Раздел 4. Динамические гидравлические машины

Механика жидкости и газа

Методические указания

к выполнению самостоятельной работы

для бакалавров направления

(15.03.01.) - Машиностроение

Оборудование и технология сварочного производства

 

 

Курган 2020

 

Кафедра: «Энергетика и технология металлов»

Дисциплина: «Механика жидкости и газа» направление (15.03.01)

Оборудование и технология сварочного производства.

Составил: канд. техн. наук, доц. В.А. Савельев.

 Утверждены на заседании кафедры «4»декабря 2019г.

Рекомендованы методическим советом университета «20» декабря 2018 г.

 

Введение

Дисциплина «Механика жидкости и газа» относится к базовой части профессионального цикла и является общетехнической дисциплиной, которая занимает одно из важных мест в инженерной подготовке специалистов. Это связано с тем, что гидравлические и пневматические приводы используются во многих технических устройствах и технологических процессах современной техники. Гидравлические машины, гидравлические и пневматические приводы широко используются, как основное средство механизации и управления при эксплуатации и обслуживании сварочной техники. Специалист по технологии сварочного производства должен уметь правильно формулировать и решать разнообразные прикладные задачи с использованием основных законов гидравлики.

Общие положения

дисциплина «Механика жидкости и газа» состоит из следующих основных разделов: Гидравлики – раздел, в котором изучаются общие законы равновесия и движения жидкостей и газов. Она является основой теории гидравлических машин и гидропневмоприводов. Гидромашины и гидроприводы – в этом разделе изучаются законы передачи и обмена энергии жидкости и газа и механической энергии, а также машины, устройства и аппараты, в которых осуществляется такое преобразование энергии. 

Студенту предлагается самостоятельно проработать материал, указанный в предлагаемом перечне разделов и тем изучаемой дисциплины, а затем решить задачи по следующим темам курса: расчёт простейшей гидравлической машины, расчёт равновесия жидкости в движущихся сосудах и расчёт гидропривода.

 

Разделы и темы курса «Гидравлика»

Шифр раздела, темы	Наименование раздела, темы дисциплины
1	Предмет гидравлики. Основные понятия и методы исследования. Силы, действующие в жидкости; свойства жидкостей и газов.
2	Законы гидростатики.Свойства гидростатического давления; способы измерения давления. Силы давления жидкости на плоские и криволинейные стенки. Плавание тел, относительный покой жидкости.
3	Законы кинематики и динамики жидкости. Основные понятия и определения. Расход жидкости, уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли для идеальной и реальной жидкости.
4	Основы гидродинамического подобия и режимы течения жидкости, кавитация.
5	Потери напора в гидравлических сопротивления. Потери напора при ламинарном и турбулентном течении жидкости в трубах; местные гидравлические сопротивления.
6	Истечение жидкости из отверстий и насадков; через проходные гидротехнические устройства.
7	Гидравлический расчёт трубопроводов: расчёт простого трубопровода, соединений простых трубопроводов, трубопроводов с насосной подачей. Гидравлический удар в трубах.
8	Гидро и пневмоприводы механизмов и машин, области применения. Общая классификация, состав и схемы работы, машины и аппараты гидро и пневмоприводов.

 

Содержание изучаемых разделов и тем

Раздел 1. Введение.

Предмет «Механика жидкости и газа», роль и место дисциплины в системе подготовки специалистов по конструированию и эксплуатации мобильных машин. Краткий очерк развития гидравлики как науки. Роль русских ученых и инженеров в развитии механики жидкости и газа.

Раздел 2. Основные законы гидроаэромеханики

Тема 1.Физические свойства жидкостей и газов

Плотность, сжимаемость, температурное расширение, вязкость.

Тема 2. Силы, действующие в жидкости.

Давление, единицы измерения давления. Основное уравнение гидростатики. Закон Паскаля. Сила давления на плоскую и криволинейную тела. Простейшие гидромашины: гидропресс, гидромультипликаторы.

Тема 3.Законы кинематики и динамики жидкости.

Основные понятия и определения: установившиеся и неустановившиеся движения жидкости; напорное и безнапорное течение; линия тока, трубка тока, элементарная струйка. Расход жидкости. Уравнение неразрывности потока жидкости. Уравнение Бернулли.

Тема 4.Режимы течения жидкости.

Два режима течения жидкости: ламинарный и турбулентный. Основы теории подобия. Критерии Рейнольдса, Эйлера, Фруда.

Тема 5.Гидравлические потери напора в трубах.

Местные и линейные гидравлические потери напора в трубах. Формула Вейсбаха. Потери напора при ламинарном течении. Формула Пуазейля. Потери напора при турбулентном течении жидкости. Коэффициент линейного сопротивления - Дарси. Гладкие и шероховатые трубы. Формулы Дарси-Вейсбаха, Блазиуса, Альтшуля. Номограмма Кольбрука-Уайта.

Тема6. Истечение жидкости из отверстий и насадок.

Истечение жидкости из малого отверстия в тонкой стенке. Сжатие струи. Коэффициенты сжатия, скорости течения и расхода жидкости. Понятие насадка. Типы насадок и их использование.

Раздел 3. Расчет гидравлических и газовых систем.

Тема 1. Расчеты трубопроводов.

Понятие простого и сложного трубопроводов. Гидравлический расчет трубопровода с использованием уравнения Бернулли. Три задачи расчета простого трубопровода: определение напора, расхода и подбор диаметра. Параллельное и последовательное соединение трубопроводов. Разветвленный трубопровод.

Тема 2. Гидравлический удар.

Сущность явления гидравлического удара. Определение величины повышения давления при гидравлическом ударе. Формула Жуковского. Меры борьбы с гидравлическим ударом.

Раздел 4. Динамические гидравлические машины

Гидравлические машины. Классификация гидромашин. Насосы и гидродвигатели. Лопастные центробежные и осевые насосы и турбины. Параметры насосов: напор, подача, мощность, КПД. Гидропередачи. Устройство и работа гидромуфты. Рабочие характеристики. Гидротрансформаторы: устройство и работа, рабочие характеристики, области применения.