Давление жидкости на криволинейные поверхности

Гидравлические машины гидростатического действия

Гидравли́ческие маши́ны (гидромаши́ны) — одна из групп гидравлических механизмов. Термин «гидравлические машины» часто используют как обобщающий для насосов игидродвигателей. Желательность такого обобщения вытекает из свойства обратимости насосов и гидродвигателей. Это свойство заключается в том, что гидравлическая машина может работать как в качестве насоса (генератора гидравлической энергии), так и в качестве гидродвигателя. Однако, в отличие от электрических машин, обратимость гидравлических машин не является полной: для реализации обратимости необходимо внесение изменений в конструкцию машины, и кроме того, не каждый насос может работать в качестве гидродвигателя, и не каждый гидродвигатель может работать в режиме насоса.

Номинальная мощность, отдаваемая насосом в гидросистему или потребляемая гидродвигателем из гидросистемы, может быть определена по формуле:

где — номинальная подача насоса (для гидродвигателя — номинальный расход рабочей жидкости), — номинальное давление на выходе из насоса (для гидродвигателя — номинальное давление рабочей жидкости на входе в гидродвигатель).

Термин «гидравлические машины» не следует путать с термином «гидрофицированные машины». Под последними обычно понимаются машины, привод рабочих органов которых выполнен на базе гидравлического привода.

Гидравлические машины являются необходимой частью гидропривода.

Гидравлическими машинами называются машины, которые сообщают протекающей через них жидкости механическую энергию (насос), либо получают от жидкости часть энергии и передают ее рабочему органу для полезного использования (гидродвигатель).

Насосы и гидромоторы применяют также в гидропередачах, назначением которых является передача механической энергии от двигателя к исполнительному органу, а также преобразование вида и скорости движения последнего посредством жидкости.

Гидропередачи по сравнению с механическими передачами (муфты, коробки скоростей, редукторы и т.д.) имеют следующие преимущества.
1. Плавность работы.
2. Возможность бесступенчатого регулирования скорости.
3. Меньшая зависимость момента на выходном валу от нагрузки, приложенной к исполнительному органу.
4. Возможность передачи больших мощностей.
5. Малые габаритные размеры.
6. Высокая надежность.

Эти преимущества привели к большому распространению гидропередач, несмотря на их несколько меньший, чем у механических передач КПД.

Лопастный насос

· В центробежном лопастном насосе жидкость под действием центробежных сил перемещается через рабочее колесо от центра к периферии.

Осевой лопастый насос

· В осевом лопастном насосе жидкость перемещается в основном вдоль оси вращение рабочего колеса

Поршневые насосы относятся к числу объемных насосов, в которых перемещение жидкости осуществляется путем ее вытеснения из неподвижных рабочих камер вытеснителями. Рабочей камерой объемного насоса называют ограниченное пространство, попеременно сообщающееся со входом и выходом насоса.Вытеснителем называется рабочий орган насоса, который совершает вытеснение жидкости из рабочих камер (плунжер, поршень, диафрагма).

· Насос простого действия

Давление жидкости на криволинейные поверхности

Давление жидкости на криволинейную поверхность

Рассмотрим жесткую, невесомую, криволинейную поверхность площадью S, находящуюся внутри жидкости. На каждую элементарную площадку dSрассматриваемой поверхности действует элементарная сила d , направленная по нормали к ней . Элементарные силы, действующие по всей поверхности S, образуют систему непараллельных сил. Для определения результирующей силы найдем проекции элементарных сил на оси координат и просуммируем их по всей поверхности. . Учитывая, что получим проекции элементарной силы давления, действующей на площадку dS , или . Проекции результирующей силы давления, действующей на всю криволинейную поверхность, погруженную в жидкость, равны где W - объем жидкости, заключенный между криволинейной поверхностью и свободной поверхностью жидкости. Статические моменты проекций площади S на координатную плоскость y-o-z (Sx) относительно оси x и на координатную плоскость x-o-z (Sy) относительно оси y представляют собой следующие выражения: , где координаты центров тяжести проекций площадки S на плоскости y-o-z и x-o-z, соответственно. Окончательно, расчетные формулы для определения компонент результирующей силы давления имеют вид: . Проекции на горизонтальные оси (x и y) результирующей силы давления жидкости, действующей на криволинейную поверхность S, равны силам давления, действующим на проекции криволинейной поверхности на вертикальные координатные плоскости Sx и Sy, перпендикулярные соответствующим осям. Проекция результирующей силы на вертикальную ось равна весу жидкости, заключенной в объеме вертикального столба, опирающегося на заданную криволинейную поверхность, а сверху ограниченного плоскостью свободной поверхности.