3.2 Опорный конспект по дисциплине «Гидравлика и гидропневмопривод». Введение.

Опорный конспект по дисциплине «Гидравлика и гидропневмопривод», являясь своего рода путеводителем по этой дисциплине, призван помочь студенту, самостоятельно изучающему курс, овладеть совокупностью знаний, позволяющих проектировать, рассчитывать и эксплуатировать гидравлические и пневматические приводы различных машин, механизмов, аппаратов и других технических устройств, широко используемых в подьемно-транспортных, испытательных, дорожных машинах и оборудвании.

Приступая к изучению данной дисциплины, необходимо освежить в памяти основные положения ранее изученных таких дисциплин как высшая математика (производные, диффиринциальное и интегральное исчисление, векторный анализ), физика (строение твёрдых, жидких и газообразных тел), теоретическая механика (механика материальной точки и системы материальных точек, количества движения, работа, кинетическая и потенциальная энергия, законы классической ньютоновской механики), прикладная механика (напряжённое состояние твёрдых тел, давление, трение, диссипация механической энергии), детали машин и механизмов (элементная база машин и механизмов, в том числе цилиндры, поршни, плунжеры, скользящие шары, клапаны, распределители и т.п.)

Это позволит, в конечном счете, глубже понять и усвоить физическую сущность многих гидромеханических явлений, принцип и действие гидравлических и пневматических двигателей, гидро – и пневмоаппаратуры элементов и систем гидро – и пневмоавтоматики.

Введение в дисциплину.

Во «введении» даётся определение изучаемой дисциплины, отмечается объект, предмет и цель изучения «Гидравлики и гидропневмоприводов», указывается место дисциплины в системе подготовки дипломированных инженеров, специализирующихся в области подъемно-транспортных, строительных, дорожных машинах и оборудовании.

Приводится краткий исторический обзор развития современного состояния теории и практики гидравлических и пневматических приводов.

Полученные сведения закрепляются ответами на вопросы тренировочных тестов 1-38.

Раздел 1. Гидравлика

В процессе работы над разделом вам предстоит:

Изучить шесть тем:

а. Физико-механические свойства жидкости. Модель сплошной среды и ее гидродинамические параметры;

б. Гидростатика;

в. Основы динамики (гидродинамики) жидкости и газа;

г. Гидравлическое сопротивление и диссипация энергии в потоке вязкой жидкости;

д. Гидравлические напорные системы;

е. Одномерные потоки газа (некоторые сведения из прикладной газовой динамиики).

Выполнить одну лабораторную работу: «Экспериментальное исследование гидравлического сопротивления напорного трубопровода».

Ответить на вопросы тренировочных тестов 1 – 38.

1.1 Физико-механические свойства жидкости. Модель сплошной среды и ее гидродинамические параметры . Изучаемые вопросы:

-Определение жидкости и газа. Свойства упругости и текучести. Модель сплошной среды. Объёмная плотность. Вязкость.

-Силы и напряжения, действующие в жидкости. Гидромеханическое давление. Интегральное выражение объёмных и поверхностных сил через напряжение.

-Понятие об энергонапряженности жидкостей и газов.

Жидкости и газы – текучая среда. По свойству упругости жидкости в отличие от газов значительно ближе к твёрдым телам. При изучении гидромеханики, жидкости и газы рассматриваются в виде модели сплошной среды, которая представляется как множество материальных точек с непрерывным распределением вещественных кинематических и динамических характеристик и параметров. Одной из важных характеристик является объёмная плотность распределения ряда физических величин таких, как, например, массы (плотность ), энергии, количества движения. Свойство вязкости, противоположное текучести, характеризует внутреннее трение при движении жидкости и газа. Напряжение силы трения согласно закону Ньютона пропорционально относительной скорости деформации сдвига слоёв. Коэффициент пропорциональности с размерностью Па называется динамическим коэффициентом вязкости. В расчётах используется также и кинематический коэффициент вязкости, равный отношению динамического коэффициента вязкости к плотности жидкости (газа).

Различают две категории внешних сил, действующих на жидкости и газы: объёмные (распределённые по объёму жидкости или газа) и поверхностные (распределённые по поверхности, ограничивающий объём). Пределы отношения элементарной объёмной силы к элементарному объёму, стремящемуся к нулю является напряжением объёмной силы в точке объёма (размерность). Поверхностные силы подразделяются на нормальные и касательные (только при движении жидкого тела). Предел отношения элементарной нормальной поверхностной силы к элементу поверхности, стремящийся к нулю, является напряжением сжатия (векторная величина, измеряемая в). Среднеарифметическое значение проекций вектора напряжения сжатия называется гидромеханическим давлением (скалярная величина измеряется в ). Напряжение сжатия в точке объёма жидкости (газа) характеризуется, в соответствии с теоремой Гаусса – Остроградского, величиной градиента давления со знаком минус (векторная величина, размерностью), интегралом по объёму от напряжений. В точке объёма получаются объёмная сила и нормальная поверхностная сила.

Энергонапряжённость жидкостей и газов характеризуется объёмной плотностью механической энергии (энергии, отнесённой к единице объёма, размерностью ), то есть гидромеханическим давлением.