Bài giảng Thủy lực và máy thủy lực

Bài giảng trang bị cho sinh viên các kiến thức cơ bản về một số loại máy thuỷ lực thông dụng. Nội dung trình bày trong bài gồm: Một số tính chất vật lý cơ bản của chất lỏng, lực tác dụng và ứng suất, áp suất và áp lực thủy tĩnh, phương trình vi phân cân bằng ơle, cân bằng trong trường trọng lực, áp lực chất lỏng lên thành phẳng,... Mời các bạn tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Thủy lực và máy thủy lực PHẦN I: THỦY LỰC CHƯƠNG 1. MỞ ðẦU1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÔN HỌC Thủy lực và máy thuỷ lực là môn khoa học ứngdụng, nghiên cứu các quy luật cân bằng, chuyểnñộng của chất lỏng và ứng dụng các quy luật ñó giảiquyết các bài toán tính toán thiết kế các công trìnhliên quan. ðồng thời trang bị cho sinh viên các kiến thứccơ bản về một số loại máy thuỷ lực thông dụng. Cơ sở lý luận của thủy lực học là vật lý, cơ họclý thuyết, cơ học chất lỏng lý thuyết.. Phương pháp nghiên cứu: Kết hợp chặt chẽgiữa phương pháp nghiên cứu lý thuyết với thựcnghiệm. Thủy lực và Máy thủy lực 5 CHƯƠNG 1. MỞ ðẦU1.2. MỘT SỐ TÍNH CHẤT VẬT LÝ CƠ BẢN CỦACHẤT LỎNG1. Tính liên tục2. Tính có khối lượng và trọng lượng. Khối lượng riêng: ∆M ρtb = ∆V Trọng lượng riêng: γ = ρ. ρg ðối với nước ở nhiệt ñộ 40C và áp suất 1 atm: ρ = 1000 kg/m3. γ = 9810 N/m3. Tỷ trọng, tỷ khối: δ = ρ/ρΝ = γ/γΝ Thủy lực và Máy thủy lực 63. Tính thay ñổi thể tích do thay ñổi nhiệt ñộ hay áp suất.a) Do thay ñổi áp suất: 1 ∆V βp = − V ∆p βp - hệ số co thể tích do thay ñổi áp suất Khi p = 1÷ 500 at và t = 4 ÷ 200C thì: βp = 5.10-5 (cm2/KG) b) Do thay ñổi nhiệt ñộ: 1 ∆V βt = V ∆t Với ñiều kiện áp suất bình thường, ñối với nước: t = 4÷100C: βt = 14.10-5(1/t0) t =10÷200C: βt = 15.10-5(1/t0). Tùy theo β chất lỏng ñược chia thành chất lỏng chịu nén và không chịu nén: β = 0 (ρ = const): chất lỏng không chịu nén. β ≠ 0 (ρ ≠ const): chất lỏng chịu nén. Thủy lực và Máy thủy lực 74. Tính nhớt của chất lỏng Thể hiện sức dính phần tử giữa các phần tử chất lỏnghay giữa chất lỏng với chất rắn. du τ = ±µ dnµ: Hệ số nhớt (ñộ nhớt) N.s/m2 hoặc Poazơ (P), 1P = 0.1Ns/m2Ngoài hệ số nhớt ñộng lực còn dùnghệ số nhớt ñộng học ν = µ/ρ (m2/s, Stốc St) 1St=1cm2/sµ ≠0: Chất lòng thựcµ = 0 và ρ =const: Chất lỏng lý tưởng Thủy lực và Máy thủy lực 81.3. LỰC TÁC DỤNG VÀ ỨNG SUẤT Lực khối: Là lọai lực thể tích tác ñộng lên tất cả các phần tử chất lỏng nằm trong khối chất lỏng mà ta xét. Lực mặt: Là ngoại lực tác dụng lên bề mặt của thể tích chất lỏng ta xét hoặc tác dụng lên bề mặt nằm trong khối chất lỏng ta xét. Ứng suất: dưới tác ñộng của lực tác dụng tạo ra ứng suất tại các ñiểm trong chất lỏng gồm ứng suất pháp và ứng suất tiếp ñược thể hiện bằng tenxo ứng suất: σx τxy τxz τyx σy τyz τzx τzy σz Thủy lực và Máy thủy lực 9 CHƯƠNG II. THỦY TĨNH HỌC2.1. ÁP SUẤT VÀ ÁP LỰC THỦY TĨNH ur ur P p = lim ω →0 ω P - áp lực p - áp suất thủy tĩnh2 Tính chất của áp suất thủy tĩnhÁp suất thủy tĩnh tác dụng thẳng góc vớidiện tích chịu lực và hướng vào diện tíchấy.Áp suất thủy tĩnh tại mọi ñiểm bất kìtrong chất lỏng bằng nhau theo mọiphương. Thủy lực và Máy thủy lực 102.2. PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CÂN BẰNG ƠLE z dz p dx M pdxp- p+ x2 x2 dy dx x y Thủy lực và Máy thủy lực 111. Thiết lập phương trìnhGọi p - áp suất thủy tĩnh. F(Fx,Fy,Fz) - lực khối ñơn vị. Cân bằng lực tác dụng lên khối chất lỏng theo cácphương ta ñược phương trình vi phân cân bằng Ơle tĩnh:  1 ∂p  Fx − ρ ∂ x = 0   1 ∂p  Fy − =0 ( 2 − 1)  ρ ∂y  1 ∂p  Fz − =0  ρ ∂z Thủy lực và Máy thủy lực 122. ðiều kiện cân bằng: Nhân những phương trình trong hệ (2-1) riêng biệt vớidx, dy, dz rồi cộng vế với vế ta có: 1  ∂p ∂p ∂p  (Fx dx + Fy dy + Fz dz) −  dx + dy + dz  = 0 ρ  ∂x ∂y ∂z   ∂p ∂p ∂p   dx + dy + dz  = dp  ∂x ∂y ∂z  dpHay : (Fx dx + Fy dy + Fz dz) − = 0 (2 − 2) ...