ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬН УРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ                                                            «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» КАЛИНИНГРАДСКИЙ ФИЛИАЛ

Кафедра механизации сельского хозяйства

Гидравлика

Методические рекомендации по выполнению контрольной работы

Направление подготовки бакалавра

Агроинженерия

^{(код и наименование направления подготовки бакалавра)}

Профиль подготовки бакалавра

профиль 1 "Технические системы в агробизнесе"

К.т.н. Рожков А.С.; преподаватель Леликов К.И. – Полесск: Калининградский филиал ФГБОУ ВПО СПбГАУ, 2014. 89 - 39 с.

Методические рекомендации предназначены для студентов направления подготовки 35.03.06 (110800) Агроинженерия по дисциплине «Гидравлика»

Рассмотрены на заседании кафедры механизации сельского хозяйства

Протокол № 2 «26»_октября 2014 г.

Раздел 1. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСА

Чтобы освоить высокопроизводительные машины, обеспе­чивающие внедрение прогрессивных технологических процес­сов, индустриальных технологий, должен знать: основные законы гидравлики, основы теории лопастных и объемных гидромашин, их конструкции, принци­пы работы и методы рациональной эксплуатации, основные принципы построения, элементы конструкции и методы эксплуатации систем гидропривода, сельскохозяйственного водо­снабжения, гидромелиоративных и других систем, то есть владеть фундаментальными инженерными знаниями в облас­ти гидравлики и гидромашин.

Курс «Гидравлика» состоит из двух основных разделов, в которых студент изучает законы равновесия и движения жидкостей, знакомится с принципом действия, расчетом, об­ластью применения и эксплуатацией различных гидравличес­ких машин; знакомится с объемным гидроприводом, гидро­динамическими передачами; основными видами и задачами гидромелиорации, основами механизированного орошения и осушения, особенностями водоснабжения сельского хозяйст­ва, а также с использованием в сельском хозяйстве гидропневмотранспорта.

Изучение курса слагается из самостоятельной работы студента над курсом по учебной литературе, выполнения одной контрольной работы, прослушивания лекций, прохож­дения лабораторных работ, сдачи экзамена.

В ходе самостоятельной работы с учебной литературой в течение всего года студент должен:

Проработать теоретический курс по каждой теме в отдель­ности по учебникам, выбранным им и качестве основных (ес­ли основная литература не дает полною ответа на все вопро­сы программы, обращаться к дополнительно рекомендуемой литературе);

составить краткий конспект, выписывая основные определения, формулы, выводы и выполняя необходимые чертежи.

В помощь студентам после каждой темы даны рекоменда­ции по использованию основной и дополнительной литерату­ры со ссылкой на соответствующие страницы, где изложен изучаемый материал, приведены методические советы и пос­ледовательность изучения тем.

Между лабораторно-экзаменационными сессиями для сту­дентов организуются консультации. Если студент не имеет возможности общения с преподавателем, то он может поль­зоваться письменными консультациями.

В период экзаменационной сессии студент выполняет ла­бораторные работы и защищает их, после чего он допускается к сдаче зачета. Состав и объем лабораторных работ опреде­ляется на очных занятиях, предусмотренных учебным планом.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основной

1. Штеренлихт Д. В. Гидравлика. М.: Энергоатомиздат, 1984.

2. Башта Т. М., Руднев С. С, Некрасов Б. Б. и др. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. М.: Машиностроение, 1982.

3. Осипов П.Е. Гидравлика, гидравлические машины и гидропри­вод. М.: Лесн. пром-сть, 1981.

4. Ерхов Н. С. и др. Сельскохозяйственная мелиорация и водоснаб­жение. М.: Колос, 1983.

5. Мельников С. В. и др. Гидравлический транспорт в животновод­стве. М.: Россельхозиздат, 1980 .

Дополнительный

6. Ловкис 3. В. Гидроприводы сельскохозяйственной техники. М.: Агропромиздат, 1989.

7. Калинушкин М. П. Вентиляторные установки, М.: Высш. шк.,

1979.

8. Николадзе Г. И., Циклаури Д. С. Гидравлика, водоснабжение и канализация сельскохозяйственных населенных пунктов. М.: Стройиздат, 1982.

9. Сабашвили Р. Г. Гидравлика и гидравлические машины: Учеб. пособие. Всеросс. с.-х. ин-т заоч. образования. М., 1990.

10. Сборник задач по машиностроительной гидравлике /Под ред. И. И. Куколевского и Л. Г. Подвидзе. М.: Машиностроение, 1982.

11. Вильнер Я. М. и др. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам. Минск: Высш. шк., 1985.

12. Петров В. А. Гидрообъемные трансмиссии самоходных машин. М.: Машиностроение, 1988.

13. Сабашвили Р. Г. Гидравлика и гидромеханизация сельскохозяйственных процессов. Методические разработки по выполнению лабораторных работ /Всеросс. с.-х. ин-т заоч. образования. М., 1989.

Раздел 2. ЗАДАНИЕ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ И МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ЕЕ ВЫПОЛНЕНИЮ

По курсу «Гидравлика» студент выполняет контрольную работу, которая включает восемь задач, из них пять задач посвящены изучению науки гидравлики и три задач по применению теоретических основ гидравлики в инженерной практике.

Номера задач для выполнения контрольной работы выбираются по двум последним цифрам  и устанавливаются с помощью нижеприведенных таблиц  2.1 и 2.8.

ТЕМА 1

ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

(данные для решения задач 2 – 10  приведены в табл. 2.2 – 2.3)

Задача 1. (Рис 1.1.) Определить приведенную пьезометри­ческую высоту h_x поднятия пресной воды в закрытом пьезо­метре (соответствующую абсолютному гидростатическому давлению в точке А), если показание открытого пьезометра h при атмосферном давлении p_ат, расстояния от свободной по­верхности жидкости в резервуаре до точек  А и В соответст­венно h₁ и h₂.

Задача 2. (Рис. 1.2). Закрытый резервуар с морской водой снабжен открытым и закрытым пьезометрами. Определить приведенную пьезометрическую высоту h_x  поднятия воды в закрытом пьезометре (соответствующую абсолютному гидро­статическому давлению в точке А), если показание открытого пьезометра h при атмосферном давлении p_ат, а точка А рас­положена выше точки В на величину h₁).

Задача 3. (Рис. 1.3). Определить абсолютное гидростати­ческое давление в точке А закрытого резервуара с дистилли­рованной водой, если при атмосферном давлении p_ат высота столба ртути в трубке дифманометра h, а линия раздела ме­жду ртутью и водой расположена ниже точки В на величину h₁, точка В – выше точки А на величину h₂.

Задача 4. (Рис. 1.4). Закрытый резервуар снабжен дифманометром, установленным в точке В, и закрытым пьезомет­ром. Определить приведенную пьезометрическую высоту h_x поднятия пресной воды в закрытом пьезометре (соответству­ющую абсолютному гидростатическому давлению и точке А), если при атмосферном давлении p_ат высота столба ртути в трубке дифференциального манометра h, а точка А располо­жена на глубине h₁ от свободной поверхности.

Задача 5.(Рис. 1.5). Определить при атмосферном давле­нии рат высоту p_ат  поднятия ртути в дифференциальном мано­метре, подсоединенном к закрытому резервуару в точке В, частично заполненному дистиллированной водой, если глуби­на погружения точки А от свободной поверхности резервуара h₁ приведенная пьезометрическая высота поднятия воды в закрытом пьезометре (соответствующая абсолютному гидро­статическому давлению в точке А) h₂.

Задача 6. (Рис. 1.6). К двум резервуарам  А и В, запол­ненным морской водой, присоединен дифференциальный ртут­ный манометр. Составить уравнение равновесия относительно плоскости равного давления и определить разность давлений в резервуарах  А и В, если расстояния от оси резервуаров до мениска ртути равны h₁ и h₂.

Задача 7. (Рис. 1.7). Дифференциальный ртутный мано­метр подключен к двум закрытым резервуарам с пресной во­дой, давление в резервуаре А равно р_А. Определить давление в резервуаре В - р_В, составив уравнение равновесия относи­тельно плоскости равного давления, определить разность по­казания ртутного дифманометра h.

Задача 8. (Рис. 1.8). Резервуары  А и  В  частично запол­нены водой разной плотности (соответственно р_А=998 кг/м³, р_В= 1029 кг/м³) и газом, причем, к резервуару А подключен баллон с газом. Высота столба ртути в трубке дифманометра  h, а расстояния от оси резервуаров до мениска ртути равны h₁ и h₂. Какое необходимо создать давление р_О в баллоне, чтобы получить давление р_В на свободной поверхности в ре­зервуаре В?

Задача 9. (Рис. 1.9). К двум резервуарам А и В, запол­ненным нефтью, присоединен дифференциальный ртутный манометр.

Определить разность давлений в точках А и В, составив уравнение равновесия относительно плоскости равного давле­ния. Разность показаний манометра h.

Задача 10. (Рис. 1.10). Резервуары А и В частично запол­нены пресной водой и газом. Определить избыточное давле­ние газа на поверхности воды закрытого резервуара В, если избыточное давление на поверхности воды в закрытом резер­вуаре А равно р_А, разность уровней ртути в двухколенном дифманометре h, мениск ртути в левой трубке манометра ни­же уровня воды на величину h₁, в правой трубке h₃ = 0,25 h₁, высота подъема ртути в правой трубке манометра h₂. Прост­ранство между уровнями ртути в манометре заполнено эти­ловым спиртом.

ТЕМА 2

ГИДРОСТАТИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

(данные для решения задач 11—20 приведены в табл. 2.4)

Задача 11. (Рис. 2.1). Гидравлический пресс с диаметрами поршней D и d используется для получения виноградного со­ка. К малому поршню приложена сила Р. Определить сжима­ющее усилие P₁ большого поршня, если КПД гидравлического пресса ŋ=0,8.

Задача 12. (Рис. 2.2). При ремонте с.-х. машин и оборудо­вания широко используется гидравлический домкрат с диа­метрами поршней D и d. Определить усилие Р, которое необ­ходимо приложить к малому поршню, чтобы поднять груз весом G.

Задача 13. (Рис. 2.3). Два вертикальных цилиндра напол­нены жидкостью и сообщаются между собой. В цилиндры заключены поршни (левый - диаметром d, правый - диаметром D), которые находятся в равновесии, причем, над правым поршнем находится воздух при атмосферном давле­нии р = 98,1 кПа. Определить, какую надо приложить силу Р к левому поршню (направленную вертикально вверх), что­бы давление воздуха над правым поршнем уменьшилось на 15%. Трением и массой поршня пренебречь.

Задача 14. (Рис. 2.4). Система, состоящая из двух верти­кальных цилиндров, соединенных между собой, заполнена жидкостью. В цилиндры заключены поршни диаметрами d  и  D. В пространстве над правым поршнем - воздух при атмосферном давлении р = 98,1 кПа. Как изменятся давление воздуха над правым поршнем, если к левому поршню при­ложить вертикально вниз силу Р? Трением пренебречь.

Задача 15. (Рис. 2.5). Два сообщающихся цилиндра на­полнены водой. В левый цилиндр заключен поршень диамет­ром d, который уравновешивается столбом жидкости H = 0,35 м в правом цилиндре. Определить вес поршня G. Тре­нием пренебречь.

Задача 16. (Рис. 2.6). Определить высоту поднятия воды поршневым насосом, если давление пара р = 170 кПа, а диа­метры цилиндров D и d. Потерями в системе пренебречь.

Задача 17.(Рис. 2.7). Для повышения гидростатического давления необходимо создать мультипликатор со следующими параметрами: давление на входе р₁=30 кПа, давление жид­кости на выходе в 100 раз больше, диаметр малого поршня d. Определить диаметр большого поршня D и давление на вы­ходе

Задача 18. (Рис. 2.8). Для накопления энергии использует­ся грузовой гидравлический аккумулятор с диаметром плун­жера D, вес которого G и ход Н = 6 м. Определить запасае­мую аккумулятором энергию, если КПД аккумулятора  ŋ=0,85.

Задача 19. (Рис. 2.9). Цилиндрический резервуар диамет­ром D и весом G, заполненный водой на высоту а = 0,5 м, висит на поршне диаметром d. К поршню через блоки под­вешен груз, удерживающий систему в равновесии. Определить вакуум в сосуде, обеспечивающий равновесие в цилиндре. Трением в системе пренебречь.

Задача 20. (Рис. 2.10). На цилиндрическом сосуде, запол­ненном воздухом, висит плунжер диаметром d и весом G. Оп­ределить вакуум в сосуде, обеспечивающий равновесие плун­жера. Трением в системе пренебречь.

Т Е М А 3

ДАВЛЕНИЕ НА ПЛОСКУЮ СТЕНКУ

(данные для решения задач 21—30 приведены в табл. г.5)

В задачах 21 – 30 необходимо построить эпюру гидроста­тического давления.

Задача 21. (Рис. 3.1). Шлюзовое окно закрыто щитом тре­угольной формы шириной а. За щитом воды нет, а глубина воды перед ним - h₁, при этом горизонт воды перед щитом совпадает с его вершиной. Определить силу гидростатическо­го давления и положение центра давления на щит.

Задача 22. (Рис. 3.2). Плоский квадратный щит шириной b установлен с углом наклона к горизонту а. Глубина воды перед щитом - h₁, защиты – h₂. Определить силу абсолют­ного гидростатического давления и центр давления жидкости на щит.

Задача 23. (Рис. 3.3). Для сброса излишков воды исполь­зуется донный водовыпуск, прямоугольный затвор которого имеет размеры а и b, угол наклона а. Глубина воды от ее свободной поверхности до нижней кромки затвора - h₁. Оп­ределить силу избыточного гидростатического давления жид­кости на затвор водовыпуска.

Задача 24. (Рис. 3.4) Затвор донного водовыпуска треу­гольной формы имеет ширину а и высоту b. Угол наклона затвора а, нижняя кромка затвора находится в воде на глу­бине h₁. Определить силу абсолютного гидростатического дав­ления жидкости и положение центра давления на затвор.

Задача 25. (Рис. 3.5). Цистерна диаметром D=1,4 м за­полнена керосином (плотность р_к = 830 кг/м3) на глубину h₁. Определить силу избыточного гидростатического давления р, которую необходимо приложить для открытия крышки А цистерны, а также найти координату точки приложения этой силы.

Задача 26. (Рис. 3.6). Отверстие шлюза-регулятора пере­крыто плоским металлическим затвором высотой а, шириной b и толщиной с = 0,25 b; удельный вес материала, из которого он изготовлен γ3= 11 кН/м³. Глубина воды слева от затвора h₁ а справа – h₂. Коэффициент трения скольжения f = 0,45. Определить начальную силу тяги Т, необходимую для откры­тия затвора, равнодействующую силы давления воды на за­твор и положение центра ее приложения.

Задача 27. (Рис. 3.7). Прямоугольный щит высотой а, ши­риной b, толщиной с = 0,25 b, массой т =1,8 T, с углом накло­на а перекрывает отверстие в теле плотины. Нижняя кромка щита находится в воде на глубине h₁ коэффициент трения скольжения его направляющих f = 0,3. Определить силу тяги Т, которая необходима для поднятия щита вверх.

Задача 28. (Рис. 3.8). Плоский прямоугольный щит разме­рами а × b, весом G = 26 кН, перекрывает выходное отверстие резервуара. Глубина воды перед щитом от свободной поверх­ности воды до нижней его кромки h₁ за щитом - h₁. Опре­делить начальную силу тяги Т троса, необходимую для от­крытия щита. Трением в шарнирах пренебречь.

Задача 29. (Рис. 3.9). Для создания подпора в реке при­меняется плотина Шануана, представляющая собой плоский прямоугольный щит, который может вращаться вокруг гори­зонтальной оси О. Угол наклона щита а, глубина воды перед щитом h₁, а за щитом – h₂. Определить положение оси вра­щения щита х_o, при котором в случае увеличения верхнего уровня воды выше плотины, щит опрокидывался бы под ее давлением.

Задача 30. (Рис. 3.10). Ирригационный канал перегоражи­вается плоским квадратным щитом шириной а, весом G = 20 кН, с углом наклона а. Глубина воды перед щитом h₁, а за ним – h₂. Определить, пренебрегая трением в шарнире, начальную силу тяги Т, которую необходимо приложить для подъема щита.

ТЕМА 4