Наземцев А.С., Рыбальченко Д.Е. - Гидравлические и пневматические системы. ч.2 Гидравлические приводы и системы. Основы (1053469), страница 6
Текст из файла (страница 6)
2.б). Рис. 2.5. Пример появления кавитации Обычно разрыв возникает при давлениях, лишь немного меньших давления насыщенного пара. Низкая прочность реальных жидкостей связана с наличием в них так называемых кавитационных зародышей: микроскопических газовых пузырьков, твердых частиц с трещинами, заполненными газом, и др.
Появление в жидкости паровоздушных пузырьков называется кавитацией. Сжимаемость жидкости, содержащей паровоздушную смесь, значительно возрастает. Сопротивление жидкостей растяжению уменьшается с увеличением растворенного в них газа и увеличивается после опрессовывания их давлением, а также в результате выдержки времени. Теплопроводность и теплоемкость. Для поглощения, отвода и последующего рассеивания теплоты, выделяющейся при работе гидросистемы, необходимо, чтобы рабочие жидкости обладали высокими показателями теплопроводности и теплоемкости.
Теллопроеодносгпь — свойство материала передавать теплоту через свою толщу от одной поверхности к другой, если эти поверхности имеют разную температуру. Численной характеристикой теплопроводности материала является коэффициент теплопроводности. Коэфгрициент теплопроводности жидкостей Х, зависит от температуры и равен количеству теплоты, которое проходит за единицу времени через единицу площади поверхности на единицу толщины слоя.. )ч = а(1+0,012г), где а — коэфгрициент, зависящий от сорта жидкости (для минеральных масел а = 0,0003 — 0,00027).
Для практических расчетов можно принимать Ц = 0,136 Вт/(м.'С). Теплоемкость — свойство материала при нагревании поглощать теплоту, а при охлаждении — отдавать ее. Показателем теплоемкости служит удельная теллоемкосгпь с (количество теплоты, необходимое для повышения температуры единицы массы на 1 С). Для минеральных масел с = 1,00...2,1 кДж/(кг'С). 22 2.3. Основы гидростатики 2.3. Основы гидростатики Гидростатикой называют раздел гидромеханики, в котором рассматривают законы, действующие в жидкостях, находящихся в состоянии относительного покоя, т.е. когда отсутствуют перемещения частиц жидкости относительно друг друга. Поскольку жидкости практически не сгюсобны сопротивляться растяжению, на неподвижную жидкость из поверхностных сил могут действовать только силы давления, причем на внешней поверхности рассматриваемого объема' силы давления всегда направлены по нормали внутрь объема жидкости и, следовательно, являются сжимающими.
Таким образом, в неподвижной жидкости возможен только один вид напряжения — напряжение сжатия, т.е. гидростатическое давление, основным свойством которого является тр, что в любой точке жидкости давление по всем направлениям одинаково. Рассмотрим условие равновесия объема Р жидкости ограниченного цилиндром, в основании которого находится некоторая произвольная точка М, расположенная на глубине й (рис. 2.6, а). Рис. 2.6.
Схемы для рассмотрения вопросов гидростатического давления Так как на свободную поверхность жидкости, находящуюся в сосуде„действует давление рс, то на рассматриваемый объем в проекции на вертикаль действуют силы: рвЛА+ 6 = р ЛА, где 6 = )тра — вес еьделенного цилиндра жидкости; лА — площадь основания цилиндра; р — давление в точке М. Силы давления на боковую поверхность цилиндра в уравнение не входят, поскольку они нормальны к вертикали. Подставив математическое выражение для 6, и перегруппировав члены уравнения, получим Р— Рз +Рыл Данное уравнение называют основным законом гидросгпагпикш абсолютнбе давление в любой точке покоящейся жидкости равно сумме давления на свободной поверхности и давления, созданного весом столба жидкости над данной точкой.
Основной закон гидростатики позволяет подсчитать давление е любой точке покоящейся жидкости. Величина ро является одинаковой для всех точек объема жидкости, поэтому, учитывая основное свойство гидростатического давления, можно утверждать, что внешнее давление на поверхность А жидкости, равное отношению нормальной составляющей суммы сил Е, приложенных извне, к площади поверхности А, передается всем точкам этой жидкости и по всем направлениям одинаково. Это положение называют законом Паскаля (рис. 2.6, 6). * Под внешней поверхностью жидкости понимают не только поверхность раздела жидкости с газообразной средой или твердыми стенками, но и поверхность объема„мысленно выделяемого из общего обьема жидкости.
23 2. Физические основы функционирования гидросистем Закон Паскаля лежит в основе принципа действия множества гидравлических устройств и машин в которых реализуются преобразование силы, перемещения и давления. Преобразование силы. Рассмотрим принцип действия гидравлического домкрата (рис. 2.7, а). Если к нагнетательному поршню А, площадь которого равна Ан приложить силу Рн то в жидкости появится давление Р = Р;1А,. Это же давление действует на поршень В, площадь которого равна Аг: Р =Гг1Аа следовательно: А, Аг Р, А, 'А, Таким образом, приложив к нагнетательному поршню А малые силы, можно за счет большей площади рабочего поршня В, получить на нем силы большей величины.
Рис. 2.7. Преобразование силы и перемещения Преобразование перемещений. Давление в рассмотренной системе всегда соответствует нагрузке и площади, на которую она действует. Если сила Х; будет такой, что сила давления на поршень В окажется больше нагрузки Гг, то поршни начнут перемещаться (рис. 2.7, б). Поршень А, опустившись на расстояние 1, выдавит под поршень В объем жидкости Р =А„1ь который поднимет его на высоту 1г = $'1 Аг. Таким образом, перемещения поршней обратно пропорциональны их площадям: У = А, 1, = Аг1г; — ' = —. 1, А г ! Преобразование давлений.
Устройство для повышения давления жидкости, состоящее из двух соединенных между собой цилиндров разного диаметра называют гидравлическим мультиплокагпором (рис. 2.8). Рис. 2.8. Схема гидравлического мультипликатора Давление Р,, действующее на поршень площадью А,, создает на нем силу Г, которая передается на поршень площадью Аг, в результате чего под ним возникает давление рг: Рг А, А, Г=Р,А, =РгАг* = * Рг =Р1 Р, Аг 'Аг 2.3.
Осноаьг гидростатики Отношение величин входного и выходного давлений в мультипликаторе обратно пропорционально отношению площадей его поршней. Простейшим прибором для измерения давления является пьезометр, представляющий собой вертикально установленную прозрачную трубку, верхний конец которой открыт в атмосферу, а нижний присоединен к емкости, в которой измеряется давление. Высоту Ар столба данной жидкости, соответствующую давлению р в данной точке, называют льезометроческой высотой„ Лр — — —. РЯ Если на свободную поверхность жидкости действует атмосферное давление (рис. 2 9, а), то пьезометр показывает высоту столба жидкости над точкой подключения пьвзометра, т.е. фактически выполняет функцию уровнемера.
Рис. 2.9. Измерение давления с помощью пьезометра Если в емкости создать избыточное давление р,,~= Г/А (рис. 2.9, б), то уровень жидкости в пьезометре поднимется на высоту О„,з: и Р.а иЖ РК При этом давление жидкости на уровне подключения пьезометра к емкости будет равно Р НОРИ+ НизбР8 Ь~РК где Ас — глубина подсоединения пьезометра. Если в емкости создать вакуум (рис. 2.9, в), то пьезометрическая высота Ьр окажется ниже уровня жидкости в этой емкости на величину Н„„.
Измерения посредством пьезометра проводят в единицах длины, поэтому значения давления могут быть выражены в единицах высоты столба определенной жидкости. Например, одной технической атмосфере соответствуют Ь, = = =10 м водяного столба (вод. ст.); р 100 000 р,,х 100010 Ь = = — =0,735мм ртутного столба (рт. ст.). р 100000 рр, к 13 600.10 Пьезометры просты по конструкции и обеспечивают высокую точность измерений, однако их нельзя использовать для замеров давлений в промышленных гидросистемах, поскольку рабочие жидкости в них находятся под давлениями во много раз превышающими атмосферное.
Так для измерения давления воды всего в 1 МПа потребуется пьезометр высотой 100 и. 25 2. Физические основы функционирования Гидросистем 2.4. Основы гидродииамики Гидродинамике — раздел гидромеханики, в котором изучаются движение несжимаемых жидкостей и их взаимодействие с твердыми телами. Для описания течения жидкостей с применением современного математического аппарата, в качестве объекта исследования используют абстрактную, не существующую в природе абсолютно несжимаемую и не- вязкую жидкость, которую называют идеальной жидкостью. Описание течения реальных жидкостей производитсяя на основании математических моделей, составленных для идеальной жидкости, с введением в них корректирующих поправок. Течение жидкости может быть установившимся (стацианарным) и неустановившимся (нестационарным).
Установившимся называют течение жидкости, при котором давление и скорость зависят от координат рассматриваемой точки и не зависят от времени. Давление и скорость могут изменяться по пути следования частицы жидкости, на в конкретно взятой точке зти параметры остаются неизменными. Траектории частиц жидкости при установившемся течении остаются неизменными во времени. Нвусгпаноеившимся называют течение жидкости, параметры которого (все или некоторые) в рассматриваемых точках изменяются во времени. При неустанавившемся течении траектории различных частиц, проходящих через данную точку пространства, могут иметь разную форму.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
