Министерство просвещения РСФСР

Коми Государственный педагогический институт

Кафедра общетехнических дисциплин

ГИДРАВЛИКА И ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ МАШИНЫ.

Методические указания и контрольные задания

с примерами решения задач.

Сыктывкар, 1977г.

Составитель:

Николай Андреевич Корычев,

Кандидат технических наук.

Предисловие.

В общетехнической подготовке студентов педагогических ВУЗов курс «Гидравлика и гидравлические машины» имеет важное значение.

Эффективность освоения этой учебной дисциплины в значительной мере зависит от содержания и постановки лабораторного практикума, а также приобретения навыков при решении конкретных задач технического характера.

Лаборатория гидравлики и гидравлических машин, оснащенная действующими типовыми установками и машинами (моделями), помогает студентам практически изучить физико – техническую сущность гидродинамических процессов, конструкции, технику их обслуживания.

Освоение теоретических вопросов при решении задач позволяет глубже показать основные законы равновесия, движения жидкостей и сущность работы той или иной гидравлической машины

Общие методические указания.

Курс «Гидравлика и гидравлические машины» относится к числу общетехнических дисциплин, читаемых на общетехнических отделениях и факультетах педагогических ВУЗов. Само название курса показывает, что он состоит из двух частей. В свою очередь, гидравлика подразделяется на гидростатику и гидродинамику. Гидростатика изучает законы равновесия жидкостей и действие их на соприкасающиеся с ними твердые тела. Гидродинамика изучает законы движения жидкостей и взаимодействие их с соприкасающимися с ними покоящимися или движущимися твердыми телами.

Гидравлические машины – это машины двигатели, которые предназначены для транспортирования жидкостей, использования механической энергии движущейся жидкости и для передачи энергии при помощи жидкости от одних машин или устройств к другим.

Изучение курса студентами предусмотрено на третьем году обучения.

Общий объем курса рассчитан на 50 часов. Распределение часов занятий по видам учебной работы и темам курса приведено в табл. 1.

В процессе изучения курса студенты выполняют: контрольную работу, расчетно – графическую и шесть лабораторных работ (рекомендации по выполнению расчетно – графической и лабораторных работ приведены отдельно).

По курсу предусмотрен один экзамен.

К настоящим методическим указаниям прилагается рабочая программа курса, в основу которой положена типовая программа курса по гидравлике и гидравлическим машинам для специальности № 2120 «Общетехнические дисциплины и труд».

Рабочая программа курса содержит 12 тем.

В прилагаемом списке основной литературы любая может быть использована для проработки курса. При изучении курса по этим учебникам студенты должны самостоятельно отобрать необходимый материал, пользуясь рабочей программой и указаниями к проработке отдельных тем курса.

Таблица 1.

№	Содержание лекции и лабораторных работ	Количество часов
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.	Лекции. Задачи курса. Краткий исторический обзор развития гидравлики. Жидкость и ее физические свойства. Давление. Дифференциальные уравнения равновесия Эйлера. Основное уравнение гидростатики. Закон Паскаля, его практическое приложение. Приборы для измерения давлений. Классификация приборов. Сила давления жидкости на плоскую и криволинейную поверхность. Закон Архимеда. Основные характеристики движения жидкостей. Уравнение неразрывности (слошности). Уравнение Бернулли для идеальной жидкости. Движение реальной жидкости, потери энергии. Некоторые практические приложения уравнения Бернулли. Режимы движения вязкой жидкости. Число Рейнольдса и его критическое значение. Скорость и расход жидкости при ламинарном движении. Турбулентное движение жидкости. Понятие о гидродинамическом подобии и критериях подобия. Гидравлические сопротивления в трубопроводах. Истечение жидкости через отверстия и насадки. Краткие сведения о водосливах. Гидравлический расчет трубопроводов. Гидравлический удар в трубах. Насосы. Классификация нагнетателей. Поршневые насосы. Объемные роторные, шестеренные, винтовые, роторно – поршневые насосы. Центробежные насосы. Основы теории рабочего колеса. Уравнение центробежных машин Эйлера. Характеристика центробежных насосов. Явление кавитации. Устройство принцип действия гидравлических передач. Принцип действия гидравлических турбин. Способы создания напора. Реактивные и активные гидротурбины. Универсальные характеристики гидротурбин.	2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 3
Итого: 30
1. 2. 3. 4. 5. 6.	Лабораторные занятия. Определение режима течения жидкости Определение гидравлических сопротивлений трубопроводов. Истечение жидкости из отверстий и насадков при постоянном напоре. Определение характеристики центробежного вентилятора. Определение характеристик центробежного насоса. Проверка пружинного манометра с помощью гидропресса.	2 2 4 4 4 4
Итого: 20

Литература.

1. А.И. Боголюбов, К.А. Михайлов, «Гидравлика», изд.М., 1965 год.

2. Н.З. Френкель, «Гидравлика», Госэнергоиздат, 1965 год.

3. А.П. Юфин, «Гидравлика, гидравлические машины и гидропровод», М., 1965 год.

4. А.А. Угинчус, «Гидравлика и гидравлические машины», изд. Харьков, 1966 год.

5. З.С. Шлипченко «Насосы, компрессоры и вентиляторы», изд. Киев, 1976 год.

6. И.А. Гулак, «Задачи по гидравлике», изд. Недра, М. 1972 год.

7. С.Б. Старк, «Основы гидравлики, насосы и воздуходувные машины» - /сборник задач/, изд. М. 1961 год.

8. Т.М. Башма, «Машиностроительная гидравлика», Машгиз, 1963 год.

9. Д.А. Бубаев и др. «Задачник по гидравлике», Госэнергоиздат, 1960 год.

Часть I.

ГИДРАВЛИКА.

Тема 1. Ведение.

Приступая к изучению курса «Гидравлика и гидравлические машины», студент должен понять, какое место отводится этой дисциплине в общетехнической подготовке в его будущей специальности. Диапазон гидравлических явлений, встречающихся в технике, весьма велик. Гидравлические прессы, гидравлические подъемники, гидравлические тормоза и аналогичные им устройства рассчитываются на основе законов гидравлики.

Велико значение гидравлики в вопросах механизации и автоматизации производственных процессов. Нужно знать связь между изучаемым курсом и другими общетехническими и специальными дисциплинами. Научную базу гидравлики составляют общие законы физики и теоретической механики.

Знакомясь с основными этапами развития гидравлики как научной дисциплины, студент должен усвоить, какой вклад внесли в развитие гидравлики крупнейшие ученые.

В первой теме необходимо изучить основные физические свойства жидкостей и уметь дать определения таким понятиям, как: удельный вес, плотность, вязкость, температурное расширение, знать, какими величинами они характеризуются и какова размерность этих величин.

Отдельно следует остановиться на причинах возникновения сил внутреннего трения в движущейся жидкости.

Важное значение имеет четкое усвоение студентами понятия о ньютоновских и неньютоновских жидкостях.

Тема 2. Давление в покоящейся жидкости.

При изучении темы необходимо уяснить, какие силы могут действовать в покоящейся жидкости. Нужно знать, какие силы относятся категории массовых сил и какие называются силами гидростатического давления.

Необходимо четко представлять разницу между понятиями среднего гидростатического давления, гидростатического давления в точке и суммарного гидростатического давления на поверхности.

Связь между гидростатическим давлением в различных точках покоящейся жидкости и местоположением этих точек для любой системы сил, действующих на жидкость, устанавливается дифференциальными уравнениями равновесия жидкого тела (уравнениями Эйлера).

Воспользовавшись общими дифференциальными уравнениями равновесия жидкого тела, следует рассмотреть наиболее часто встречающиеся случаи, когда из массовых сил на жидкость действует только одна сила тяжести, и вывести основное уравнение гидростатики.

Следует обратить внимание, что уравнение гидростатики представляет собой частные случаи закона сохранения энергии.

Необходимо иметь ясное представление о разнице между абсолютным и атмосферным давлением. Эту разность называют избыточным давлением, если давление в общем превышает атмосферное, и вакуумом (разрежением), если оно ниже атмосферного.

В технике получили широкое распространение гидравлические установки, принцип действия которых основан на использовании закона Паскаля (гидравлический пресс, гидравлический аккумулятор, домкрат и др.). необходимо усвоить сущность закона Паскаля и понять принцип действия указанных гидравлических установок.

Знакомясь с приборами для измерения давления, следует обратить внимание на область применения приборов разных типов, усвоить устройство и принцип действия жидкостных, механических, грузопоршневых, электрических манометров и вакууметров.