МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» |
Кафедра гидравлики
опд. Ф. 03 гидравлика
Методические указания
к выполнению контрольной работы
Направление 110300 Агроинженерия
Уфа 2010
УДК 378.147: 532
ББК 74. 58: 30.128
А 53
Рекомендованы к изданию методической комиссией факультета механизации сельского хозяйства (протокол № 23 от 17.05.2007 г.)
Составитель: профессор Алмаев Р.А.
Рецензент: доцент Юхин Г.П.
Ответственный за выпуск: заведующий кафедрой
гидравлики профессор Алмаев Р.А.
Уфа, БГАУ, кафедра гидравлики
ВВЕДЕНИЕ
Контрольная работа включает 5 задач. Используя учебную литературу, следует проработать соответствующий теоретический материал, уяснить общую методику расчета, физический смысл и условия применимости расчетных уравнений и формул. Решение должно иллюстрироваться расчетной схемой и сопровождаться краткими пояснениями. В тексте работы необходимо использовать общепринятые обозначения физических величин и сокращения слов. Значения коэффициентов и табличных функций даются со ссылкой на литературный источник. Во избежание ошибок подстановка в формулу числовых значений величин выполняется в порядке ее написания и в одной системе единиц измерения. Расчеты следует выполнять в системе СИ.
1 Рекомендации по выполнению заданий
Задание 1
Выполняется по темам: «Давление в покоящейся жидкости», «Сила давления жидкости на плоские поверхности».
Рассматривается воздействие жидкости на плоскую поверхность – запорный орган смонтированный в стенке резервуара или в открытом канале. Расчет заключается в определении величины силы давления и точки ее приложения, а также усилия для открытия запорного органа (затвора).
При аналитическом решении величина силы давления на плоскую поверхность определяется по формуле:
Р=рсw, (1.1)
где рс - давление в центре тяжести рассматриваемой фигуры;
w - площадь смоченной поверхности фигуры.
Следует найти положение и глубину hс погружения центра тяжести затвора и по основному уравнению гидростатики определить рс.
Расчетное уравнение для определения абсолютного давления в произвольной точке имеет вид:
р = ро + rgh, (1.2)
где
ро - абсолютное давление на свободной поверхности;
r - плотность жидкости;
g - ускорение силы тяжести;
h - глубина погружения рассматриваемой точки.
Уравнение (1.2) может быть записано и по избыточным давлениям. В этом случае сначала находится избыточное давление на свободной поверхности, а по нему избыточное давление в ниже расположенной точке.
При решении задач следует иметь ввиду, что уравнением вида (1.2) можно связать любые две точки в объеме однородной жидкости.
Заглубление точки приложения силы давления:
hд=hc+ J0/hcw, (1.3)
где hс - глубина погружения центра тяжести площади w;
J0 - центральный момент инерции площади w.
Координаты центра тяжести плоских фигур и моменты инерции J0 приведены в литературе /1, 5/. Отсчет глубин hc и hд от уровня свободной поверхности.
При графо-аналитическом решении задачи по расчетным данным в принятых масштабах длины и давления строится эпюра давления на рассматриваемую поверхность. Величина силы давления будет численно равна объему эпюры. Линия действия силы проходит через центр тяжести эпюры.
При двухстороннем воздействии среды на затвор следует определить силы давления слева и справа, их равнодействующую и точку ее приложения. Для определения точки приложения равнодействующей силы составляется уравнение моментов сил.
Задание 2
Выполняется по теме: «Расчет гидростатических устройств».
Рассматриваются простейшие гидростатические устройства: гидропресс, гидроподъемники, гидравлический мультипликатор и др. Характерным для них является взаимодействие рабочего органа (поршня, плунжера, диафрагмы) с жидкостью.
В зависимости от исходных данных определяют усилие на входном (выходном) звене, рабочее давление или геометрические параметры устройства.
Искомая величина находится из уравнения равновесия твердого тела, составленного с учетом действующих внешних сил: давления со стороны жидкости, поверхностного трения, внешней нагрузки и др. В проекциях на направление движения будем иметь:
F1 +`F2+…+`Fn=0 (2.1)
В уравнении (2.1) силы давления жидкости представляются известным выражением Р = рw, где р – давление; w - площадь, на которую действует жидкость.
Сила трения подвижных частей устройства при необходимости может быть найдена расчетом по типу и размерам уплотнения или учтена в расчете введением механического КПД.