![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Северо-Западный государственный заочный технический университет
- •1.Информация о дисциплине
- •1.1.Предисловие
- •Содержание дисциплины и виды учебной работы
- •1.2.1 Содержание дисциплины «Гидравлика и гидропневмопривод» для специальности 190205.65 по гос
- •1.2.2 Содержание дисциплины «Основы гидравлики и гидропривода» для специальности 190601.65 по гос
- •1.2.3 Содержание дисциплины «Гидравлические и пневмотические системы» для специальности 190601.65 по гос
- •1.2.6 Объем дисциплины и виды учебной работы
- •2. Рабочие учебные материалы
- •2.1 Рабочая программа Введение
- •Раздел 1 Гидравлика
- •1.1Физико-механичиские свойства жидкости. Модель сплошной среды и её гидродинамические параметры
- •1.2 Гидростатика
- •1. 3 Основы динамики жидкости
- •1.4 Гидравлическое сопротивление и диссипация энергии потока вязкой жидкости.
- •1.5 Гидравлические напорные системы
- •1.6 Одномерные потоки газа (некоторые сведения из прикладной газовой динамики)
- •Раздел 2 Гидропневмопривод
- •2.1 Общие сведения о силовом объемном гидроприводе
- •2.2 Объемные гидромашины
- •2.2.1 Объемные насосы.
- •2.2.2 Объемные гидравлические двигатели.
- •2.3 Аппаратура и оборудование гидропривода
- •2.4 Регулирование объемного гидропривода
- •2.5 Применение объемного гидропривода в пт и смд, автомобилях и гаражном оборудовании.
- •2.6 Этапы проектирования объемного гидропривода
- •2.7 Гидродинамические передачи
- •2.8 Общие сведения о пневмоприводах (Объем 2 часа)
- •2.2.2 Тематический план дисциплины «Гидравлика и гидропневмопривод» для студентов заочной формы обучения.
- •2.2.3 Тематический план дисциплины «Основы гидравлики и гидропривода» для студентов очной формы обучения.
- •2.2.4 Тематический план дисциплины «Основы гидравлики и гидропривода» для студентов очно-заочной формы обучения.
- •2.2.5 Тематический план дисциплины «Основы гидравлики и гидропривода» для студентов заочной формы обучения.
- •2.2.6 Тематический план дисциплины «Гидравлические и пневматические системы автомобилей и гаражного оборудования» для студентов очной формы обучения.
- •2.2.7 Тематический план дисциплины «Гидравлические и пневматические системы автомобилей и гаражного оборудования» для студентов очно-заочной формы обучения.
- •2.2.8 Тематический план дисциплины «Гидравлические и пневматические системы автомобилей и гаражного оборудования» для студентов заочной формы обучения
- •2 Гидравлика и гидропневмопривод.3 Структурно-логическая схема дисциплины “Гидравлика-и гидропневмопривод”.
- •2.5 Практические занятия.
- •2.5.3. Лабораторные работы по дисциплине «Основы гидравлики и гидропривода» для специальности 190601.65 очной формы обучения.
- •2.5.3. Лабораторные работы по дисциплине «Основы гидравлики и гидропривода» для специальности 190601.65 очно-заочной формы обучения.
- •2.5.3. Лабораторные работы по дисциплине «Основы гидравлики и гидропривода» для специальности 190601.65 заочной формы обучения.
- •2.5.3. Лабораторные работы по дисциплине «Гидравлические и пневматические системы автомобилей и гаражного оборудования» для специальности 190601.65 очной формы обучения.
- •2.5.3. Лабораторные работы по дисциплине «Гидравлические и пневматические системы автомобилей и гаражного оборудования» для специальности 190601.65 очно-заочной формы обучения.
- •2.5.3. Лабораторные работы по дисциплине «Гидравлические и пневматические системы автомобилей и гаражного оборудования» для специальности 190601.65 заочной формы обучения.
- •2.6 Балльно-рейтинговая система.
- •3.Информационные ресурсы дисциплины.
- •3.1 Библиографический список.
- •3.2 Опорный конспект по дисциплине «Гидравлика и гидропневмопривод». Введение.
- •Введение в дисциплину.
- •Раздел 1. Гидравлика
- •1.1 Физико-механические свойства жидкости. Модель сплошной среды и ее гидродинамические параметры . Изучаемые вопросы:
- •Контрольные вопросы.
- •1.2 Гидростатика. Изучаемые вопросы:
- •Контрольные вопросы.
- •1.3 Основы динамики жидкости. Изучаемые вопросы:
- •Контрольные вопросы
- •1.4 Гидравлическое сопротивление и диссипация энергии потока вязкой жидкости Изучаемые вопросы:
- •Контрольные вопросы
- •1.5 Гидравлические напорные системы Изучаемые вопросы:
- •Контрольные вопросы.
- •1.6 Одномерные потоки газа (некоторые сведения из прикладной динамики) Изучаемые вопросы:
- •Контрольные вопросы:
- •Раздел 2. Гидропневмопривод
- •2.1 Общие сведения о силовом объемном гидроприводе Изучаемые вопросы:
- •2.2 Объемные насосы и гидродвигатели
- •Контрольные вопросы:
- •2.3. Аппаратура и оборудование гидропривода Изучаемые вопросы:
- •Контрольные вопросы.
- •2.4 Регулирование объемного гидропривода Изучаемые вопросы:
- •2.5. Применение объемного гидропривода в пт и сдм и оборудовании Изучаемые вопросы:
- •2.6. Этапы проектирования гидропривода пт и сдм. Конструкция гидропривода пт и сдм определяется типом машины, для которой он предназначен.
- •2.7. Гидродинамические передачи Изучаемые вопросы:
- •2.8. Общие сведения о пневмоприводах
- •Контрольные вопросы
- •2.9. Пневматические машины
- •Контрольные вопросы.
- •2.10 Пневматическая аппаратура.
- •Контрольные вопросы
- •2.11 Расчет пневмоприводов
- •Контрольные вопросы
- •3.3 Список основных обозначений и сокращений (глоссарий) Обозначения на основе латинского алфавита
- •Обозначения на основе греческого алфавита
- •Безразмерные комплексы
- •4.Блок контроля освоения знаний.
- •4.1 Общие указания к выполнению контрольных работ
- •4.1.1 Задания на контрольную работу 1 Задание 1
- •Методические указания к выполнению задания 1.
- •Задание 2
- •Методические указания к выполнению задания 2.
- •Задача №4.
- •Задача №5.
- •Задача №6
- •4.1.2 Задания на контрольную работу 2.
- •Задание 5.
- •Методические указания к выполнению задания 5
- •1.При определении расхода газа g по формуле (4.32) можно воспользоваться
- •4.2 4.3 Тесты текущего контроля
- •Раздел 1 Гидравлика. Тест №1
- •Раздел 2. Гидропневмопривод. Тест 2.
- •Содержание
Методические указания к выполнению задания 1.
Для определения
величины предварительного натяга
пружины h
применим уравнение статического
равновесия шарика под действием силы
давления жидкости на шарик P
и уравновешивающего, равно сумме
сжимающего усилия пружины F=c
и веса шарика G
= ρgV,
где V
- объем шарика.
Пропускная способность клапана (расход Q) определяется по формуле истечения
Q
= μS,
(4.1).
где μ = 0,7 - коэффициент расхода пропускного отверстия;
S - площадь пропускного отверстия, щели определяемая по диаметру седла α и высоты h;
Δ P = P - перепад давления в пропускном отверстии клапана.
Задание 2
На
рис. 4.2 дана схема напорной гидравлической
системы, состоящей из двух открытых
резервуаров 1 и 5, вертикального 2 и
горизонтального 3 трубопроводов. На
горизонтальном трубопроводе установлен
вентиль 4. При постоянной разности
уровней вода из резервуара 1 поступает
в резервуар 5. Заданы (табл. 4.2) длины
трубопроводов
и
внутренние диаметры
и
,
коэффициент сопротивления вентиля
,
разность уровней Z.
Определить расход воды в системе.
Таблица 4.2
Параметры\ Цифра шифра |
Варианты и исходные данные | |||||||||
00 |
01 |
02 |
03 |
04 |
05 |
06 |
07 |
08 |
09 | |
Н,м \предпоследняя |
4.0 |
2.5 |
4.5 |
3.5 |
3.0 |
2.7 |
4.2 |
5.0 |
4.5 |
3.5 |
\последняя |
4.5 |
3.8 |
5.0 |
4.2 |
3.5 |
4.0 |
5.1 |
4.7 |
3.9 |
4.1 |
\последняя |
32 |
40 |
50 |
25 |
20 |
32 |
50 |
40 |
25 |
32 |
\предпоследняя |
4.0 |
5.2 |
4.8 |
4.5 |
5.1 |
3.8 |
5.5 |
4.9 |
6.1 |
4.7 |
\последняя |
9.0 |
7.9 |
10 |
8.4 |
7.0 |
8.0 |
10.2 |
9.4 |
7.8 |
8.2 |
\последняя |
15 |
20 |
25 |
13 |
10 |
20 |
32 |
25 |
15 |
15 |
Методические указания к выполнению задания 2.
Расход воды Q
в системе определяется по величине
средней скорости
потока в сечении трубопровода 3 и площадь
сечения
Q
=
(4.2)
Для определения средней скорости необходимо применить уравнение Бернулли для контрольных сечений 1-2 и 2-2 (рис. 4.2) с учетом гидравлических потерь в трубопроводе и наметив плоскость сравнения 0-0, совпадающей с уровнем в баке 2 и приняв значения средних скоростей в контрольных сечениях равными нулю.
Гидравлические
потери в трубопроводе состоят из потерь
по длине в трубах 2 и 3 - ,
и в местах потерь: на входе в трубопровод
из бака 1-
., на
повороте трубопровода -
,
в сужении трубопровода - . в вентиле -
и на выходе из трубопровода в бак 2 -
Выразив потери напора по длине по формуле Дарси
(4.3)
и местные по формуле Вессбаха
,
м (4.4)
составим их сумму,
вынося общий множитель
за скобки. В скобках получим коэффициент
сопротивления системы
,
равный сумме коэффициентов сопротивления
по длине
и
,
коэффициентов местных сопротивлений:
на выходе из бака 1 -
, на повороте трубопровода -
,
на сужении трубопровода -
,
в вентиле -
,
на входе в бак 2 -
.
Коэффициенты
,
и
являются приведенными (к скорости
в трубе 3), т.е. умноженными на отношение
площадей сечения труб -
=
.
Численные значения
коэффициентов местных сопротивлений:
=0.5;
=1,1;
=0,5
[1-
];
=1.
Коэффициент сопротивления по длине
равен
,
где гидравлический коэффициент трения
в первом приближении определяется по
формуле Прандтля – Никурадзе;
,
(4.5) причем эквивалентную
шероховатость стенки можно считать
равной 0,5 мм.
Порядок вычислений
1. Определяем
коэффициенты гидравлического трения
и
по формуле ( 4.5);
2. Вычисляем приведенные коэффициенты сопротивления –
;
;
и
коэффициенты
и
3. Вычисляем
коэффициент сопротивления системы -
4. Записываем уравнение Бернулли в общем виде и в преобразованном виде
(4.6)
В уравнении (4.6)
;
(атмосферное давление);
(из
условия неразрывности течения) ;
,
- гидравлические потери.
Уравнение Бернулли в преобразованном виде
Z
+ (4.7)
Приняв значения
коэффициентов кинетической энергии и
равными
единице, решаем уравнение (4.7)
Z
= [1 - +
]
м, откуда
Обозначим
- коэффициент скорости;
Определим его
численные значения и скорость
(4.8)
По формуле (4.2)
определяется расход
5. Проверка
вычисленных значений коэффициентов
и
Коэффициенты
и
,
вычисленные по формуле (4.5), соответствуют
так называемой квадратичной области
сопротивления при турбулентном течении,
в которой эти коэффициенты зависят
только относительной шероховатости
стенки трубы -
.
Эта область находится на графике
зависимости λ=
(
,приведенном
в [2] в диапазоне Re
>
,
где Re
- число Рейнольдса, определяемом по
формуле
Re
= (4.9)
Определив по
расходу и сечению трубы скорость и
рассчитав числа Рейнольдса
и
по (4.9) сопоставляем эти числа с предельным
значениемRe
>
Если полученные
числа Re
>, то уточнений не требуется. В противном
случае надлежит вычислить коэффициенты
и
по графику
Задание 3.
По трубопроводу
2 ( рис.4.3) из гидроаккумулятора 1 подается
через распределитель 4 рабочая жидкость
в гидроцилиндр 5, поршень которого
совершает возвратно-поступательное
движение со скоростью
. При реверсе поршня в момент переключения
распределителя из одной позиции в другую
происходит кратковременное торможение
и прекращение движения жидкости по
трубопроводу. В трубопроводе создается
гидравлический удар с резким ударным
скачком давления, отмечаемого по
манометру 3.
Заданы
(табл. 4.3) : длинаl
и диаметр d
трубопровода, диаметр поршня
,
скорость движения поршня
, время переключения распределителя t.
Плотность жидкости
; толщина стенки стального трубопровода
δ=2мм; соотношение диаметров поршня
и штока
-
2.
Модуль упругости стали - Eс
= 2
МПа,
жидкости
Определить величину
гидравлического удара .
Таблица 4.3
Параметры\ Цифра шифра |
Варианты и исходные данные | |||||||||
00 |
01 |
02 |
03 |
04 |
05 |
06 |
07 |
08 |
09 | |
l,м \последняя |
10 |
10,5 |
11 |
12 |
12,5 |
13 |
14 |
14,5 |
15 |
16 |
\последняя |
20 |
22 |
24 |
25 |
26 |
28 |
26 |
25 |
24 |
26 |
\последняя |
0,01 |
0,011 |
0,012 |
0,015 |
0,013 |
0,14 |
0,02 |
0,022 |
0,024 |
0,026 |
\последняя |
60 |
70 |
50 |
80 |
100 |
75 |
85 |
90 |
55 |
65 |
\предпоследняя |
0,25 |
0,03 |
0,26 |
0,35 |
0,40 |
0,45 |
0,50 |
0,44 |
0,48 |
0,52 |
Методические указания к выполнению задания 3.
Решение задания основано на уравнении Н.Е. Жуковского для гидравлического удара.
Для
этого необходимо определить скорость
жидкости в трубопроводе при установившемся
движении -
,
скорость распространения при гидравлическом
ударе упругих деформаций жидкости и
трубопровода (скорость ударной волны)
- , фазу гидравлического удара -
.
Скорость движения
определяется по расходу Q
и площади живого сечения трубопровода
:
(4.9)
Расход Q,
подаваемый в гидроцилиндр создает
заданную скорость движения поршня :
, (4.10)
где -
рабочая площадь поршня, равная
(4.11)
Для определения скорости ударной волны воспользуемся формулой Н.Е. Жуковского
, (4.12)
В формуле (4.12)
величины
и
- в
;
ρ -
;
d
и δ в мм.
Определив
скорость вычисляем фазу
-
время двойного пробега ударной волны
по трубопроводу
, с (4.13)
Из соотношения
времени
и t
определяем вид гидравлического удара
и выбираем соответствующую формулу для
расчета
а) при >
гидравлический удар называется прямым
(полным) и рассчитывается по формуле :
, МПа (4.14)
б) при <
гидравлический удар непрямой
, МПа (4.15)