонки (рис.
15.9).
|
Рис. 15.9
Далее процесс повторяется. С течением времени энергия жидкости рассеивается и процесс прекращается. В экспериментах по изучению ударной волны наблюдали до 15 циклов движения.