УДК 533 (075)

Основы гидравлики и гидропривод. Конспект лекций. Толстухин Г.Н. Набережные Челны, ИНЭКА, 2008. – 45 с.

Конспект лекций по основам гидравлики и гидроприводу предназначен для студентов технических специальностей заочного факультета. Изложены основы общей гидравлики, устройство и принцип действия основных гидромашин и гидропривода.

Камская государственная

инженерно-экономическая

академия, 2008г.

Часть 1. Гидравлика

Гидравлика это наука о законах равновесия и движения жидкостей и о способах приложения этих законов к решению практических задач. В гидравлике рассматривают потоки капельной жидкости, ограниченны и направленные твердыми стенками (внутренняя задача).

1. Свойства жидкостей.

1.1 Силы, действующие на жидкость. Давление в жидкости.

В се силы, действующие на объем жидкости и являющиеся по отношению к нему внешними, разделяют на массовые (распределенные по массе - силы тяжести, инерции) и поверхностные (распределенные по поверхности - силы трения, давления). По­следние рассмотрим подробнее.

П

Рис. 1. Разложение силы.

усть сила R действует под углом на площадку S (рис.1). Ее можно рaзложить на тангенсальную T и нормальную F составляющие. Нормальная сила F вызывает в жидкости напряжение сжатия, которое называют гидромеханическим давлением или просто давлением.

При равномерном распределении силы по площадке оно определится по формуле:

р = F/S . (1)

Основной единицей измерения давления (СИ) является паскаль, 1Па = 1 Н/м². Однако чaще используются более крупные единицы: килопаскаль (1кПа = 10³ Па) и мегапаскаль (1 МПа = 10⁶ Па). B технике, кроме того, используется внесистемная единица - техническая атмосфера, 1 ат = 1 кгс/см². Соотношение между наиболее используемыми единицами следующее:

10 ат = 0,981 МПа ~ 1 МПа,

1 ат = 98,1 кПа ~ 100кПа.

Крайне важным, при решении практических задач, является выбор системы отсчета давления (шкалы давления). За нуль давления может быть принято абсолютно низкое давления (аналог абсолютного нуля температуры) - 0_абс. И при отсчете давлений от этого нуля их называют абсолютными р_абс (см. рис. 2,а).

Однако, технические задачи удобнее решать в избыточных давлениях р_изб, когда за нуль принимается атмосферное давление р_а существующее в данный момент времени - 0_атм (рис 2,а).

От атмосферного нуля давление может отчитываться также "вниз". Это давление называется давлением вакуума или вакуумом р_вак (рис. 2,а).

Итак, существуют три системы отсчета давления (три шкалы давления). Получим формулы для пересчета одного давления в другое.

Для получения зависимости между абсолютным р_абс и избыточным р_изб давлениями воспользуемся рис. 2,б. Пусть величина данного давления определяется положением точки В. Тогда очевидно, что

р_абс = р_a + р_изб . (2)

Используя точку C (рис. 2,в), аналогично получим связь между абсолютным давлением р_абс и давлением вакуума

р_абс = р_а - р_{вак .} (3)

Избыточное давление и вакуум отсчитываются от одного нуля, но в разные стороны. Следовательно

р_изб = - р_вак . (4)

Таким образом, формулы (2) - (4) связывают давления: абсолютное, избыточное и вакуумное, а также позволяют пересчитать одно в другое.

1.2. Основные свойства капельной жидкости.

1.2.1. Плотность и удельный вес.

Одной из механических характеристик жидкости является плотность ρ (кг/м³). Это масса m, заключенная в единице объема V жидкости

ρ = m/V . (5)

Вместо плотности в формулах может быть использован удельный вес γ (Н/м² ), т.е. вес G, заключенный в единице объема V

γ = G/V , (6)

который связан c плотностью ускорением свободного падения g

γ = ρ∙g . (7)

Приведем плотности некоторых жидкостей:

- воды - ρ_в = 1000 кг/м³;

- ртути - ρ_рт = 13600 кг/м³.