Составитель
Щирый В.Д. – канд.техн.наук, доцент (ЧГАУ)
Пташкина-Гирина О.С. – канд.техн.наук, доцент (ЧГАУ)
Рецензенты
Михайлов В.Г. – канд.техн.наук, доцент (ЧГАУ)
Ророкин В.М. – канд.техн.наук, доцент (ЮУрГУ)
Печатается по решению редакционно-издательского совета ЧГАУ.
© Челябинский государственный агроинженерный университет, 2005.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Содержание курса............................................................................. 3
2. Вопросы к экзамену.......................................................................... 9
3. Номера задач контрольной работы................................................. 12
4. Физические свойства жидкостей....................................................... 14
5. Гидростатическое давление.............................................................. 22
6. Сила гидростатического давления на плоские поверх-
ности....................................................................................................... 30
7. Сила гидростатического давления на криволинейные
поверхности............................................................................................ 38
8. Гидростатические машины и механизмы......................................... 46
9. Основное уравнение гидродинамики............................................... 51
10. Гидравлический расчет трубопроводов........................................ 62
11. Истечение жидкости через отверстие и насадки............................ 69
12. Работа центробежных насосов на сеть........................................... 76
13. Гидравлические приводы. Классификация................................... 86
По курсу студент должен выполнить одну контрольную работу, состоящую из задач (по одной задаче на каждую тему).
Так как решению задач предшествует изучение соответствующего теоретического материала, то для облегчения такого изучения по каждой из тем в краткой форме даются основы теории.
Содержание курса
|
|
Гидравлика
Общие сведения
Предмет гидравлики и его значение в народном хозяйстве. Краткая история науки.
Понятие "жидкость". Основные физические свойства жидкости. Модели жидкой среды: идеальная, ньютоновская и неньютоновская жидкости. Силы, действующие в жидкости.
Гидростатика
Абсолютный и относительный покой жидких сред. Гидростатическое давление и его свойства. Дифференциальные уравнения равновесия жидкости (уравнения Эйлера). Интегрирование уравнений равновесия для несжимаемой жидкости, находящейся под действием сил тяжести и инерции. Закон Паскаля.
Абсолютное и избыточное давления. Вакуум. Пьезометрическая высота. Гидростатический напор, его физический и геометрический смысл. Методы и приборы для измерения давления. Силы гидростатического давления на плоские и криволинейные поверхности. Закон Архимеда. Основы теории плавания тел.
Принципы и схемы использования законов гидростатики в гидростатических машинах и механизмах.
Гидродинамика
Основные понятия
Неустановившееся и установившееся движения жидкости. Струйная модель движения жидкости. Элементарный расход. Поток как совокупность элементарных струек. Элементы потока. Напорное и безнапорное движения. Расход и средняя скорость потока. Уравнения неразрывности (сплошности) для элементарной струйки и потока жидкости. Уравнения Бернулли для элементарной струйки идеальной и реальной жидкости и для потока реальной жидкости.
Одномерные потоки жидкостей и газов. Общее уравнение энергии в интегральной и дифференциальной формах. Динамика вязкой жидкости. Уравнения Навье-Стокса. Общая интегральная форма уравнений количества движения и момента количества движения.
|
|
1.3.2 Гидравлическое моделирование
Основы гидродинамического подобия. Геометрическое, кинематическое и динамическое подобия. Критерии Ньютона, Фруда, Эйлера, Рейнольдса и Вебера.
1.3.3 Гидравлические сопротивления и потери напора при движении жидкости
Физическая природа гидравлических сопротивлений. Основное уравнение равномерного движения. Режимы движения жидкости. Критерий Рейнольдса. Особенности ламинарного и турбулентного режимов движения жидкости в трубах. Зависимость коэффициента гидравлического трения в трубах от режима движения жидкости и шероховатости стенок (график Никурадзе). Местные сопротивления и потери напора. Способы снижения гидравлических потерь.
1.3.4 Гидравлический расчет трубопроводов
Классификация трубопроводов. Короткие и длинные трубопроводы. Расчет коротких трубопроводов. Расходная характеристика трубопровода (модуль расхода). Гидравлические характеристики трубопроводов. Расчет трубопровода с равномерным путевым расходом. Расчет длинных трубопроводов: простых и сложных. Гидравлический удар в трубопроводах. Защита от воздействия гидравлических ударов. Гидравлический таран.
1.3.5 Истечение жидкости через отверстия и насадки
Истечение через малое отверстие в тонкой стенке при установившемся движении. Истечение через насадки. Виды насадков. Применение насадков в технических устройствах. Истечение через отверстия и насадки при переменном напоре (опорожнение резервуаров).
|
|
2. Гидравлические машины
Классификация. Насосы и гидродвигатели.
2.1 Насосы
Классификация. Область применения. Рабочие параметры: подача, напор, мощность и КПД.
Динамические насосы
Определение. Общая характеристика.
Центробежные насосы
Устройство и принцип действия. Струйная модель движения жидкости в рабочем колесе насоса (модель Эйлера). Основное уравнение. Подача насоса. Теоретическая, действительная и универсальная характеристики. Законы пропорциональности. Процесс всасывания и явление кавитации. Работа насоса на сеть. Регулирование режима работы насоса. Последовательная и параллельная работа насосов на сеть. Основные конструктивные разновидности центробежных насосов.
2.1.1.2 Насосы трения: вихревые, струйные, воздушные (эрлифты, газлифты), дисковые, шнековые. Устройство и принцип действия.
Объемные насосы
Принцип действия. Насосы поступательного движения: поршневые, плунжерные и диафрагмовые. Роторные насосы: шестеренные, шиберные, аксиально-поршневые и радиально-поршневые. Устройство, принцип действия. Рабочие характеристики, регулирование подачи. Обратимость роторных насосов.
2.2 Гидравлические двигатели
Назначение. Общая классификация. Объемные гидродвигатели поступательного, вращательного и поворотного движений. Конструктивные схемы и принцип работы. Область применения. Лопастные гидродвигатели (турбины). Классификация. Активные и реактивные турбины. Принцип действия. Область применения.
3. Гидравлический и пневматический приводы
Назначение и общая классификация. Роль гидропневмопривода в комплексной механизации и автоматизации сельскохозяйственного производства.
3.1 Объемный гидропривод
Функциональная и принципиальная схемы. Достоинства и недостатки. Гидропривод поступательного, вращательного и поворотного движений. Параметры, характеризующие объемные гидроприводы. Гидропривод с разомкнутой и замкнутой циркуляцией рабочей жидкости. Регулирование скорости гидропривода: объемное и дроссельное. Следящий гидропривод (гидроусилитель). Назначение, принцип действия и характеристики.
3.2 Гидродинамические передачи
Общие сведения. Гидромуфты и гидротрансформаторы. Назначение, устройство, принцип действия и применение.
3.2.3.3 Пневматический привод
Основные понятия и принцип работы. Общие сведения о воздушных компрессорах. Конструктивные особенности пневмодвигателей и пневмоаппаратуры. Классификация и принципиальные схемы пневмоприводов.
Гидравлический и пневматический транспорт