Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО «ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ имени М.М. ДЖАМБУЛАТОВА»

Кафедра технической эксплуатации автомобилей

ГИДРАВЛИКА

учебно-методическое пособие

к выполнению практических работ по дисциплине: «Гидравлика»

С.Р. Хабибов

Махачкала 2014г.



Хабибов С.Р. Гидравлика. Учебно-методическое пособие к выполнению практических работ по дисциплине «Гидравлика» для направлений подготовки 23.03.03 - Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов, профиль - Автомобили и автомобильное хозяйство, 35.03.06 - Агроинженерия, профиль ?Технические системы в агробизнесе; профиль - Электротехнологии и электрооборудование; профиль - Технология обслуживания и ремонт машин в АПК.: Махачкала, 2014. - 24 с.

Рецензент: доцент кафедры ЭАТ и АС Махачкалинского филиала Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ), кандидат технических наук Абакаров А.А.

Данное учебно-методическое пособие предназначено для студентов очного и заочного форм обучения автомобильного и инженерного факультетов при выполнении работ по дисциплине «Гидравлика» для направления подготовки 23.03.03 - Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов, профиль - Автомобили и автомобильное хозяйство и для направления подготовки35.03.06 - Агроинженерия, профиль ?Технические системы в агробиз-несе; профиль - Электротехнологии и электрооборудование; профиль - Технология обслуживания и ремонт машин в АПК

Печатается по решению Методического Совета ФГБОУ ВПО «Дагестанский государственный аграрный университет имени М.М. Джамбулатова» (протокол № 4 от 24 декабря 2014 г.) для внутривузовского пользования



СОДЕРЖАНИЕ

• ВВЕДЕНИЕ
• РАБОТА №1 ПРИБОРЫ И СПОСОБЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ
• РАБОТА №2 ИСПЫТАНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРЕССА.ЗАКОН ПАСКАЛЯ
• РАБОТА №3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМА ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ
• РАБОТА № 4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО КОЭФ-ФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ (коэффициента Дарси)
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


ВВЕДЕНИЕ

Курс «Гидравлика» имеет большое значение в общеинженерной подготовке студентов по направлениям подготовки23.03.01 -Технология транспортных процессов, профиль - Организация и безопасность движения; 23.03.03 - Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов, профиль - Автомобили и автомобильное хозяйство; 35.03.06 - Агроинженерия (профили «Технические системы в агробизнесе», «Электрооборудование и электротехнологии в АПК», «Технический сервис в агропромышленном комплексе»).

Неотъемлемой составной частью этого курса, как и любой другой инженерной дисциплины, являются практические занятия. Именно на практических занятиях студенты практически знакомятся сущностью физических явлений, лежащих в основе проведения тех или иных процессов, с аппаратами или с их моделями, в которых осуществляются эти процессы; здесь студенты определяют и устанавливают факторы, влияющие на производительность и экономичность работы установок. Таким образом, при выполнении практических работ студенты не только знакомятся с практической стороной, но и приобретают навыки научного исследования. Данное учебно-методическое пособие предназначено помочь студентам в закреплении и углублении теоретических знаний, полученных на лекциях по гидравлике, путем выполнения практических работ на практических занятиях.



РАБОТА №1 ПРИБОРЫ И СПОСОБЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

Цель работы: Ознакомиться с устройством и принципом действия приборов для измерения давления и техникой измерения давления.

Теоретические основы работы.

Гидростатическим давлением называется величина, определяется зависимостью:

(1)

где Р - сила давления на площадку w, выделенную внутри покоящейся жидкости или на её поверхности.

Исторически сложились три системы отсчета давления: абсолютная, избыточная и вакуумметрическая.

Абсолютное давление p отсчитывается от абсолютного нуля (абсолютного вакуума). Абсолютное (или полное) гидростатическое давление в точке покоящейся жидкости определяется основным уравнением гидростатики:

p = p₀ + сqh (2)

гдеР₀ - внешнее давлением на поверхности жидкости;

с - плотность жидкости;

q - ускорение свободного падения;

h - глубина погружения точки, в которой измеряется давление.

Избыточное (или манометрическое) давление определяют как разность между абсолютным давлением и атмосферным (или барометрическим) давлением



р_изб = р - р_атм или р_м = р - р_б (3)

В открытых сосудах

Р_м = pqh (4)

Вакуумметрическим давлением (или разрежением) называется недостаток давления до атмосферного:

p_вак =p_атм - p (5)

В системе СИ давление измеряется в Паскалях:1Па = 1 .В технике в качестве единицы измерения давления используются также техническая атмосфера (ат.) и физическая атмосфера (атм.): 1am = 1 98100 Па, 1 атм.= 101325 Па.

Для измерения давления в жидкости применяют манометры, вакуумметры различных конструкций. По конструкции они бывают жидкостные, механические, электрические и т.д. Широкое распространение получили жидкостные и механические приборы. Самым простейшим жидкостным прибором для измерения давления в жидкости является пьезометр. Он представляет собой тонкую прозрачную трубку с внутренним диаметром 10-15 мм (чтобы исключить явление капиллярного поднятия жидкости), присоединенную к сосуду с жидкостью, где измеряется давление, и открытую с другого конца. Рядом с трубкой устанавливают шкалу, проградуированную в миллиметрах (рис. 1).

Манометрическое (избыточное) давление в точке А присоединения пьезометра определяется зависимостью:

p_м = сqh_n (6)

где h_n - высота столба жидкости в пьезометре, которую называют пьезометрической высотой.

Рис. 1 Измерение давления при помощи пьезометра. 1 - прозрачная трубка; 2 - шкала;3 - сосуд с жидкостью, в котором измеряют давление

С помощью пьезометра можно определить давление р₀ на поверхности жидкости в закрытом резервуаре:

p = p_атм + сq • (h_n - h) (7)

где h - глубина погружения точки присоединения пьезометра.

Для измерения разрежения используют обратный пьезометр, или вакуумметр (рис. 2). Он представляет собой изогнутую прозрачную трубку, соединенную с областью разрежения. Нижний конец трубки опускается в сосуд, заполненный жидкостью, на поверхность которой действует атмосферное давление. Так как давление в сосуде меньше, чем атмосферное, то жидкость в трубке поднимается на некоторую высоту h_BAK, называемую вакуумметрической высотой. Величина вакуума в сосуде вычисляется по формуле:

p_вак = сqh_вак (8)

Пьезометры применяются для измерения небольшого давления, десятых и сотых долей атмосферного давления.

Для измерения более значительного давления применяют жидкостные манометры (рис. 3). Они отличаются от пьезометров тем, что в них измеряемое давление уравновешивается столбом жидкости с большим удельным весом. Простейшим типом жидкостного манометра является U-образный ртутный манометр, в котором колено трубки заполняется ртутью.

Под действием давления жидкости или газа в резервуаре p>p_атм, в коленях манометра устанавливается разность уровней h_м, по которой можно вычислить давление в резервуаре.

Абсолютное давление жидкости в резервуаре в точке присоединения манометра равно:

p= p_атм + с_мgh_м - сqh₀ (9)

где р_м - плотность рабочей жидкости в манометре;

с - плотность жидкости в резервуаре;

Рис. 2 Измерение разрежения при помощи вакуумметра(обратного пьезометра) 1 - изогнутая прозрачная труба; 2 - сосуд с рабочей жидкостью; 3 - резервуар с жидкостью



Рис. 3 Измерение давления жидкостным манометром. 1 - прозрачная U - образная трубка; 2 - шкала; 3 - резервуар, в которомизмеряют давление. h₀ - высота столба жидкости, в которой измеряется давление, над уровнем рабочей жидкости в закрытом колене манометра

Ртутные манометры используются для измерения давления до 3 атм., при более высоких давлениях они получаются громоздкими и неудобными в пользовании.

Жидкостные приборы обладают большой точностью и чувствительностью. Но применение их ограничено областью относительно небольших давлений (в основном в лабораторных условиях).

Для измерения высокого давления используют механические манометры. В практике измерений широкое распространение получили пружинные манометры (рис. 4 и 5). Пружинные манометры отличаются большей компактностью и простотой конструкции и поэтому получили самое широкое распространение в практике измерений.

В зависимости от вида упругого элемента различают пружинные манометры с изогнутой трубчатой пружиной и с пластинчатой пружиной (мембраной).

Манометр с изогнутой трубчатой пружиной (рис. 4) состоит из изогнутой трубки эллиптического поперечного сечения 1 с запаянным одним концом. Другим концом трубка прикрепляется к основанию 6 со штуцером 5.

Запаянным концом изогнутая трубка кинематически соединяется при помощи тяги 7 с зубчатым механизмом 3. Все это заключают в металлический корпус 8, сверху устанавливают градуированную шкалу 4. Поверх шкалы на ось зубчатого механизма устанавливают указательную стрелку 2.

При помощи соединительного штуцера манометр прикрепляют к резервуару с жидкостью. Жидкость под давлением по каналам в основании поступает в изогнутую трубку. Под действием давления жидкости трубка- пружина частично распрямляется. Через зубчатый механизм изменение положения запаянного конца трубки передается стрелке, которая показывает на шкале значение избыточного (манометрического) давления.

Рис. 4 Манометр с изогнутой трубкой - пружиной. 1 - изогнутая трубка; 2 - стрелка; 3 - зубчатый механизм; 4 - шкала; 5- соединительный штуцер; 6 -- основание; 7 - соединительная тяга;8 - корпус



Рис. 5 Манометр с пластинчатой пружиной (мембраной). 1 - шкала; 2 - стрелка; 3 - зубчатый механизм; 4 - соединительная тяга; 5 - корпус; 6 - основание; 7 - соединительный штуцер; 8 - мембрана

Манометр с пластинчатой пружиной-мембраной состоит из шкалы 1, стрелки 2, зубчатого механизма 3, соединительной тяги 4, корпуса 5, основания 6 с рабочей полостью, соединительного штуцера 7 и мембраны 8.

Принцип действия прибора заключается в следующем. Жидкость под давлением поступает через соединительный штуцер в рабочую полость. Под действием давления жидкости мембрана прогибается. Эта деформация мембраны передается зубчатому механизму, который преобразует ее в поворот стрелки. Стрелка, в свою очередь, показывает величину давления. Мембранные манометры применяют для измерения давления до 40 атм.

Для измерения величины вакуума применяются жидкостные и пружинные вакуумметры. По своему устройству и действию жидкостные вакуумметры похожи на жидкостные манометры с той лишь разницей, что жидкость в трубке вакуумметра перемещается в сторону разреженного пространства.

Пружинные вакуумметры имеют такое же устройство, как и пружинные манометры, с той лишь разницей, что при действии разрежения пружина деформируется в обратном направлении, передвигая и стрелку в обратном направлении.

При измерении давления показания жидкостных приборов изменяются в зависимости от температуры жидкости. Поэтому показания приборов, измеренные высотой столба жидкости, необходимо привести к 0° С по следующей формуле:

p_0єс = p₁ (1- Я₁ t)

гдеp_0єс- показания прибора, приведенное к 0°С;

p₁ - показание прибора при t температуре t° С;

Я₁- температурный коэффициент объемного расширения жидкости,°С¹

t - температура жидкости °С.

Для более точного измерения давления механическими манометрами используется степень точности показания прибора, указываемая на его шкале.

Например, манометр с классом точности 0,1 с предельным значением шкалы 50 кгс/см², имеет максимальную погрешность в 0,1 % от 50 кгс/см², т.е. погрешность прибора равна 0,05 кгс/см². Если показание-манометра составляло 28,4 кгс/см², то величина истинного избыточного давления составит:

p_м =28,4 ±0,05

Для измерения давления установлены следующие классы точности приборов: 0,005; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,35; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4; 6. Приборы высоких классов точности 0,005 - 0,35 используются как образцовые. Они применяются при измерениях требующих повышенной точности, и для проверки рабочих манометров. Приборы классов точности 0,35 - 6 используются в качестве рабочих.

Описание экспериментальной установки

Рис. 6 Схема экспериментальной установки

Экспериментальная установка (рис. 6) предназначена для создания гидростатического давления и разрежения (вакуума) и измерения их с помощью пьезометра, жидкостных манометров и вакуумметра. Она состоит из резервуара, частично заполненного водой и соединенного с помощью кранов с измерительными приборами и насосами для создания избыточного давления и вакуума.

Избыточное давление создается в воздушной полости резервуара 1 с помощью ручного насоса 2, подсоединяемого посредством крана 10 на передней панели. Вакуум в воздушной полости резервуара 1 создается с помощью водоструйного насоса 3, соединяемого с воздушной полостью резервуара посредством крана 13. Питание водоструйного насоса осуществляется от водопроводной сети.

Заполнение резервуара водой производится от водопроводной сети через кран 12, расположенный на боковой панели. Через этот же кран производится и слив воды из резервуара.

Воздушная полость резервуара может соединяться с атмосферой с помощью крана 9 на передней панели.

Измерение гидростатического давления или вакуума осуществляется с помощью жидкостных манометров 4 (рабочая жидкость - вода) и 5 (рабочая жидкость - спирт), а также пьезометра 6 и вакуумметра 7.

Манометры одним концом соединены с воздушной полостью резервуара, в которой измеряется давление, а другим - с атмосферой. Пьезометр предназначен для измерения гидростатического давления на дне резервуара, к которому он присоединяется посредством крана 11 на передней панели. Вакуум в воздушной полости резервуара измеряется вакуумметром 7 (обратным пьезометром), который присоединяется к воздушной полости резервуара посредством крана 8 на передней панели.

Отсчет величин избыточного давления и вакуума производится по шка-лам, расположенным вдоль трубок манометров, пьезометра и вакуумметра.

Порядок проведения опытов

Для измерения избыточного давления в воздушной полости резервуара 1 необходимо убедиться в том, что все краны закрыты. Открыв краны 8 и 11 на передней панели, соединяют воздушную полость резервуара с атмосферой и по пьезометру 6 определяют глубину погружения h точки присоединения пьезометра, после чего кран 9 закрывают.

Открывают кран 10, соединяющий резервуар с ручным насосом, и с помощью последнего создают избыточное давление в воздушной полости резервуара. После этого кран 10 закрывают.

После установления уровней жидкости в измерительных приборах измеряют разность уровней жидкости h_м1 и h_м2 в манометрах 4 и 5, а также высоту столба жидкости h_n в пьезометре 6. По барометру определяют значение атмосферного давления p_ам.

Опыт повторяют три раза при различной величине избыточного давления в воздушной полости резервуара. Результаты измерений заносят в таблицу 1.

Для измерения вакуума в воздушной полости резервуара вначале открывают кран 9 для соединения резервуара с атмосферой и измеряют высоту столба жидкости h₁ в вакуумметре 7. Затем закрывают кран 9 и открывают кран 13, соединяя воздушную полость резервуара с водоструйным насосом 3. Открыв кран 14,включают водоструйный насос для создания вакуума в воздушной полости резервуара, после чего водоструйный насос выключают. Закрывают кран 13 и открывают кран 8 и соединяют вакуумметр с воздушной полостью резервуара. После этого производят отсчеты разности уровней h_вак1 и h_вак1 по шкалам манометров 4 и 5 высоту столба жидкости h2 в вакуумметре.

Указанные измерения производят три раза при различной степени разрежения в резервуаре.

Результаты измерения заносят в таблицу 2.

Обработка экспериментальных данных

При обработке опытных данных заполняют таблицу 1 и 2.

1.По формуле (6) вычисляют избыточное давление p_м в точке присоединения пьезометра к резервуару (точка А на рис.);

2.Используя показания пьезометра h_n, по формуле (7) вычисляют абсолютное давление воздуха pв воздушной полости резервуара;

3.Вычисляют ту же величину p по формуле (9), используя показания манометров h_м1, и h_м2, внесенные в таблицу 1. При этом сqh₀ = 0, так как давление измеряется в воздушной среде.

Данные вычислений заносят в таблицу 1 и сопоставляют между собой.



Таблица 1

Плотность воды с_в = 1000 кг/м³;

Плотность спирта с_с = кг/м³;

Атмосферное давление p_ам =Па

Ускорение свободного падения q = 9,81 м/с²;

Глубина погружения точки присоединения пьезометра h = м.

Номер опыта	Показания манометров, м	Показание пьезометра hn, м	Избыточное давление в точке присоединения пьезометра Рм, Па	Абсолютное давление в воздушной полости резервуара Р, Па
	hм1	hм2			по пьезометру	по манометру 1	по манометру 2
1
2
3

4.Используя показания вакуумметра, вычисляют вакуумметрическую высоту:

h _вак = h₁ - h₂

а затем по формуле (8) вычисляют вакуум p_вак. В воздушной полости резервуара.

5. По формуле (8) вычисляют вакуум p_вак. В воздушной полости резервуара, используя показания манометров h_вакиh_вак2, внесенные в таблице 2.

Результаты вычислений заносят в таблицу 2 и сравнивают между собой.



Таблица 2

Начальное показание вакуумметра h₁ - м.

№ опыта	Показания манометров, м	Показания вакуумметра, м	Вакуум в воздушной полости резервуараpвак, Па
	hвак1	hвак2	h2	hвак = h2- h1	по вакуумметру	по манометру 1	по манометру 2
1
2
3

Контрольные вопросы для самостоятельной подготовки:

1. Что называют гидростатическим давлением?

2. Перечислить свойства гидростатического давления.

3. Абсолютное давление, избыточное давление, вакуум.

4. Какие существуют приборы для измерения давления?

5. В каких единицах измеряют давление?

РАБОТА №2 ИСПЫТАНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРЕССА.ЗАКОН ПАСКАЛЯ

гидравлический прибор давление машина

Цель работы: Изучить устройство и работу гидравлических машин, основанных на законе Паскаля. Освоить расчет гидравлического пресса.

Теоретические основы работы:

Закон Паскаля гласит, что внешнее давление, приложенное к поверхности замкнутого объема жидкости, передается одинаково во все ее точки. На этом законе основан принцип работы гидравлических машин, таких как, гидравлический пресс, гидравлический домкрат, и т.п. Рассмотрим одну из них - гидравлический пресс.



Рис. 1 Схема лабораторной установки

Гидравлический пресс предназначен для получения больших сжимающих усилий. Он состоит из двух гидроцилиндров - малого / и большого 2, соединенных между собой трубопроводом 3. В цилиндрах перемещаются малый поршень 4и большой поршень 5. Усилие на малый поршень передается с помощью рычага 6, при этом происходит деформация тела 7 между платформой 10 и упором 8. Кроме вышеуказанных элементов гидравлический пресс всегда имеет в своем устройстве (не показанные на схеме) всасывающий, нагнетательный, а также предохранительный клапаны. Изменение давления фиксируется манометром 9, который имеется на лабораторной установке.

Установим основные соотношения, определяющие работу пресса. Пусть усилие, действующее на конец рычага будет Q,а плечи рычага соответственно равны а и в.Тогда, рассматривая равновесие рычага и составляя уравнение моментов относительно его и центра вращения

Q · (а + в) =Р₁ · б,

легко найдем силу

передаваемую на малый поршень и создающую в жидкости добавочное гидростатическое давление.

p =

Это давление передается на поршень 5 большого гидроцилиндра, в результате чего полная сила давления на этот поршень, обусловленная силой Q, будет равна:

P₁ =p = Q · ² ·

гдеd₁иd₂ -диаметры цилиндров, соответственно малого и большого.

Из последнего выражения видно, что сила Р₂может быть получена сколь угодно большой путем выбора соответствующих размеров цилиндров и плеч движущего рычага.

Действительная сила P₂,передаваемая на платформу и осуществляющая процесс прессования, оказывается несколько меньше силы Р₂ за счет неизбежных потерь энергии на преодоление трения и в движущихся частях пресса и утечек жидкости через различные неплотности и зазоры, что учитывается введением в последнюю формулу коэффициента полезного действия пресса:

P2 = Q · ² · ·

Практически этот коэффициент имеет значение от 0,80 до 0,85.

Последовательность выполнения работы

1. Измерить геометрические характеристики гидравлического пресса.

2. Работая рычагом подать масло в цилиндр насоса.

3. После того, как пресс возьмет нагрузку, плавно приложить к рычагу усилие Q(с помощью динамометра или набора грузов).

4. В момент уравновешивания рычага зафиксировать показания Q? и манометра.

Обработка результатов опытов

1. Определить величину прессующегося усилия Р₂ расчетным и экспериментальным способами.

2. Вычислить Ри установить погрешность опыта.

3. Расчет и показатели работы занести в таблицу, повторив опыт трехкратно.

Расчёт и показатели работы

№ опыта	Диаметр большого поршня d 2	Диаметр малого поршня d 1	Длина рычага a+b	Длина плеча a	Показания манометра P	Q	P2расчетное	P2экспериментальное	P

Контрольные вопросы для самостоятельной подготовки:

1. В чем смысл закона Паскаля?

2. Какие знаете гидравлические машины, работа которых основана на законе Паскаля?

3. Как определить значение давления в малом цилиндре пресса?

4. Если знаем давление в малом цилиндре пресса, то чему будет равно давление в большом цилиндре?

5. Какое выражение в расчетной формуле гидравлического пресса называют передаточным числом?

РАБОТА №3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМА ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ.

Цель работы: Демонстрация ламинарного и турбулентного режимов движения жидкости. Проверка критерия Рейнольдса для установления режима движения жидкости.

Теоретические основы работы.

Существует два режима движения вязкой жидкости: ламинарный и турбулентный. При ламинарном (слоистом) движении перемешивания жидкости не происходит, а при турбулентном частицы жидкости движутся беспорядочно, но самым разнообразным траекториям, происходит интенсивное перемешивание.

Опыты показывают, что установить режим движения жидкости в напорном трубопроводе можно по безразмерному числу Рейнольдса:

R_e =

где - средняя скорость движения жидкости;

d - диаметр трубы (внутренний);

v- кинематический коэффициент вязкости жидкости.

Средняя скорость движения жидкости, при которой происходит смена режимов, называется критической скоростью. Соответствующее число Рейнольдса называется критическим числом.

Многочисленными опытами установлено, что критическое число Рейнольдса для любых жидкостей является постоянным:

Reкр = 2300

Аналитический критерий, характеризующий режим движения жидкости, можно сформулировать следующим образом:

Re ? 2300- ламинарный режим;

Re ? 2300- турбулентный режим.

В данной лабораторной работе можно получить два режима движения жидкости на лабораторной установке и наглядно убедиться в этом. Лабораторная установка устроена следующим образом. Имеется напорный бак 1, к которому присоединяется горизонтальная стеклянная труба 2, снабженная краном 3 (см. рис. 1). Над баком устанавливается сосуд с окрашенной жидкостью подаваемой в трубу 2 по тонкой подводящей трубке 6, при помощи краника 7. При проведении опыта напорный бак заполняется водой из водопровода через трубу 8 и вентиль 9. и её уровень поддерживается постоянным при помощи сливной трубы 10.

Рис. 1 Схема лабораторной установки 1- напорный бак; 2 - стеклянная труба; 3 - концевой вентиль; 4 - мерный бачок; 5 - сосед с окрашенной жидкостью; 6 - подводящая труба; 7 - кран; 8- водопроводная труба; 9 - вентиль; 10 - сливная труба

Порядок проведения опытов

1.Открыть вентили 3 и 9 (рис. 1), установить необходимый напор в баке 1.

2.Получить турбулентный режим. Для этого открыть кран 7 и, регулируя вентиль 3, добиться полного перемешивания жидкостей по всей длине трубы 2.

3. Определить время наполнения бачка 4, измерить температуру воды.

4.Получить ламинарный режим. Для этого, прикрывая вентиль 3 и кран 7, обеспечить такое движение, чтобы покрашенная струйка имела вид прямой линии.

5. Определить время наполнения бачка 4, измерить температуру воды.

Обработка результатов опытов

1.Вычислить расход и скорость движения жидкости.

2.Найти кинематический коэффициент вязкости воды.

3.Вычислить число Рейнольдса и определить режим движения.

4.Проверить аналитический критерий Рейнольдса.

Отчетный лист к работе № 3

Показатель	Опыт
диаметр d, см	1-ый	2-ой
площадь см2
объём мерного бачка см2
время t, с
расход Q, см3 / c
скорость v, см/ c
температура t, 0C
кинематический коэффициент вязкости v, см2/c
числоРейнольдсаRe
режим движения

Контрольные вопросы для самостоятельной подготовки:

1. Какие существуют режимы движения жидкости? Чем они отличаются?

2. Запишите формулу для вычисления числа Рейнольдса, объясните входящие в нее величины.

3. Что называется критической скоростью? Укажите значение критического числа Рейнольдса.

4. Как определяется режим движения с помощью критерия Рейнольдса?

5. Что называется расходом жидкости? Как он вычисляется в данной работе?

РАБОТА № 4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО КОЭФ-ФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ(коэффициента Дарси)

Цель работы: Определить гидравлический коэффициент трения по длине опытным путем и сравнить с теоретическим значением.

Теоретические основы работы.

Потерями напора по длине h₁называются потери на преодоление гидравлических сопротивлений, равномерно распределенных по длине трубы.

Потеря напора по длине при равномерном движении определяется по формуле Дарси-Вейсбаха:

h₁ =

В общем случае гидравлический коэффициент трения есть функция от числа Рейнольдса и относительной шероховатости:

где- абсолютная шероховатость трубы (прил. 2).

В данной лабораторной работе можно получить две зоны трения: ламинарную и гладкостенную, в которых зависит только от числа Рейнольдса.

Теоретические значения вычисляются по следующим формулам:

1) при ламинарном режиме движения (Re< 2300) - по формуле Пуазейля:

2) в области гладкостенного трения (4000 <Re< 20 d/) - по формуле Блазиуса:

Опытным путем коэффициент находят по формуле Дарси:

h₁ =

откуда:

гдеh_l- разность показателей пьезометров П₁ и П₂(рис. 2).



Рис. 2 Схема лабораторной установки: 1 - напорный бак; 2 - стальная труба (d= 2,3 см, = 700 см); 3 - концевой пробковый кран; 4 - мерный бачок; 5 - водопроводная труба; 6 -вентиль

Порядок проведения опытов.

1.Открыв кран 3 и вентиль 6, установить необходимый постоянный напор в баке 1.

2.Определить показания пьезометров П₁ и П₂.

3.Измерить время наполнения мерного бака и температуру воды в нем.

4.Аналогично провести 2-ой опыт, увеличивая степень открытия крана

Обработка результатов опытов

1.Определить потери напора h= h_1-2.

2.Вычислить расход, скорость и другие необходимые параметры (см. отчетный лист).

3.Сравнить опытные и расчетные значения гидравлического коэффициента трения.



Отчетный лист к работе

Показатель	Опыт
	1-ый	2-ой	3-ий
1. диаметр d, см
2. площадь живого сечения со, см
3. длина трубы 1, см
4.показание пьезометра, см П1, П2
5. потеря на трение hl, см
6. объём мерного бачка w, см3
7. время t, с
8. расход Q, см3/с
9. скорость v, см/с
10. температура t,°С
11. кинематический коэффициент вязкости v, см2/с
12. число РейнольдсаRe
13. область трения
14. коэффициент Дарси расчетный опытный оп
15. расхождение · 100 %

Контрольные вопросы для самостоятельной подготовки:

1. Что называется потерями напора по длине?

2. Напишите формулу Дарси-Вейсбаха?

3. От каких параметров зависит гидравлический коэффициент трения?

4. Укажите пределы областей трения.

5. Напишите эмпирические формулы для определения

6. По какой формуле находится опытное значение коэффициента _оп?



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Основная

1.Башта Т.М. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для студ.втузов/ [Т.М.Башта, С.С.Руднев, Б.Б.Некрасов и др.]. 2-е изд., перераб. М.: Машиностроение, 2008. 422 с.

2.Гидравлика, гидромашины и гидропневмопривод: учеб. пособие для студ. вузов, обучающихся по спец. направления подготовки дипломирован-ных специалистов «Эксплуатация наземного транспорта и транспортного оборудования» / под ред. С. П. Стесина. 4-е изд., стер. М.: Академия, 2008. 336 с.

3. Стесин, С.П. Гидравлика, гидромашины и гидропневмопривод: учеб. Пособие для студ. Высш. Учеб. Заведений / Т.В. Артемьева, Т.М. Лысенко, А.Н. Румянцева, С.П. Стесин; под ред. С.П.Стесина. М.: «Академия», 2008. 336с.

4. Чугаев Роман Романович. Гидравлика: Учебник для вузов. 4-е изд., доп. и перераб. Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд., 2008. 672 с.

5. Пневматические и гидравлические приводы и системы. Часть2. Гидравлические приводы и системы. Основы. Учебное пособие /А.С. Наземцев, Д.Е. Рыбальченко. М.: Форум, 2007. 304с.

6. Гидравлика: сборник описаний лабораторных работ / сост. Н. А.

Корычев, В. М. Попов, Т. Л. Леканова, В. Т. Чупров; Сыкт. лесн. ин-т. Сыктывкар: СЛИ, 2006. 60 с.

7. Наземцев, А.С. Гидравлические и пневматические системы. Часть1. Пневматические приводы и средства автоматизации. Учебное пособие. М.: Форум, 2004. 240с.

дополнительная

8.Грянко, Л.П., Гидродинамические и гидрообъемные передачи в трансмиссиях транспортных средств: учебное пособие/ Л.П.Грянко, Ю.М. Исаев. СПб.:изд-во СПБГТУ 2000.

9. Попов, Д.Н. Гидромеханика: учебник для вузов/ Д.Н.Попов, С.С.Панаиоти М.В. Рябинин. М.: изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2000.

10. Башта,Т.М. Гидравлика, гидравлические машины и гидроприводы: учебник для вузов. 2-е изд. перераб./Т.М.Башта. М.: Машиностроение, 1982.

Размещено на Allbest.ru