- •ВВЕДЕНИЕ
- •РАЗДЕЛ 1
- •РАЗДЕЛ 2
- •МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ГИДРОСТАТИКИ
- •2.1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
- •2.2. ВЫЧИСЛЕНИЕ ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ
- •Правило определения равнодействующей системы параллельных сил
- •При давлении на поверхности жидкости больше, чем атмосферное:
- •При давлении на поверхности жидкости меньше, чем атмосферное:
- •2.4. РЕШЕНИЕ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАДАЧИ
- •Как связать силу давления на крышку с силой реакции болтов или с силой R?
- •Условия равновесия твердого тела
- •Уравнение равновесия (неподвижности) крышки для схемы «а»:
- •РАЗДЕЛ 3
- •Таблица вариантов
- •ЗАПОМНИТЕ!
- •Указания
- •Правило
- •Справка
- •Интересный вопрос:
- •Указания
- •Интересный вопрос:
- •Указания
- •Указания
- •Способ 1
- •Способ 2
- •Интересный вопрос
- •Указания
- •Указание
- •Указания
- •Указания
- •РАЗДЕЛ 4
- •МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ГИДРОДИНАМИКИ
- •4.1. МЕХАНИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ
- •Потенциальная энергия положения
- •4.2. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ ДЛЯ ИДЕАЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ
- •4.3. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ ДЛЯ
- •РЕАЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ
- •4.6. РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
- •Определение местных гидравлических сопротивлений
- •Определение коэффициента местного сопротивления
- •Численный способ решения
- •Графический способ решения
- •Графический способ решения
- •4.7. РАСЧЕТ ГАЗОПРОВОДОВ
- •Итак:
- •ВНИМАНИЕ!
- •РАЗДЕЛ 5
- •Таблица вариантов
- •ВНИМАНИЕ!
- •Указания
- •Указания
- •Указания
- •Указания
- •Указания
- •Указания
- •Указание
- •Указание
- •Указания
- •Указания
- •Указания
- •Указания
- •Указания
- •Указания
- •Указания
- •Указания
- •Указания
- •Указания
- •Указания
- •Указания
- •Указания
- •Указания
- •Указания
- •Указания
- •Указания
- •ПРИЛОЖЕНИЯ
- •Указания
- •Плотность и кинематическая вязкость сухого воздуха (р=98кПа)
- •ОГЛАВЛЕНИЕ
- •МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ГИДРОСТАТИКИ
- •Определение силы или давления
- •ПРИЛОЖЕНИЯ
- •ОГЛАВЛЕНИЕ
- •ГИДРОМЕХАНИКА
2.4. РЕШЕНИЕ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАДАЧИ
Вспомним, что нам нужно определить не силу давления на крышку 1, а внешнюю силу R из условия, что крышка не поворачивается вокруг оси А.
Отметим, что под действием силы давления Р∑ крышка будет отрываться от резервуара и жидкость будет вытекать. Здесь возникает практическая задача:
Каким образом можно закрепить крышку, чтобы она была
неподвижна?
Существуют два широко распространенных способа решения этой задачи.
•Крышка прикрепляется к стенке резервуара с помощью болтового соединения или сварки. При этом возникает сила реакции болтов или материала сварного шва и она остается неподвижной. Количество болтов, их размеры, толщина сварного шва определяются по законам теории сопротивления материалов.
•Крышка прижата к стенке резервуара внешней силой, но может в нужный момент открываться, поворачиваясь вокруг некой оси, и пропускать жидкость (работает как гидравлический затвор или клапан).
Как связать силу давления на крышку с силой реакции болтов или с силой R?
Для этого используются условия равновесия твердого тела.
Условия равновесия твердого тела
•Если тело, находящееся под дейсвием сил, может перемещаться поступательно, но не перемещается, это означает, что:
Алгебраическая сумма проекций сил на ось возможного перемещения равна нулю.
•Если тело может поворачиваться вокруг некой оси, но не поворачивается, это означает, что:
-23-
Суммарный момент всех сил относительно оси поворота равен нулю.
Для определения силы R используем условие 2. На Рис.10 представлены расчетные схемы для двух случаев – система действующих сил приведена к одной равнодействующей P∑ (схема «а»), и система сил не приведена к равнодействующей (схема «б»). Разумеется, ответ должен получиться один и тот же.
Определение силы R
“a” |
|
|
|
“b” |
|
|
|
||
A |
|
|
ось вращения |
|
A |
|
ось вращения |
||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
a |
|
|
|
a |
||
|
|
|
|
|
P0 |
|
Pат |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
x |
|
b |
Pж ε |
|
b |
||||
P∑ |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
R |
|
|
|
R |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.10
К определению силы R двумя способами
Уравнение равновесия (неподвижности) крышки для схемы «а»:
P∑ х - R (a+b)=0.
Откуда:
R = P∑ х/ (a+b).
Величины P∑ и х определены ранее (выражения (12) и (13). Уравнение равновесия (неподвижности) крышки для схемы «b»:
P0 а + Pж (а+ε) – Pат а - R (a+b)=0.
Откуда:
R = (P0 а + Pж (а+ε) – Pат а) / (a+b).
Величины P0, Pж, Pат и ε определены ранее.
-24-
Определение силы, отрывающей болты крышки 2
|
p0 |
|
H |
Р0 |
|
|
|
|
|
Рж |
смоченная |
|
|
|
|
Рат |
площадь |
болты |
|
P2 |
|
|
|
|
|
Rб |
|
d |
|
Rб-сила реакции болтов |
Рис. 11 Определение силы реакции болтов
•P0 + Pж– Pат = P2 -
суммарная сила, действующая на крышку.
•P0 =р0 ω -сила внешнего давления, р0 передается через жидкость на крышку по закону Паскаля.
•Pат =рат ω -сила
атмосферного давления.
•Pж =ρg H ω -сила весового давления жидкости.
Все силы приложены в центре тяжести - крышка горизонтальная. Условие равновесия крышки:
Rб = P2.
-25-