Билет 1 Физические свойства жидкости (удельный вес, плотность, сжимаемость, вязкость, испаряемость, растворимость газов в жидкостях). Жидкостью

• Название: Билет 1 Физические свойства жидкости (удельный вес, плотность, сжимаемость, вязкость, испаряемость, растворимость газов в жидкостях). Жидкостью
• Дата: 13.12.2022
• Размер: 2.32 Mb.
• Имя файла: Gotovy_ekzamen.doc
• Тип: Документы; #843044
• страница: 4 из 22

Принцип действия гидропривода.

Передача энергии осуществляется гидроприводом с двойным преобразованием: сначала механическая энергия приводящего двигателя преобразуется насосом в механическую энергию потока рабочей жидкости, а затем в гидродвигателе механическая энергия потока рабочей жидко- сти преобразуется в механическую на его выходном звене.
В зависимости от вида механической энергии потока рабочей жидкости различают гидро- динамические передачи и объемные гидроприводы.

В гидродинамической передаче используется кинетический вид механической энергии потока рабочей жидкости в виде скоростного напора.

В объемном гидроприводе механическая энергия передается потоком рабочей жидкости в виде напора гидростатического давления при относительно малых кинетической энергии и гео- метрическом напоре.

БИЛЕТ №4

1. 
   Пьезометрический и гидростатический напоры.
   

𝑧 + 𝑝/ 𝛾 = 𝑐𝑜𝑛𝑠 t

Координата 𝑧 в уравнении называется нивелирной или геометрической высотой. Второе слагаемое 𝑝/𝛾 имеет также линейную размерность и называется пьезометрической высотой.

Пьезометрическую высоту, соответствующую избыточному давлению, можно наблюдать в открытой сверху стеклянной трубке, которая называется пьезометром открытого типа.







Если в закрытом сосуде, к которому в точке 𝐴 присоединен пьезометром открытого типа, давление на свободной поверхности жидкости 𝑝₀ превышает атмосферное, тогда уровень жидкости в пьезометре будет выше ее уровня в сосуде.

Если на свободную поверхность жидкости в сосуде действует атмосферное давление, т.е.

𝑝₀ = 𝑝_а, то уровни в сосуде и пьезометре будут одинаковы, т.е. пьезометрическая высота для любой точки рассматриваемого объема жидкости будет равна глубине расположения этой точки под свободной поверхностью жидкости.
Пьезометрическая высота, соответствующая абсолютному давлению в данной точке жид- кости, называется приведенной высотой. Приведенную высоту можно наблюдать в закрытой сверху стеклянной трубке, из которой удален воздух. Такая трубка называется закрытым пьезометром.
Приведенная высота h_пр всегда будет превышать пьезометрическую высоту h_п, соответствующую избыточному давлению. Это превышение равно высоте столба жидкости, соответствующей атмосферному давлению

Сумма пьезометрической 𝒉_п и геометрической 𝒛 высот называется пьезометрическим напором 𝑯_п в данной точке жидкости по отношению к какой-либо горизонтальной плоскости О―О (плоскости сравнения), т.е.

𝐻_п = h_п + 𝑧.

Сумма приведенной высоты давления 𝒉_пр и геометрической высоты положения 𝒛 рассматриваемой точки относительно произвольной плоскости сравнения называется гидростатическим напором 𝑯_г в данной точке жидкости, т. е.


𝐻_г = h_пр + 𝑧.

Отличие пьезометрического напора от гидростатического заключается в учете противодавления атмосферы.
𝐻п = 𝐻г − 𝑝а /𝛾

2. 
   Рабочая жидкость: назначение, виды, применение.
   

Жидкую рабочую среду, с помощью которой энергия передается от насоса к гидравлическому двигателю, называют рабочей жидкостью. Кроме того, рабочая жидкость выполняет и другие важные функции:

‒ используется для смазывания трущихся поверхностей деталей гидромашин и других гидроустройств, в результате чего между двумя поверхностями уменьшается сила трения и интенсивность их износа;

‒ служит для отвода тепловой энергии от нагретых поверхностей гидромашин и других гидроустройств;

‒ уносит продукты изнашивания и прочие частицы загрязнения;

‒ защищает внутренние поверхности полостей гидромашин и других гидроустройств от коррозии.

Рабочие жидкости, применяемые в гидроприводах, подразделяют на четыре типа:

‒ на нефтяной основе — масла с присадками;

‒ синтетические;

‒ водосодержащие (нефтяные, синтетические, водополимерные и эмульсионные);

‒ биологически разлагаемые (например, растительные масла).

Нефтяные жидкости получают из нефти обычными методами переработки. Они имеют сравнительно низкую верхнюю границу температурного диапазона, а потому пожароопасны. В гидроприводах применяют следующие нефтяные рабочие жидкости: масло гидравлическое МГЕ- 10А; авиационное гидравлическое масло АМГ-10; всесезонное гидравлическое масло ВМГЗ (зимний сорт)и др.

Синтетические рабочие жидкости — жидкости, основу которых составляют продукты химического синтеза (диэфиры, силоксаны, фосфаты и др.). Как правило, они негорючи, стойки к окислению, имеют низкую температуру застывания, обладают стабильностью вязкостных характеристик в течение длительного срока работы и в широком диапазоне температур. Однако каждая из синтетических жидкостей обладает тем или иным недостатком (несовместимостью с резиновыми уплотнителями, высокой текучестью, плохой смазывающей способностью, токсичностью и т. д.).

Водосодержащие жидкости — рабочие жидкости, представляющие собой водные растворы различных полимеров (водно-гликолевые, водно-глицериновые) и эмульсии (масловодяные и водомасляные).

Водомасляные эмульсии —эмульсии типа «масло в воде», представляют собой смеси воды и нефтяных жидкостей (не более 20%). Их применяют в гидроприводах, работающих в пожароопасных условиях. Недостаток водомаслянои эмульсии — плохая смазывающая способность, сравнительно узкий диапазон рабочих температур (+5…+55 °С).

Масловодяные эмульсии — эмульсии типа «вода в масле», представляют собой смеси нефтяной жидкости и воды (не более 40%).

Растительные масла (рапсовое) используют в целях защиты окружающей среды вследствие того, что жидкость на основе рапсового масла способна к естественной утилизации за счет ее разложения природными микроорганизмами, а попадание воды в растительное масло может при- вести к его распаду.
При выборе рабочей жидкости весьма существенное значение имеет вязкость. Вязкость рабочей жидкости зависит от температуры. При применении рабочей жидкости с малой вязкостью увеличиваются внешние и внутренние утечки и перетечки в гидромашинах и других гидроустройствах. Чем выше вязкость выбранной жидкости, тем выше потери энергии при работе гидропривода.

БИЛЕТ №5

1. 
   Вакуум (разрежение).
   

Если давление на свободной поверхности жидкости 𝑝₀ окажется меньше атмосферного, то плоскость пьезометрического напора будет расположена ниже уровня свободной поверхности жидкости в сосуде на величину h_вак. В этом случае все частицы жидкости в сосуде, расположенные ниже плоскости О_п—О_п, будут иметь абсолютное давление больше атмосферного, а расположенные выше этой плоскости — меньше. В последнем случае имеет место разрежение или вакуум, который определяется как разница между абсолютным и атмосферным давлениями:
^𝑝вак ^{= 𝑝}а ^{− 𝑝}абс ^,

ИЛИ

hвак = 𝑝вак/ 𝛾 = (𝑝а – 𝑝абс) /𝛾
Вакуум выражает собой отрицательное избыточное давление.
^𝑝вак ^{= −𝑝}изб^.

2. 
   Напорные гидроклапаны: назначение, конструкция и принцип действия предохранительного гидроклапана прямого действия.
   

Гидроклапаном давления называют регулирующий гидроаппарат, предназначенный для управления давлением рабочей жидкости.

Гидроклапаны давления подразделяют по назначению — на напорные, редукционные, разности давления и соотношения давления; по воздействию потока на запорно-регулирующий элемент — на клапаны прямого (𝑄_ном < 30 л/мин и 𝑝_ном < 32 МПа) и непрямого действия (𝑄_ном > 30 л/мин и 𝑝_ном > 32 МПа).
Напорный гидроклапан предназначен для ограничения давления в подводимом к нему потоке рабочей жидкости. Напорные клапаны подразделяют на предохранительные и переливные.
Предохранительный гидроклапан служит для предохранения гидропривода от давления рабочей жидкости, превышающего допустимое (установленное) значение, защищает привод от перегрузки и разрушения. Он является аппаратом эпизодического действия, т. е. при нормальных нагрузках гидропривода он закрыт и открывается лишь при давлении рабочей жидкости в гидроприводе, превышающем установленное значение, определяемое силой предварительного поджатия пружины.







Предохранительный гидроклапан непрямого действия — гидроклапан, в котором размеры рабочего проходного сечения определяются положением основного запорно-регулирующего элемента, изменяющегося в результате воздействия потока рабочей жидкости на вспомогательный запорно-регулирующий элемент. В режиме напорного гидроклапана конусный запорный элемент 2 с пружиной 1 вспомогательного гидроклапана К1 при достижении управляющего давления 𝑝_оу начинает перемещаться, жидкость из полости Б перетекает в полость В. На дросселе 3 создается перепад давления, под действием которого запорный элемент 5 основного гидроклапана К2 перемещается на расстояние h, преодолевая силу предварительного поджатая пружины 4, открывает рабочее проходное сечение и пропускает из полости Ав полость Гпоток рабочей жидкости (𝑄_кл − 𝑄_𝑚𝑖𝑛 ) на слив (принимают 𝑄_𝑚𝑖𝑛 ≈ 0). Дроссель 6 служит для демпфирования клапана — запорно-регулирующего элемента 5. Для дистанционной разгрузки гидроклапана служит запасная напорная гидролиния (на рисунке не обозначена).
БИЛЕТ №6

1. 
   Закон Паскаля.
   

Основное уравнение гидростатики 𝑝 = 𝑝₀ + 𝛾h показывает, что давление на поверхности жидкости 𝑝₀ передается в любую точку внутри жидкости без изменения. Действительно, для точки

𝐴, расположенной на глубине h₁, под свободной поверхностью жидкости, гидростатическое давление 𝑝_𝐴 = 𝑝₀ + 𝛾h₁ а для точки 𝐵, расположенной на глубине h₂, — 𝑝_𝐵 = 𝑝₀ + 𝛾h₂. Как видно, давление 𝑝₀ одинаково для этих двух точек, также как и для всех точек объема жидкости. В связи с этим, учитывая второе свойство гидростатического давления, можно сформулировать закон Паскаля: давление, приложенное к внешней поверхности жидкости, передается всем точкам этой жидкости и по всем направлениям одинаково.







На рисунке показана принципиальная схема гидравлического пресса, который состоит из малого и большого цилиндров с поршнями площадью соответственно 𝜔₁ и 𝜔₂. Цилиндры соединены между собой трубопроводом. Если на поверхность жидкости в малом цилиндре нажать через поршень с силой 𝑃₁ то эта сила создает под поршнем давление 𝑃₁ = 𝑝₁/𝜔₁. По закону Паскаля это давление передается во все точки жидкости. Следовательно, на поршень с площадью 𝜔₂ передается то же давление 𝑝₁ и действует сила давления 𝑃₂ = 𝑝₁/𝜔₂. Подставив в это выражение значение

𝑝₁ получают

𝑃2 = (𝑃1𝜔2)/𝜔1 .

Таким образом, на поршень с площадью 𝜔₂ через жидкость передается сила 𝑃₂, во столько раз больше силы давления 𝑃₁, во сколько раз площадь 𝜔₂ больше площади 𝜔₁.

2. 
   Гидроаппараты: назначение, классификация, устройство и принцип действия.
   

Гидроаппарат — это гидроустройство, предназначенное для управления потоком рабочей жидкости. Под управлением понимается изменение или поддержание заданных значений давления или расхода либо пуск, остановка или изменение направления потока рабочей жидкости.