2.3.19. Принципы выбора рабочих жидкостей гидросистем

Выбор типа минерального масла для гидропривода является ответственным этапом в проектировании, монтаже и последующей эксплуатации гидросистемы, что связано с работоспособностью гидропривода в течение определенного времени в различных производственных условиях, определяет надежность и стабильность его функционирования.

При выборе жидкости необходимо учитывать следующие условия (показатели) эксплуатации гидропривода:

1. скорость движения исполнительных (рабочих) органов технологического оборудования и величину давления жидкости в гидросистеме;

2. диапазон температур окружающей среды;

3. максимальную температуру жидкости, до которой она нагревается в процессе работы, и длительность стабильной работы при максимальной температуре;

4. свойства (характеристики) конструкционных материалов, контактирующих с рабочей жидкостью в процессе работы (трубопроводы, гибкие шланги, уплотнения, виды покрытий и т.п.).

3. Основы кинематики жидкостей

3.1. Силы, действующие в жидкостях

Различают два типа внешних сил, действующих в жидкостях – массовые и поверхностные силы.

Массовыми силами называются силы, действие которых на выделенный элемент жидкости не зависит от присутствия других частей жидкости, кроме рассматриваемого элемента, а численное значение пропорционально массе этого элемента. Примером массовой силы может служить сила тяжести.

Массовая сила равна .

где dV – объем рассматриваемого элемента жидкости;

ρ – плотность;

F – массовая сила, отнесенная к единице массы жидкости и называется напряженностью поля массовых сил (например, для силы тяжести величина F равна ускорению g свободного падения).

Поверхностными силами называются силы, приложенные к элементу жидкости со стороны прилегающих к нему частиц остальной части жидкости. Эти силы действуют на поверхность рассматриваемого элемента. Поверхностная сила, отнесенная к единице площади поверхности, на которую она действует, называется напряжением. Всякую поверхностную силу можно разложить на нормальную и касательную к поверхности составляющие. Соответственно различают нормальное напряжение, или давление Р и касательное напряжение τ. В состоянии равновесия касательные напряжения в жидкости равны нулю и поверхностные силы представляют собой только силы давления, причем давление Р в данной точке по всем направлениям одинаково, т.е. не зависит от ориентации той поверхности, для которой оно определяется.

3.2. Одномерное движение жидкостей

Изучение движения жидкостей представляет собой содержание гидродинамики, так как явления, рассматриваемые в гидродинамике, имеют макроскопический характер, то жидкость рассматривается как сплошная среда. Предполагается, что всякий малый элемент объема жидкости считается настолько большим, что содержит еще очень большое число молекул. Или, объем, достаточно малый по сравнению с объемом тела, но большой по сравнению с межмолекулярными расстояниями. В этом смысле в гидродинамике и надо понимать выражения «жидкая частица» и «точка жидкости». Если, например, говорят о смещении частицы жидкости, то это понимают как смещение элемента объема, содержание многих молекул, не рассматриваемого в гидродинамики как точка. Следовательно, состояние движущейся жидкости определяется пятью величинами: тремя компонентами скорости V и, например, давление P и плотность . Соответственно, полная система гидродинамических уравнений для одномерного движения жидкости должна содержать пять уровней.

Для идеальной жидкости этими уравнениями являются уравнения Эйлера, уравнение неразрывности и уравнение, выражающее адиабатичность движения.