М

1763

ИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Самарская государственная академия путей сообщения

Кафедра физики и экологической теплофизики

Методические указания

к выполнению лабораторных работ по гидравлике

для студентов дневной формы обучения специальностей

190301 – Локомотивы; 190302 – Вагоны; 190205 – Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование

Под общей редакцией

д.т.н., д.п.н., профессора

Волова В.Т.

Самара 2006

УДК 532 (075.8)

Методические указания к выполнению лабораторных работ по гидравлике для студентов дневной формы обучения специальностей 190301-Локомотивы, 190302-Вагоны, 190205-Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование [Текст]/ составители Волов В.Т., Вилякин В.Е., Токарев Г.П., Волов Д.Б., Вилякина Е.В., Шмаков В.М., Хижняк И.В. - Самара: СамГАПС, 2006. – 22 с.

Утверждено на заседании кафедры 15 февраля 2006г., протокол № 6.

Печатается по решению редакционно-издательского совета академии.

Методические указания предназначены для выполнения лабораторных работ по гидравлике для студентов специальностей 190301-Локомотивы, 190302-Вагоны, 190205-Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование. В методических указаниях приводятся общие сведения, порядок проведения замеров и выполнения расчетов в лабораторных работах по гидравлике.

Составители: В.Т. Волов

В.Е. Вилякин

Г.И. Токарев

Д.Б. Волов

Е.В. Вилякина

В.М.Шмаков

И.В.Хижняк

Рецензенты: д.т.н., профессор, зам. заведующего кафедрой "Теплотехники и тепловых

двигателей" СГАУ Бирюк В.В.;

д.т.н., доцент, заведующий кафедрой "Вагоны" СамГАПС Балалаев А.Н.

Редактор: И.М. Егорова

Компьютерная верстка: Н.В. Чертыковцева

Подписано в печать 29.08.2006. Формат 64х90 1/16.

Бумага писчая. Печать оперативная. Усл. п.л. 1,4.

Тираж 150. Заказ № 151.

© Самарская государственная академия путей сообщения, 2006

Лабораторная работа №1

ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ И

ДАВЛЕНИЯ РАЗРЕЖЕНИЯ (ВАКУУМА)

Цель работы: ознакомление с устройством и принципом действия приборов для измерения избыточного давления и давления разрежения (вакуума).

Теоретические сведения

Давлением называется сила, действующая на единицу поверхности (1):

, (1)

где p – давление среды, Па; F – сила, Н; S – площадь поверхности, м².

Давление, измеряемое от абсолютного вакуума, называется абсолютным. Давление, измеряемое от атмосферного р_а =10⁵ Па, называется избыточным (р_изб). Давление ниже атмосферного называется вакуумметрическим, или разрежением (р_вак). Для измерения давления в различных средах применяют жидкостные, механические, электрические и комбинированные приборы, которые принято делить на пьезометры, манометры и вакуумметры.

Пьезометр представляет собой стеклянную трубку, с внутренним диаметром не менее 5 мм для исключения влияния смачивания, нижний конец которой подсоединяется к объёму, где должно быть измерено давление, верхний конец трубки сообщается с атмосферой. Трубка снабжается шкалой, по которой ведётся отсчёт. Измеряемое давление определяется высотой столба жидкости в пьезометре. Пьезометры применяются для измерения небольших давлений (до 0,510⁵Па ), когда требуется сравнительно высокая точность измерения.

Манометры бывают: жидкостные, пружинные, мембранные. Из жидкостных манометров наибольшее распространение получили U-образные ртутные, водяные и спиртовые манометры. Эти манометры представляют собой стеклянную U-образную трубку, снабжённую шкалой. Один конец трубки, как у пьезометра, сообщается с объёмом, где измеряется давление, а другой конец  с атмосферой. Трубка наполовину заполняется ртутью, водой или спиртом. Измеряемое давление определяется разностью уровней жидкости в левом и правом коленах трубки.

Жидкостные манометры просты по устройству, компактны и дают высокую точность измерения. С помощью жидкостных манометров можно производить измерения давлений до 3  10⁵ Па.

Механические пружинные и мембранные манометры применяются в основном для измерения больших давлений. Чувствительными элементами этих манометров является либо полая латунная изогнутая трубка, либо мембрана, соединенные со стрелкой. Стрелка снабжается градуированной шкалой. Эти приборы менее точны по сравнению с жидкостными. Они нуждаются в периодической проверке, так как механические детали в процессе работы подвержены деформации и износу. Однако манометры этого типа удобны в практике, и это обусловило их широкое применение в промышленности и на транспорте.

Вакуумметры представляют собой приборы, которые служат для измерения вакуума (разрежения). Принцип действия вакуумметров аналогичен принципу действия приборов, служащих для измерения избыточного давления.

Для вычисления этого давления используют основное уравнение гидростатики (2):

, (2)

где p – давление в точке, Па; р₀ - давление на свободной поверхности, Па;  - плотность жидкости, кг/м³; g – ускорение свободного падения, м/с²; h – глубина расположения точки над уровнем свободной поверхности, м.

Избыточное давление и давление разрежения, измеряемое жидкостными манометрами, определяется высотой столба жидкости или разностью высот столбов жидкости (3).

и . (3)

Единицы измерения давления. Наряду с паскалем употребляется более крупные единицы - килопаскаль (кПа =10³Па) и мегапаскаль (МПа = 10⁶ Па) ; применяются также бар, так называемая техническая атмосфера или просто атмосфера (1 кгс/см²), миллиметр ртутного, водяного или спиртового столба.

Соотношение между различными единицами измерения давления устанавливаются следующими равенствами:

1 Па = 10 ^-5 бар = 7,502•10 ^-3мм рт.ст. = 0,102 мм вод. ст.