Вакина В.В., Денисенко И.Д., Столяров А.Л. - Машиностроительная гидравлика

В. В. ВИКИНА, И. Д. ДЕНИСЕНКО, А. Л. СТОЛЯРОВ МАШИНО СТРОЯТЕОЬЮЯ ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ Допущено Министерством высшего и среднего специального образования УССР в качестве учебного пособия для студентов технических специальностей вузов киев головное издательство ИЗДАТЕЛЬСКОГО ОБЪЕДИНЕНИЯ ° ВИЩА ШКОЛА ттет 31.5б+ 30.123 В 14 УЛК 02! — 82 075,8 й(ашнностронтельная гидравлика. Прнмеры расчетоа / В. В.

Вакнна, И. Л. Денисенко, А. Л. Столяров — Кл Ваша шк. Головное нзд-во, 1986.— 208 с. В учебном пособия изложены основы гидравлики, кратко рассмотрены устройсгво н рабочий пропесс гидравлических машин н гндропрнводов, приведены расчетные формулы н некоторые данные справочного характера. Ланы примеры решения задач по всем разделам курса. Для студентов технических спепнальнастей вузов. Табл. 23. Ил. 155.

Бнблногр.: ! ! наев. Р е п е н з е н т й доктор техннческнх наук профессор А. А. Ярхо (Харьковский институт железнодорожного транспорта), кафедра гндрав. лыки а гидравлических машин Одесского политехнического института © Издательское обьединенне »Ваша школа», !987 2105000000' 041 М221(04) — 87 , Редакпяя учебной и научной литературы по машиностроению и приборо- строению Зав. редакпней О. А, Добровольский пвеАмсловме При изучении курса «Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы» («Гидравлика и гидравлические машиныа, «Гидравлика и гидроприводъ) наибольшие затруднения для студентов связаны обычно с решением задач.

Именно эта практическая часть курса в наибольшей степени способствует развитию инженерного мышления, сознательному овладению курсом, выработке навыков применения теоретических сведений к решению конкретных инженерных задач. Для изучения теоретического материала курса студент должен использовать учебник 111, практическим дополнением к которому и является данное учебное пособие. Позтому в начале каждого параграфа приводятся лишь основные определения и формулы, необходимые для понимания решения задач. Основная часть пособия отведена примерам решения типовых задач, причем их разбор проведен настолько подробно, чтобы студент мог понять метод решения, не прибегая к помощи преподавателя.

Примеры решения задач в основном составлены авторами настоящего пособия, некоторые из них заимствованы из учебной литературы. В большинстве случаев заимствованные условия задач подвергнуты определенной переработке с целью обеспечения единых методических принципов н приемов„ принятых в пособии. В приложениях к пособию приведены некоторые справочные материалы., Учебное пособие должно помочь студентам овладеть методами решения типовых задач по гидравлике, заменить в известной степени личное общение с преподавателем. Это обусловило структуру книги н характер изложения материала.

Главы 1 — 8 учебного пособия и задачи для самостоятельного решения написал канд. техн. наук. доцент И. Д. Денисенко, главу 10— канд. техн. наук доцент В. В. Вакина и главы 9, 11 — 13 — канд. техн. наук А. Л. Столяров. Часть первая. ГИДРАВЛИКА ГЛАВА 1. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИДКОСТЕЙ (1.1) Единица плотности в СИ вЂ” кг)м'. Значения плотностей некоторых жидкостей приведены в прил.

1. 2. Сжимаемость — свойство жидкости изменять свой объем под действием давления. Она учитывается коэффициентом объемного сжатия р„, представляющим собой относительное изменение объема жидкости, приходящееся на единицу давления: лу ! (1.2) о где ЛУ вЂ” уменьшение объема при увеличении давления на йр, У,— первоначальный объем жидкости. Единица измерения р, — Па-'.

Коэффициент объемного сжатия р связан с объемным модулем упругости Е соотношением ! Е (1.3) Значения коэффициента объемного сжатия р, для некоторых жидкостей приведены в прил. 1. 3. Тепловое расширение жидкости характеризуется температурным коэффициентом объемного расширения, представляющим собой относительное изменение объема жидкости при изменении температуры на 1 'С: зу ! (1.4) где И вЂ” изменение температуры жидкости.

Значения температурного коэффициента объемного расширения ('С ') для некоторых жидкостей приведены в прил. 1. Жидкость — физическое тело, обладающее текучестью, способностью изменять свою форму под действием сколь угодно малых сил. Основными характеристиками жидкостей являются плотность, сжимаемость, тепловое расширение, вязкость. 1. Плотность однородной жидкости — это отношение ее массы гл к занимаемому объему 1~: 4. Вязкость — это свойство жидкости оказывать сопротивление деформа. цни сдвига. Оно проявляется при движении жидкости.

Сила трения между слоями жидкости АР = р ~ — „~ 53, (1.5) где )о — коэффициент пропорционально- рио. П1 сти, называемый динамической вязкостью, о(и — приращение скорости, соответствующее приращению координаты ду (рис. 1.1), ЬЯ вЂ” площадь поверхности соприкасания слоев. ~Касательное напряжение в жидкости ЛЕ 1ои т 1пп — = п1 — ~.

ьо о (1.6) В СИ динамическая вязкость измеряется в паскаль-секундах (Па ° с). Наряду с динамической вязкостью вводится понятие кинематической вязкости: о —— (1.7) Р Она измеряется в м'/с, или в мм'/с. Значения кинематической вязкости для некоторых жидкостей приведены в прил. 1. ПРИМЕРЫ 1.1. Определить плотность жидкости, полученной смешиванием 1О л жидкости плотностью р, — 900 кг/м' и 20 л жидкости плотностью р, = 870 кг/м'.

Решение. Плотность смеси находим путем деления ее массы на объем: в|~1 + Рок эпо ° о'о1 + это ' о'ое 880 кг/мо Р, + Р., о,о~ ~- о,от 1.2. Определить повышение давления, при котором начальный объем воды уменьшится на 1 о4. Решение. Из формулы (1.3) находим ЬУ ! йр = — —, Р Р ° ЛУ где по условию задачи относительное уменьшение объема — = 0,01, а коэффициент объемного сжатия для воды ро = 4,85 ° 1О 'о Па '. Следовательно, искомое повышение давления йр- -о =206 10' Па. -~о э 1.3. Стальной трубопровод длиной 1 =* 300 м и диаметром 0 = = 500 мм испыгывается на прочность гидравлическим способом.

Опре- делить объем воды, который необходимо дополнительно подать в трубопровод за время испытания для подъема давления от р, = 0,1 МПа до р, = 5 МПа. Расширение трубопровода не учитывать. Объемный модуль упругости воды Е = -2060 МПа. Решение. Из формулы (1.3) находим 1ь РУо = Е (Ро Ро) 4 ! 2 00 Шв (5оΠ— Оо!) ° 10 Х 1 и0о ! х ' ' 300=0,14 ма=140 л. 3,!4 О,во 4 1.4. Определить, насколько уменьшится давление масла в закрытом объеме (У, = 150 л) гидропривода, если утечки масла составили ЛУ = = 0,5 л, а коэффициент объемного сжатия жидкости р, = 7,5 х Х 10 ' Па Деформацией элементов объемного гидропривода, в которых находится указанный объем масла, пренебречь.

Решение. Из формулы (1.2) находим ЬР— У вЂ” ~ , — 2,67 ° 10' Па = 2,67 МПа. 1'о Ро 150 7,6 Ю вЂ” !о 1.5. Высота цилиндрического вертикального резервуара равна й = 1О м, его диаметр Р = 3 м. Определить массу мазута (р, = = 920 кг/мо), которую можно налить в резервуар при 15 'С, если его температура может подняться до 40 'С. Расширением стенок резервуара пренебречь, температурный коэффициент объемного расширения жидкос'ги !3, = 0,0008 'С '. Решение. При повышении температуры жидкость расширяется и ее объем увеличивается. Пусть Уо и Н, — объем и высота столба мазута при 15 'С, а У и Н вЂ” то же, при 40 'С, причем Н не может быть больше высоты резервуара.

В соответствии с формулой (1.4) имеем О иО Уо 1 4 4 1 Н вЂ” Но 1 Но л0~ Н М Но Л! Но 4 откуда, принимая Н = 10 м и И = 40' — 15' = 25'С, получаем Н !О 1+ Р!Ы 1+ 0,0008 220 Масса мазута, которую можно залить в резервуар, 1п=ро"о=ро 4 Но=920 4 9,8=63700 кг. 1.6.

Определить повышение давления в закрытом объеме гидропри- вода при повышении температуры масла' от 20 до 40 'С, если темпера- турный коэффициент объемного расширения (), = 7 10 'С ', коэф- фициент объемного сжатия ро = 6,5 10 "Па '. Утечками жидкости и деформацией элементов конструкции объемного гидропривода пре- небречь. Решение. Из-за повышения температуры объем жидкости, согласно зависимости (1.4), увеличится на величину 6У = РУ,Л1, где У, — первоначальный объем масла, Ы = 40— — 20 = 20 'С вЂ” повышение температуры. Из формулы (1.2) величина повышения давления ЛУ 1 Лр = — —.