I. Цель практического занятия:
- Закрепить и углубить знание теоретических вопросов, основных понятий и формул, уравнений механики жидкостей.
- Учиться применять полученные знания для решения задач по данной теме.
II. Расчёт учебного времени:
| Содержание занятия | Время (мин.) |
Вступительная часть: Объявление темы и цели занятия. Контрольный опрос:
Основная часть: Решение задач по темам:
Заключительная часть: Подведение итогов занятий, объявление задания на самостоятельное решение. |
Контрольный опрос
- Уравнение неразрывности:
- Уравнение Бернулли:
- Для горизонтальной трубки тока:
- Формула Стокса, определяющая силу сопротивления, действующую на медленно движущийся в вязкой среде шарик: ,
- Формула Пуазейля, определяющая объем жидкости, протекающий за время t через капиллярную трубку диной l:
- R – радиус трубки;
- — разность давлений на концах трубки.
- Основная часть
- Пример №1 Чер.№7-4
Горизонтальный цилиндр насоса имеет диаметр 20 см. в нём движется со скоростью м/с поршень, выталкивая воду через отверстие диаметром d2=2см. С какой скоростью будет вытекать вода из отверстия? Каково будет избыточное давление p воды в цилиндре?
| Дано: | Решение: Из уравнения неразрывности: Тогда: Т.к. труба горизонтальная, то: Поэтому: |
Пример №2 Тр.№1.220
Площадь поршня, вставленного в горизонтально расположенный, налитый водой цилиндр, S1=1,5 см2, а площадь отверстия S2=0,8 мм2. Пренебрегая трением и вязкостью, определить время t, за которое вытечет вода из цилиндра, если на поршень действовать постоянной силой F=5Н, а ход поршня l=5 см. плотность воды =1000 кг/м3.
| Дано: | Решение: Объем вытекающей из цилиндра воды можно расписать: Тогда время вытекания воды: Цилиндр расположен горизонтально, поэтому: т.е. Из уравнения неразрывности: , тогда и . И, окончательно |
| t-? |
Пример №3 Тр.№1.214
В бочку заливается вода со скоростью 200 см3/с. На дне бочки образовалось отверстие площадью поперечного сечения 0,8 см2. Пренебрегая вязкостью воды, определить уровень воды в бочке.
| Дано: | Решение: Т.к. уровень воды в бочке постоянный, то объем залитой за воды равен объему вылившейся воды: то есть, За нулевой уровень выберем дно бочки, тогда: ; |
| h-? |
Пример № 4 Тр.№1.226
По горизонтальной трубе переменного сечения течёт вода. Площади поперечного сечения трубы на разных её участках соответственно равны S1=10 см2 и S2=20 см2. Разность уровней воды в вертикальных трубках одинакового сечения составляет 20 см. Определить объём воды, проходящей за 1с через сечение трубы.
| Дано: S1=10-3м2 S2=2·10-3м2 =0,2м t=1с | Решение:
|
| V/-? |
Пример№5
Цилиндрический бак высотой h=1 м наполнен до краёв водой. За какое время вся вода выльется из отверстия, расположенного у дна бака? Площадь поперечного сечения отверстия в 400 раз меньше площади бака.
| Дано: h=1м | Решение: — скорость опускания уровня воды в баке. — скорость вытекания воды из бака. Из уравнения неразрывности: Из уравнения Бернулли: , где y – уровень воды в баке. Тогда: и Считаем, что за малый промежуток времени dt скорость мало изменится, а уровень воды понизится на: Откуда: Тогда: |
| t-? |
Пример №6. Тр.№1.232
В боковой поверхности цилиндрического сосуда, стоящего на горизонтальной поверхности, имеется отверстие, поперечное сечение которого значительно меньше поперечного сечения самого сосуда.
Отверстие расположено на расстоянии h1=49см от уровня воды в сосуде, который поддерживается постоянным, и на расстоянии h2=25см от дна сосуда.
Пренебрегая вязкостью воды, определить расстояние по горизонтали от отверстия до места, куда попадает струя воды.
| Дано: h1=0,49м h2=0,25м | Решение: Из уравнения Бернулли: ; Найдём t/: ; и Тогда: |
| S-? |
Пример №7 Тр.№1.239
Стальной шарик (плотность =9г/см3) диаметром d=0,8см падает с постоянной скоростью в касторовом масле ( =0,96г/см3, динамическая вязкость =0,99Па·с.) Учитывая, что критическое значение числа Рейнольдса Reкр=0,5, определить характер движения масла, обусловленный падением в нём шарика.
| Дано: =9·103кг/м3 d=8·10-3м =0,96·103кг/м3 =0,99Па·с Reкр=0,5 | Решение: При установившемся движении шарика ( ): , FA – сила Архимеда; FСТ – сила внутреннего трения. Так как , то . Для шара небольшого радиуса, движущегося в вязкой жидкости, число Рейнольдса: , где d –диаметр шарика. Тогда: Так как то движение масла, обусловленное падением в него шарика, имеет турбулентный характер. |
| Re-? |
Пример№8 Тр.№1.241
В боковую поверхность сосуда вставлен горизонтальный капилляр внутренним диаметром d=2мм и длиной l=1,2см. Через капилляр вытекает касторовое масло (плотность =0,96г/см3, динамическая вязкость =0,99Па·с), уровень которого в сосуде поддерживается постоянным на высоте h=30см выше капилляра. Определить время, которое требуется для протекания через капилляр 10см3 масла.
| Дано: =0,96·103кг/м3 =0,99Па·с l=0.012м r=10-3м h=0,3м V=10-5м3 | Решение: Из формулы Пуазейля: , где . Тогда: |
| t-? |
Заключительная часть
- Задаётся задание на самостоятельное решение:
Т.И.Трофимова «Сборник задач по курсу физики.»
№1.216; 1.218; 1.233; 1.238.
Рекомендуемые страницы:
Воспользуйтесь поиском по сайту:
Исследование установившегося движения газа в трубопроводе переменного сечения
Основы теории и цель работы
Установившимся называется такое движение жидкости (газа), при котором скорость и давление в любой ее фиксированной точке не изменяются во времени. В условиях такого движения жидкости значения массового расхода G в любом сечении трубопровода остается неизменным. Эта закономерность учитывается с помощью уравнения расхода (неразрывности), которое имеет вид
где — плотность жидкости, кг/м3; — средняя скорость движения жидкости, м/с; S – площадь живого (поперечного) сечения, м2.
Считая жидкость практически несжимаемой, т.е. 1= 2=…= i= const, величина объемного расхода Q также не изменяется, а именно
На основании уравнения неразрывности (5.2) определяется средняя скорость в любом i-ом живом сечении потока
Одним из основных уравнений гидравлики, используемых при решении многих практических задач, является уравнение Д. Бернулли, которое получается интегрированием уравнений Л. Эйлера при движении жидкости под действием силы тяжести. Уравнение Д.
Бернулли является (применительно к потоку жидкости) выражением закона сохранения энергии, которое связывает потенциальную (mgz) и кинетическую (mu2/2) энергии частицы жидкости массой m в двух ее положениях с работой внешних сил давления (mgР/rg) и сил сопротивления (mghп).
Составление баланса энергии массы реальной жидкости m=1, проходящей через два произвольные живые сечения 1-1 и 2-2 (рис. 5.1) элементарной струйки (скорости частиц жидкости по живому сечению струйки одинаковы) приводит к уравнению Д. Бернулли для элементарной струйки, которое имеет вид
Уравнение (5.4) в целом и входящие в его слагаемые следует интерпретировать с геометрической и энергетической точек зрения. С геометрической точки зрения (рис. 5.1): z-высота положения (геометрический напор) — расстояние от центра тяжести живого сечения до плоскости сравнения 0-0, которая выбирается произвольно, так как разность (z1-z2) не зависит от ее положения;
Р/rg — пьезометрическая высота — высота такого столба жидкости (плотностью ), который у своего основания создает давление Р, равное давлению в рассматриваемом сечении;
- u2/2g — скоростной напор — высота, с которой должно упасть тело массой m=1, чтобы в конце пути приобрести скорость u.
- z + Р/rg — гидростатический напор;
- z + Р/rg + u2/2g — гидродинамический или полный напор.
Индексами 1 и 2 обозначены величины, относящиеся соответственно к первому и второму живым сечениям потока. Член hп, входящий в уравнение (5.4), показывает величину изменения или потери полного напора между рассматриваемыми сечениями.
- С энергетической точки зрения:
- z — удельная (отнесенная к единице веса) энергия положения жидкости в рассматриваемом сечении;
- Р/rg — удельная энергия давления;
- u2/2g — удельная кинетическая энергия;
- z + Р/rg — условно называется удельной потенциальной энергией;
- z + Р/rg + u2/2g — полная удельная энергия жидкости;
- hп — потери удельной энергии жидкости между рассматриваемыми сечениями.
Таким образом, согласно уравнению Д. Бернулли следует, что по длине струйки реальной жидкости гидродинамический напор (полная удельная энергия) уменьшается. Кроме того, из данного уравнения вытекает также, что по длине потока с ростом давления (пьезометрического напора) скорости уменьшаются и, наоборот, с увеличением скорости давление падает.
Обычно дают графическую интерпретацию уравнения Д. Бернулли, которая изображается в виде диаграммы.
Для построения диаграммы уравнения Д. Бернулли от произвольно выбранной плоскости сравнения 0-0 (рис. 5.1) откладывают вверх ординаты z и получают очертание оси струйки.
Затем от оси струйки откладывают вверх значения пьезометрических высот и получают линию П-П, которая называется пьезометрической линией.
Расстояние от пьезометрической линии до плоскости сравнения указывает, в каком сечении струйки величину гидростатического напора z + Р/rg (величину удельной потенциальной энергии).
Откладывая далее вверх от пьезометрической линии значения скоростного напора u2/2g, получают линию гидродинамического напора Е-Е, расстояние от которой до плоскости сравнения 0-0 дает значение гидродинамического напора (полной удельной энергии) в соответствую-щих сечениях элементарной струйки (рис.5.1).
Рис.5.1. Геометрическая и энергетическая интерпретация
уравнения Д. Бернулли
Отношение потери гидродинамического напора (потери удельной энергии) на единицу длины струйки, на которой они произошли, называется гидравлическим уклоном. Гидравлический уклон — величина безразмерная и в общем случае переменная. Обычно его обозначают буквой il. Гидравлический уклон в данном сечении выражается зависимостью
- (5.5)
- Понятие об уклоне вводится и для пьезометрической линии, который показывает изменение пьезометрического напора на единицу длины
- (5.6)
- Величина iг= называется геометрическим уклоном и характеризует наклон оси струйки.
- В отличие от гидравлического уклона il , имеющего всегда положительное значение, iп и iг могут быть положительными, равными нулю, и отрицательными.
Переходя к рассмотрению уравнения Д. Бернулли для потока реальной жидкости, необходимо отметить одну особенность. Скорости по сечению потока реальной жидкости, состоящего из множества элементарных струек, неодинаковы. Их распределение подчиняется определенным законам.
В отношении уравнения Д.
Бернулли неодинаковость скоростей по живому сечению потока приводит к тому, что кинетическая энергия, вычисленная по средней скорости в данном сечении , не равна кинетической энергии, вычисленной как сумма энергий всех элементарных струек, составляющих поток и имеющих разные скорости.
С учетом вышеизложенного уравнение Д. Бернулли для потока реальной жидкости записывается в виде
(5.7)
В уравнении (5.7) z и Р/rg имеют такой же смысл, как и в уравнении Д. Бернулли для элементарной струйки.
— среднее значение удельной кинетической энергии в соответствующем сечении потока; hп — величина потерь удельной энергии между сечениями.
Уравнения (5.7) и (5.4) отличаются тем, что в (5.7) скоростной напор, определяемый средней скоростью, дополнен коэффициентом , носящим название коэффициента Кориолиса.
Он характеризует отношение кинетической энергии потока в данном живом сечении к кинетической энергии, вычисленной в предположении, что скорости во всех точках сечения одинаковы и равны средней . Величина этого коэффициента зависит от степени неравномерности распределения скорости по сечению.
Коэффициент Кориолиса всегда больше единицы (за исключением случая, когда местные скорости в данном сечении равны между собой, тогда =1).
Для большинства инженерных расчетов (например, при расчете трубопроводов) можно полагать =1, тогда уравнение Д. Бернулли для потока реальной жидкости имеет вид
(5.8)
Цель работы— в условиях установившегося потока газа (воздуха) в трубопроводе переменного сечения определить пьезометрическое, скоростное и полное давление в заданных сечениях, а также построить диаграмму уравнения Д. Бернулли.
Описание установки
Лабораторная установка (рис 5.2) состоит из подводящего трубопровода 1 с участком переменного сечения 2, отводящего трубопровода 3, центробежного вентилятора 4, автотрансформатора 5, батарейного вакуумметра 6 и вакуумметров 7 В1, В3 и В6 для измерения полного напора соответственно в сечениях 1, 3 и 6 (рис. 5.2).
Рис. 5.2. Схема экспериментальной установки для исследования движения воздуха в трубопроводе переменного сечения
Чаша батарейного вакуумметра 6 заполняется водой до соответствующей отметки на корпусе.
Пьезометрический напор измеряется в каждом сечении трубопровода (сечения 1-6) с помощью батарейного вакуумметра 6, подключенного гибкими трубками к отверстиям в соответствующих сечениях.
В сечениях 1, 3 и 6 установлены изогнутые трубки (трубки Пито) для измерения полного напора, которые подключены к соответствующим вакуумметрам В1, В3 и В6 (рис. 5.2).
Проведение опытов и измерения
1. Выбирается плоскость сравнения 0-0, за которую, например, можно принять горизонтальную плоскость стола, и линейкой измеряется высота положения центра тяжести сечений zi. При горизонтальном расположении участка трубопровода переменного сечения z1 = z2=…= zi.
2. Включается центробежный вентилятор 4 и с помощью автотрансформатора 5 устанавливается определенный постоянный расход воздуха (Q = const).
3. С помощью батарейного вакуумметра 6 измеряются пьезометрические напоры hi с точностью до 1 мм в сечениях 1-6. При наличии пульсационных колебаний уровень воды в пьезометрах принимается средним из экстремальных положений.
4. Измеряется полный напор hпол i в сечениях 1, 3 и 6 с помощью вакуумметров B1, B3 и B6.
5. Опыт повторяется при другом постоянном расходе воздуха, который устанавливается путем изменения напряжения на электродвигателе центробежного насоса 4 с помощью автотрансформатора 5. Результаты опытов записываются в табл. 5.1.
- Вычисления и составление отчета
- 1. Определяется средняя скорость движения воздуха в сечении 3 по формуле
- , м/с (5.9)
- где φ=0,95; ρж — плотность воды, ρж=1000 кг/м3; ρв — плотность воздуха, ρв=1,2 кг/м3.
- 2. Вычисляется объемный расход воздуха по формуле
- , м3 /с (5.10)
где S3 – площадь живого сечения 3-3, берется из табл. 5.1.
3. По зависимости (5.3) определяются средние скорости движения воздуха во всех сечениях трубопровода.
- 4. В каждом сечении трубопровода вычисляются скоростные давления Pск i по формуле (α=1)
- , Па (5.11)
- Таблица 5.1
| № сечений | Площадь живого сечения Si ,м2 | Длина участков трубопровода li ,м | Опытные величины | Вычисленные величины | ||||
| hi , м | hпол i, м | P'i, Па | P'пол i, Па | Pi, Па | Pпол i, Па | ui, м/с | Pск i, Па | Pп1-i, Па |
| Опыт I (Q1=const) | ||||||||
| 0,00220 | ||||||||
| 0,00152 | 0,10 | |||||||
| 0,00102 | 0,15 | |||||||
| 0,00124 | 0,20 | |||||||
| 0,00172 | 0,25 | |||||||
| 0,00220 | 0,30 | |||||||
| Опыт II (Q2=const) | ||||||||
| 0,00220 | ||||||||
| 0,00152 | 0,10 | |||||||
| 0,00102 | 0,15 | |||||||
| 0,00124 | 0,20 | |||||||
| 0,00172 | 0,25 | |||||||
| 0,00220 | 0,30 |
5. В связи с тем, что измерительный участок переменного сечения 2 (рис. 5.2) установлен на подводящем трубопроводе 1, то действительные абсолютные значения Pi и Pпол i меньше барометрического давления и определяются по зависимостям
- , Па (5.12)
- , Па (5.13)
- где Pδ – барометрическое давление, которое определяется по показанию барометра, Па.
В уравнениях (5.12) и (5.13) значение величин P'i в сечениях 1-6 и P'пол i в сечениях 1, 3, 6 определяется по формулам
- , Па (5.14)
- , Па (5.15)
- 6. Определяется полное абсолютное давление во всех сечениях трубопровода
- , Па (5.16)
7. Подсчитываются потери давления на всем измерительном участке трубопровода и между отдельными сечениями, используя уравнение Д. Бернулли
(5.17)
Все данные вычислений заносятся в табл.5.1.
8. Строится диаграмма уравнения Д. Бернулли, т.е. зависимости Pi= f(l) и Pпол i = f(l).
9. Для одного из участков трубопровода переменного сечения определяются пьезометрический и гидравлический уклоны.
10. По окончании расчетов составляется отчет по работе с изложением необходимых выводов.
В выводах необходимо отметить характер перехода одного вида энергии в другой, физический смысл уклонов потока и изменения пьезометрических и гидравлических уклонов вдоль трубопровода переменного сечения.
Лабораторная работа № 6
ПОИСК
На станах для прокатки труб переменного сечения устанавливают электродвигатели переменного тока, что возможно вследствие более ограниченного сортамента труб и марок стали, прокатываемых на этих станах по сравнению со станами 1С(алых типоразмеров. Применение электродвигателей переменного тока в качестве главного привода стана уменьшает эксплуатационные расходы и капитальные затраты.
[c.100] Прокатка труб переменного сечения
[c.155]
Между тем среди различных способов обработки давлением есть один способ, лишенный как этого, так и многих других недостатков той же штамповки. Это прокатка. По сравнению с ковкой — штамповкой она молода. Ей не больше трехсот лет.
Ее продукция чрезвычайно разнообразна от тончайшей, микронной толщины фольги до листов и броневых плит. Прокатка — наиболее производительный способ изготовления разнокалиберных труб, полос, уголков, швеллеров, двутавровых балок… Но если внимательней приглядеться, можно заметить, что все эти изделия отличаются известной однобокостью они имеют постоянные по длине форму и размеры.
Для большинства же деталей машин характерна переменность сечения. Именно по этой причине они до самого последнего времени оставались неподвластны энтузиастам прокатки, которые давно мечтали распространить ее влияние на возможно большее число сугубо машиностроительных деталей.
Такая задача была не из легких и все-таки специалисты-прокатчики из ВНИИМЕТМАШа (ВНИИ металлургического машиностроения) сочли ее вполне разрешимой. Прежде всего
[c.96]
Прокатка труб на стане ХПТ заключается в деформации заготовки обжатием ее в калибрах на неподвижной конической оправке (рис. 124). По окружности калибра имеются вырезы переменного сечения (ручьи), исходный размер которых соответ-,
[c.196]
Путем холодной прокатки из меди и ее сплавов получают также трубы круглого, квадратного или прямоугольного сечения с постоянным или переменным диаметром по длине периода.
Последнее достигают изменением профиля калибра, а также изменением порядка работы механизма подачи и поворота трубы в процессе прокатки.
Холодную прокатку труб осуществляют на станах специальной конструкции.
[c.292]
Процесс пилигримовой прокатки является одним из наиболее сложных процессов пластической деформации металла.
В этом процессе сочетаются элементы ковки (в начале процесса) с прокаткой, при которой в отличие от обычной продольной прокатки выходное сечение трубы, задаваемое сечение трубы и радиус валка являются переменными величинами.
Кроме того, направление вращения пилигримовых валков противоположно направлению подачи гильзы.
[c.114]
Холодную прокатку труб (рис. 88) производят следующим образом. Трубу-заготовку, внутри которой находится неподвижная коническая оправка, прокатывают в валках с укрепленными на них калибрами, имеющими ручьи переменного сечения. Начальный размер калибра (в заднем положении рабочей клети) соответствует диаметру трубы-заготовки, а конечный (при переднем но-
[c.239]
Прокатка на пилигримовых станах является периодической. Толстостенную гильзу (рис. 118) надевают на длинную оправку (дорн) и деформируют в калибре переменного профиля. В суживающейся части калибра стенки трубы обжимаются, а на полирующем участке калибра с постоянным сечением калибруются, 192
[c.192]
Получая необходимые знания по технологии металлов, студенты строительных специальностей должны более подробно изучать те строительные материалы, которые непосредственно связаны с их дальнейшей практической деятельностью.
Поэтому в разделе Металловедение и термическая обработка содержатся сведения о строительных сталях, их свойствах и областях применения в разделе Обработка металлов давлением полнее изложена технология прокатки строительных профилей (арматурной стали, тонкостенных балок, швеллеров, шпунтовых свай, полосовой стали и труб), а также экономичных профилей проката переменного и постоянного сечения в разделе Сварка и огневая резка металлов подробно описана технология сварки строительных конструкций.
[c.3]
Прокатка труб переменного сечения основана на пе-земещении конической оправки в зоне деформации. 1еремещение оправки вдоль очага деформации приво- дит к изменению кольцевого зазора между оправкой и калибрами, а тем самым к изменению толщины стенки готовой трубы.
Во время рабочего и обратного ходов рабочей клети участок заготовки осаживается калибрами на оправке и плотно удерживается в очаге деформации. Движение оправки в этот момент весьма затруднено. Перемещение ее может быть осуществлено лишь в тот момент, когда рабочая клеть приходит в крайнее положение.
В это время открывается зев подачи и подающий механизм стана срывает трубу с оправки. Оправка оказывается свободной и ее можно передвинуть. Так как у готовой трубы необходимо получить стенку с толщиной, изменяющейся по закону прямой линии, то перемещение оправки должно быть пропорционально длине вышедшей из стана готовой части трубы.
Готовая труба переменного сечения может иметь ступенчато изменяющийся наружный диаметр, а также стенку с непрерывно изменяющейся по длине трубы толщиной. Эти трубы могут иметь участки со стенкой постоянной толщины.
Получение таких труб обеспечивается раскаткой отдельных участков трубы в разных калибрах, при этом прокатке подвергают лишь передние участки трубы, а оставшуюся недокатанную часть их извлекают из стана. Станы ХПТ, предназначенные для прокатки труб переменного сечения, необходимо оснащать механизмами, обеспечивающими следующие функции [c.244]
После окончания прокатки кулачки патрона заготовки открывают, клеть устанавливается в заднем положении и труба извлекается из стана вручную через передний патрон.
После этого каретка винтового механизма и патрон заготовки отводятся в исходное положение, стан заряжают. новой заготовкой и начинают прокатку следующей трубы.
Прокатку труб переменного сечения на станах ХПТ90П и ХПТ120П осуществляют аналогично прокатке на стане ХПТК50.
[c.156]
Механизмы трубопрокатных станов с прерывистым движением ведомых звеньев (механизмы подачи заготовки на станах пильгер-ной прокатки, механизмы перемещения оправки на станах, прокатывающих трубы переменного сечения, механизмы поворота заготовки и др.) характеризуются высокими статистическими и динамическими нагрузками.
Использование больших запасов прочности при расчете этих механизмов недопустимо, так как это приводит к увеличению размеров звеньев механизмов, их моментов инерции, что в итоге увеличивает нагрузки. Поэтому при расчете таких механизмов предъявляются повышенные требования к точности расчета.
[c.
206]
При прокатке труб на станах ХПТ концы труб часто получаются неровными или с трещинами. Перед задачей таких труб в следующий стан необходимо обрезать дефектные концы. Это обычно проводится на трубообрезных станках.
На этих же станках толстостенные трубы разрезают на мерные длины. Для резки труб переменного сечения и разрезки на мерные длины тонкостенных труб используют пилы с абразивными кругами модели 8230 или 8240.
[c.
69]
Важной отраслью трубной промышленности является производство холоднодеформированных труб способами холодной прокатки и волочения. При такой обработке достигается чистая поверхность, правильная геометрическая форма и большая точность размеров, чем при горячей прокатке. В области холодной прокатки труб проделана большая работа по изысканию рациональной калибровки валков, освоению прокатки труб из высоколегированных сталей, переменного сечения и др. Предложены принципиально новые конструкцииТроликовых станов холодной прокатки труб, которые позволили наладить производство особо тонкостенных труб.
[c.157]
Трубы высокого качества по поверхности, размерам и механическим свойствам получают холодной прокаткой на специальных станах и волочением. Перед холодной прокаткой трубную заготовку подвергают контролю, а заготовки из специальных сталей — отжигу. В дальнейшем заготовку подвергают травлению, промывке. Остатки кислоты нейтрализуются в растворе щелочи, и заготовки просушиваются.
Поверхность заготовки перед прокаткой фосфатируется или омедняется для улучшения условий деформации. Промасленные трубные заготовки поступают на стан холодной прокатки. Рабочую клеть стана холодной прокатки выполняют подвижной. В клети на подшипниках горизонтально смонтированы два валка, на которых нарезаны ручьи переменного радиуса и ширины.
При синхронном вращении валков в разные стороны образуется круглый калибр переменного сечения, т. е. калибр будет уменьшаться или увеличиваться в зависимости от угла поворота валков. В зоне деформации устанавливается коническая оправка.
При движении рабочей клети навстречу трубной заготовке между валками образуется круглый калибр большого диаметра, через который свободно проходит трубная заготовка. При изменении направления движения рабочей клети валки обкатываются по трубе и производят обжатие. На стане холодной прокатки осуществляют значительное уменьшение толщины стенки и диаметра за одну операцию.
При необходимости дальнейшего уменьшения толщины стенки и диаметра трубы подвергают повторной прокатке. Перед повторной прокаткой трубы отжигают, травят, омедняют и промывают. Готовые трубы поступают в отделение отделки.
[c.331]
Для получения пустотелой гильзы нагретая заготовка поступает на валковый стан поперечно-винтовой или косой прокатки (рис. 118), где происходит ее прошивка. Валки прошивных станов имеют диаметр от 100 до 1300 мм с числом оборотов в миннту соответственно 100—180 и 60—120.
Валки имеют бочкообразную форму (в виде двух усеченных конусов) и расположены в параллельных оси прокатки плоскостях под некоторым углом (8—15°) один к другому. Рабочие валки имеют конусы прошивки, раскатки и выдачи, а в середине — калибровочный поясок. Оба валка прошивного стана вращаются в одном направлении, а заготовка — в противоположном.
Вращение валков производится от электродвигателя через шестеренную клеть и универсальные шпиндели. При контакте заготовки с валками прошивного стана она получает вращательное и поступательное движение вдоль оси валков. При каждом повороте валков заготовка поворачивается несколько раз вокруг своей оси, обжимается и удлиняете (примерно в 2—3 раза).
При этом заготовка надвигается на пробку со стержнем и прошивается. Пробка развальцовывает отверстие и придает ему правильную (круглую) форму и ровную поверхность. В результате прокатки заготовки на прошивном стане получается толстостенная короткая труба (гильза), которая затем поступает для дальнейшей обработки на нилигримовый стан. Валки его имеют круглый калибр переменного сечения (рис.
119). Гильза, надетая на оправку, подается в фасонный калибр переменного сечения. Процесс прокатки происходит следующим образом когда валки образуют калибр максимального диаметра, гильза подается в валки, а затем подвергается обжатию с одновременным выдвижением ее в направлении, обратном подаче.
Затем после поворота валков, когда калибр опять будет иметь максимальный диаметр, гильза снова продвигается вперед на такую длину, чтобы после следующей подачи рабочий участок калибра захватил новую необжатую часть гильзы. Причем в момент подачи заготовка поворачивается вокруг своей оси.
[c.275]
Прессование иногда называют выдавливанием, экст-рудированием. Прессование применяют для производства сплошных и полых профилей, в частности труб постоянного й переменного по длине сечения. Прессованные полуфабрикаты близки к профилям, получаемым прокаткой.
[c.302]
ПРОКАТ — изделия из металла, полученные путем прокатки. Различают следующие основные группы стальных прокатных изделий сортовую сталь, листовую сталь, специальные виды прокатной стали, стальные трубы.
Сортовая сталь — круглая, квадратная, полосовая и угловая, лепта, проволока, швеллеры, двутавры, рельсы и др. Листовая сталь толщиной до 4 мм — тонколистовая, более 4 мм — толстолистовая. К специальным видам П. относят бандажи, цельнокатаные колеса, периодические профили, т. е.
профили переменного поперечпого сечения по длине полосы, и др.
[c.118]
Трубчатые профили различных очертаний постоянного и переменного поперечного сечения изготовляют сваркой, горячей прокаткой, прессованием, горячим и холодным волочением и раздувкой. Помимо круглого профиля, наиболее распространенного в промышленности, изготовляют также фасонные трубы (рис. 2-3 и 2-4).
[c.20]
Трубчатые профили различных очертаний постоянного и переменного поперечного сечения изготовляются горячей прокаткой, прессованием, горячим и холодным волочением и раздувкой.
,Помимо круглого профиля, наиболее распространенного в промышленности. в СССР изготовляются также фасонные трубы, примеры которых приведены на фиг. 5, г.
Примеры прессованных профилей, рекомендованных для точечной сварки, приведены на фиг. 6.
[c.27]
§ 1.3. Изготовление волноводных труб переменного сечения
В аппаратуре СВЧ часто
используются волноводы с переменным
по длине поперечным сечением.
Обычно
это трансформаторы волновые сопротивлений,
которые применяются для согласования
волноводов с различными поперечными
сечениями и волновыми сопротивлениями.
Простейшие трансформаторы с плавно
изменяющимися размерами поперечного
сечения состоят из волноводной трубы
и фланцев. Размеры и форма поперечного
сечения волноводной трубы обеспечивают
переход от одного поперечного сечения
к другому.
При этом согласовании
переменными могут быть один или оба
размера поперечного сечения волноводной
трубы трансформатора (рис. 1.22).
Возможно согласование и с использованием ступенчатых четвертьволновых трансформаторов, при котором
происходит ступенчатое
изменение размеров поперечного сечения
волноводной трубы. Переменными могут
быть, как и в первом случае, один или оба
размера поперечного сечения (рис.
1.23).
При согласовании волноводов
с различной формой поперечного сечения
используются трансформаторы, у которых
волновод плавно или ступенчато изменяет
размеры и форму поперечного сечения.
Примером этого служат широкополосные
волноводно-коаксиальные переходы
(рис. 1.24).
Широкополосность такого
перехода достигается за счет низкого
волнового сопротивления П- образного
волновода, которое может быть равным
волновому сопротивлению стандартного
коаксильного волновода.
Клин,
согласующий П-образный волновод с
прямоугольным, выполняется плавной
формы — с линейным или экспоненциальным
законом изменения высоты, или ступенчатым
— с различным законом изменения высоты
ступенек.
Наибольшую широкополосность
при наименьших размерах перехода
обеспечивает так называемый чебышевский
ступенчатый клин. В таком клине длина
и высота отдельных ступенек рассчитываются
по полиномам Чебышева.
Принята следующая классификация
волноводных труб с переменным поперечным
сечением: с одним переменным размером
(переменной высотой или шириной); с
двумя переменными размерами (переменной
высотой и шириной); с переменной
формой поперечного сечения.
Волноводные
трубы с одним
переменным размером в
условиях мелкосерийного производства
изготовляют с помощью сварки или
пайки. В качестве заготовки используют
стандартные трубы прямоугольного
поперечного сечения, у которых на
расчетной длине удаляют соответствующие
стенки.
При изготовлении волноводных
труб с переменной шириной у заготовки
удаляют участки широких стенок, если
переменна высота — участки узких стенок
(рис. 1.25). Удаление участков стенок
производят на фрезерном станке.
Выступающие части стё- нок формуются
на оправке в соответствии с требуемым
законом изменения поперечного сечения.
Оправка выполняет
роль матрицы, концы которой вводят в
полость заготовки, базируя оправку
(рис. 1.25,6).
После формовки на обрабатываемый
участок заготовки помещают накладки
2
(рис. 1.25,в),
представляющие собой пластины
толщиной, равной толщине стенок заготовки,
с такой же чистотой поверхности и из
того же материала. Накладки служат
стенками участка волноводной трубы с
переменным поперечным сечением.
Соединение накладок с заготовкой
осуществляется сваркой или пайкой
на формующей оправке 1.
Способ соединения определяется
конфигурацией шва, размерами сборочной
единицы и требуемыми эксплуатационными
характеристиками.
В процессе пайки,
сварки или при остывании волноводной
трубы оправка препятствует деформации
ее поперечного сечения.
В табл. 1.9, 1.10 приведены
значения штучного и неполного штучного
времени на формовку стенок и пайку
твердым припоем волноводных труб с
одним переменным размером.
Изменить один из размеров
исходного прямоугольного поперечного
сечения полости заготовки можно с
(ПОМОЩЬЮ
вкладышей (рис. 1.26), которые
крепятся к стенкам заготовки винтами.
Поверхность вкладышей, контактирующая
с поверхностью заготовки, предварительно
серебрится.
После их установки и
закрепления осуществляют пайку
сборочной единицы в печах. Припоем
служит гальванически осажденное серебро.
Вкладыши изготовляются из того же
материала, что и прямоугольная труба,
фрезерованием.
Если на минимальный
размер поперечного сечения волноводной
трубы заданы жесткие допуски (например,
±0,01 мм),
которые
при сборке и пайке получить
очень сложно, то после пайки производят
калибровку. При ширийе волновода а>2
мм
она выполняется жестким пуансоном; при
а<
Основы гидродинамики
Данные примеры задач, относятся к предмету «Гидравлика».
Условие:
1122
Определить давление p1 в сечении 1-1 горизонтального расположенного сопла гидромотора, необходимое для придания скорости воде в выходном сечении 2-2 – V2 = 40 м/c, если скорость движения воды в сечении 1-1 – V1 = 3 м/c.
Решение:
Условие:
hDdpа
Определить диаметр d суженной части горизонтального трубопровода, при котором вода поднимается на высоту h = 3,5 м (расход Q = 6 л/с, диаметр D = 10 см).
Решение:
Условие:
Hd1d2d1d3
Определить расход воды в горизонтальном трубопроводе переменного сечения, скорость на каждом из его участков и построить пьезометрическую линию, если H = 5 м, d1 = 15 мм, d2 = 20 мм и d3 = 10 мм.
Решение:
Условие:
d1d2h1h2
На водопроводной трубе диаметром d1, установлен водомер диаметром d2. На какую высоту h2 поднимается вода в пьезометрической трубке, установленной на узком сечении, при расходе воды Q, если уровень воды в пьезометре, присоединенном к основной трубе, h1? Потери напора не учитывать.
Решение:
Условие:
По трубе диаметром d = 50 мм движется вода. Определить расход, при котором турбулентный режим движения сменится ламинарным, если температура воды t = 15 ℃.
Решение:
Условие:
dlh
При ламинарном движении определить местную скорость на расстоянии r1 = 0,20 (d = 0,004 м) и r2 = 0,35 (d = 0,007) м от оси трубы, среднюю скорость, максимальную скорость и расход воды в трубе диаметром d = 0,020 м, если пьезометры, установленные на расстоянии l = 8,2 м друг от друга, показывают разность в отсчетах h = 0,01 м. Температура воды t = 10 ℃.
По результатам расчетов построить эпюру распределения скоростей по сечению трубы, задавшись масштабом скорости.
Решение:
Условие:
hdDQ
Определить расход Q керосина (ρ = 800 кг/м3) в трубе диаметром D = 50 мм, если показание ртутного дифференциального манометра у сопла h = 175 мм, выходной диаметр сопла d = 30 мм, а его коэффициент сопротивления ζ = 0,08.
Какова потеря напора в расходомере?
При каком давлении перед соплом в расходомере начнется кавитация, если упругость паров керосина hн.п = 150 мм рт. ст.?
Решение:
Условие:
DdΔHΔhВодаРтуть
К расходомеру Вентури присоединены два пьезометра и дифференциальный ртутный манометр. Выразить расход воды Q через размеры расходомера D и d, разность показаний пьезометров ΔH, а также через показание дифференциального манометра Δh. Дан коэффициент сопротивления ξ участка между сечениями 1-1 и 2-2.
Решение:
Условие:
Hl,d
В трубопроводе диаметром d и длиной l под статическим напором H движется жидкость, кинематическая вязкость которой равна ν. Получить выражение для критического напора, при котором происходит смена ламинарного режима турбулентным, учитывая в трубопроводе только потери на трение.
- Указание. Воспользоваться формулой для потерь на трение при ламинарном режиме:
- H = (32νlv)/gd2,
- имея в виде, что критический напор Hкр соответствует критической скорости vкр.
- Решение:
- Условие:
- Сравнить распределение в пласте в случаях установившейся плоскорадиальной фильтрации газа и несжимаемой жидкости по закону Дарси при одинаковых граничных условиях: rс = 0,1 м, pс = 50 кгс/см2, Rк = 750 м, pк = 100 кгс/см2.
- Решение:
- Условие:
- Сравнить распределение в пласте в случаях установившейся плоскорадиальной фильтрации газа и несжимаемой жидкости по закону Дарси при одинаковых граничных условиях: rс = 0,1 м, pс = 50 кгс/см2, Rк = 750 м, pк = 100 кгс/см2.
- Решение:
- Условие:
- Сравнить распределение в пласте в случаях установившейся плоскорадиальной фильтрации газа и несжимаемой жидкости по закону Дарси при одинаковых граничных условиях: rс = 0,1 м, pс = 50 кгс/см2, Rк = 750 м, pк = 100 кгс/см2.
- Решение:
Условие:
PDyu0
- Круговая пластинка диаметром D, находясь под действием силы P, медленно опускается и выдавливает слой жидкости, динамическая вязкость которой равна μ.
- Приняв течение жидкости ламинарным, определить закон нарастания усилия на пластине при движении ее с постоянной скоростью u0 по направлению к неподвижной плоскости.
- Определить закон движения (путь — время), если сила P постоянна.
- В течение каждого бесконечно малого промежутка времени рассматривать движение жидкости как установившееся.
- Решение:
Условие:
Ddhn
Кольцевая щель между двумя цилиндрами (D = 210 мм, d = 202 мм) залита трансформаторным маслом (ρ = 910 кг/м3) при температуре 20 ℃. Внутренний цилиндр равномерно вращается с частотой n = 120 мин –1.
Определить динамическую и кинематическую вязкость масла, если момент, приложенный к внутреннему цилиндру, M = 0,065 Н × м, а высота столба жидкости в щели между цилиндрами h = 120 мм.
Трением основания цилиндра о жидкость пренебречь.
Решение:
Условие:
lδr
Определить силу, затрачиваемую на преодоление трения в подшипнике при вращении вала. Частота вращения вала n = 10 с–1.
Диаметр шейки (цапфы) вала d = 40 мм, длина l = 100 мм, толщина слоя смазки между цапфой и подшипником δ = 0,2 мм. Кинематический коэффициент вязкости масла ν = 0,8 × 10–4 м2/с, плотность ρ = 980 кг/м3.
Считать, что вал вращается в подшипнике соосно, а скорость движения жидкости в слое масла изменяется по линейному закону.
Решение:
Условие:
DбdlцDцG
Определить вес груза G ротационного вискозиметра, изображенного на рисунке. Диаметры: цилиндра Dц = 230 мм, барабана Dб = 228 мм, шкива d = 180 мм. Глубина погружения барабана в жидкость lб = 280 мм. Время опускания груза 8 с, путь lгр = 350 мм. В цилиндр залита жидкость плотностью ρ = 900 кг/м3, динамический коэффициент вязкости которой μ = 5,9 Па × с.
Решение:
Загрузка...
