9249

3,45 м;

Рисунок 2.3.1 б – Расчетная схема к задаче № 7

51

Рисунок 2.3.4 б – Расчетная схема к задаче № 10

53

РАЗДЕЛ 3. ВЫПОЛНЕНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО ГИДРАВЛИКЕ

3.1. Введение

Одной из методологических основ т.н. «метода гидравлики» является теория инженерного эксперимента, необходимая для организации исследований сложных процессов, физические закономерности которых не выводятся из существующих (неполных и слабоструктурированных)

научных предпосылок. В частности, на определенном физическом отображении модели объекта исследований в неявном виде может быть изучена взаимосвязь входящих физических воздействий и выходящих реакций (откликов); при достаточном массиве таких экспериментальных данных и в результате их правильной математической обработки получается требуемое описание связи (точность которого может корректироваться) всех значимых параметров гидравлического процесса, характеристика которого,

например, необходима для принятия практически важных технических решений.

Лабораторные работы, выполняемые в рамках изучаемой дисциплины,

позволяют упрощенно, но достаточно полно провести инженерный эксперимент по изучению гидравлических процессов; удается, в некоторой степени, повторить все основные шаги алгоритма исследования: этапы предварительного теоретического осмысления проблемной ситуации,

формирования экспериментальной установки, постановки эксперимента, его проведения и обработки полученных данных. При этом студенты могут осознать «технологию» получения тех математических зависимостей и рабочих формул, которые в уже законченно систематизированном виде приводятся в лекциях, а также используются при решении задач – при переводе знаний в навыки и умения; понимание относительности

«рецептурных знаний» создает тот необходимый потенциал саморазвития подготавливаемых специалистов, который порождает возможность перехода на уровень решения нестандартных задач, обусловленных усложнением

54

инженерной практики, например при совершенствовании (реконструкции и модификации) инженерно-строительных комплексов.

Объем и содержание лабораторного практикума ограничены и заданы,

во-первых, учебным временем, отпущенным на изучение дисциплины и, во-

вторых, ориентацией на характерные потребности профессиональной деятельности.

Продолжительная реализация полноценного проведения лабораторного практикума формируется с учетом ряда условия, включая в себя:

обеспечение необходимой теоретической подготовки для понимания физического смысла изучаемых гидравлических процессов и явлений, что возможно лишь в конце периода накопления достаточных знаний и умений на лекционных и практических занятиях;

детальное изучение структурно-функциональных характеристик конкретных лабораторных установок, что обеспечивает готовность студентов к упрощенному воспроизведению инженерных экспериментов;

выполнение экспериментальных исследований непосредственно в лабораториях, получение необходимого массива данных и его математическую обработку с итоговым заполнением отчетного бланка.

Успешность всего комплекса действий проверяется – контролируется защитой выполненных лабораторных работ.

55

3 .2 . Гидростатические экспериментальные исследования

3.2.1. Описание лабораторного стенда «Гидростатика – М3»

Конструктивное исполнение стенда ориентировано на формирование проблемных ситуаций по исследованию физических эффектов, связанных с изменением гидростатического давления (например, посредством пневмоварьирования его значений), в частности, для демонстрации проверки основного уравнения гидростатики, а также уравнений, описывающих результат суммированного действия давления жидкости на плоскую стенку

Схема лабораторного стенда с основными функциональными отдельными элементами и постоянной трубопроводной разводкой представлена на рис. 3.2.1. При монтаже стенда использованы следующие устройства и оборудование:

емкостные элементы – негерметичный буферный бак Б1 (WБ1 = 50л) с трубчатым уровнемером Ур.1; герметичный бак Б2 с трубчатым уровнемером Ур.2 (WБ2 = 16л при максимальном показании Ур.2, равном

HБ = 280 мм);

гидравлические машины – центробежный насос H1 с открытым доступом и компрессор H2, установленный скрыто (закреплён на обратной стороне монтажной панели)

трубопроводная арматура шаровые краны КР1…КР4, задвижка З1, дроссели (регуляторы повышенной точности с конусными клапанами) ДР1 и ДР2;

измерительные устройства – U-образные жидкостные манометры; резистивные деформационные манометры М1…M4; приборы для определения силы давления жидкости с резистивными датчиками ДС1…ДС3.

Установленные в блоке датчики избыточного давления M1…M3 имею в своей конструкции полупроводниковые тензорезисторы, соединённые по мостовой схеме (с температурным уравновешиванием), и компенсационные элементы (например, для коррекции нулевых установок);

56

57

Рисунок 3.2.1 – Схема лабораторного стенда «Гидростатика-М3»

датчики входят в состав аппаратного комплекса из промежуточных преобразователей и вторичных приборов, конечными из которых являются цифровые табло – жидкокристаллические дисплеи, отображающие результаты измерений (в «кПа») и размещённые на щите . Показания манометров следует снимать после коррекции нулевых установок (кнопка для включения компенсации расположена с обратной стороны монтажной панели, на которой закреплён щит ) и по окончании переходных гидравлических процессов, инициированных работы арматуры.

Аналогичные пояснение можно сформировать относительно конструкции и сборки измерительного комплекса М4, предназначенного для экспериментальных исследований, проводимых на базе блока .

Датчики силы ДС1…ДС3, сконструированы с применением полупроводниковых тензорезисторов, включённых в аппаратный комплекс,

результирующие показания которого (–сила давления в «Н») выводится на жидкокристаллические дисплеи, размещённые на щите .

Дополнительные U-образные жидкостные манометры П1 и П2 в

блоке предназначены для демонстрации ещё одного способа измерения

(помимо реализованного датчиком M1) давления М1.

При использовании компрессора H2 в процессе регулирования значения давления М1 в отдельных опытах эксперимента следует иметь в виду, что после обеспечения планового значения М1 компрессор выключается с одновременным перекрыванием ДР1 (во избежание утечки воздуха нарушения стабильности параметров при проведении измерений).

Порядок введения стендов в рабочее состояние рассматривается в методиках выполнения конкретных лабораторных работ.

58

3.2.2. Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 1

«Экспериментальное определение плотности жидкости»

Эксперимент для определения плотности неизвестной жидкости – ,

состоит из двух серий опытов: №1’ – определение ′ (в сравнении с

59