В машиностроительных гидравлических и пневматических приводах применяются два вида кондиционеров: отделители твердых частиц и теплообменники.
Отделитель твердых частиц – это устройство для отделения от рабочей жидкости твердых загрязняющих примесей. Загрязнения в жидкости могут появиться извне, в результате износа деталей гидромашин и гидроаппаратов, а также вследствие окисления как материалов, применяющихся для изготовления гидравлических устройств, так и компонентов самой жидкости. В пневматических системах основные загрязнители – это частицы пыли, масла и влаги.
Отделители твердых частиц характеризуются качеством (тонкостью) фильтрации, под которым понимают способность задерживать (отделять) из рабочей жидкости частицы соответствующих размеров. По качеству фильтрации отделители твердых частиц делятся на следующие группы:
– грубой очистки, задерживающие частицы с условным диаметром до 100 мкм;
– нормальной очистки – до 10 мкм;
– тонкой очистки – до 5 мкм
– особо тонкой очистки – до 1 мкм.
По принципу действия отделители твердых частиц делятся на фильтры и сепараторы.
Фильтры служат для очистки рабочей жидкости от содержащихся в ней примесей. Эти примеси состоят из посторонних частиц, попадающих в гидросистему извне (через зазоры в уплотнениях, при заливке и доливке рабочей жидкости в гидробак и т.д.), из продуктов износа гидроагрегата и продуктов окисления рабочей жидкости.
Механические примеси вызывают абразивный износ и приводят к заклиниванию подвижных пар, ухудшают смазку трущихся деталей гидропривода, снижают химическую стойкость рабочей жидкости, засоряют узкие каналы в регулирующей гидроаппаратуре.
|
|
Примеси задерживаются фильтрами, принцип работы которых основан на пропуске жидкости через фильтрующие элементы (щелевые, сетчатые, пористые) или через силовые поля (сепараторы).
По тонкости очистки, т.е. по размеру задерживаемых частиц фильтры делятся на фильтры грубой, нормальной и тонкой очистки.
Фильтры грубой очистки задерживают частицы размером до 0,1 мм (сетчатые, пластинчатые) и устанавливаются в отверстиях для заливки рабочей жидкости в гидробаки, во всасывающих и напорных гидролиниях и служат для предварительной очистки.
Фильтры нормальной очистки задерживают частицы от 0,1 до 0,05 мм (сетчатые, пластинчатые, магнитно-сетчатые) и устанавливаются на напорных и сливных гидролиниях.
Фильтры тонкой очистки задерживают частицы размером менее 0,05 мм (картонные, войлочные, керамические), рассчитаны на небольшой расход и устанавливаются в ответвлениях от гидромагистралей.
В зависимости от мест установки фильтров в гидросистеме различают фильтры высокого и фильтры низкого давления.
Конструкции фильтров.
· Сетчатые фильтры
· Проволочные фильтры
· Пластинчатые (щелевые) фильтры
· Фильтры с картонными и тканевыми элементами
· Войлочные и металлокерамические фильтры
Сепараторы имеют неограниченную пропускную способность при малом сопротивлении. Принцип их работы основан на пропуске рабочей жидкости через силовые поля, которые задерживают примеси.
Фильтр состоит из корпуса 3, крышки 8 с ввернутой в нее латунной трубой 7 и магнитного уловителя. Уловитель включает круглую шайбу 4 с шестью отверстиями, в которые запрессованы постоянные магниты 9. От крышки фильтра магниты изолированы фибровой прокладкой 5. В нижней части трубы укреплена латунная шайба 2, предназначенная для экранирования магнитного поля, создаваемого постоянными магнитами, и исключения его замыкания на корпус фильтра.
|
|
Содержащиеся в жидкости ферромагнитные примеси задерживаются на поверхности магнитов, а по мере необходимости удаляются из корпуса через отверстие, закрываемое пробкой 1.
11. Теплообменник — устройство, в котором осуществляется теплообмен между двумя теплоносителями, имеющими различные температуры. По принципу действия теплообменники подразделяют на три вида:
Рекуперативные теплообменники(теплоносители омывают стенку с двух сторон и обмениваются при этом теплотой. Процесс теплообмена протекает непрерывно и имеет обычно стационарный характер. Стенка, которая омывается с обеих сторон теплоносителями, называется рабочей поверхностью теплообменника.)
Регенеративные теплообменники(одна и та же поверхность поочередно омывается то горячим, то холодным теплоносителем. При соприкосновении с горячим теплоносителем стенка аккумулирует теплоту, а затем отдает ее холодному теплоносителю. Для удовлетворительной работы теплообменника его рабочие стенки должны обладать значительной теплоемкостью.)
Смесительные теплообменники(процесс теплообмена сопровождается перемешиванием теплоносителей, т.е. они непосредственно соприкасаются друг с другом. Поэтому смесительные теплообменники называются также контактными. Процесс теплообмена в таком аппарате имеет стационарный характер и сопровождается испарением жидкости.)
|
|
Раздел механики, в котором изучаются равновесие и движение жидкостей, а также взаимодействие между жидкостью и обтекаемыми ею поверхностями или телами, называется «механика жидкости», или «гидромеханика».
Термин «жидкость» в гидромеханике обладает более широким значением, чем это принято в современном русском языке. В понятие «жидкость» включают физические тела, обладающие текучестью, то есть способностью изменять свою форму под воздействием сколь угодно малых сил. Поэтому под этим термином подразумеваются не только обычные (капельные) жидкости, но и газы. Несмотря на их различие, законы движения капельных жидкостей и газов при определенных условиях можно считать одинаковыми. Основным из этих условий является небольшое значение скорости движения по сравнению со скоростью звука.
Одним из прикладных разделов гидромеханики является гидравлика, которая решает определенный круг технических задач и вопросов. Прикладной характер этого раздела подчеркивает само слово «гидравлика», которое образовано из греческих слов hydor — вода и aulos — трубка. Поэтому гидравлика рассматривается как наука о законах равновесия и движения жидкостей и о способах приложения этих законов для решения практических задач.
Гидравлика изучает в первую очередь течения жидкостей в различных руслах, т.е. потоки, ограниченные стенками. В понятие «русло» мы будем включать все устройства, ограничивающие поток, в том числе трубопроводы, проточные части насосов, зазоры и другие элементы гидравлических систем. Таким образом, в гидравлике изучаются в основном внутренние течения и решаются «внутренние» задачи.
Внешние течения, связанные с обтеканием движущихся тел воздушной или жидкой средой, рассматриваются в аэрогидромеханике, которая в настоящее время получила также значительное развитие в связи с потребностями авиации, авто- и судостроения. Аэрогидромеханика, являющаяся весьма обширной областью исследований и практического применения, не менее важна, однако в данном учебном пособии она не рассматривается.
Современная гидравлика является результатом развития двух методов исследования и решения технических задач.
Первый из этих методов — теоретический, основанный на использовании законов механики. Развитие его привело к созданию математического описания практически всех основных процессов, происходящих в движущейся жидкости. Однако использование этих математических моделей не всегда позволяет решать практические задачи. Это связано, с одной стороны, со сложностью используемых математических зависимостей, а с другой стороны, — с необходимостью учета влияния большого числа конструктивных факторов.
Второй метод — экспериментальный, учитывающий практическую деятельность людей, в результате которой накоплен значительный опыт по созданию гидравлических систем.
Современные способы решения прикладных задач, применяемые в гидравлике, представляют собой комбинацию отмеченных методов. Суть их заключается в следующем: сначала исследуемое явление упрощается (вводятся разумные допущения), а затем к нему применяют теоретические методы гидромеханики и на их основе получают расчетные формулы. По формулам проводят необходимые вычисления, и полученные результаты сравнивают с опытными данными. На основе сравнения расчетные зависимости рекомендуют к применению на практике или вносят в них необходимые коррективы.
Таким образом, методы, применяемые в гидравлике, являются сочетанием аналитических и экспериментальных способов исследования.
14.Давление является одним из важнейших физических параметров, и его измере- ние необходимо как в расчетных целях, например для определения расхода, количе- ства и тепловой энергии среды, так и в технологических целях, например для кон- троля и прогнозирования безопасных и эффективных гидравлических режимов на- порных трубопроводов, используемых на предприятии. Рассмотрим основные поня- тия, связанные с давлением и его измерением. Давлением Р называют отношение Р=F/S абсолютной величины нормального, то есть действующего перпендикулярно к поверхности тела, вектора силы F к пло- щади S этой поверхности. Если сила равномерно распределена по площади, то ука- занное отношение задает точное значение давления в каждой ее точке, в противном же случае только его среднее значение (точное значение меняется от точки к точке и определяется пределом отношения силы ΔF, приложенной на бесконечно малом участке поверхности, к его площади ΔS). В отличие от силы, величина которой мо- жет зависеть от размеров поверхности ее приложения, давление позволяет при рас- смотрении взаимодействия физических тел исключить фактор площади, поскольку оно является удельной, то есть отнесенной к единице площади, силой. Условные обозначения: F- внешняя сила, S- свободная поверхность (площадь) среды, ΔF- сила давления на внутреннюю площадь ΔS. Рисунок 1.- Силы давления в жидкой и газообразной средах. 1.1 Виды измеряемых давлений Жидкие и газообразные среды характеризуются свойствами упругости - обра- тимого изменения объема, то есть уменьшения объема среды при сжатии ее под давлением и восстановления исходного объема при снятии этого давления, и теку- чести - обратимого изменения формы. В этих средах различают давление внешнее (поверхностное) - на границе (поверхности) сред - и внутреннее - внутри, в объеме или массе среды. Внешнее давление Р на поверхность S жидкой или газообразной среды, равное отношению нормальной составляющей суммы сил F, приложенной извне, к площа- ди поверхности S, передается внутрь среды (рисунок 1) без изменений и равномерно во все стороны. То есть порождаемое внутреннее давление направлено перпендику- лярно к любой внутренней площадке среды.S, независимо от ее формы и положения в среде, а величина давления в среде пропорциональна величине выделенной пло- щадки (закон Паскаля). Очевидно, что Р=F/S= ΔF/ΔS для любой точки среды. Внут- реннее давление покоящихся жидких и газообразных сред зависит не только от внешнего давления, но и от веса самой среды. Эта зависимость наиболее сущест- венна для жидкостей, обладающих большей плотностью, чем газы. Положение точ- ки измерения относительно горизонтальных плоскостей - поверхностей равного давления - определяет весовую составляющую внутреннего давления - гидростати- ческое давление. Закон Паскаля справедлив не только для покоящихся, но и для движущихся сред, если их можно считать идеальными (отсутствует трение между слоями среды - вязкость). В вязких же движущихся средах величина внутреннего давления зависит от направления, и поэтому под внутренним давлением среды по- нимают его усредненное значение по трем взаимно перпендикулярным направлени- ям в точке измерения. Полное внутреннее давление в движущейся среде, напри- мер, горизонтального напорного трубопровода определяется суммой внешнего, гид- ростатического и гидродинамического давления - скоростного напорного давле- ния, а также потерями давления на трение по всей длине трубы и вихревыми поте- рями при изменениях величины и направления потока в гидравлических сопро- тивлениях - коленах, задвижках, диафрагмах. В напорных трубопроводах с энерго- носителями измеряется, как правило, статическое давление, которое является раз- ностью полного и динамического давлений; при этом скоростные характеристики потока учитываются в расходомерах и счетчиках при измерениях расхода и количе- ства среды. На практике давления газообразных и жидких сред могут измеряться относи- тельно двух различных уровней (рисунок 2): 1) уровня абсолютного вакуума, или абсолютного нуля давления - идеализиро- ванного состояния среды в замкнутом пространстве, из которого удалены все моле- кулы и атомы вещества среды; 2) уровня атмосферного, или барометрического, давления (ГОСТ 8.271-77). Давление, измеряемое относительно вакуума, называют давлением абсолютным (ДА). Барометрическое давление (ДБ) - это абсолютное давление земной атмосфе- ры. Оно зависит от конкретных условий измерения: температуры воздуха и высоты над уровнем моря. Давление, которое больше или меньше атмосферного, но измеря- ется относительно атмосферного, называют соответственно избыточным (ДИ) или давлением разрежения, вакуумметрическим (ДВ).
15. П лотность-это распределение массы жидкости по занимаемому объему
Удельный вес- это вес жидкости в занимаемом объеме. определяется как отношение веса жидкости (газа) 
к занимаемому объему V: 
.
Учитывая, что 
, получим зависимость между плотностью и удельным весом, используемую в расчетах.
то есть 
Единицы удельного веса в системе СИ: 
.
Удельный объем-это объем, занимаемый единицей массы жидкости(величина обратная плотности) 
Сжимаемость - свойство жидкостей изменять свой объем при изменении давления - характеризуется коэффициентом объемного сжатия (сжимаемости), представляющим относительное изменение объема жидкости, при изменении давления 
на единицу:
,
Вязкость - представляет собой свойство жидкости сопротивляться сдвигу (или скольжению) ее слоев. Вязкость проявляется в том, что при относительном перемещении слоев жидкости на поверхности их соприкосновения возникают силы сопротивления, называемые силами внутреннего трения, или силами вязкости. Происходит взаимное "торможение" и "ускорение" соседних слоев.
Закон Ньютона-Петрова:
,
где 
- сила внутреннего трения слоев жидкости,
- площадь соприкасающихся слоев,
- динамический коэффициент вязкости,
- разность скоростей двух соседних слоев жидкости, расположенных на расстоянии 
друг от друга по нормали.
Динамический коэффициент вязкости 
имеет физический смысл - это сила трения возникающая при единичных площади 
и градиенте скорости 
.
кинематическая вязкость т.к. в размерность входят только кинематические, а не динамические величины). Динамическая 
и кинематическая вязкость 
связаны между собой следующим соотношением: 
Жидкости, для которых справедлив закон Ньютона, называются ньютоновскими.