Гидропривод

Рівняння /1.12/ називається основним рівнянням статики рідин і газів і його диференціювання, наприклад, при р=const /нестислива рідина/ дає шукану функцію Р=f(x,y,z), Рівняння /1.12/ служить так само для перебування поверхні рівня, під яким розуміють такі поверхні, для всіх крапок яких дана функція координат має однакові значення.

У гідравліці найбільш істотні поверхні рівного тиску. Для поверхні рівного тиску P=const , d=0 рівняння /1.12/ буде мати вид:

ax dx+ ay dy+az dz =0

Для невагомої рідини = 0, а тоді dр=0 і P= const

У випадку, коли рідина знаходиться в поле сил ваги: ax=0, ay=0, az=-g

Тоді рівняння /1.12/ прийме вид:

Якщо =const, то

P=- z+c

де - питома вага рідини; З - константа інтегрування. Для будь-якої крапки вільної поверхні /мал. 1.14/ Р=Ро і Z= Zо , а вираження /1.14/ можна переписати у виді:

11

1.3. Прилади для виміру тиску

Для виміру тиску застосовуються різні прилади, тип і конструкція яких залежать від величини вимірюваних тисків і необхідної точності виміру. До цих приладів відносяться пьезометры, манометри і вакуумметри. У системах гідроавтоматики використовуються датчики тиску.

Розрізняють наступні класи точності показань приладів тиску:

0,005; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0; 6,0. Кожне з чисел, що визначають клас точності, відповідає відсотку максимально"; погрішності від граничного значення шкали приладу. Наприклад, прилад класу 2,5 зі шкалою 200 кгс/див має погрішність, рівну 5,0 кг/див.

Пьезометри є найбільш простими приладами, що служать для виміру надлишкового

тиску. У якості пьезометров звичайно використовуються скляні трубки діаметром 10-15 мм,

що практично виключає помилку від поверхневих явищ. Нижній кінець трубки з'єднуються з

пристроєм, де необхідно вимірити тиск /мал. 1.8/, а верхній кінець повідомляється з

атмосферою. Показуване пьезометром надлишковий тиск буде Р = h , де h= P - висота, на

яку піднімається рідина в трубці.

Пьезометры широко використовуються в гідравлічних лабораторіях для виміру малих тисків /0,03-0,14 мпа/ рідини, що знаходиться в чи спокої русі. При цьому швидкість руху рідини на показаннях пьезометра не відбивається.

Пьезометры, у яких верхній кінець закритий і над рідиною в трубці підтримується вакуум, називаються барометрами. Висота рідини в такому пьезометре відповідає абсолютному тиску атмосферного повітря.

Манометри застосовуються для виміру надлишкових тисків відносно більше' величини. За принципом дії манометри розділяються на рідинні і механічні.

Рідинний манометр являє собою вигнуту трубку заповнену, у відмінності від пьезометрической, важкою рідиною /мал. 1.9/. Рівновага в трубці наступить, коли буде досягнута рівність тисків у перетині 0-0. Якщо питома вага рідини в резервуарі дорівнює 1 ,а

в трубці 2 , то з умови рівноваги

13

вакууметру підводиться знижений тиск, і реагуючий елемент працює під дією атмосферного тиску.

б - рівномірна» у- різко змінюється, м –плавніщо змінюється, д - плавно змінюється.

16

1.4. Основи кінематики і динаміки рідини

1.4.1. Види руху рідини

Основними характеристиками руху рідини є швидкість і тиск в окремих крапках рідини "по довжині і глибині потоку і загальна форма потоку.

Рух рідини може бути сталим і несталим, рівномірним і нерівномірним, напірним і безнапірної, що плавно змінюється і резкоизменяющимся /малюнок. 1.12, 1.13/.

Усталений рух - рух рідини, при якому її швидкість і тиск у будь-якій крапці зайнятого рідиною простори не змінюються в часі. При несталому русі рідини - швидкість у всіх чи деяких крапках змінюється по чи величині по величині і напрямку.

Рівномірний рух - це усталений рух, при якому швидкість часток рідини у відповідних крапках живих перетинів є однакової. При нерівномірному русі - швидкість у відповідних крапках не однакова.

Лінією струму називається геометричне місце крапок, у яких у даний момент часу вектор швидкості збігається з дотичної до цій, лінії /малюнок. 1.14 а/.

Трубка струму - це поверхня, утворена лініями струму, проведеними в даний момент часу через усі крапки нескінченно малого замкнутого контуру, нормального до ліній струму, що знаходиться в області, зайнятою рідиною.

Елементарний струмок - частина рухомої рідини, обмеженою трубкою струму

/малюнок. 1.14 б/.

1.4.2. Живий перетин. Витрата. Середня швидкість.

Живий перетин - поверхня в межах потоку /малюнок. 1.15 а., поверхня АВ/

нормальна в кожній крапці до минаючого через неї лінії струму. При рівномірному чи плавно змінюється русі живий перетин є плоским і дорівнює площі поперечного переріза потоку.

Розмірність площі живого перетину [ ] = L2, одиниця СИ - квадратний метр /м2/.

Периметр змочування П - довжина контуру живого перетину по твердим стінкам русла. Для круглого перетину /див. малюнок. 1.13 а/ П= d для довільного русла /див. малюнок. 1.13 б/ [П]=lаdcd Розмірність периметра змочування [П] = L одиниця СИ - метр /м/.

Гідравлічний радіус R - відношення площі живого перетину до змоченого периметра:

17

Кількість рідини, що проходить через живий перетин в одиницю часу називається витратою, під яким розуміють чи обсяг масу рідини, що протікає через перетин Б одиницю часу. Витрата в цьому випадку називають відповідно об'ємним чи масової /мал. 1.15 б/.

де d - площа перетину елементарної площадки, u - лінійна швидкість у центрі ваги цієї площадки.

Середньої: швидкістю /малюнок. 1.15 у/ називається така величина, що будучи

19