Системы, гидро- и пневмопривод

Гидродинамическое сопротивление – это сопротивление движению тела, действующее со стороны обтекающей его жидкости. При обтекании неподвижного тела потоком жидкости (газа) или, наоборот, когда тело движется в неподвижной среде, гидродинамическое сопротивление представляет собой проекцию главного вектора всех сил, действующих на тело, на направление движения.

Гидродинамическое сопротивление рассчитывают по формуле

,

где r – плотность среды, V – скорость, S – характерная для данного тела площадь.

Безразмерный коэффициент гидродинамического сопротивления C_x зависит от формы тела, его положения относительно направления движения и критериев подобия.

Силу, с которой жидкость действует на каждый элемент поверхности движущегося тела, можно разложить на нормальную и касательную составляющие, т.е. на силу давления и силу трения. Проекция результирующей всех сил давления на направление движения дает гидродинамическую силу давления, а проекция результирующей всех сил трения на направление движения – гидродинамическую силу трения. Тела, у которых сопротивление от сил давления мало по сравнению с сопротивлением от сил трения, считаются хорошо обтекаемыми. Гидродинамическое сопротивление плохо обтекаемых тел определяется почти полностью сопротивлением давления.

При движении тел вблизи поверхности раздела двух сред образуются волны, в результате чего возникает волновое сопротивление.

Определение величины гидродинамического сопротивления имеет большое значение при проектировании и постройке разнообразных гидротехнических сооружений, силовых установок (турбинных, компрессорных, насосных), аппаратов и магистралей различного назначения.

Современная теория гидравлических сопротивлений базируется на теории пограничного слоя, рассмотрение которой не предусмотрено стандартом для специальности 230100.

системы, гидро- и пневмопривод

Гидравлическими называют машины, которые сообщают протекающей через них жидкости механическую энергию (насосы), либо получают от жидкости часть энергии и передают ее рабочему органу для полезного использования (гидродвигатели).

Машины для подачи газовых сред в зависимости от развиваемого ими давления подразделяют на:

× вентиляторы – машины, перемещающие газовую среду при степени повышения давления до 1,15. (Степенью повышения давления e называют отношение давлений газа на выходе из машины и на входе в нее);

× газодувки – машины, работающие при e > 1,15, без искусственного охлаждения;

× компрессоры – машины, сжимающие газ при e > 1,15, с искусственным охлаждением.

Устройства, предназначенные для регулирования потоков жидкостей (распределения, изменения направления движения, регулирования расхода, давления и т.п.) называют гидроаппаратурой.

Емкости (баллоны, баки, расширительные сосуды), кондиционеры жидкости (фильтры, теплообменники), гидравлические и пневматические аккумуляторы составляют группу вспомогательных устройств.

Совокупность гидравлических машин, гидроаппаратуры и вспомогательных устройств соединенные в определенной последовательности трубопроводами образуют гидравлическую (пневматическую) систему, которая предназначена для выполнения определенных функций, не свойственных каждому из ее элементов, взятому в отдельности. Гидравлическая система, предназначенная для передачи и преобразования механической энергии посредством жидкости, называется гидравлическим приводом. Если насос и гидродвигатель конструктивно составляют один узел, то такой простейший гидропривод называют гидропередачей.

Государственный стандарт подразделяет насосы на два основные класса: динамические (лопастные, струйные) и объемные.

В динамических насосах передача энергии потоку происходит под влиянием сил, действующих на жидкость в рабочих полостях, постоянно соединенных с входом и выходом насоса. Характерным представителем этого класса является центробежный насос. Рабочие лопасти 1, жестко скрепленные с дисками, вращаются вокруг оси вала. Под влиянием центробежных сил жидкость, находящаяся в межлопастных пространствах, повышает свою энергию, выбрасывается в спиральный канал, образованный корпусом 2, и далее вытесняется в напорный трубопровод 4. Через приемное отверстие 3 происходит непрерывное всасывание жидкости.

В объемных насосах энергия передается жидкой среде в рабочих камерах, периодически изменяющих объем и попеременно сообщающихся с входом и выходом насоса. Работа таких машин выполняется путем всасывания и вытеснения жидких или газовых сред твердыми телами – поршнями, пластинами, зубцами, движущимися в рабочих полостях – цилиндрах, корпусах специальных форм. Для этого класса типичным является поршневой насос, а также шестеренные и пластинчатые, которые представляют собой объемные насосы вращательного типа, называемые роторными насосами.

Машины для подачи газовых сред аналогично машинам для жидкостей также подразделяют на динамические и объемные.

Классификация гидравлических машин по энергетическому и конструктивному признакам представлена на схеме.