Никитин О.Ф. Гидравлика и гидропневмопривод DJVU (948287), страница 26
Текст из файла (страница 26)
При длине трубопровода Ь < сТ! 2 уже будет наблюдаться явление непрямого гидравлического удара с повышением давления, значительно меньшим, чем при прямом ударе. Другой способ гашения гидравлического удара — увеличение времени закрытия (или открытия) задвижки. Если закрытие трубопровода происходит так медленно, что Т > 2Ыс, то гидравлический удар будет непрямым, и уровень повышения (или понижения) давления будет не столь значительным, как при прямом ударе, При этом если требуется обеспечить в трубопроводе повышение уровня давления не более заданного Лр, то необходимое для этого время закрытия задвижки можно определить по следующей формуле: Действие воздушного колпака заключается в том, что повышение уровня давления в трубопроводе воспринимается воздухом, 147 Ч.
У. Гидравлика содержащимся в колпаке, т. е. он служит своеобразным буфером. Однако полезное действие воздушных колпаков сказывается лишь прн их достаточной емкости. Разновидностью установки воздушных колпаков является размещение пневмогидроаккумуляторов в непосредственной близости от перекрытия трубопровода. В настоящее время применяют специальные клапаны-гасители гидравлических ударов, которые автоматически открываются при повышении давления против допустимого и сбрасывают часть рабочей жидкости нз трубопровода, тем самым снижая высокое давление в трубе.
Для ослабления гидравлического удара в дернвационных ппольнях и трубопроводах используют уравнительные башни — водяные колонны, заканчивающиеся открытыми резервуарами. Их устанавливают между напорной штольней и напорным трубопроводом. При таком расположении уравнительные башни ослабляют эффект гидравлического удара в трубопроводе и предохраняют напорную штольню и турбину от значительного повышения давления. Гидравлический таран. Примером использования гидравлического удара для полезных целей является гидравлический таран (рис.
4.7) — водоподъемное устройство ударного действия, объеднняющее в себе двигатель и насос и Б работшощее за счет напора Н. Гид- 0~ равлический таран состоит из подводящего напорного трубопровода длиной 10...20 м, рабочей камеры с Рис. 4.7. Схема гидравличес- двумя клапанами; ударным А и накого тарана гнетательным Б, воздушного колпа- ка н нагнетательного трубопровода. При этом ударный клапан, опускаясь под действием силы тяжести, открывает выходное отверстие, а нагнетательный, наоборот, закрывает отверстие.
Гидравлический таран действует следующим образом. Вода, поступающая в рабочую камеру по подводящему трубопроводу, начинает вытекать наружу через отверстие клапана А. Вытесненный водой клапан А поднимается и закрывает отверстие. В результате внезапной остановки потока в рабочей камере происходит гидравлический удар с резким повышением уровня давления,под действием которого открывается клапан Б, и часть воды выталкивается из рабочей камеры под воздушный колпак, а оттуда в нагнетательный трубопровод. 148 1л. 4.
Воздействие потока жидкости на преграды Повышенное давление в рабочей камере, вызванное гидравлическим ударом, быстро падает, вследствие чего закрывается клапан Б, и под действием силы тяжести открывается клапан А. Вода из рабочей камеры будет вытекать наружу через клапан А и закроет его. В рабочей камсрс снова произойдет гидравлический удар и т. д. Таким образом, гидравлический таран работает автоматически и, затрачивая большую часть расхода Д, поступающего по подводящему трубопроводу, на излив наружу через клапан А, меныпую часть расхода поднимает по нагнетательному трубопроводу на высоту !2, значительно превышающую высоту И Предельная высота 12 подьема воды зависит от величин Н и Д. Высота подъсма воды гидравлическим тараном в 10 раз превышает напор Н()2 се 10Н).
Расход 21 воды в нагнетательной трубе гидравлического тарана связан с расходом Д в подводящем трубопроводе зависимостью 21ДН = 912, где 2) - коэффициент полезного действия тарана, который в зависимости от отношения 121Н имеет следующие значения: !тгН....... 2 3 5 8 1О ч ...,.......,. 0,85 0,78 0,69 0,58 0,52 Гидравлические тараны применяются в водоснабжении и орошении при подаче небольшого количества воды на большую высоту из водотока, имеющего значительный расход.
Гидравлический таран работает без двигателя, прост и надежен в эксплуатации, а поэтому широко применяется в гидромелиоративном деле. 4.3. Примеры решения задач 4.1. Жидкость вытекает через колено и соп.ю. Определить силы срезания Т, и разрыва Т„„„болтов в сечении у рг 1 — 1. ! 2 2 Решение. Вьщелим часть потока сече- т срез ниямн ! — ! и 2 — 2 и запишем уравнение г. Ртр равновесия сил; ~гиии р = рт -'- 1'2 р б"ч Р0~ 2 Р0" з = !ст "~дни где Р1 —— р1ЯБ Р2=0; 1')д =рЩ' Ргд =-рОУ;. К задаче 4 1 149 Ч. 1 Гидравлика Исходя из уравнений равновесия сил по осям координат х, у, имеем Рх =0: Грмр Р1~! '~ Р011 Х ~Рх =0: Гш„=~+Р~1,.
4.2. Металлический конус плотностью металла р, с углом при вершине 2а = 60' и диаметром основания в1„обращенный вершиной вниз, испытывает воздействие вертикальной струи воды, вытекающей из сопла фонтана. Диаметр сопла 4, расход воды через сопло Д„. Пренебрегая сопротивлением воздуха, определить, на какой высоте г, будет парить конус. Решение.
Из уравнения Бернулли, составленного для сечений 0--0 и 1 — 1 потока, имеем скорость в сечении 1-1 Р; =,Я вЂ” 2яз,. Сила воздействия потока воды на конус Е„„= РО,У; — Р0,1з — — РР,КП вЂ” сози К Сила тяжести металлическо~ о конуса гт = = р„,„дВ'„= р„,„дяЫ„~/3/24, И'„— объем конуса. Принимая Р„„„= Сг, находим зь 4.3. В системе смазки двигателя внутреннего сгорания устанавлившот центрифугу для фильтрации смазочного масла.
В цилиндрический корпус центрифуги из магистрали двигателя масло плотностью р„, подлежащее очистке, подводится под давлением. Внутри корпуса создается давление р,. Часть поступающего масла через расположенное тангенциально на выходе сечение 2 — 2 из подводящих трубопроводов через сопло отводится из центрифуги. Возникающие при этом реактивные силы создают крутящий момент, в результате чего вращается цилиндрический ротор центрифуги. Прн вращении ротора взвешенные механические частицы загрязнений под действием сил инерции отбрасываются от оси вращения к периферии и осаждаются на внутренних стенках ротора.
Очищенное масло по центральному каналу стекает в смазочную систему. Определить диаметр д,выходных отверстий сопла, если они должны обеспечивать работу центрифуги при заданных частоте вращения ротора и, моменте сопротивления вращения системы Мвм,р, радиусе Яз и месте расположения подводящих трубопроводов, коэффициенте сопротивления сопел 1. 150 1д 4.
Воздействие потоки жидкости но прегриды 12 К задаче 4.3 Ре ~ение. В проточном канале трубопровода с соплом при его вращении вместе с ротором создастся относительное движение. Если это движение рассматривать в системе координат, жестко связанной со стенками трубопровода, то при постоянной во времени относительной скорости (скорости вращения) движение жидкости будет установившимся. Уравнение Бернулли в этом случае для сечений 1 — 1 и 2 -2 (вход и выход трубопровода) примет вид г,г гч + — ~ч-а, — '- — г= в ч- — з+а, ря 2я 2я ря 2д 2я Приняв з~ = зз - -0; р~ — рй р — ри„; Г, =- 0; (/з = шЯз — окружная скорость; (I, = озЯ, = 0; а, ч аз = 11 ш = 2ап 160; й,т = ~„, К /2В, имеем 151 Ч. 1 1 идравлика Рб ~2 еэ Л2 ~2 2 2 2 2 +С вЂ”.
ря 2л 2я 2д Из этого выражения находим угловую скорость вращения ротора 2р, + ро22Л22 р(1+~) В установившемся режиме реактивный момент Мр,м — — — 2РД(02— -~~)А2. После преобразований с учетом О = "гзпл~/4 и М„„р — — Мр получаем М „, =2р~г (Р~ -У2)Ага/4. Отсюда яюк ~~с РЧ~2(~2 ~'2)~~2 Часюпь П ГИДРОПНЕВМОПРИВОД Сила есть, и надо этой силой распорядиться с умом. Народиая мудрость КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОЧЕРК РАЗВИТИЯ ГИДРО-, ПНЕВМОПРИВОДА И ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ Объемный гидроириаод. В древнем Египте, .Индии, Китае были построены каналы и водохранилища грандиозных по тем временам размеров.
Археологи располагают данными о существовании оросительных систем и устройств для подачи воды за 5 000 лет до н. э. История Древнего мира содержит немало примеров оригинальных систем водоснабжения, и сегодня поражающих наше воображение своим совершенством. Так, в Индии глубина некоторых водохранилищ достигала 15 м, в Китае около 2 500 лет назад был построен Великий канал длиной около ! 800 км, который соединял приустьевые участки крупных рек страны. В Риме 2 300 лет назад был построен первый водопровод. На территории Евразии также были построены многочисленные каналы и сооружения для добычи и транспортирования воды. Земледелие в районах Кавказа и Средней Азии велось с применением орошения.
Некоторые из каналов, проложенных в низовьях Аму-Дарьи около 2 000 лет назад, используются и по сей день (естественно, после многочисленных ремонтов и реконструкций). Задолго до Архимеда строились оросительные каналы и водопроводы. В Древнем Риме сооружались сложные системы водоснабжения. Древнейший известный нам механизм — водоподъемное колесо — поднимал 8...10 мз воды!ч на высоту 3...4 м.
Еще в 1700 г, до н. э. в Каире для подъема воды из колодца глубиной 90 м исгюльзовали так называемый цепной насос (бесконечная цепь с прикрепленными глиняными ковшами). Это был первый шаг к изобретению ковша. Несколько таких ковшей были прикреплены к цепи или колесу. Для вращения устройства н подъема воды использовалась мускульная сила людей или животных.
При археологических раскопках такие ковшовые конвейеры, сделанные примерно в 1000 г. до н. э., были найдены в Египте и Китае. В Китае колесо было оборудовано прикрепленными глиняными горшками, из которых при достижении верхней точки выливается ранее набранная внизу вода. 155 Ч.И. Гидропневмопривод Изобретателем первого поршневого насоса считают древнегреческого механика Ктезибия П1-1 в. до н. э.). Насос бьп изготовлен из бронзы, имел все основные элементы современного насоса (плунжер, цилиндры, клапаны, эксцентриковый привод плунжеров) и предназначался для тушения пожаров. Устройства и машины, созданные Ктезибием и Героном в Александрии, служили образцами для подражания в течение многих столетий. В сочинениях Герона (около 1 в. до н.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
