Файл: Дмитриев Ю.Я. Гидравлические импульсные струи на лесосплаве.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.08.2024
Просмотров: 68
Скачиваний: 0
электромотора 9. |
Звездочки |
6 и 8 — с одинаковым числом зубьев. |
В ускорителе использован |
электромотор напряжением 220 в, |
|
мощностью 0,48 |
кет, с числом оборотов— 1 об/сек. Внутренняя |
полость ускорителя 10 заполняется водой от насосной установки через штуцер 11. Получая равномерное вращательное движение от элкетромотора со скоростью 1 об/сек, отсекатель равномерно пе рекрывает входное отверстие насадка. Различное число кольцевых вырезов в отсекателях, выполненных под различными углами, дает возможность изменять время истечения и частоту импульсов струй, а универсальность насосной установки — начальные расходы и скорости.
При изучении работы импульсного ускорителя с механическим отсекателем устанавливались его основные геометрические раз меры и основные начальные параметры импульсной гидравличе ской струи.
Результаты проведенных исследований сведены в табл. 2 (ус
ловные обозначения те же, |
что и в табл. |
1). |
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 2 |
^0 |
t |
Q |
|
І |
5 |
600 |
1.6 |
5 |
2,5 |
10 |
600 |
2,9 |
3 |
3 ,7 |
20 |
600 |
3,3 |
1 |
5 |
П р и м е ч а н и е . В таблице приведены наибольшие числовые значения рассматриваемых параметров им пульсных струй, взятых из результатов проведенных опытов.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА
Основные элементы экспериментальной установки:
1.Опытный канал.
2.Импульсный гидравлический ускоритель.
3.Подводящая система трубопровода.
4.Измерительная аппаратура.
5.Вспомогательные опытные модели.
Опытный канал. Исследование закономерности распростра нения импульсной гидравлической струи в окружающем прост ранстве тех же физических свойств на участке длиной до 25do про водилось в стеклянном гидравлическом лотке длиной 10 ж, с пря моугольной площадью сечения, равной 38x50 см. На исследуемом участке свободная поверхность воды в лотке, боковые стенки и дно не оказывали существенного влияния на распространение импульс ной струи, поэтому с некоторым приближением он считался не ограниченным водным пространством (рис. 10).
Экспериментальное исследование потоков, созданных импульс ными струями, проводилось в гидравлическом бетонном лотке дли ной 8 ж, с прямоугольной площадью поперечного сечения, равной
30
0,5X2 м. Было установлено, что в диапазоне проводимых экспери ментов боковые стенки и дно лотка не оказывали существенного влияния на распространение созданных импульсными струями по токов.
Для создания ограниченного водного пространства в гидрав лическом бетонном лотке сооружались различные коридоры из дополнительных боковых вертикальных стенок, выполненных в принятом масштабе моделирования. К этим моделям было скон струировано специальное подъемное устройство, позволяющее из менять ширину коридора и степень заглубления боковых верти кальных стенок.
При выборе размеров и конструкций гидравлических коридо ров, образуемых дополнительными боковыми вертикальными стен-
ками, исходили из специально проведенной для этой цели серии предварительных опытов, которые дали ориентировку при поста новке основных опытов.
Подводящая система трубопроводов. На рис. 10 дана схема подводящей системы трубопроводов к импульсному гидравличе скому ускорителю.
Вода к ускорителю 8 подавалась по напорному трубопроводу 5, имеющему кран грубой 6 и тонкой 7 регулировки из напорного бака 1. В напорном баке устанавливалась успокоительная решетка Iß, обеспечивающая наименьшее колебание уровня воды, что в свою очередь положительно сказывалось на установлении посто янного напора. Напорный бак заполнялся водой от насосной уста новки через трубопроводы 14. Излишки воды из напорного бака 1 сбрасывались по трубопроводу 4 в водоем 11. На торцовой части напорного бака установлены водомерное стекло 3 и контрольная
трубка 2 для контроля |
уровней воды в этом баке. Уровень |
воды |
в испытательном лотке |
9 устанавливался водосливом 10. |
Для |
31
измерения линейных параметров импульсной струи, а также при определении скоростей истечения в лотке устанавливались верти кальная и горизонтальная линейки 12 и 13.
Измерительная аппаратура. В процессе производства опытов • была применена следующая измерительная аппаратура:
1.Для измерения постоянных напоров в ускорителе и насадке были использованы образцовые манометры, имеющие шкалы из мерения до 1 кг/см2 с ценой деления 0,02 кг/см2. Образцовые ма нометры предварительно прошли контрольную проверку. При ра боте на небольших напорах давление измерялось с помощью пье зометров.
2.Измерение отметок свободной поверхности и глубины воды
в лотках и искусственных коридорах производилось тастерамп
сточностью до 0,1 мм.
3.Взвешивание расходов воды при тарировке насадков осу ществлялось на весах с ценой деления 5 г.
4.Снятие плановой картины потока производилось с помощью древесных опилок и гидрометрического флюгера с точностью до 0,5°. Проведена тарировка флюгера.
5.Определение конфигурации импульсной струи, измерение скорости фронта струи и максимальной осевой скорости потока, возбужденного ею на основном участке, производилось методом скоростного фотографирования с помощью кинокамеры типа НО-50Б. Экспериментальным путем было проверено соответствие скорости (в кадрах — в сек) движения пленки показаниям ци ферблата регулятора скоростей. Как показала контрольная. про верка, после прохождения 2 м пленки устанавливается стабильная скорость ее движения, соответствующая выбранному на циферб лате регулятора индексу скорости. По пройденному фронтом им пульсной струи расстоянию, определяемому по масштабной ли нейке, за промежуток времени, -равный времени смены кадров, определялась скорость фронта импульсной струи. -
6.На значительных расстояниях от насадков (больше 25-е- ч-50<іо) скорости течения измеряли с помощью трубки Пито-Пран-
дтля, имеющей точность измерения напоров 0,1 мм. Работа трубки была проверена в импульсном режиме. При измерении скоростей фиксировалась наибольшая разность (АН) показателей динамиче ской и статической трубок. Численные значения измеренных труб кой скоростей в сравнении со значениями, полученными с помот щыо фоторазвертки, были ниже в среднем на 4%. Таким образом, трубка Пито-Прандтля давала значение максимальной скорости потока.
7. Измерение перёменного напора в ускорителе и насадке про изводилось датчиками давления, у которых деформация измеря ющих переменный напор элементов определялась по изменению электрического сопротивления тензодатчиков. На рис. 11, а пока зано устройство прибора для измерения переменного напора. К корпусу датчика 1 накидной гайкой 4 крепилась мембрана 3 толщиной 0,2 мм и диаметром 50 мм, которая была рассчитана
32
на измерение давления в диапазоне 0,016 + 0,7 атм. Уплотнение между мембраной и корпусом осуществлялось резиновым коль цом 2. Жидкость производила давление на внешнюю поверхность
мембраны, |
а на внутренней — были |
наклеены тензодатчики |
5. |
В корпусе |
имелось отверстие 6 для |
вводов тензодатчиков. |
При |
полном монтаже датчика отверстие 6 заливалось специально при готовленной мастикой. Датчик давления на резьбе крепился к кор пусу ускорителя. Устройство датчика давления, предназначенного
для |
измерения переменного |
напора в |
насадке, |
показано на |
рис. |
11, б. Датчик давления |
отличался |
наличием |
двух камер— А |
и Б. Полость камеры А соединялась с насадком и заполнялась жидкостью. Давление в насадке передавалось через жидкость на мембрану со стороны камеры А. Камера Б оставалась заполнен
ной воздухом. В указанных приборах использовались тензодат чики марки ПКБ-10.200 из константановой проволоки диаметром 0,02 мм, сопротивлением 7? = 200 ом, базой 7=15 мм, чувствитель ностью 5 = 2,12 + 0,03 (6=1,5% ). На гладкие мембраны наклеива
лось по два тензодатчика (рис. |
11, в) на расстоянии 5 мм друг от |
|
друга |
и соединялись между |
собою в полумостовую схему |
(рис. 12). Мембраны покрывались тонким слоем резинового клея. |
||
8. |
Измерение скорости в точке производилось с помощью спе |
циально сконструированного прибора, изготовленного в экспери ментальных мастерских МПИ им. М. Горького (рис. 13). Прибор представлял собой соединение трубки Пито-Прандтля 7 с датчиком давления, аналогичным указанному на рис. 11, б. Полость ка меры А датчика давления жестко соединялась с динамической трубкой 8, а полость камеры Б — со статической трубкой 9. При бор с помощью штока 10 крепился к тастеру и мог погружаться в жидкость на различную глубину. Обе камеры— А и Б запол нялись жидкостью (вода), поэтому мембрана с наклеенными на ее поверхность тензодатчиками покрывалась тонким слоем резино вого клея.
3 Зак. 34 |
33 |
9. Для регистрации изучаемых процессов методом тензометри был использован осциллограф типа Н-102, позволяющий одновре менно записывать восемь различных процессов с помощью восьми вибраторов различных типов (табл. 3). Запись осциллограмм про изводилась на негативную фотопленку 35 мм. К осциллографу при ложен отметчик времени П-104, служащий для отметок времени на осциллограмме. Погрешность отметчика времени для частот
10—100—1000#z не превышает 1% и для частоты l# z— 1,5%.
Для усиления электросигналов, развиваемых в полумостовой схеме тензодатчиков, был использован усилитель типа 8АПЧ-7М, предназначенный для измерения в восьми точках динамических и статических деформаций. Полоса частот находилась в пределах
Рис. 12. Мостовая схема |
Рис. |
13. Схема |
прибора |
|
для |
измерения |
скорости |
от 0 до 500 гц. Неравномерность частотной характеристики в по лосе пропускания ±3% . Усилитель включался в цепь переменного тока напряжением 220 в через выпрямитель.
Для измерения продолжительности открывания и закрывания отсекателем входного отверстия насадка контактное устройство че рез магазин шунтов и добавочных сопротивлений подключалось
при |
|
Номер |
бора |
1
2
3
4-
5
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 |
|
|
|
Усилитель |
|
Осциллограф |
|
||
|
сэ |
диапазон |
С |
|
|
Скорость |
|
Место установки |
ТИП |
№ вибра |
движения |
||||
ч |
|
О |
|||||
|
|
Ч |
вибратора |
тора |
планки, м м ісек |
||
|
2 |
|
эт |
||||
|
|
|
SJ |
|
|
|
|
Насадок |
6 |
1 |
2 |
IV |
61 714 |
25 |
|
Камера |
. 8 |
1 |
1 |
IV |
61 847 |
25 |
|
Трубка Пито |
1 |
2 |
4 |
VIII |
25 339 |
25 |
|
Отметчик пути |
— |
-- |
5 |
II |
35 799 |
25 |
|
Отметчик времени |
— |
|
6 |
IV |
20181 |
25 |
34