Абсолютная шероховатость — это высота выступов неровностей на стенках трубы. Она зависит от материала и способа изготовления трубы. Значения абсолютной шероховатости приводятся в справочниках.
Относительная шероховатость — это отношение абсолютной шероховатости к диаметру трубы . При определении коэффициента трения обычно используют обратную величину — характеристику шероховатости.
При увеличении шероховатости возрастает число вихрей и повышаются потери напора. Например, потери напора в чугунной трубе больше, чем в стеклянной, при прочих равных условиях.
Потери напора на местных сопротивлениях. В трубопроводе скорость жидкости может изменяться по величине и направлению из-за наличия поворотов канала, сужений, установки различных регулирующих устройств и т.д. На таких участках, называемых местными гидравлическими сопротивлениями, вследствие инерции жидкость отрывается от стенок и образуются вихревые зоны. На формирование вихрей затрачивается часть энергии потока. Примерами местных сопротивлений могут служить внезапное расширение потока и плавный поворот трубы. В первом случае изменяется значение скорости, во втором — ее направление.
Потери напора на отдельном местном сопротивлении определяют по формуле
где — коэффициент местного сопротивления. Величина
зависит от вида местного гидравлического сопротивления.
Полные потери напора в трубопроводе. Производственные трубопроводы разнообразны как по расположению в пространстве, таки по оснащению их устройствами управления и вспомогательным оборудованием.
Устройства управления служат для регулирования расхода жидкости или полного перекрытия потока, ограничения давления в трубопроводе, пропускания жидкости лишь в одном направлении и других целей.
К вспомогательным устройствам, устанавливаемым на трубопроводах, относятся очистители жидкости, гидроаккумуляторы и др.
2. Основные нагрузки, рассматриваемые сопротивлением материалов: растяжение – сжатие. Центральным растяжением или сжатием в сопромате называется такой вид деформации, при котором в поперечных сечениях стержня возникает только продольная сила N, а все остальные усилия равны нулю. Продольная сила N - равнодействующая внутренних сил в поперечном сечении стержня. В сопротивлении материалов она определяется из условия равновесия отсеченной части, и численно равна сумме проекций на продольную ось стержня всех внешних сил, расположенных по одну сторону от сечения.
При растяжении продольная сила направлена от сечения и считается положительной. При сжатии она направлена к сечению и считается отрицательной.
Эпюра продольных сил - график величин этих усилий для всех поперечных сечений стержня.
3. Клемовые соединения.
Клеммовые соединения применяют для закрепления деталей на валах и осях, цилиндрических колоннах, кронштейнах и т.д.
По конструктивным признакам различают два основных типа клеммовых соединений: а) со ступицей, имеющей прорезь; б) с разъемной ступицей. Разъемная ступица несколько увеличивает массу и стоимость соединения, но при этом становится возможным устанавливать клемму в любой части вала независимо oт формы соседних участков и других расположенных на валу деталей
При соединении деталей с помощью клемм используют силы трения, которые возникают от затяжки болтов. Эти силы трения позволяют нагружать соединение как моментом , так и осевой силой . Ранее отмечалось, что передача нагрузки только силам трения недостаточно надежна. Поэтому не рекомендуют применят клеммовые соединения для передачи больших нагрузок.
К достоинствам клеммового соединения относятся простота монтажа и демонтажа, самопредохранение от перегрузки, а также возможность перестановки и регулировки взаимного расположения деталей как в осевом, так и в окружном направлениях
Билет 7.
1. Насосы – гидравлические машины. Устройство и принцип действия центробежного насоса.
Принцип работы Действие центробежного насоса основано на законах гидродинамики, на придании жидкости, поступающей в замкнутый корпус спиралевидной формы, динамического воздействия через вращающиеся лопасти ротора. Эти лопасти имеют сложную форму с изгибом в сторону, противоположную направлению вращения колеса. Они закреплены между двумя дисками, насаженными на ось, и сообщают динамику жидкости, заполняющей пространство между ними. Возникающая при этом центробежная сила относит её из центральной части корпуса, расположенной в районе оси вращения рабочего колеса к его периферии, и дальше — в отводящую трубу. В результате действия центробежной силы в центре корпуса создаётся разреженная область пониженного гидравлического давления, которая заполняется новой партией жидкости из подающего патрубка. Необходимый напор в трубопроводе создаётся разницей давлений: атмосферного и внутреннего, в центральной части рабочего колеса. Работа насоса возможна только при полном заполнении корпуса водой, в «сухом» состоянии колесо будет вращаться, но необходимой разницы давления не возникнет и перемещения жидкости из подающего трубопровода не будет
2. Основные нагрузки: кручение.
Кручение - воздействие на материал пары сил, действующих в плоскости, перпендикулярной к оси стержня т.е. в плоскости поперечного сечения
3. Шпоночные соединения.
Шпоночными называют разъемные соединения составных частей изделия с применением шпонок. Шпоночные соединения могут быть неподвижными и подвижными и служат обычно для предотвращения относительного поворота ступицы и вала при передаче вращающего момента. Шпоночные соединения широко применяют во всех отраслях машиностроения.
Достоинства шпоночных соединений: простота и надежность конструкции, легкость сборки и разборки соединения, невысокая стоимость. Основной недостаток шпоночных соединений — снижение нагрузочной способности сопрягаемых деталей из-за ослабления их поперечных сечений шпоночными пазами и значительной концентрации напряжений в зоне этих пазов.
Шпоночные пазы на валах и осях обычно получают фрезерованием концевыми или дисковыми фрезами. Следует отметить, что в первом случае эффективный коэффициент концентрации напряжений примерно на 20% больше, чем во втором случае вследствие более плавного выхода дисковой фрезы и менее резкого изменения поперечного сечения вала. Шпоночные пазы в ступицах обычно протягивают шпоночной протяжкой или долбят резцом.
Форма и размеры большинства типов шпонок стандартизованы, а их применение зависит от условий работы соединяемых деталей и диаметров посадочных поверхностей.
Шпоночные соединения подразделяют на напряженные и ненапряженные. Под напряженным понимается такое соединение, в котором постоянно действуют внутренние силы упругости, вызванные предварительной затяжкой.
Напряженные шпоночные соединения осуществляются стандартными клиновыми и тангенциальными шпонками с уклоном 1:100, обеспечивающим самоторможение. Клиновые шпонки забивают в пазы, ширина которых больше ширины шпонки b, в результате чего возникают значительные радиальные распорные силы и напряженное соединение, способное передавать вращающие моменты и воспринимать осевые нагрузки в обоих направлениях. Согласно стандарту клиновые шпонки могут быть четырех исполнений: с головкой, без головки и без закруглений по концам, с закругленным одним или двумя концами. Соединения клиновыми шпонками применяют в тихоходных передачах, подверженных динамическим нагрузкам.
Билет 8.
1. Насосы – гидравлические машины. Устройство и принцип действия центробежного насоса.
Принцип работы Действие центробежного насоса основано на законах гидродинамики, на придании жидкости, поступающей в замкнутый корпус спиралевидной формы, динамического воздействия через вращающиеся лопасти ротора. Эти лопасти имеют сложную форму с изгибом в сторону, противоположную направлению вращения колеса. Они закреплены между двумя дисками, насаженными на ось, и сообщают динамику жидкости, заполняющей пространство между ними. Возникающая при этом центробежная сила относит её из центральной части корпуса, расположенной в районе оси вращения рабочего колеса к его периферии, и дальше — в отводящую трубу. В результате действия центробежной силы в центре корпуса создаётся разреженная область пониженного гидравлического давления, которая заполняется новой партией жидкости из подающего патрубка. Необходимый напор в трубопроводе создаётся разницей давлений: атмосферного и внутреннего, в центральной части рабочего колеса. Работа насоса возможна только при полном заполнении корпуса водой, в «сухом» состоянии колесо будет вращаться, но необходимой разницы давления не возникнет и перемещения жидкости из подающего трубопровода не будет
2. Цель изучения дисциплины«Сопротивления материалов». Основные понятия.
Сопротивление материалов – наука об инженерных методах расчета на прочность, жесткость, устойчивость и долговечность элементов машин и сооружений.
Цель сопротивления материалов – определение размеров элементов машин, механизмов, инженерных сооружений. Введем основные понятия, принимаемые при изучении дисциплины. Прочность – это способность конструкции выдерживать заданную нагрузку, не разрушаясь. Жесткость – способность конструкции к деформированию в соответствие с заданным нормативным регламентом. Деформирование – свойство конструкции изменять свои геометрические размеры и форму под действием внешних сил
Устойчивость – свойство конструкции сохранять при действии внешних сил заданную форму равновесия.
Надежность – свойство конструкции выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в определенных нормативных пределах в течение требуемого промежутка времени.
Ресурс – допустимый срок службы изделия. Указывается в виде общего времени наработки или числа циклов нагружения конструкции.
Отказ – нарушение работоспособности конструкции.
3. Зубчатые передачи. Шлицевое (зубчатое, пазовое) соединение –подвижное или неподвижное соединение двух соосных деталей, имеющих равномерно расположенные пазы и выступы.
Шлицевое соединение конструктивно включает всего две детали: вал, несущий на своей цилиндрической поверхности продольные выступы определённой формы – шлицы, и ступицу, в отверстии которой выполнены продольные пазы, соответствующие по конфигурации шлицам вала.
В шлицевых соединениях используются шлицы трёх разновидностей поперечного сечения: прямобочные, эвольвентные и треугольны. Прямобочные шлицы в поперечном сечении имеют боковые стенки в виде прямой линии, боковая поверхность эвольвентных шлицов в поперечном сечении образует эвольвенту, а треугольные шлицы в поперечном сечении имеют форму треугольника со срезанной вершиной.
По направлению продольной оси шлицы бывают: прямолинейные, продольная ось которых направлена вдоль образующей несущего цилиндра, ивинтовые, имеющие продольную ось, направленную по винтовой линии под некоторым углом к образующей несущего цилиндра.
Шлицевые соединения находят самое широкое применение, как в общемашиностроительных конструкциях, так и в машинах. Широкое применение шлицевых соединений обусловлено их преимуществами перед шпоночным.
Преимущества шлицевого соединения:
1. высокая нагрузочная способность;
2. меньшая концентрация напряжений в материале вала и ступицы;
3. лучшее центрирование соединяемых деталей и более точное направление при осевых перемещениях;
4. высокая надёжность при динамических и реверсивных нагрузках;
5. минимальное число деталей, участвующих в соединении.
Недостатком шлицевого соединения является относительно высокая стоимость и трудоёмкость изготовления.
Шлицевые валы изготавливаются в массовом производстве по технологии, аналогичной технологии изготовления зубчатых колёс ,в штучном и мелкосерийном производстве используется метод копирования ,а в случае отсутствия спец инструмента валы изготавливаются методом фрезерования на универсальных фрезерных станках. Возможно также изготовление таких валов на обрабатывающих центрах с числовым программным управлением.
Шлицевые пазы в отверстиях ступиц при массовом производстве изготавливаются методом протягивания или долблением специальными долбяками. В штучном производстве изготовление ведётся только долблением.
Билет 9.
1. Физические свойства жидкости: плотность, удельный вес, вязкость.
Объектом рассмотрения курса «Гидравлика», является жидкость. Жидкость – это физическое тело, обладающее большой подвижностью частиц и всегда принимающее форму сосуда в котором оно находится. Вода, являясь продуктом питания представляет для нас интерес в трудовой деятельности человека. Основными физическими свойствами жидкость обладает: плотность,удельный вес,вязкость.
Плотностью называют количество массы жидкости, содержащейся в единице объема.
кг/м3
Удельный вес однородной жидкости определяется как отношение веса жидкости (вес силы тяжести) к занимаемому объему
:
y=G|V .Н/м3.
y=p*q(ускорение силы тяжести)
Вязкость – это свойство реальной жидкости, заключающейся в том, что при ее движении по поверхности скольжения отдельных слоев (или частиц) жидкости друг по другу возникают силы трения той или другой величины (действующие вдоль поверхности скольжения.)
Ч(сила сопротивления) =м(динамический коэффициент вязкости) *(dv)/dy(Гардиент скорости,представляющий собой изменение скорости в слое толщиной (H/m2)
V=m/p
2. Цель изучения дисциплины«Сопротивления материалов». Основные понятия. Сопротивление материалов – наука об инженерных методах расчета на прочность, жесткость, устойчивость и долговечность элементов машин и сооружений.
Цель сопротивления материалов – определение размеров элементов машин, механизмов, инженерных сооружений. Введем основные понятия, принимаемые при изучении дисциплины. Прочность – это способность конструкции выдерживать заданную нагрузку, не разрушаясь. Жесткость – способность конструкции к деформированию в соответствие с заданным нормативным регламентом. Деформирование – свойство конструкции изменять свои геометрические размеры и форму под действием внешних сил
Устойчивость – свойство конструкции сохранять при действии внешних сил заданную форму равновесия.
Надежность – свойство конструкции выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в определенных нормативных пределах в течение требуемого промежутка времени.
Ресурс – допустимый срок службы изделия. Указывается в виде общего времени наработки или числа циклов нагружения конструкции.
Отказ – нарушение работоспособности конструкции.
3. Червячные передачи.
Принцип действия и область применения. Червячная передача относится к передачам зацепления с перекрещивающимися осями валов. Угол перекрещивания обычно равен 90°. Движение в червячных передачах преобразуется по принципу винтовой пары или по принципу наклонной плоскости. Червячная передача состоит из винта, называемого червяком, и зубчатого колеса, называемого червячным колесом. При вращении червяка вокруг своей оси его витки перемещаются вдоль образующей своей цилиндрической поверхности и приводит во вращательное движение червячное колесо. Червяк и червячное колесо изготовляются методом нарезания зубьев при помощи специального инструмента из целых заготовок. В червячной передаче так же, как и в зубчатой, имеются диаметры делительных цилиндров. Точка касания делительных диаметров называется полюсом зацепления.
Достоинства червячных передач:
1. Возможность получения большого передаточного числа в одной ступени.
2. Плавность и бесшумность работы.
3. Компактность (малые габариты).