Башта Т.М. - Машиностроительная гидравлика (1067403), страница 17
Текст из файла (страница 17)
33. Коэффициенты местных сопротивлений жидкости в распределителях является преимущественно турбулентным. В соответствии с этим можно считать, что гидравлические характеристики (потери напора Лр) распределителей весьма близки к параболе и могут быть определены зависимостью л ~7, ,0' 23 Рэ' где у' — расход жидкости; в — площадь проходного сечения; у — объемный вес жидкости; д — ускорение силы тяжестй ь — коэффициент сопротивления. Значение ~ для золотниковых распределителей обычно колеблется в пределах ь = 3 †: 5.
Потери напора в золотниковом распределителе зависят также от вязкости жидкости. Эта зависимость может быть достаточно точно выражена эмпирическим выражением 1 иэ 40 2 И где и — вязкость жидкости в ест; и — скорость потока жидкости в м/сек; д — ускорение силы тяжести в лт/секэ.
Приведенные данные можно применять лишь для приближенных расчетов гидросистемы. Для точных расчетов требуются дополнительные данные испытания (проливки) коцкретных местных сопротивлений в реальных условиях нх работы. Вход в трубу. Практический интерес представляет местное сопротивление, оказываемое при входе жидкости в трубу иэ большего объема, в качестве которого здесь служит жидкостный бак, силовой цилиндр, пневмогидравлический аккумулятор, фильтр и др. Под большим объемом понимается объем с площадью сечения в плоскости, перпендикулярной к оси отверстий (трубы) ~ Р ж 100 ~, где 7' — площадь сечения отверстия.
Расчет потерь для этого случая ведется по формуле (70), причем под и понимается средняя скорость жидкости в трубе. Коэффициент Ь при острых кромках входного отверстия (рис. 34, а) можно принять равным 0,5. При входных кромках л) б7 б7 з) Рис. 84. Схемы ввода жидкости з трубу отверстия, вакругленных по дуге круга (рис. 34, б), величина коэффициента ь уменьшается, достигая при отношении г/77 = = 0,1 —; 0,2, где г — радиус закругления входной кромки и ,0 — диаметр отверстия, значения 0,05 — 0,03. При заделке трубы в плоскую стенку коэффициент повышается до 0,5. Уменьшить коэффициент сопротивления на входе жидкости из болыпого объема в трубу можно также выполнением на входе в нее фасок (рис.
34, в), причем значение коэффициента зависит от величины угла а конуса и относительной длины — конуса, где (и Н вЂ” параметры конуса. Для практического применения может быть рекомендован конус с относительной длиной — = 0,2 †: 0,3 и с углом а = 40 + 60'. Величина коэффициента сопротивления в этом случае составляет 0,1 — 0,15. Если труба диаметром д заделана в резервуар так, что ее конец входит в резервуар и находится на некотором расстоянии 1 от его стенки (дна), на величину коэффициента сопротивления будет, помимо прочего, влиять относительное расстояние в среза трубы от стенки (рис. 34, г); величина коэффициента для этого случая может быть принята равной ~ = 1.
81 Внезапное сужеяие трубопровода. В случае, если вход жидкости в трубу происходит иа трубы большего сечения, имект место условия течения жидкости с внезапным сужением трубопровода (рис. 35). Величина потерь напора пг для этого случая с внезапи ным сужением может быть выражена общим уравнением Н=~" —, (71) Рис. 35. Расчетная схема ввеаапвого сужения трубопровода где и — скорость жидкости в трубе меньшего диаметра. Коэффициент сопротивления 9 для этого случая зависит от отношения диаметров г7а и Н, труб малого и большого сечений (влиянием числа Ве пренебрегаем).
Для практических расчетов можно пользоваться данными, приведенными ниже: --1-..., . 4 3,5 3 2,5 2,0 1,5 1,25 1,1 1,0 ° ° ° ° ° ° 0,45 0,43 0,42 0,4 0,37 0,28 0,19 0,1 0 В общем случае коэффициент сопротивления при внезапном сужении трубопровода рассчитывается по выражению (в расчетах принимается скорость жидкости в трубе малого сечения) 9 = 0,511 — „—,), где г" и 7' — площадь сечений трубопровода соответственно до сужения и в месте сужения.
Для уменьшения вихреобразований и связанных с ним потерь напора, имеющих место при внезапных сужениях, переходную кромку закругляют или выполняют на ней фаску. Максимальный эффект достигается при постепенном 1коническом) сужении с плавным сопряжением конического и цилиндрического участков. Для этого может быть рекомендован конус с углом а = 40 —: 60'. Величина коэффициента ь в этом случае может быть ввята равной 0,1 — 0,15.
Внезапное расширение трубопровода. Условия, соответствующие внезапному расширению трубы, имеют место при вводе жидкости из трубы в баки, силовые цилиндры, пневмогидравлические аккумуляторы, фильтры и прочие емкости. Величина потери напора для случая внезапного расширения трубы равна скоростному напору потерянной скорости (теорема Бэрда-Карно): ц ("* 28 где иэ и и, — скорости в трубах малого и большого сечений. При истечении в трубу (резервуар и прочее) с большим поперечным сечением величина и, практически равна нулю в соответствии с чем потеря напора составит (73) 28' Сложение потерь.
Общая потеря напора в магистрали равна сумме потерь в отдельных ее компонентах. Однако простое суммирование потерь допустимо лишь в том случае, если расстояние между местными сопротивлениями будет больше участка, необходимого для стабилизации потока после прохождения им каждого местного сопротивления. Так, например, жидкость, поступающая пэ трубы с турбулентным течением в трубу с ламинарным течением, должна протечь некоторый участок трубопровода, прежде чем установится профиль скоростей, соответствующий ламинарному течению. Этот участок называется входным (начальным). При нарушении ламинарного течения каким-либо местным сопротивлением течение стабилизируется также после прохождения жидкостью какого-то пути.
Например, нарушение потока, возникающее в отводах, сохраняется на расстоянии около 50 диаметров трубы. Длина 1, участка стабилиаации может быть подсчитана по выражению 1, =0,69Кеэ "Ы где Ы вЂ” внутренний диаметр трубы. При тщательном закруглении входных кромок трубы длина начального участка, на котором заканчивается формирование ламинарного потока, уменьшается до — 0,029 Вес~. Местные сопротивления стремятся по возможности разделить прямолинейными участками и расположить их друг от друга на расстоянии (( (10 —: 20) И. При необеспечении этого условия поток не успевает стабилизироваться и расчет потерь на местных сопротивлениях усложняется. Поскольку местные сопротивления магистралей гидравлических систем машин устанавливаются на произвольных расстояниях, потери в них можно учесть лишь приближенно.
Трудно также учесть взаимное влияние друг на друга местных сопротивлений, обусловленное малыми расстояниями между ними. Поэтому при практических расчетах трубопроводов потерями на входе и взаимным влиянием местных сопротивлений ввиду их относительно небольшой величины в сравнении с общими потерями обычно пренебрегают. 83 ИСТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТИ ЧЕРЕЗ ОТВЕРСТИЕ В ТОНКОЙ СТЕНКЕ Особенностью истечения жидкости через отверстия или щели в тонкой стенке (диафрагме) (рис. 36, а — г) является то, что запас потенциальной энергии жидкости в процессе истечения превращается в основном в кинетическую энергию струи. Этот вид истечения является одним из наиболее распространенных в гидроаппаратуре. Под тонкой понимается такая стенка, при которой вытекающая струя соприкасается лишь с кромкой отверстия, обращенной внутрь сосуда, и не касается боковой поверхности отверстия (соответствует полному сжатию струи).
Опыт показывает, что длина участка, на котором происходит сжатие струи, может быть при определенных условиях равна 0,5 диаметра отверстия, а следовательно, для того чтобы предотвратить касание струи с поверх- ДД а~ б) ф Рис. 36. Виды дроссельиых отверстий (шайб) костью отверстия, толщина в стенки должна быть не больше диаметра с( отверстия. Длину отверстия в можно уменьшить, сохраняя при атом прочность стенки, до любой малой величины путем выполнения кромки по схеме, показанной на рис.
36, а. Известно, что перепад давлений Лр и расход (~ жидкости через такое отверстие свяааны уравнением (74) где 7' — сечение отверстия; Т и я — объемный вес жидкости и ускорение силы тяжести; )ь — коэффициент расхода. Коэффициент расхода равен произведению р = ше, где ш— коэффициент скорости и е — коэффициент сжатия струи по выходе ее из отверстия. и Коэффициент скорости ср равен отношению ш= —, где и„, = им ' = Р 2уН вЂ” теоретическая скорость истечения идеальной жид- кости при напоре Н и и < и — фактическая скорость реальной (вяэкой) жидкости с учетом торможения скорости слоев у кромки отверстия. Коэффициент сжатия е определяется отношением е = с-, =Т' где 7 — сечение отверстия и 1, = 4 ( 1 — сечение струи в сжатом ее месте.
Это сжатие сечения струи обусловлено тем, что частицы нгидкости движутся по криволинейным траекториям к отверстию со всех сторон, вследствие чего струя при истечении иэ отверстия отрывается от стенки у входной кромки и на некотором расстоянии от него сжимается, в результате площадь ,о Оу ют г у ~а> г у ю" 'яе Рнс. 37. Коэффициент расхода череэ круглое отверстие в тонкой диафрагме сечения струи в уаком ее сечении будет меньше площади сечения отверстия.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
