МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Ухтинский государственный технический университет»
(УГТУ)
Индустриальный институт (среднего профессионального образования)
Гидравлика и гидропривод
Методические рекомендации к практическим работам
Ухта, УГТУ, 2017
Содержание
| Пояснительная записка | |
| Раздел I Основы гидравлики | |
| Практическая работа №1 «Определение давления в баллоне паяльной лампы» | |
| Практическая работа №2 «Определение вязкости жидкости» | |
| Практическая работа №3 «Решение задач на вычисление давления, усилий действующих в прессе на основе закона Паскаля, Архимеда, условия плавания тел» | |
| Практическая работа №4 «Решение задач на гидравлические элементы потока» | |
| Практическая работа №5 «Гидравлический удар» | |
| Раздел II Основы гидропривода | |
| Практическая работа №6 «Изучение конструкции основных элементов насосов и насосных установок» | |
| Практическая работа №7 «Изучение конструкции поршневых исполнительных механизмов» | |
| Практическая работа №8 «Изучение конструкции гидромотора, расчёт и выбор основных параметров» | |
| Практическая работа №9 «Изучение устройства гидропривода автомобилей и механизмов» | |
| Практическая работа №10 «Изучение гидравлических схем управления оборудованием (по вариантам и выбору)» |
Пояснительная записка
Настоящие методические указания предназначены для проведения практических занятий по дисциплине «Гидравлика и гидропривод», а также предназначены для оказания методической помощи обучающимся технических специальностей Индустриального института (СПО).
Цель практических занятий по дисциплине «Гидравлика и гидропривод» – закрепление теоретического материала по курсу гидравлики, приобретение навыков работы с контрольно-измерительными приборами и другой исследовательской аппаратурой.
Практическая работа №1
«Определение давления в баллоне паяльной лампы»
Цель работы: Опытное определение избыточного давления в баллоне паяльной лампы и выражение его в трёх известных системах единиц измерения
Ход работы
Гидростатика является разделом гидравлики, в котором изучают законы равновесия жидкости, находящейся в покое. Силы, действующие на частицы жидкости в покое, подразделяются на поверхностные и массовые.
К поверхностным силам относятся силы, давление, направленные нормально к площадке, на которую они действуют, и силы внутреннего трения, являющиеся касательными.
К массовым силам относят силы давления тяжести и силы инерции. Массовые силы характеризуются ускорениями, которые они сообщают единице массы.
Гидростатическим давлением называют силу, действующую на единицу площадки по нормам к поверхности, которая ограничивает бесконечно малый объем внутри покоящейся жидкости.
Гидростатическим давлением в любой точке жидкости складывается из давления на её свободную поверхность и давление столба жидкости, высота которого равна расстоянию от этой точки до свободной поверхности:
| P = P0 + ρ × g × h, Па, | (1.1) |
| где | P | – | гидростатическое давление, Па; |
| P0 | – | давление на свободную поверхность жидкости, Па; | |
| ρ | – | плотность жидкости, кг/м3; | |
| g | – | ускорение свободного падения, м/с2; | |
| h | – | высота столба жидкости над данной точкой, м. |
Выражение (1.1) называется основным уравнением гидростатики из которого следует, что внешнее давление Р0 на свободную поверхность жидкости передаются в любую точку жидкости равномерно (Закон Паскаля).
Гидростатическим давлением называется полным или абсолютным (Рабс) давлением в сосуде.
Выражение(ρ × g × h) – называют относительным или при действии на свободную поверхность жидкости атмосферного давления избыточным. Если давление на свободную поверхность равно атмосферному, в этом случае (Рабс) будет равно:
| Рабс = Pат + Pизб, Па, | (1.2) |
Прибор для измерения атмосферного давления называется барометр, полное атмосферное давление барометриеским.
Недостаточным давлением считают давление меньше атмосферного, оно получило название вакууметрического или отрицательное избыточное. В этом случае (Рабс) будет равно:
| Рабс = Pат + Pвак, Па, | (1.3) |
При расчётах на плотность различных гидромеханических сооружений.
Избыточное (манометрическое) давление жидкости на еденицу площади плоской стенки равно:
| Ризб = ρ × g × h, Па, | (1.4) |
Полная сила, действующая на плоскую стенку, равна произведению величины смоченной площади стенки (Sсм) на гидростатическое давление в её центре тяжести (hц.т):
| Р = (P0 + ρ × g × h) × Sсм, Па, | (1.4) |
В открытом сосуде при Р0 = 0 полная сила давления:
| Р = ρ × g × h × Sсм, Па, | (1.5) |
Размерность гидростатического давления – Ньютон на квадратный метр; эту единицу называют Паскаль – Па. Однако ввиду малости этой единицы в практике используют более крупные единицы, например кН = 103 н/м2
Вакуум в жидкости измеряется с помощью приборов, называемых вакуумметрами. Простейшие вакуумметры представляют собой либо U -образные трубки, либо перевернутые U-образные трубки, один конец которых опущен в сосуд с жидкостью (рис.1.2). Для измерения избыточного давления жидкостей помимо пьезометров используют манометры, которые делятся на жидкостные и механические
Рисунок 1.2 – Простейшие вакуумметры
Нормальное атмосферное давление во всех известных единицах:
Р0 = 760 мм.рт.ст.;
Р0 =10332 мм.вод.ст.;
Р0 =10332 кг/м2;
Р0 =1,0332 тех.ат.;
Р0 =101253 H/м2;
Р 0=1,01253 бар;
Р0 =1 тех.ат.;
Р0 =1 физ.ат.
Рmax = максимальное давление в природе 808,7 мм.рт.ст.
Рmin = минимальное давление в природе 684 мм.рт.ст.
Основные соотношения и определения единиц:
Ньютон – сила, которая массе в один килограмм сообщает ускорение, равное 1 см/сек2.
Физической атмосферной называют среднее давление атмосферного воздуха на уровне моря при температуре 00 С.
1 физ.ат. = 101325 Па = 760 мм.рт.ст. = 10330 мм.вод.ст.
В технических расчётах пользуются технической атмосферой:
1тех.ат. = 98066,5 Па = 735,5 мм.рт.ст. = 10000 мм.вод.ст.
1 мм.рт.ст. = 133,332 Па; 1 мм.вод.ст. = 9,80665 Па.
Производство опыта:
1. Установка для определения давления представляет собой паяльную лампу (рис. 1.2), в которой на заливную горловину навёрнут штуцер, соединенный с жидкостным манометром. На баллоне паяльной лампы имеется стандартный насос для создания избыточного давления при закрытых кранах.
Рисунок 1.2 – Схема установки для определения давления
Порядок выполнения работы
1. Рассчитать давление в паяльной лампе (по вариантам);
2. Полученные данные пересчитаем во все известные единицы измерения;
3. Оформить отчёт.
Контрольные вопросы
1. Что относится к поверхностным силам?
2. Размерность гидростатического давления
3. Что такое Ньютон?
Практическая работа №2
«Определение вязкости жидкости»
Цель работы: Познакомиться с устройством и принципом действия вискозиметра
Ход работы
Вязкостью называется сопротивление испытываемое средой при движении одних её частиц относительно других.
Величину, обратную вязкости, называют текучестью. На вязкость и текучесть влияют силы притяжения между молекулами жидкости, их малярная масса, температура и давление. При понижении температуры вязкость жидкостей увеличивается, а при очень низких температурах жидкости перестают быть текучими и приобретают прочность твёрдых тел. С увеличением давления вязкость жидкостей увеличивается.
Вязкость измеряется в отношении площади на время [ мм2/с ]. Коэффициент вязкости равен силе, которая действует на 1 см2, когда она движется параллельными слоями на расстоянии в 1 см.