1. Предмет и методология гидравлики Курс "Гидравлика" включает в себя несколько самостоятельных дис- циплин, которые объединяет такое понятие, как гидравлические и пневмати- ческие системы
жүктеу/скачать 0,71 Mb.
|
Гидр лек
| Жидкость – физическое тело, способное изменять свою форму при воздействии на нее сколь угодно малых сил.
В состоянии покоя жидкость не оказывает сопротивления. Если опус- тить в воду руку и очень медленно ее перемещать, то никакого сопротивле- ния не почувствуется. В этом состоит свойство текучести жидкостей и их ос- новное отличие от твердых тел. Капельные жидкости ведут себя как упругие тела только в отношении изменения объема. При этом при сжатии они очень мало деформируются (в отличие от газов) и при решении подавляющего большинства гидравличе- ских задач капельную жидкость считают не сжимаемой. В тоже время, она практически не работает на растяжение и мы в дальнейшем будем считать, что жидкость не сопротивляется силам растяжения. Однако можно искусст- венно создать такие условия, при которых жидкость будет работать на рас- тяжение как твердое тело. Для этого из жидкости необходимо удалить твер- дые частицы и газы. В гидравлике рассматриваются реальная и идеальная жидкости. Иде- альная жидкость в отличие от реальной жидкости не обладает внутренним трением, а также трением о стенки сосудов и трубопроводов, по которым она движется. Идеальная жидкость также обладает абсолютной несжимаемостью. Такая жидкость не существует в действительности, и была придумана для облегчения и упрощения ряда теоретических выводов и исследований. Для количественной оценки сжимаемости реальной жидкости исполь- зуется понятие модуля объемной упругости жидкости:
K p pV , (1)
V где, p – изменение давления; и V – относительное изменение плот- V ности и объема. Одним из важнейших свойств жидкости является вязкость. Вязкость – свойство жидкости оказывать при своем движении сопротивление отно- сительному скольжению соприкасающихся слоев. Силу взаимодействия ме- жду слоями, возникающую при их относительном скольжении, будем назы- вать силой вязкости, а часть ее, приходящуюся на единицу площади соприка- сающихся слоев – будем называть напряжением силы вязкости и обозначать буквой . Вязкость жидкости обусловлена взаимодействием ее молекул. Вскрыть механизм этого взаимодействия полностью не удалось. На сегодня общепри- знанной теории вязкости жидкостей нет. Закон внутреннего трения в жидко- сти установлен экспериментально еще в прошлом веке отечественным уче- ным Петровым Н.П.. Суть его опытов заключается в следующем. Была скон- струирована и изготовлена установка, схема которой изображена на рис. 1. Цилиндр 1 (внутренний) подвешен к неподвижной опоре со шкалой 6 на стальной проволоке 4 и находится во втором цилиндре 2 (наружном). Угол закручивания проволоки 4 отмечается стрелкой 5 на неподвижной шкале 6. Наружный цилиндр 2 может независимо от внутреннего цилиндра вращаться с заданной угловой скоростью. Рис. 1. Схема установки для изучения сил вязкости
При вращении наружного цилиндра под влиянием сил вязкости жидкости внутреннему цилиндру передается вращательный момент, который уравно- вешивается напряжениями, возникающими в закрученной стальной проволо- ке. По замеренному в опытах углу скручивания проволоки можно судить о величине передаваемого момента и, следовательно, определять напряжения силы вязкости. Если результаты опытов, полученные на этой установке, представить в графической форме, как функцию напряжения силы вязкости от отношения окружной скорости вращения наружного цилиндра u к тол- щине слоя жидкости , то график выглядит следующим образом (рис. 2). Уравнением этой прямой является зависимость
Рис. 2. Зависимость касательных напряжений от градиента скорости u . (2) Как оказалось, коэффициент про- порциональности различен для раз- ных жидкостей. Поэтому, его приняли за характеристику вязкости жидкостей и назвали – динамический коэффициент вязкости. В гидравлике жидкость считается сплошной средой и, при условии допу- щения, что скорости, давления и плотно- сти в жидкости являются непрерывными
(изменяются плавно, без скачков), уравнение для напряжения сил вязкости можно записать в дифференциальной форме: du . (3) d Это соотношение и представляет собой математическое выражение закона вязкого трения. Динамический коэффициент вязкости (на практике его называют про- сто – коэффициент вязкости) в общем случае зависит не только от рода жид- кости, но и от ее температуры и давления. Температура существенно влияет на величину коэффициента вязкости (с ростом температуры µ – уменьшает- ся). Что касается давления, то его влияние на коэффициент вязкости стано- вится заметным только при больших значениях (вязкость минеральных масел при давлении 15 МПа может возрасти на 25 … 30 %). Коэффициент вязкости размерная величина. В системе СИ единицей измерения его является [(H c)/м2]. Отношение динамического коэффициента вязкости к плотности жид- кости называется кинематическим коэффициентом вязкости: . (4) Величина (произносится «ню») имеет размерность м2/с. 1 см2/с называется стоксом (Ст), а 0,01Ст – сантистоксом (ССт) В настоящее время вязкость жидкостей определяют экспериментально. Для этого используют приборы более простые, чем прибор описанный выше. Эти приборы называются вискозиметрами. Все вискозиметры определяют вязкость в условных единицах. Для перехода от условных единиц к вязкости жидкости (µ) существуют соответствующие формулы. У нас в стране, вязкость жидкостей, более вязких, чем вода, (сюда от- носятся почти все виды масел используемых в гидроприводе) определяют по вискозиметру Энглера и выражают в условных градусах Энглера (0Е). Вискозиметр Энглера состоит из подогреваемого резервуара, в днище которого установлена калиброванная трубка с запорным краном. В процессе определения вязкости в резервуар заливается 200 см3 дистиллированной во- ды при температуре 200С и замеряется время полного ее истечения из резер- вуара. Затем заливают такой же объём исследуемой жидкости. Доводят ее температуру до требуемого значения и также замеряют время ее истечения. Отношение времени истечения исследуемой жидкости t к времени истечения дистиллированной воды t0 и дает число условных градусов Энглера: 0 E t . t0 Зная вязкость в условных градусах Энглера, можно по формулам, при- водимым в справочной литературе, определить величину вязкости . Напри- мер, по формуле Фогеля: 7,6 0E (10E3)106
жүктеу/скачать 0,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|