20. Свободные гидравлические струи

Свободные гидравлические струи – это поток жидкости, неограниченный твердыми стенками. Струя называется незатопленной, если она со всех сторон окружена атмосферой.

Затопленная струя – если струя выходит в другую жидкую струю.

Движение струи жидкости в воздушной среде подчиняется законам механики (тело брошенной под углом к горизонту).

- дальность боя струи

- теоретическая дальность боя струи

При отсутствии сопротивления воздуха .

Данная формула справедлива, если напор не превышает 7 м.

При напоре 35 м максимальная дальность боя будет при

Для струи, бьющей вертикально () максимальный теоретический подъем составляет

21. Сила воздействия потока жидкости на твёрдую преграду.

Теорема об изменении количества движения

Исходная масса потока жидкости:

- уравнение для активной гидродинамической силы, которая воздействует на преграду.

Рассмотрим частные случаи:

1. Взаимодействие струи с вертикальной поверхностью:

;

2)Взаимодействие струи с полусферической поверхностью:

Данный эффект используется в активных гидравлических турбинах (ковшовые турбины), поскольку они имеют не плоские лопасти, а объёмные с полусферическим профилем.

22. Гидравлический удар

Гидравлическим ударом обычно называют резкое повышение давления, возникающее в напорном трубопроводе при резком изменении скорости жидкости. Гидравлический удар чаще всего возникает при быстром закрытии или открытии крана или иного устройства управления потоком.

Теоретическое и экспериментальное исследование гидравлического удара в трубах было впервые выполнено Н. Е. Жуковским и опубликовано в его фундаментальной работе “О гидравлическом ударе”, вышедшей в свет в 1898 г.

В результате гидравлического удара происходит переход кинетической энергии жидкости в потенциальную, которая затрачивается на деформацию трубопровода и сжатие жидкости. Возникает ударная волна. Установлено, что на каждый 1м/с потери скорости давление возрастает на 1 МПа.

Различают прямой и непрямой гидравлический удар.

Прямой характеризуется условием , - время закрытия крана, L – расстояние ударной волны, С – скорость распространения ударной волны.

Непрямой удар: (меньшая разрушающая сила).

Жуковский вывел, что повышение напора Н при прямом гидравлическом ударе:

, - начальная скорость потока жидкости, С – скорость распространения ударной волны

Скорость распространения ударной волны

,плотность жидкости, -модуль упругости жидкости, d- внутренний диаметр трубы, - толщина стенки трубы, - модуль упругости стенок трубы

Способы предотвращения возникновения гидравлического удара:

1. избегать малого времени перекрытия задвижки

2. Устанавливать компенсаторы на пути возможного движения гидравлического удара (гидроаккумуляторы)

Кроме негативных сторон у гидравлического удара имеются и положительные – создание гидравлического тарана (водоподъемная установка, не имеет движущихся частей, но использует энергию искусственно созданного гидравлического удара)

23. Понятие гидропривода. Структура объемного гидропривода

Привод – совокупность механизмов и устройств, преобразующих энергию приводящего двигателя в механическую энергию рабочего органа машины.

Состав приводов: первичный двигатель, трансмиссия (передача), вторичный двигатель и системы управления.

В гидравлическом приводе для передачи энергии от первичного двигателя к вторичному применяется энергия жидкой среды.

Гидроприводы делятся на: объемные (используют закон Паскаля; гидростатические) и динамические (используют кинетическую энергию жидкости; приводы на основе машин).

Области применения объемных гидроприводов: гидропрессы, протяжные шлифовальные станки, гидравлические тормозные приводы, с/х техника, строительно-дорожная техника, горная, военная техника (корабли, ракетные установки, торпедные, танки, автомобили)