20. Свободные гидравлические струи

Свободные гидравлические струи – это поток жидкости, неограниченный твердыми стенками. Струя называется незатопленной, если она со всех сторон окружена атмосферой.

Затопленная струя – если струя выходит в другую жидкую струю.

Движение струи жидкости в воздушной среде подчиняется законам механики (тело брошенной под углом к горизонту).

- дальность боя струи

- теоретическая дальность боя струи

При отсутствии сопротивления воздуха .

Данная формула справедлива, если напор не превышает 7 м.

При напоре 35 м максимальная дальность боя будет при

Для струи, бьющей вертикально ( ) максимальный теоретический подъем составляет

21. Сила воздействия потока жидкости на твёрдую преграду.

Теорема об изменении количества движения

Исходная масса потока жидкости:

- уравнение для активной гидродинамической силы, которая воздействует на преграду.

Рассмотрим частные случаи:

1. Взаимодействие струи с вертикальной поверхностью:

;

2)Взаимодействие струи с полусферической поверхностью:

Данный эффект используется в активных гидравлических турбинах (ковшовые турбины), поскольку они имеют не плоские лопасти, а объёмные с полусферическим профилем.

22. Гидравлический удар

Гидравлическим ударом обычно называют резкое повышение давления, возникающее в напорном трубопроводе при резком изменении скорости жидкости. Гидравлический удар чаще всего возникает при быстром закрытии или открытии крана или иного устройства управления потоком.

Теоретическое и экспериментальное исследование гидравлического удара в трубах было впервые выполнено Н. Е. Жуковским и опубликовано в его фундаментальной работе “О гидравлическом ударе”, вышедшей в свет в 1898 г.

В результате гидравлического удара происходит переход кинетической энергии жидкости в потенциальную, которая затрачивается на деформацию трубопровода и сжатие жидкости. Возникает ударная волна. Установлено, что на каждый 1м/с потери скорости давление возрастает на 1 МПа.

Различают прямой и непрямой гидравлический удар.

Прямой характеризуется условием , - время закрытия крана, L – расстояние ударной волны, С – скорость распространения ударной волны.

Непрямой удар: (меньшая разрушающая сила).

Жуковский вывел, что повышение напора Н при прямом гидравлическом ударе:

, - начальная скорость потока жидкости, С – скорость распространения ударной волны

Скорость распространения ударной волны

, плотность жидкости, -модуль упругости жидкости, d- внутренний диаметр трубы, - толщина стенки трубы, - модуль упругости стенок трубы

Способы предотвращения возникновения гидравлического удара:

1. избегать малого времени перекрытия задвижки

2. Устанавливать компенсаторы на пути возможного движения гидравлического удара (гидроаккумуляторы)

Кроме негативных сторон у гидравлического удара имеются и положительные – создание гидравлического тарана (водоподъемная установка, не имеет движущихся частей, но использует энергию искусственно созданного гидравлического удара)

23. Понятие гидропривода. Структура объемного гидропривода

Привод – совокупность механизмов и устройств, преобразующих энергию приводящего двигателя в механическую энергию рабочего органа машины.

Состав приводов: первичный двигатель, трансмиссия (передача), вторичный двигатель и системы управления.

В гидравлическом приводе для передачи энергии от первичного двигателя к вторичному применяется энергия жидкой среды.

Гидроприводы делятся на: объемные (используют закон Паскаля; гидростатические) и динамические (используют кинетическую энергию жидкости; приводы на основе машин).

Области применения объемных гидроприводов: гидропрессы, протяжные шлифовальные станки, гидравлические тормозные приводы, с/х техника, строительно-дорожная техника, горная, военная техника (корабли, ракетные установки, торпедные, танки, автомобили)