Введение
Учебное пособие предназначено для обеспечения усвоения студентами методов использования законов гидравлики при решении практических задач в области расчетов машиностроительных гидросистем и их элементов. Настоя- щее пособие является сборником задач, которые рекомендуется использовать для самостоятельного решения студентами, например, при выполнении домаш- него расчетно-графического задания по дисциплине «Гидравлика и гидропнев- моприводы».
Пособие содержит задачи, относящиеся к следующим разделам изучае- мой дисциплины: «Гидростатика», «Применение уравнения Бернулли», «Исте- чение жидкости через дросселирующие устройства», «Гидравлический расчет трубопроводов», «Расчет параметров работы насосов и насосных установок» и
«Расчет параметров работы объемных гидравлических приводов».
В каждом разделе приводятся:
законы гидравлики, изучению методов использования которых посвящены задачи данного раздела;
примеры решения задач, сопровождающиеся рекомендациями, облегчаю- щими самостоятельное решение задач;
контрольные задачи для самостоятельного решения.
Незаданные в условиях контрольных задач числовые значения обозна- ченных величин берутся в соответствии с номером варианта задания из таблиц исходных данных, приведенных в конце каждого раздела.
Перед решением контрольных задач данного раздела целесообразно вна- чале изучить соответствующий теоретический материал и проработать приве- денные в этом разделе примеры решений.
При выполнении расчетов особое внимание следует уделить размерно- стям используемых физических величин. Перед подстановкой числовых значе- ний этих величин в полученные расчетные формулы рекомендуется вначале перевести их размерности в систему CИ.
Отчет о выполнении контрольного задания должен содержать: рисунок, краткое условие задачи, решение с необходимыми пояснениями, подставлен- ные в полученные формулы числовые значения величин и полученный ответ.
Гидростатика
Давление это напряжения сжатия, возникающие в жидкости. Свойства гидростатического давления:
в данной точке внутри жидкости давление действует по всем направлениям одинаково (давление – скалярная величина);
на поверхности контакта жидкости с другими телами давление всегда создает силу, нормальную к этой поверхности.
Давление p численно равно отношению силы F нормального давления к площади S, на которую она действует
Единицей измерения давления в международной системе СИ является паскаль (1 Па = 1 Н/м2). На практике чаще используются укрупненные едини- цы: килопаскаль (1кПа = 103 Па) и мегапаскаль (1 МПа = 106 Па). Достаточно часто встречается также внесистемная единица измерения давления – техниче- ская атмосфера (1 ат = 1 кГс/см2 ≈ 105 Па = 0,1 МПа).
При определении величин давлений используются три системы отсчета давлений: абсолютная, избыточная и вакуумная.
Под абсолютным давлением рабс понимается значение давления, на ко- торое данное давление превышает абсолютный ноль давления.
При решении задач из данного учебного пособия значение атмосферного давления в абсолютной системе, если оно не задано, можно принимать равным рат ≈ 105 Па. Если в задаче абсолютное значение атмосферного давления задано высотой ртутного столба hат, то для получения значения атмосферного давле- ния рат в паскалях необходимо воспользоваться соотношением:
pат hат рт g , (1)
где: ρрт – плотность ртути, равная 13,6·103 кг/м3;
g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2.
Под избыточным давлением ризб понимается величина давления, на ко- торую данное давление превышает атмосферное давление.
Для перевода значения давления из абсолютной системы рабс в избыточ- ную ризб и обратно необходимо знать величину атмосферное давление рат в аб- солютной системе, тогда рабс = рат + ризб .
При решении задачи в избыточной системе отсчета давлений величина атмосферного давления принимается равной нулю (рат изб = 0), так как при этом избыток над атмосферным давлением равен нулю.
Под величиной вакуума рвак понимается величина давления, на которую данное давление меньше атмосферного.
В вакуумной системе отсчета давлений, также как и в избыточной, атмо- сферное давление принимается равным нулю (рат вак = 0), так как в этом случае недостаток до атмосферного давления равен нулю.
Для перевода величины давления из вакуумной системы отсчета в избы- точную или обратно, необходимо изменить знак перед величиной давления, т.е. ризб = – рвак.
При решении задач рекомендуется использовать абсолютную или из-