Хичээлийн сэдэв:
Гидравлик
1.Гидравликийн тухай ерөнхий ойлголт
Шингэний хөдөлгөөн, шингэн ба хатуу биеийн харилцан үйлчлэлтэй холбоотой асуудлууд хүн төрөлхтөний өмнө байнга тулгарч түүнийг шийдвэрлэх шаардлага гарч байсан нь түүхийн урт хугацааны явцад гидравлик хэмээх нэгэн өргөн цар хүрээтэй шинжлэх ухааныг бий болгожээ.
Шингэний тэнцвэрийн болон хөдөлгөөний тухай хууль, түүнийг инженерийн практикт хэрэглэх арга замыг судалдаг хавсрага ШУ-г гидравлик гэнэ.
Гидравликийн шинжлэх ухааны зорилт нь шингэний тэнцвэрийн байдал, хөдөлгөөний зүй тогтол, шингэнээс хатуу биед үзүүлэх үйлчлэл, шингэн хатуу биеийг тойрон урсах зэрэгтэй холбогдсон асуудлыг судлах явдал юм. Гидравлик нь сонгодог механикийн нэг адил статик, кинематик, динамик гэсэн гурван хэсгээс бүрдэнэ.
Харин аэродинамик нь харьцангуй хожим үүссэн бөгөөд XIX зуунд нисэх техник, дулааны энергетик, гидромашины хөгжилтэй уялдан эрчимтэй хөгжиж техникийн шинжлэх ухааны нэг салбар болсон юм.
Шингэн ба хий нь урсамтгай чанараараа хатуу биеэс ялгаатай.Энэ нь тэдгээрийн молекул хоорондын холбоо сул, ялангуяа хийн хувьд чөлөөт хөдөлгөөнтэй байдгаараа онцлогтой. Шингэнийг хийтэй харьцуулахад молекул хоорондын зай бага, таталцлын хүч их байх тул даралт, температурын өөрчлөлтөнд эзэлхүүнээ маш бага өөрчилдөг.Шингэн ба хийг зөвхөн шахаж болно.Харин түүнийг хатуу биеийн адил сунгах, мушгих боломжгүй.
Шингэн ба хий нь хэдийгээр физикийн өөр биетүүд боловч зарим физик шинжээрээ, ялангуяа динамик шинжээрээ ихээхэн төстэй, ихэвчлэн нэг хуулинд захирагддаг тул тэдгээрийг шингэн гэсэн нэг ухагдахуун дор авч үзэж болдог.
Гадаргуугийн ба газрын доорхи усны хөдөлгөөн, машин механизм, техник, тоног төхөөрөмжийн шатах тослох материалууд, ажлын ба хөргөлтийн шингэнүүд, дамжуулах хоолойн систем дэх шингэн ба хий, амьтан ургамлын бие дэх төрөл бүрийн шингэний хөдөлгөөн нь бүгд гидравликийн хуулинд захирагдах бөгөөд ус, агаар, хий, уур, нефть дамжуулах хоолойн тооцоог хийх, насос, турбин, сэнс, компрессор, зуухны төхөөрөмж, дулаан солилцооны аппарат, шингэн ба хийн хөтлүүр зэрэг инженерийн олон талт төсөл тооцоог хийхэд гидравлик ба аэродинамикийн мэдлэг зайлшгүй шаардлагатай байдаг.
Шингэний хөдөлгөөнийг судалдаг үндсэн 2 арга байдаг. Үүнд:
- 1. Аналитик арга
- 2. Туршилтын арга
Шингэн ба хийн физик шинж: / гол 4 шинж байдаг /
1. Нягт: Нэгж эзэлхүүн дэх массыг нягт гэнэ.
, кг / м3 [1]
Шингэн ба хийн нягт нь даралт, температураас хамаарна.
Шингэний нягт температур нэмэгдэхэд буурна.
,
Усны нягт ( p= 0.1 МПа) байхад Хүснэгт -1
|
0
|
4
|
10
|
20
|
30
|
60
|
80
|
100
|
|
999,87
|
1000
|
999,7
|
998,2
|
995,7
|
983,2
|
971,8
|
958,4
|
2. Шингэний шахагдалт
Даралтын өөрчлөлтөөс шингэн эзэлхүүнээ багасгах чадварыг шингэний шахагдалт гэх бөгөөд эзэлхүүний шахагдалтын коэффициентээр тодорхойлно.
, [ Па -1] [ 2 ]
W0 P0- анхны эзэлхүүн ба даралт
W, P - даралт үйлчилсэний дараах эзэлхүүн ба даралт
Хасах тэмдэг нь даралт нэмэгдэхэд шингэний эзэлхүүн багасахыг зааж байна.
Эзлэхүүний шахагдалтын урвуу хэмжигдэхүүнийг уян харимхайн модуль гэнэ. Энэ нь шингэн ба хийн Гукийн хуулийн коэффициент юм.
,[ Па ] [ 3 ]
Даралт р=0,1 МПа, t=200C үед:
- ус 2000 МПа
- бензин 1300 МПа
- Эрдсийн тос 1600 МПа
- Мөнгөн ус 32000 МПа уян харимхайн модультай байна.
3.Шингэний тэлэлт
Шингэний температурын өөрчлөлтөөс болж эзэлхүүн нь өөрчлөгдөх байдлыг температурын тэлэлтийн коэффициентээр тодорхойлно.
[ 4 ]
W0 , t0- анхны эзэлхүүн ба температур
W , t – температур үйлчилсэний дараах эзэлхүүн ба температур
Даралт p=0.1МПа, температур t=20 үед:
- Эрдэсийн тос =0,0007 -1
- Нефть =0,0006 -1 температурын тэлэлтийн коэффициенттэй байна.
4.Шингэний зунгааралт
Хатуу биеийн хөдөлгөөний үед түүний бүх цэгүүд ижил хурдтайгаар шилжих боломжтой бол шингэн ба хийн хувьд түүний цэгүүд өөр өөр хурдтайгаар шилжиж байдгаас шингэний үеүүдийн хооронд үрэлт үүсч байдаг. Үүнийг зунгааралт буюу дотоод үрэлтийн хүч гэдэг.
1-р зураг
Шингэний шулуун хөдөлгөөнийг (1-р зураг) өчүүхэн бага үеүүдэд хуваавал үе бүр өөр өөр хурдтай байна. Зэрэгцээ байрласан a b үеүүдийн хурдны зөрүү нь
шүргэлцэж буй талбай нь w бол шингэний дотоод үрэлтийн хүч T нь хурдны градиент ,үеүүдийн шүргэлцэж буй талбайд (w) шууд пропорциональ байх Ньютоны хуулиар ( 1886 ) дараах хэлбэртэй байдаг.
(5)
Нэгж талбайд ноогдох үрэлтийн хүчийг шүргэх хүчдэл гэнэ.
(5а)
Хоёр үеийн хооронд үрэлт үүсэх ба дотоод үрэлтийн хүч нь :
(5б)
-г шингэний дотоод үрэлтийн коэффициент буюу шингэний гэнэ.
- хурдны градиент
Динамик зунгааралтын коэффициент ба шингэний нягтын харьцааг кинематик зунгааралтын коэффициент гэнэ.
[ 6 ]
2.Гидростатикийн даралт,түүний шинжүүд
Энэ нь шингэний тэнцвэрийн тухай онол шингэн ба хатуу биеийн харилцан үйлчлэх үеийн хүчнүүдийг авч үзнэ.
Харьцангуй тайван байдалд орших шингэнд үйлчлэх хүчийг 2 бүлэгт хуваана:
1.масссын хүч (хүндийн хүч, инерцийн хүч)
2.гадаргуугийн хүч(чөлөөт гадаргуу дээр дарах хүч, үрэлтийн хүч, ханын зүгээс үзүүлэх реакцийн хүч)
Энэ 2 хүч 2лаа үйлчилж байж шингэн тайван байдалд оршино. Шингэн нь хашиж байгаа хатуу биеийн хэлбэрээр хэлбэрждэг.
Шингэнийг савтай нь харьцуулахад харьцангуй тайван байдалд орших ба үүнд зөвхөн хүндийн хүч үйлчилнэ, харин түүнийг эргүүлэх юмуу савтай нь шилжих хөдөлгөөн хийхэд инерцийн хүч үйлчилнэ.Нэгэнт хөдөлгөөнгүй гэж байгаа учраас зунгааралтгүй төгс(идеаль) шингэн гэж үзнэ. Туйлын шахагддаггүй, зунгааралтгүй шингэн гэж байгаль дээр байдаггүй боловч гидравликт тооцоог хялбарчлах үүднээс зунгааралтгүй, шахагддаггүй шингэн гэсэн ойлголтыг авч үздэг.
Гидростатикт харьцангуй тайван буюу тэнцвэрийн байдалд орших шингэнийг авч үздэг.
2-р зураг
Тайван байдалд орших шингэнийг ( 2-р зураг) дурын хавтгайгаар хоёр хэсэгт хувааж аль нэгийг нь зайлуулъя гэж санавал үлдсэн хэсгийн тэнцвэрийн нөхцөлийг хангахын тулд зайлуулсан хэсгээс түүнд үзүүлж байсан үйлчлэлийг даралтын хүчээр солино.Үлдсэн хэсгийн огтлогдсон талбай -д үйлчлэх хүчийг гидростатикийн даралтын хүч гэнэ. Энэ хүчний хүчдэл буюу нэгж талбайд ногдох хэмжээг даралт гэдэг.
[Па] (1) (1.а) үүнийг гидростатикийн даралт гэнэ.
Үндсэн 2 шинж.
1-р шинж: Гидростатикийн даралт үйлчлэх талбайдаа дотогшоо нормаль чиглэлтэй байна.Энэ нь тайван байдалд байгаа шингэн сунгах ба шүргэх хүчдэл байдаггүйгээр тайлбарлагдана. Хэрэв P хүч ω талбайд ямар нэг өнцөг үүсгэн үйлчилж байвал шүргэх хүчдэл, талбайгаасаа гадагш чиглэж байвал сунгах хүчдэл үүсэхэд хүрнэ. Иймд P хүч зөвхөн дотогшоо нормаль чиглэлтэйгээр үйлчлэх боломжтой тул түүний хүчдэл ( даралт ) нь мөн ижил чиглэлтэй байна.
2-р шинж: Гидростатикийн даралт нь үйлчилж буй талбайнхаа байршил чиглэлээс үл хамаарна. Ө.х шингэний тухайн цэгийн хувьд гидростатикийн даралт нь зүг бүртээ ижил байна. Тайван байдалд байгаа шингэн доторхи цэгүүд хөдөлгөөнгүй байдаг нь үүний баталгаа юм.
3-р зураг
Гидростатикийн даралт нь цэгийн байрлалаас хамаарна. Ө.х даралт нь орон зайнаас хамаарах функц байна. Ж нь: Гүн нэмэгдэхэд шингэн доторхи даралт нэмэгдэнэ.
3.Тэнцүү даралтат гадаргуу ба Паскалийн хууль
Бүх цэгүүд дэхь даралт нь ижилхэн байх гадаргууг тэнцүү даралтат гадаргуу гэнэ.
Тэнцвэрийн байдалд орших шингэний ямарч цэгийн хувьд авч үзэхэд даралтын өөрчлөлт нь ижилхэн байна.Ө.х: үүнийг гидрошахуургууд , гидромотор шингэний шахуурга зэрэг битүү системд өргөн ашиглана.
а) битүү систем авч үзье
3-поршень
4- цилиндр
Поршень дээр P хүч үйлчлэхэд поршень дотор байгаа шингэний 1, 2, ..., n гэсэн цэгүүд дээрх даралт тэнцүү байна.
1- гэсэн цэгийн даралт
2 - гэсэн цэгийн даралт гэх бөгөөд шингэний даралт тооцохгүй учир
эндээс
чөлөөт гадаргуу гэж байхгүй учраас цэг бүр дэх даралт тэнцүү байна.
Паскалийн хуулиар битүү систем дэхь шингэний бүх цэгт даралт тэнцүү үйлчилнэ. Паскалийн хууль нь зөвхөн техникт хэрэглэгдэх ба байгальд ховор тохиолдоно. Өндөр даралттай гидросистемд өргөн хэрэглэнэ.
4.Тогтворжсон ба тогтворжоогүй хөдөлгөөн
Хугацааны агшин бүрд байрын хурд өөрчлөгдөх эсэхээс хамааруулан шингэний хөдөлгөөнийг тогтворжсон ба тогтворжоогүй гэж ангилна. Байрын хурд нь хугацааны явцад өөрчлөгдөх хөдөлгөөнийг тогтворжоогүй хөдөлгөөн гэнэ.
Урсгалын шугам
Хугацааны агшин бүрт байрын хурдны вектор цэг бүрт нь шүргэгч байх муруй шугамыг урсгалын шугам гэнэ
5.Даралттай(түрэлтэт) дамжуулах хоолойн гидравликийн тооцоо
Байрын түрэлтийн алдагдалын хэмжээнээс нь хамааруулан дамжуулах хоолойг гидравликийн тооцоонд урт ба богино гэж хуваадаг. Дамжуулах хоолойн нийт түрэлтийн алдагдал нь: байдаг.
Áàéðûí ò¿ðýëòèéí àëäàãäàë íü ò¿ðýëòèéí íèéò àëäàãäëûí íèëýýä õóâèéã (10-ààñ èõ) ýçëýõ äàìæóóëàõ õîîëîéã áîãèíî õîîëîé ãýíý. Áîãèíî õîîëîéä þ¿ëýõ õîîëîé, íàñîñûí ñîðîõ õîîëîé, ñèôîí, äþêåð, ãèäðîïðèâîдûí äàìæóóëàõ õîîëîé çýðýã õàìààðíà.
Ò¿ðýëòèéí íèéò àëäàãäàë íü ¿íäñýíäýý óðòûí ò¿ðýëòèéí àëäàãäëààñ á¿ðäñýí, áàéðûí ò¿ðýëòèéí àëäàãäàë áîëîí õóðäíû ò¿ðýëò íü òîîöîãäîõîîðã¿é áàãà äàìæóóëàõ õîîëîéã óðò äàìæóóëàõ õîîëîé ãýíý. Óðò äàìæóóëàõ õîîëîéä óñ äàìæóóëàõ õîîëîé, óñ ò¿ãýýã¿¿ðèéí áà äóëààíû øóãàì ñ¿ëæýý çýðýã õàìààðна.
Урт дамжуулах хоолойг энгийн ба нийлмэл гэж хоёр хуваадаг. Дамжуулах хоолой нь уртын дагууд диаметрийн өөрчлөлтгүй эсвэл өөр өөр диаметртай хэсгүүдээс бүрдэх боловч салбарласан шугамгүй байвал энгийн хоолой гэнэ. Ж нь:
а)
б)
Харин дамжуулах хоолой нь салбарласан байвал ө.х дамжуулах хоолой нь гол ба салбар шугамтай байвал нийлмэл дамжуулах хоолой гэнэ. Нийлмэл дамжуулах хоолой нь дотроо задгай ба цагираг сүлжээ гэж хуваагдана. Задгай сүлжээ нь гол шугам ба түүнээс салсан салбар шугамуудтай байх бөгөөд гол шугамаас салсан хэсгийг зангилаа гэх бөгөөд түүн дээр узель ба худаг хийж өгнө. Узель дотор хаах тохируулах арматурууд, хэмжих хянах хэрэгсэлүүд байрлаж болно.
в)
гол шугам салбар шугам
г)
Дамжуулах хоолойг хоолойн дотор хананы барзгараас хамааруулж гидравлик тооцоонд шинэ, хэвийн, хуучин гэж хуваадаг ба үүнийг голдуу металл хоолойд хэрэглэдэг.
- 1. Зунгааралтын давхрага хананы барзгарыг бүрэн хучсан байж болно. Энэ тохиолдолд урсгалын цөмд хананы барзгар нөлөөлөхгүй тул түрэлтийн алдагдал нь барзгараас хамаардаггүй. Ийм ханыг гидравликийн гөлгөр хана гэнэ.