Типовые элементы гидропневмоавтоматики Основные определения и госТы

Наименование

Определения и зависимости

Плотность

жидкости (газа)

Масса жидкости (газа) в единице объема

Удельный вес

Вес жидкости (газа) в единице объема ,

Сжимаемость

Свойство жидкости (газа) изменять свою плотность (объем) при изменении давления и (или) температуры

Вязкость жидкости

Свойство жидкости оказывать сопротивление относительному движению (сдвигу) частиц жидкости

Динамический

коэффициент

вязкости

Коэффициент пропорциональности , входящий в выражение закона трения Ньютона ,

где – касательное напряжение (удельная сила трения) на элементарной площадке, лежащей на поверхности соприкасающихся слоев движущейся жидкости; – производная скорости слоев жидкости по нормали к рассматриваемым слоям жидкости (градиент скорости)

Кинематический коэффициент

вязкости

Величина , равная отношению динамического коэффициента вязкости к плотности жидкости :

Живое сечение

Поперечное сечение потока , перпендикулярное к направлению движения жидкости (газа)

Смоченный

периметр

Длина контура живого сечения х, на которой жидкость соприкасается с твердыми стенками

Гидравлический

радиус

Величина, равная отношению площади живого сечения к смоченному периметру х, т.е.

Гидравлический диаметр

Гидравлический диаметр

Расход жидкости (газа)

Количество жидкости (газа), протекающее через живое сечение в единицу времени:

– объемный расход ,

где – объем; – время;

– массовый расход ,

где – масса жидкости; – плотность;

– весовой расход ,

где – удельный вес жидкости;

– вес жидкости

Давление

Величина, определяемая силой, приходящейся на единицу поверхности (при равномерно распределенной нагрузке) ,

где – сила, нормальная к поверхности;

– площадь поверхности.

Давление измеряется в различных единицах:

1кгс/см²(атм.) = 1 бар = 10⁵Па (Н/м²)= 10²кПа = 0,1МПа

Температура

Применяют две шкалы температуры: термодинамическую абсолютную Т (в Кельвинах К) и международную практическую t (в градусах Цельсия °С). T = t + 273,15

Средняя скорость потока

Скорость, с которой должны были бы двигаться все частицы жидкости (газа) через данное живое сечение, чтобы сохранился расход, соответствующий действительному распределению скоростей в этом же живом сечении ,

где – средняя скорость потока;

– расход жидкости (газа);

– площадь живого сечения

Уравнение

Неразрывности

потока (постоянства расхода)

Уравнение выражает постоянство расхода жидкости (газа), проходящей через каждое сечение вдоль потока

,

где – площадь живого сечения;

– средняя скорость потока в сечении

Уравнение

Бернулли

При установившемся движении жидкости (газа) уравнение Бернулли, записанное для двух сечений потока (первое сечение начальное) имеет вид:

,

где – давление в центре тяжести сечения;

– геометрическая высота центра тяжести сечения;

– удельный вес жидкости (газа), ;

– средняя скорость потока;

– коэффициент Кориолиса;

– потери напора в потоке между первым и вторым сечениями

Число Рейнольдса

(критерий режима движения)

Безразмерная величина , характеризующая режим движения жидкости (газа) и равная отношению произведения средней скорости и гидравлического диаметра сечения к кинематическому коэффициенту вязкости , т.е.

.

При круглом сечении трубопровода с внутренним диаметром d : .

Значение числа Рейнольдса, соответствующее переходу ламинарного режима движения жидкости в турбулентный и турбулентного в ламинарный, называют критическим числом Рейнольдса (~2300)

Турбулентный

режим движения

Хаотичное, беспорядочное движение жидкости с пульсацией скоростей, давлений и перемешиванием ее частиц

Ламинарный режим движения

Струйчатое, слоистое, упорядоченное движение жидкости без перемешивания ее частиц

Местное

сопротивление

Гидравлическое сопротивление движению потока жидкости, вызывающее изменение скорости жидкости по величине или направлению и возникающее на участках резкого изменения конфигурации потока (поворот, сужение, расширение, задвижка, клапан, дроссель, распределитель и т.д.)

Сопротивление

по длине

Гидравлическое сопротивление движению потока жидкости, вызываемое вязкостью и перемешиванием частиц жидкости на участие рассматриваемой длины без учета влияния местных сопротивлений

Потери напора в местном сопротивлении

Потери напора (удельной энергии потока) на преодоление местных сопротивлений. Определяются по формуле Вейсбаха:

,

где – коэффициент местного сопротивления;

– средняя скорость жидкости;

– ускорение свободного падения.

Потери давления в местном сопротивлении равны , где – плотность жидкости

Потери напора

по длине

Потери напора (удельной энергии потока) на преодоление сопротивлений по длине. Определяются по формуле Дарси–Вейсбаха:

,

где – коэффициент Дарси (коэффициент гидравлического трения, коэффициент путевых потерь); – длина трубопровода; – внутренний диаметр трубопровода; – средняя скорость потока жидкости; – ускорение свободного падения.

Определение потерь напора по длине в трубопроводах некруглого поперечного сечения проводится по формуле

,

где – гидравлический диаметр, , здесь – гидравлический радиус

Коэффициент местного сопротивления

Безразмерная величина , равная отношению потери напора к скоростному напору. Зависит от вида местного сопротивления

Коэффициент Дарси (коэффициент путевых потерь, коэффициент гидравлического трения)

Безразмерная величина , учитывающая влияние режима движения жидкости, средней скорости, размеров потока, вязкости жидкости, шероховатости стенок трубопровода и других факторов на величину потерь напора по длине трубопровода.

Сжимаемость газа

Свойство газа изменять объем под действием давления называют сжимаемостью. Сжимаемость характеризуется коэффициентом объемного сжатия, который представляет собой относительное изменение объема, приходящееся на единицу давления.

Закон Бойля-

- Мариотта

Если абсолютная температура газа остается постоянной, то произведение абсолютного давления газа на его объем есть также величина постоянная для данной массы газа (иными словами, давление газа обратно пропорционально его объему). Газовые процессы, протекающие при постоянной температуре, называют изотермическими.

Закон Шарля

Если замкнутый объем данной массы газа остается постоянным, то отношение абсолютного давления газа к его абсолютной температуре есть также величина постоянная (иными словами, давление газа прямо пропорционально его температуре). Например, при нагревании газа в замкнутом объеме его давление возрастает, а при охлаждении – падает. Газовые процессы, протекающие при постоянном объеме, называют изохорными.

Закон Гей-Люссака

Если абсолютное давление газа остается постоянным, то отношение объема данной массы газа к его абсолютной температуре есть также величина постоянная (иными словами, объем прямо пропорционален температуре). Например, при нагревании газа, находящегося под постоянным давлением, его объем увеличивается, а при охлаждении – уменьшается. Газовые процессы, протекающие при постоянном давлении, называют изобарными.

Рабочее тело пневмосистем

Это предварительно сжатый в компрессоре воздух, который представляет собой газовую смесь, в основном состоящую из двух газов: азота (78,08%) и кислорода (20,95%). В небольших количествах присутствуют инертные газы (аргон, неон, гелий, криптон и ксенон) и водород (0,94%), а также углекислый газ (0,03%). Помимо этих газов воздух содержит некоторое непостоянное по величине количество водяного пара (влаги).

Пневмо-компрессоры

Устройства для сжатия воздуха (газа) до необходимого рабочего давления. Бывают объемного (циклические и ротационные) и динамического типа.

Объемный

гидропривод

Привод, в состав которого входит гидравлический механизм, в котором жидкость находится под давлением с одним или несколькими объемными гидродвигателями

Гидроустройство

Техническое устройство, предназначенное для выполнения определенной самостоятельной функции в объемном гидроприводе посредством взаимодействия с рабочей жидкостью

Гидросистема

Совокупность гидроустройств, входящих в состав объемного гидропривода

Объемная

гидромашина

Гидроустройство, предназначенное для преобразования механической энергии в энергию потока рабочей жидкости (или наоборот) в процессе попеременного заполнения рабочей камеры рабочей жидкостью и вытеснения ее из рабочей камеры

Насос

Машина для создания потока жидкой среды

Жидкая среда

Капельная жидкость, которая может содержать твердую или газовую фазу

Объемный насос

Насос, в котором жидкая среда перемещается путем периодического изменения объема занимаемой ею камеры, попеременно сообщающейся со входом и выходом насоса

Насосный агрегат

Агрегат, состоящий из насоса или нескольких насосов и приводящего двигателя, соединенных между собой

Рабочая камера объемной

гидромашины

Пространство объемной гидромашины, ограниченное рабочими поверхностями деталей, периодически изменяющее свой объем и попеременно сообщающееся с местами входа и выхода рабочей жидкости

Гидроаппарат

Гидроустройство, предназначенное для управления потоком рабочей жидкости.

Примечание. Под управлением потоком рабочей жидкости понимается изменение или поддержание заданных значений давления или расхода рабочей жидкости либо изменение направления, пуск и останов потока рабочей жидкости

Кондиционер

рабочей жидкости

Гидроустройство, предназначенное для обеспечения необходимых качественных показателей и состояния рабочей жидкости

Гидроемкость

Гидроустройство, предназначенное для содержания рабочей жидкости с целью использования ее в процессе работы объемного гидропривода

Гидролиния

Гидроустройство, предназначенное для движения рабочей жидкости или передачи давления от одного гидроустройства к другому

Модульное гидроустройство

Гидроустройство, соединяющееся с другими гидроустройствами при помощи каналов, выведенных на две параллельные плоскости, по которым происходит стыковка с другими гидроустройствами

Насосный

гидропривод

Объемный гидропривод, в котором рабочая жидкость подается в объемный гидродвигатель насосом, входящим в состав этого привода

Гидропривод

поступательного движения

Объемный гидропривод, гидродвигателем которого является гидроцилиндр

Гидропривод

вращательного движения

Объемный гидропривод, гидродвигателем которого является гидромотор

Гидропривод с разомкнутым потоком

Насосный гидропривод, в котором рабочая жидкость от объемного гидродвигателя поступает в гидробак

Гидропривод с замкнутым потоком

Насосный гидропривод, в котором рабочая жидкость от объемного гидродвигателя поступает на вход насоса

Объемный

гидродвигатель

Объемная гидромашина, предназначенная для преобразования энергии потока рабочей жидкости в механическую энергию выходного звена

Гидроцилиндр

Объемный гидродвигатель с возвратно-поступательным движением выходного звена

Поворотный гидродвигатель

Объемный гидродвигатель с ограниченным поворотным движением выходного звена

Гидромотор

Объемный гидродвигатель с неограниченным вращательным движением выходного звена

Регулируемый

гидромотор

Гидромотор с изменяемым рабочим объемом

Рабочий объем

гидромотора

Разность наибольшего и наименьшего значений объемов рабочих камер гидромотора за один оборот выходного звена

Нерегулируемый гидромотор

Гидромотор с постоянным рабочим объемом

Запорно-регулирующий элемент гидроаппарата

Под запорно-регулирующим элементом понимается подвижная деталь или группа деталей гидроаппарата, при перемещении которой частично или полностью перекрывается рабочее проходное сечение

Гидроклапан

Гидроаппарат, в котором размеры рабочего проходного сечения изменяются от воздействия потока рабочей жидкости, проходящей через гидроаппарат

Гидроаппарат

Неклапанного

действия

Гидроаппарат, в котором размеры рабочего проходного сечения изменяются от внешнего управляющего воздействия

Регулирующий гидроаппарат

Гидроаппарат, который управляет давлением, расходом и направлением потока рабочей жидкости путем частичного открытия рабочего проходного сечения

Направляющий гидроаппарат

Гидроаппарат, который управляет пуском, остановкой и направлением потока рабочей жидкости путем полного открытия или полного закрытия проходного сечения

Гидроаппарат

прямого действия

Гидроклапан, в котором размеры рабочего проходного сечения изменяются в результате непосредственного воздействия потока рабочей жидкости на запорно-регулирующий элемент

Гидроклапан

непрямого действия

Гидроклапан, в котором размеры рабочего проходного сечения изменяются основным запорно-регулирующим элементом в результате воздействия потока рабочей жидкости на вспомогательный запорно-регулирующий элемент

Гидроклапан

давления

Регулирующий гидроаппарат, предназначенный для управления давлением рабочей жидкости.

Напорный

гидроклапан

Гидроклапан давления, предназначенный для ограничения давления в подводимом к нему потоке рабочей жидкости

Предохранительный клапан

Напорный гидроклапан, предназначенный для предохранения объемного гидропривода от давления, превышающего установленное

Гидродроссель

Гидроаппарат управления расходом, предназначенный для создания сопротивления потоку рабочей жидкости

Направляющий гидрораспределитель

Направляющий гидроаппарат, предназначенный для управления пуском, остановкой и направлением потока рабочей жидкости в двух или более гидролиниях в зависимости от наличия внешнего управляющего воздействия

Дренажная линия

Гидролиния, по которой отводятся утечки рабочей жидкости

Энергообеспечивающая подсистема привода

Производство и подготовка рабочих тел (осуществляется посредством компрессоров, гидронасосов, фильтров, теплообменников, ресиверов, гидробаков и т. п.)

Направляющая и регулирующая подсистема привода

Управление энергией давления рабочего тела, заключающееся в регулировании таких его параметров, как давление и расход, а также в распределении и направлении потоков рабочего тела (осуществляется посредством клапанов давления, дросселей, распределителей и т.п.).

Исполнительная подсистема привода

Полезная работа - выполнение различных рабочих перемещений или создание усилий в машинах и технологических установках - совершается исполнительными механизмами (цилиндрами, моторами, захватами и т. п.)

Информационная (сенсорная) подсистема привода

Ввод внешних управляющих сигналов от оператора, а также информации с датчиков и сенсоров о состоянии объекта управления.

Логико-вычислительная подсистема привода

Обработка введенных управляющих сигналов и информации в соответствии с заданной программой и вывод их на устройства управления энергией в силовой части привода.