Гидравлика и гидромашиныvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kovrizhnykh_7.pdf · Испарение и кипение жидкостей. Кавитация. Гидравлический

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

УЛЬЯНОВСКОЕ ВЫСШЕЕ АВИАЦИОННОЕ УЧИЛИЩЕ

ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ (ИНСТИТУТ)

ГИДРАВЛИКА И ГИДРОМАШИНЫ

Методические указания

по изучению дисциплины

Ульяновск 2009

В 253.3 я7 + З 56 я7

Г 46

Гидравлика и гидромашины : метод. указания по изучению дисциплины /

сост. Е. Н. Коврижных, А. Н. Мирошин, Ю. Н. Стариков. – Ульяновск : УВАУ

ГА(И), 2009. – 18 с.

Изложены методические указания по изучению каждой темы дисциплины с

вопросами для самопроверки. Приведены требования к содержанию и оформ-

лению реферата, темы рефератов. Даны перечень вопросов для подготовки к

итоговому контролю и список литературы для самостоятельного изучения дис-

циплины.

Предназначены для курсантов и студентов заочной формы обучения спе-

циализации 160503.65.01 – Летная эксплуатация гражданских воздушных судов

и студентов заочной формы обучения специализации 160503.65.05 – Летная

эксплуатация силовых установок и функциональных систем воздушных судов.

Печатаются по решению Редсовета училища.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Общие сведения ........................................................................................................... 3

Содержание дисциплины

и методические указания по ее изучению ................................................................ 4

Методические указания по выполнению реферата ............................................... 12

Рекомендуемая литература ....................................................................................... 15

Приложения ............................................................................................................... 16

Ульяновск, УВАУ ГА(И), 2009

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Целью изучения учебной дисциплины «Гидравлика и гидромашины» явля-ется формирование у обучаемых систематических инженерных знаний по зако-нам гидростатики и гидродинамики жидкости и газа, определению основных свойств жидкостей и газов, используемых в авиационной технике, принципам работы гидродинамических машин и механизмов, используемых на воздушных судах гражданской авиации.

Полученные в ходе изучения дисциплины знания позволят инженеру по летной эксплуатации гражданских воздушных судов принимать правильные решения при выполнении своих профессиональных обязанностей.

В процессе обучения предусматриваются проведение лекционных, лабора-торных занятий в объемах и сроках, утвержденных действующими учебными планами, самостоятельное написание и защита реферата, самостоятельная ра-бота курсантов (студентов) с материалом курса.

В результате изучения дисциплины обучающиеся должны:

знать:

− основные физические свойства жидкостей и газов, используемых в авиа-ционной технике;

− основы кинематики жидкости и газов;

− основные законы равновесия и движения жидкости;

− понятия и характеристики ламинарного и турбулентного движений газов и жидкостей;

− особенности работы лопастных и объемных насосов;

− принципы работы гидроприводов и других гидравлических машин и ме-ханизмов;

уметь:

− формулировать понятия и определения дисциплины, записывать и объяс-нять основные расчетные формулы и соотношения;

Е. Н. Коврижных, А. Н. Мирошин, Ю. Н. СтариковГидравлика и гидромашины. Метод. указания по изучению дисциплины

© НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и), 2010 г 3

− правильно применять законы и уравнения гидравлики к конкретным за-дачам летной эксплуатации ВС гражданской авиации;

− определять силы, действующие в жидкостях и газах, а также свойства на-пряжений поверхностных сил;

− объяснять особенности ламинарного и турбулентного течений жидкости и газов, разбираться в вопросах подобия потоков, а также неустановившихся течений жидкости и газов;

− рассчитывать потери напора (давления) при движении жидкости по раз-личным трубопроводам и каналам;

− определять состав объемного гидропривода и рассчитывать его характе-ристики;

иметь навыки:

− приближенного гидравлического расчета гидромашин и гидроприводов, используемых в авиационной технике;

− оценки особенностей летной эксплуатации гидроагрегатов и гидромашин ВС на основе анализа их основных характеристик.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ЕЕ ИЗУЧЕНИЮ

Тема 1. Введение

Содержание и задачи дисциплины. Предмет гидравлики. Силы, действую-щие на жидкость. Давление в жидкости. Основные свойства капельных жидко-стей. Жидкости, применяемые в авиационной технике.

Рекомендуемая литература: [2], [4].


При изучении данной темы необходимо усвоить физические основы свойств жидкостей, рассмотреть силы, действующие на жидкость, освоить понятие «давление в жидкости».



Вопросы для самопроверки

1. Раскройте содержание, задачи и предмет дисциплины «Гидравлика и гид-ромашины».

2. Какие силы действуют на жидкость? 3. Перечислите основные свойства капельных жидкостей. 4. Приведите примеры гидрожидкостей, используемых в гражданской авиа-

ции, раскройте их основные свойства, назовите типы ВС, на которых они при-меняются.

Тема 2. Основы кинематики жидкости

Два метода описания движения жидкости. Основные понятия. Расход жид-кости. Уравнение расхода. Средняя скорость потока. Общий характер движения жидкой частицы.

Рекомендуемая литература: [2]–[4].


При изучении данной темы следует уделить особое внимание рассмотрению основных понятий описания движения жидкости: линии тока, трубки тока, струйки. Необходимо усвоить понятие «расход жидкости», запомнить уравне-ние постоянства расхода, как одно из основных уравнений гидравлики. Важно освоить понятия скорости жидкости в струйке, средней скорости потока.


1. Объясните сущность методов Лагранжа и Эйлера описания движения жидкости.

2. Дайте определение понятий линии тока, трубки тока, струйки и пред-ставьте их в графическом виде.

3. Дайте определение понятия расхода жидкости, приведите примеры еди-ниц измерения расхода жидкости.

4. Выведите уравнение постоянства расхода жидкости. 5. Дайте определение понятия средней скорости потока.



Тема 3. Напряженное состояние жидкости

Силы, действующие в жидкостях. Свойства напряжений поверхностных сил.

Рекомендуемая литература: [2], [4].


При изучении данной темы необходимо рассмотреть силы, действующие на

жидкость, освоить свойства напряжений поверхностных сил, разобраться в вы-

воде и физической сущности уравнения движения жидкости в напряжениях.


1. Дайте определение понятия объемных сил.

2. Дайте определение понятия поверхностных сил.

3. Назовите основные свойства напряжений поверхностных сил.

Тема 4. Гидростатика

Свойства гидростатического давления. Основные уравнения гидростатики.

Закон Паскаля. Пьезометрическая высота. Измерения давления. Абсолютный и

относительный покой (равновесие) жидких сред.

Рекомендуемая литература: [2]–[4].


При освоении данной темы необходимо выучить свойства гидростатическо-

го давления, рассмотреть основные уравнения гидростатики и их вывод. Важно

усвоить закон Паскаля, понять определение понятий пьезометрической высоты,

абсолютного, избыточного и вакуумного давлений, усвоить способы измерения

давления с помощью пьезометра и пружинного манометра.


1. Дайте определение понятия гидростатического давления.

2. Назовите свойства гидростатического давления.



3. Выведите и объясните физический смысл основного уравнения гидроста-

тики, охарактеризуйте величины, входящие в это уравнение.

4. Сформулируйте закон Паскаля.

5. Как измерить избыточное давление с помощью пьезометра?

6. Дайте определения понятий абсолютного, избыточного и вакуумного

давлений.

Тема 5. Общие законы и уравнения динамики жидкостей и газов

Модель идеальной (невязкой) жидкости. Уравнение Бернулли для идеаль-

ной жидкости. Уравнение Бернулли для вязкой несжимаемой жидкости. Гео-

метрическая и энергетическая интерпретации уравнения Бернулли. Примеры

использования уравнений гидродинамики в авиационной технике.

Рекомендуемая литература: [1], [3], [4].


При изучении данной темы необходимо понять сущность моделей идеаль-

ной (невязкой) и реальной (вязкой) жидкостей, изучить уравнение Бернулли

для идеальной жидкости и для вязкой несжимаемой жидкости. Важно разо-

браться в геометрической и энергетической интерпретациях уравнения Бернул-

ли, выучить определения и формулы для геометрического, пьезометрического и

скоростного напоров.


1. Дайте определение моделей идеальной и реальной жидкостей.

2. Представьте уравнение Бернулли для идеальной жидкости, дайте опреде-

ления величинам, входящим в это уравнение.

3. Представьте уравнение Бернулли для реальной жидкости, дайте опреде-

ления величинам, входящим в это уравнение.

4. Чем отличается уравнение Бернулли для реальной жидкости от уравнения

Бернулли для идеальной жидкости?



5. Представьте в графическом виде уравнение Бернулли (геометрическая

интерпретация).

Тема 6. Подобие гидродинамических процессов

Режимы течения жидкостей. Число Рейнольдса. Понятие о подобии пото-

ков. Моделирование явлений.



При освоении данной темы необходимо изучить режимы течения жидко-

стей, обратив внимание на определения ламинарного и турбулентного течений.

Следует усвоить физический смысл числа Рейнольдса и формулу для его вы-

числения, выучить формулы критериев подобия.


1. Дайте определение ламинарного и турбулентного течений.

2. Напишите формулу для вычисления числа Рейнольдса.

3. Расскажите о моделировании в гидравлике и критериях подобия. Приве-

дите примеры критериев подобия.

Тема 7. Одномерные потоки жидкостей и газов

Одномерная модель реальных потоков. Потери напора при установившемся

движении жидкости. Путевые потери. Местные сопротивления. Общая форму-

ла для определения гидравлических потерь. Принцип наложения потерь.

Рекомендуемая литература: [1], [3], [4], [7].




При изучении данной темы особое внимание следует уделить рассмотрению

причин потерь напора при движении жидкости. Необходимо выучить опреде-

ления и формулы для потерь напора на трение и в местных сопротивлениях.


1. Напишите формулу Вейсбаха и Вейсбаха-Дарси.

2. Как вычисляется коэффициент Дарси при ламинарном и турбулентном

режимах течения?

3. Расскажите о трех областях сопротивления при турбулентном течении.

4. Чем отличаются гидравлически гладкие трубы от гидравлически шерохо-

ватых?

Тема 8. Неустановившееся движение жидкостей

Испарение и кипение жидкостей. Кавитация. Гидравлический удар.



При изучении данной темы необходимо рассмотреть явления кавитации и

гидравлического удара, изучить способы их предотвращения при функциони-

ровании гидравлических устройств.


1. Как зависит температура кипения жидкости от внешнего давления?

2. Дайте определения явлениям кавитации и гидравлического удара.

3. Назовите способы предотвращения гидравлического удара.

4. Чем опасна кавитация?



Тема 9. Лопастные насосы

Классификация насосов. Принцип действия динамических и объемных на-

сосов. Основные параметры насосов: подача (расход), напор, мощность, к.п.д.

Центробежные ступенчатые насосы.



При изучении данной темы необходимо усвоить классификацию насосов,

разобраться в принципе работы динамических и объемных насосов, рассмот-

реть основные параметры насосов.


1. Объясните принцип действия динамических и объемных насосов.

2. Охарактеризуйте основные параметры насосов.

Тема 10. Объемные насосы

Классификация и принцип действия объемных насосов. Роторные насосы:

классификация, общие свойства и области применения. Устройство и особен-

ности роторных насосов различных типов: роторно-поршневых, пластинчатых,

шестеренных.



При изучении данной темы необходимо разобраться в устройстве и особен-

ностях работы поршневых, плунжерных и роторных насосов.




1. Объясните устройство и принцип действия роторных насосов различных

типов.

2. Объясните устройство и принцип действия поршневого насоса.

Тема 11. Объемный гидропривод

Принцип действия объемного гидропривода. Элементы гидропривода: гид-

родвигатели, гидроаппаратура, фильтры, гидроаккумуляторы, гидролинии.

Гидродвигатели. Силовые и моментные цилиндpы: разновидности и основ-

ные параметры. Гидравлические и пневматические моторы: характеристики и

разновидности.



При изучении данной темы необходимо рассмотреть принцип действия объ-

емного гидропривода, разобраться в устройстве элементов гидропривода, нау-

читься представлять простейшие схемы объемного гидропривода.


1. Объясните принцип действия объемного гидропривода.

2. Как устроены и функционируют гидродвигатели?

3. Как устроены и функционируют гидроаппараты, входящие в состав объ-

емного гидропривода?

4. Назовите основные параметры гидродвигателей.



МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РЕФЕРАТА

Требования к содержанию и оформлению реферата

Целью выполнения реферата является глубокое изучение обучающимися

определенной темы дисциплины, а также формирование навыков самостоя-

тельной работы с литературными источниками по рассматриваемой проблеме.

Перед началом работы курсанту (студенту) необходимо уяснить тему и

содержание задания. Затем следует составить краткий план изучения темы с

указанием предполагаемых источников информации. В процессе изучения

выбранной литературы целесообразно отмечать на отдельном листе собствен-

ное мнение (как будущего специалиста) по рассматриваемой проблеме для его

использования при изложении материала.

Реферат должен включать следующие структурные элементы:

– титульный лист;

– содержание;

– введение;

– основную часть;

– библиографический список.

Титульный лист должен содержать название вуза, кафедры, дисциплины,

темы реферата, фамилии курсанта (студента) и преподавателя, год выполнения

реферата. Образец оформления титульного листа представлен в прил. 1.

Содержание включает название составных частей реферата и номера стра-

ниц, с которых они начинаются.

Введение должно содержать обоснование актуальности темы реферата, по-

становку целей и формирование задач выполнения работы.

Основная часть реферата должна представлять последовательное изложе-

ние материала и состоять из нескольких разделов, раскрывающих изучаемую

проблему.

Заключение реферата должно содержать подведение итогов выполнения

работы, краткое изложение выводов.



В библиографический список в алфавитном порядке должны включаться

все источники, использованные при написании реферата. Ссылка на источник

из библиографического списка оформляется в виде номера, под которым дан-

ный источник значится в списке, и номера страницы, заключенных в квадрат-

ные скобки (например, [2, с. 14]).

Библиографическое описание книжного издания должно содержать сведе-

ния об авторе, название книги, издательство, год издания; библиографическое

описание нормативного документа – название документа, его номер и дату

издания или утверждения; библиографическое описание статьи из периодиче-

ского издания – фамилию автора публикации, название публикации, назва-

ние, номер и год издания журнала или сборника статей; библиографическое

опиисание Интернет-ресурса – название источника и адрес Интернет-сайта.

Нумерация страниц ведется арабскими цифрами вверху страницы справа,

начиная с титульного листа, на котором номер страницы не проставляется. Ка-

ждая часть реферата должна начинаться с новой страницы.

Реферат может содержать схемы, рисунки, графики и т.д. По усмотрению

автора отдельные рисунки (схемы, графики) вычерчиваются на миллиметровой

бумаге или изображаются при помощи компьютерной графики. Иллюстрации

должны иметь подписи.

Текст реферата печатается или пишется от руки черной или синей пастой на

одной стороне листа бумаги формата А4 с соблюдением полей страницы: левое –

30 мм, правое – не менее 10 мм, верхнее и нижнее – 20 мм.

Шрифт: гарнитура – Times New Roman, кегль – 14 пт (светлое начертание)

для основного текста, 16 пт (полужирное начертание) для заголовков. Меж-

строчный интервал – 1,5.

Основными критериями оценки реферата являются полнота и глубина ис-

следования проблемы, умение самостоятельно мыслить, наличие вспомога-

тельных расчетов, графиков, сравнительного анализа, использование техниче-

ской литературы на английском языке (включая перевод на русский язык).



Темы рефератов

1. Гидроагрегаты современных ВС.

2. Методы повышения надежности гидросистем ВС.

3. Очистка гидросистем ВС.

4. Гидроклапаны и гидродроссели ВС.

5. Гидросистема ВС (тип ВС выбирается из следующего ряда: Ан-12, Ан-

24, Ан-72(74), Ил-62(М), Ил-76Т(ТД), Ил-86, Ил-96-300, Ил-96Т, Ту-134(А,

Б), Ту-154М(Б-2), Ту-204-100(300), Ту-204-120С, Як-40, Як-42).

6. Воздушная система ВС Як-18Т.

7. Гидравлическое оборудование ВС Ан-26.

8. Гидравлический комплекс ВС Ан-124-100.

9. Гидросистема вертолета ... (тип вертолета выбирается из следующего ря-

да: Ми-2, Ми-8 (и его модификации), Ми-17, Ми-26, Ка-26, Ка-32, «Ансат»).

10. Гидросистема зарубежного ВС ... (тип ВС выбирается из следующего

ряда: В-737 (-300, -400, -500, -600, -700, -800, -900, NG), В-747, В-757, В-767,

В-777, А-319, А-320, А-321, А-310, А-340).

11. Гидродроссели и гидрораспределители.

12. Особенности гидросистем современных отечественных ВС.

13. Заправка гидросистемы ВС.

14. Гидронасосы современных ВС.

15. Гидродвигатели современных ВС.

16. Гидромашины современных ВС.

17. Источники давления гидросистем современных ВС.

В случае, если предлагается тема, которая представляет интерес для курсан-

та (студента) и кафедры, по решению преподавателя и заведующего кафедрой,

тема может быть заменена.



РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Основная

1. Башта, Т. М. Гидравлика, гидромашины и гидропривод : учеб. для вузов /

Т. М. Башта, С. С. Руднев, Б. Б. Некрасов. – М. : Машиностроение, 1984. – 423 с.

2. Ковальногов, Н. Н. Основы гидравлики : учеб. пособие / Н. Н. Ковально-

гов, Е. Н. Коврижных. – Ульяновск : УВАУ ГА, 2004. – 86 с.

3. Лепешкин, А. В. Гидравлические и пневматические системы : учеб. /

А. В. Лепешкин, А. А. Михайлин; под ред. Ю. А. Беленкова. – 2-е изд., стер. –

М. : Академия, 2005. – 336 с.

4. Штеренлихт, Д. В. Гидравлика : учеб. / Д. В. Штеренлихт. – 3-е изд., пе-

рераб. и доп. – М. : Колосс, 2004. – 656 с.

Дополнительная

5. Брюханов, О. Н. Основы гидравлики и теплотехники : учеб. / О. Н. Брю-

ханов, А. Т. Мелик-Аракелян, В. И. Коробко. – М. : Академия, 2004. – 240 с.

6. Гидравлика. Сборник лабораторных работ / сост. А. Н. Мирошин,

Е. Н. Коврижных, Н. У. Ушаков. – Ульяновск : УВАУ ГА, 2008. – 46 с.

7. Идельчик, И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям (Коэф-

фициенты местных сопротивлений и сопротивления трений) / И. Е. Идельчик,

Б. Б. Некрасов. – М. : Госэнергоиздат, 1960. – 464 с.

8. Некрасов, Б. Б. Гидравлика и ее применение на летательных аппаратах :

учеб. для вузов / Б. Б. Некрасов. – М. : Машиностроение, 1967. – 368 с.



Приложение 1

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

УЛЬЯНОВСКОЕ ВЫСШЕЕ АВИАЦИОННОЕ УЧИЛИЩЕ

ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ (ИНСТИТУТ)

Кафедра ЛЭ и БП

Дисциплина «Гидравлика и гидромашины»

РЕФЕРАТ

Тема:

Выполнил: курсант (студент) группы ____

___ курс

(фамилия, инициалы)

Руководитель:

(должность)

(фамилия, инициалы)

Ульяновск 20



Приложение 2

Размерности основных величин, используемых в гидравлике

Наименование величины

Обо-зна-

чение

Единица измерения

Размерность

Примечание В системе единиц

(СИ)

В системе единиц

(МКГСС)

Масса m кг кг кГ∙с2/м Техническая единица массы 1 т.е.м. = кГ∙с2/м = 9,806 кг

Плотность ρ кг/м3 кг/м3 кГ∙с2/м4

Сила F, R, G Н кг∙м/с2 кгс, кГ килограмм-сила

1кгс (1кГ) = 9,806 Н

Давление∗ P, p Па Н/м2 кГ/м2

1 Па = 1 Н/м2 1 бар = 105 Н/м2

Техническая атмосфера 1ат = 1кГ/см2 = 9,806∙104 Н/м2

Коэффициент динамической

вязкости µ Н∙с/м2 кг/(м∙с) кГ∙с/м2

Коэффициент кинематиче-

ской вязкости

ν м2/с м2/с м2/с ν = µ/ρ

Работа Энергия

А Дж кг∙м2/с2 кГ∙м 1 Дж =1 Вт∙ с =1 Н∙м 1 кВт∙ч = 3,6∙103 Дж

Мощность N Вт кг∙м2/с3 кг∙м/с

1 Вт =1 Дж/1с = 1 В∙А = = 1 кг∙м2/с3

1 кГ∙м/с = 9,806 Вт 1 л.с. = 75 кГ∙м/с = 7,355∙103 Вт

Термодинами-ческая темпе-

ратура Т К град град

∗ Барометрическое давление на уровне моря (при географической широте 45,3°)

Р = 10332,3 кг/м2 = 780 мм рт. ст. = 101 325 Па = 1013,25 мбар

1 мм вод. ст. = 1кГ/м2 = 9,806 Н/м2




по изучению дисциплины

ГИДРАВЛИКА И ГИДРОМАШИНЫ

Составители: КОВРИЖНЫХ

ЕВГЕНИЙ НИКОЛАЕВИЧ

МИРОШИН

АЛЕКСАНДР НИКОЛАЕВИЧ

СТАРИКОВ

ЮРИЙ НИКОЛАЕВИЧ

Редактор Т. В. Никитина

Компьютерная верстка О. В. Николаткина

Разработчик электронного учебника Н.В. Цысс Подписано в печать 2009. Формат 60х90/16. Бумага офсетная.

Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,12. Уч.-изд. л. 0,78. Тираж Заказ

РИО и типография УВАУ ГА(И). 432071, г. Ульяновск, ул. Можайского, 8/8

Documents

Гидравлика и гидромашиныvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kovrizhnykh_7.pdf · Испарение и кипение жидкостей. Кавитация. Гидравлический