Методические указания к выполнению домашнего задания по курсу «Гидравлика, гидро- и пневмоприводы» для студентов направления подготовки (стр. 2 из 7)
, (1.5)где
число Рейнольдса.Для труб круглого сечения число Рейнольдса определяется по формуле
, (1.6)где
- средняя скорость жидкости; d – диаметр трубы;
- кинематический коэффициент вязкости жидкости.При турбулентном режиме коэффициент
зависит от числа Рейнольдса Re и относительной шероховатости трубы 
( 
-эквивалентная шероховатость) и определяется по эмпирическим формулам.Наиболее простой и удобной для расчета является формула Альтшуля, которая дает хорошие результаты для всего диапазона чисел Рейнольдса при турбулентном режиме
. (1.7)Значение шероховатости
выбирают в зависимости от материала труб.Местные потери энергии обусловлены так называемыми местными гидравлическими сопротивлениями, т.е. местными изменениями формы и размеров русла, вызывающими деформацию потока.
Местные потери напора определяются по формуле Вейсбаха
, (1.8)где
– коэффициент местного сопротивления;V – средняя скорость течения жидкости.
Значение коэффициентов местных сопротивлений
можно ориентировочно определить, пользуясь прил. В.Для расчета трубопроводов используются уравнение Бернулли (1.1), уравнение неразрывности потока (1.2). Формулы (1.4) и (1.8) для определения потерь напора по длине трубы и в местных сопротивлениях.
При решении практических задач целесообразно руководствоваться следующим:
- уравнение Бернулли составлять для двух живых сечений потока, нормальных к направлению скорости;
- живые сечения выбирать в начале и в конце рассматриваемой гидравлической системы и нумеровать по направлению движения жидкости;
- плоскость сравнения должна быть горизонтальной и проходить через центр тяжести живого сечения, расположенного ниже;
- для выбранных сечений записывают уравнение Бернулли в общем виде, а затем упрощают его с учетом заданных величин;
- при записи уравнения Бернулли лучше использовать не абсолютные, а избыточные давления;
- если живое сечение совпадает со свободной поверхностью жидкости, а его площадь значительно больше площади сечения трубопровода, то скорость жидкости в этом живом сечении принимается равной нулю;
- в трубопроводах все потери энергии суммируются от начального (первого) к конечному (второму) живому сечению;
- полученное уравнение Бернулли совместно с уравнением неразрывности решается относительно неизвестной величины.
Если скорости в трубопроводе незначительные (не более 5-6 
), то величина скоростного напора
по сравнению с остальными членами уравнения Бернулли настолько мала, что ее можно не учитывать и принять, что гидравлические потери равны разности потенциальных энергий в начальном и конечном сечениях рассматриваемого трубопровода. В этом случае весь располагаемый напор Н тратится на преодоление гидравлических потерь, т.е. 
.Встречаются следующие основные три типа задач расчета трубопроводов.
Первый тип. Известны следующие данные: расход Q, длина трубопровода l, диаметр d, шероховатость стенок трубопровода
. Найти величину напора Н (рис.1.3).  Рисунок 1.3 | Решение. По уравнению неразрывности определяют скорость  , затем число Рейнольдса  |
и вычисляют
(для ламинарного режима течения 
для турбулентного 
). После этого определяют потери по длине трубы hтр и местные потери hм . Суммарные потери напора 
равны располагаемому напору Н.Второй тип. Известны следующие данные: длина трубопровода l, диаметр d, располагаемый напор Нр , коэффициент кинематической вязкости
, шероховатость стенок трубопровода . Найти требуемый расход Q.  Рисунок 1.4 | Решение. Скорость течения жидкости в трубопроводе неизвестна и задачу решить непосредствен- но нельзя, так как нельзя определить число Рейнольдса и коэффициент гидравлическо- го трения, поэтому задачу необходимо |
решать графоаналитическим способом. Для этого необходимо построить гидравлическую характеристику трубопровода
(рис.1.4).Третий тип. Известны следующие данные: расход жидкости Q, длина трубопровода l, располагаемый напор Нр , коэффициент кинематической вязкости
, шероховатость стенок трубопровода 
. Найти диаметр трубопровода d.  Рисунок 1.5 | Решение. Рекомендуется графоаналитический метод решения путем построения графической зависимости  . Задаваясь произвольными значениями d, определяют коэффициент гидравлического трения  и соответствующий напор Н. |
Затем строят график
и, откладывая известное значение Нр , определяют диаметр dp (рис.1.5), округляя его до ближайшего стандартного значения. Местные потери определяют двумя способами. Для коротких трубопроводов 
, когда местные потери существенны по сравнению с потерями по длине, каждое местное сопротивление учитывается отдельно. Для длинных трубопроводов 
основными являются потери по длине, а местные потери составляют около 5-15% от линейных. В расчетах принимают величину местных потерь 
.2 Объемный гидропривод
При подготовке к решению задач по данной теме необходимо изучить следующее.
Гидравлический привод состоит из источника энергии рабочей жидкости (насоса), получающего энергию от ведущего звена (например, от электродвигателя), и потребителя энергии жидкости (гидродвигателя), передающего механическую энергию исполнительному органу. Насос и гидродвигатель соединяют два основных трубопровода, по одному из которых рабочая жидкость перемещается от насоса к двигателю, а по другому возвращается от гидродвигателя к насосу. На обоих трубопроводах монтируются управляющие и регулирующие гидроаппараты определенного назначения.
Гидропривод, содержащий объемные гидромашины, называется объемным. Принцип действия гидропривода основан на практической несжимаемости жидкости и передаче давления по закону Паскаля.
По характеру движения выходного звена гидроприводы разделяют на три типа:
а) поступательного движения – с поступательным движением выходного звена гидродвигателя;
б) поворотного движения – с поворотным движением выходного звена гидродвигателя на угол меньше
;в) вращательного движения – с вращательным движением выходного звена гидродвигателя.