Краткая характеристика типовых жидкостей, используемых в гидросистемах

ОГБПОУ «РЯЖСКИЙ КОЛЛЕДЖ ИМЕНИ ГЕРОЯ СОВЕТСКОГО СОЮЗА А.М.СЕРЕБРЯКОВА»

 

МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЙ КУРС 02.03 «УСТРОЙСТВО ГИДРООБОРУДОВАНИЯ И ГИДРОПРИВОДА»

 

КОНСПЕКТЫ ЛЕКЦИЙ

 

С ЗАДАНИЯМИ ДЛЯ ВНЕАУДИТОРНОЙ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

 

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ: 23.02.04 Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям).

 

Преподаватель:    Ю. В. Андриянов

 

 

2020

 

1

Общие теоретические основы гидравлики

Тема 1.1 Введение. Определение гидравлики как науки.

Рабочие жидкости их свойства, требования к ним.

 

План.

 

Определение гидравлики как науки, определение ее целей и задач.

Основные характеристики жидкости.

Кавитация.

Краткая характеристика типовых жидкостей, используемых в гидросистемах.

 

Содержание

 

Определение гидравлики как науки, определение ее целей и задач.

 

Гидравлика –прикладная наука,которая изучает законы равновесия и движения жидкостей иприменение этих законов к решению инженерных задач. В гидравлике выделяют гидростатику, гидродинамику, гидравлика гидросооружений, гидравлика гидромашин.

 

М етоды изучения в гидравлике- экспериментальные, аналитические и численные.

 

Предметом изучения в гидравлике является жидкость. Жидкостью называют физическое тело, обладающее весьма большой подвижностью частиц, текучестью. Различают два вида жидкостей: капельные и газы. Капельные жидкости оказывают большое сопротивление изменению объема и трудно поддаются сжатию. Газы легко меняют объем при изменении давления и температуры, и имеют значительно меньшую плотность, чем капельные жидкости.

 

В гидравлике различают жидкости реальные и идеальные. К идеальным относятся жидкости абсолютно не меняющие объем (несжимаемые), невязкие. Реальной жидкостью считается жидкость вязкая сжимаемая или несжимаемая.

 

Жидкость в гидравлике рассматривают как сплошную среду без пустот и промежутков.

 

В жидкости действуют только распределенные силы, они могут распределяться по объему жидкости (называются массовыми, или объемными) или по поверхности (поверхностные)..

Вещество, находящееся в жидком агрегатном состоянии (жидкой фазе), называют жидкостью. Жидкое агрегатное состояние является промежуточным между твёрдым состоянием, которому присущи сохранение своего объёма, образование поверхности, обладание определённой прочностью на разрыв, и газообразным, при котором вещество принимает форму сосуда, где оно заключено. В то же время жидкость обладает только ей присущим свойством − текучестью, т.е. способностью пластически или вязко деформироваться под действием любых (включая сколь угодно малые) напряжений. Текучесть характеризуется величиной, обратной вязкости.

 

Основные характеристики жидкости.

 

Основные характеристики жидкости – плотность, сжимаемость, тепловое расширение, вязкость и поверхностное натяжение.

 

Плотностью однородного вещества называют отношение массы m жидкости к её объему W:

 

r = m/W.

 

Удельный вес или вес единицы объема –отношение веса жидкости к ее объему,измеряетсяН/м³ или кгс/м³.

 

γ=G/V,

 

γ=mg/V,

 

γ=ρg.

 

Сжимаемость –свойство жидкости уменьшать объём под действием всестороннего давления.Она оценивается коэффициентом сжимаемости b_p, показывающим относительное уменьшение объёма жидкости W / W при повышении давления ρ на единицу:

 

βρ = (Δ W / W)/ ρ.

 

2

Тепловое расширение –свойство жидкости изменять объём при нагревании–характеризуется,при постоянном давлении, коэффициентом объёмного теплового расширения b_T, который равен относительному приращению объёма W / W в случае изменения температуры D Т на один градус:

 

β_T =(W / W)/ T.

 

Как правило, при нагревании объём жидкости увеличивается.

 

Вязкость (внутреннее трение) –свойство текучих тел оказывать сопротивление перемещениюодной их части относительно другой. Её оценивают коэффициентом динамической вязкостиm, который имеет размерность Па∙с. Он характеризует сопротивление жидкости (газа) смещению её слоёв.

 

Наряду с динамической вязкостью в расчётах часто используют коэффициенткинематической вязкостиν,который определяют по формуле

 

n = μ/ρ

и измеряют м²/с или стоксами(1Ст= 1см²/с).

Коэффициенты динамической и кинематической вязкости определяются родом жидкости, не зависят от скорости течения, существенно уменьшаются с возрастанием температуры. Это объясняется тем, что в капельных жидкостях, где молекулы расположены близко друг к другу, вязкость обусловлена силами молекулярного сцепления. Эти силы с ростом температуры ослабевают, и вязкость падает. В газах молекулы располагаются значительно дальше друг от друга. Вязкость газа зависит от интенсивности хаотичного движения молекул. С ростом температуры эта

 

интенсивность растет и вязкость газа увеличивается. Вязкость жидкостей зависит также от давления, но

 

это изменение незначительно, и в большинстве случаев его не учитывают.

 

В справочной литературе приведены значения жидкостей при нормальных условиях.

 

Поверхностное натяжение –термодинамическаяхарактеристика поверхности раздела двух фаз, определяемая работой обратимого изотермического образования единицы площади этой поверхности. В случае жидкой поверхности раздела поверхностное натяжение рассматривают как силу, действующую на единицу длины контура поверхности и стремящуюся сократить поверхность до минимума при заданных объёмах фаз. Характеризуется коэффициентомповерхностного натяжения s,Дж/м²=Н/м. Работа

 

образования новой поверхности затрачивается на преодоление сил межмолекулярного сцепления (когезии) при переходе молекул вещества из объёма тела в поверхностный слой. Равнодействующая межмолекулярных сил в поверхностном слое не равна нулю и направлена внутрь той фазы, в которой силы сцепления больше. Таким образом, поверхностное натяжение является мерой не компенсированности межмолекулярных сил в поверхностном (межфазном) слое, или избытка свободной энергии в поверхностном слое по сравнению со свободной энергией в объёмах фаз.

 

Кавитация.

 

Кавитация -это нарушение сплошности потока жидкости,обусловленное появлением вжидкости кавитационных пузырьков или полостей, заполненных паром или газом вследствие падения давления в том или ином месте потока. Кавитация возникает при понижении давления до давления насыщенных паров данной жидкости, в результате чего жидкость вскипает и из нее выделяется растворенный в ней газ.

 

Опасность возникновения кавитации заключается в том, что при этом происходит эрозия (разрушение) стенок каналов из-за большого числа микроскопических гидравлических ударов с мгновенным повышением местного давления до сотен МПа вследствие быстрого схлопывания кавитационных пузырьков при их перемещении вместе с потоком в область повышенного

 

3

давления.

 

При кавитации значительно увеличивается сопротивление трубопроводов, что снижает их пропускную способность и влечет за собой увеличение скорости потока жидкости. Это еще более усиливает действие кавитации - возникает порочный круг.

 

Кавитация — опасное явление в гидромашинах, которого следует избегать: известны случаи, когда лопасть гребного винта судна разрушалась за 1,5...2,0 ч работы вследствие кавитации.

 

Краткая характеристика типовых жидкостей, используемых в гидросистемах.

 

Применяются следующие жидкости:

 

Вода - прозрачная бесцветная жидкость без запаха и вкуса,в толстых слоях имеет голубоватыйцвет. Закипает при 100 °С (при нормальном давлении), превращается в лед при О °С, плотность которого меньше плотности воды, что обусловливает увеличение объема замерзшей жидкости. Это является причиной разрыва при низких температурах коммуникаций различного рода и приборов, заполненных водой, например, систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания. Отметим, что известно 11 модификаций льда, из которых 10 являются кристаллическими. На 65 % из воды состоит человеческое тело.

 

Бензин - прозрачная,легко испаряющаяся жидкость со специфическим запахом,образующая всмеси с воздухом взрывчатую смесь. Температура кипения -30...200 ⁰С. Бензин является топливом для карбюраторных двигателей, а также служит растворителем и экстрагентом жиров, смол, каучуков (экстракция -избирательное извлечение того или иного вещества из смеси). Важнейшей характеристикой бензина является октановое число (ОЧ) —условная количественнаяхарактеристика стойкости к детонации, численно равная процентному содержанию изооктана (ОЧ = 100) в смеси с Н-гептаном;чем выше ОЧ,тем выше стойкость к детонации топлива.

 

Дизельное топливо - жидкое нефтяное топливо темного цвета,или керосиновые,газойлевые исоляровые фракции прямой перегонки нефти. Важнейшей характеристикой этого вида топлива является цетановое число (ЦЧ) - условная количественная характеристика воспламенительных свойств топлива, численно равная процентному содержанию (ЦЧ = 100) в смеси с α-метил-нафталнном. Укажем,что для малооборотных дизелей используются более тяжелые или остаточные нефтепродукты.

 

Керосин -прозрачная жидкость(смесь углеводородов)со специфическим запахом,выкипающая при температуре 150...300 °С. Керосин используется в качестве топлива в реактивных двигателях, а также в быту.

 

Моторные масла - смазочные масла,используемые в двигателях внутреннего сгорания всехтипов для уменьшения изнашивания, снижения трения скольжения, отвода тепла от трущихся деталей и для уплотнения зазоров в паре поршень-цилиндр. К моторным маслам предъявляют дополнительные требования, связанные с условиями их работы в широком диапазоне температур.

 

Основное применение в машинах имеют минеральные индустриальные масла, содержащие в обозначении букву "И". По назначению они делятся на 4 группы, обозначаемые второй буквой (Л, Г, Т и Н), причем для гидросистем употребляется буква "Г". По эксплуатационным свойствам и составу индустриальные масла делятся на 5 подгрупп, обозначаемых третьей буквой (А, В, С, Д, Е),

 

в зависимости от наличия и вида присадок, причем указывается кинематический коэффициент вязкости в мм²/с (при Т = 40 °С). В гидравлических системах используются следующие марки индустриальных масел: И-Г-А (32,46,68); И-Г-С (32,46,68,100,150, 220); И-Г-В (46, 68); И-Г-Н-Е (32, 68), где в скобках указаны кинематические коэффициенты вязкости; буква А означает отсутствие присадок; В - наличие антиокислительных и антикоррозионных присадок; С-дополнительно наличие противоизносных присадок; Е — наличие дополнительных противозадирных и противоскачковых присадок (для направляющих трения, о чем свидетельствует буква Н в марке масла). Присадки вводятся в масла в очень небольших количествах: от 0,005 до 0,05 исходного объема.

 

Внеаудиторная самостоятельная работа: