Cơ khí chế tạo máy - Thủy khí

song song với trục ox Thủy khí /Phan Thị TuyếtMai -HUS Công thức tính mô men quán tính của một số dạng bề mặt 10/28/2014 12 Thủy khí /Phan Thị TuyếtMai -HUS Áp lực lên thành phẳng  Phương ┴ A, chiều hướng vào  Độ lớn  Điểm đặt F .Ap)Aγ.h(pF CGCGa  .Ap I γ.sinθ.y CG xx CP  .Ap I γ.sinθ.x CG xy CP   Phương ┴ A, chiều hướng vào  Độ lớn  Điểm đặt F Aγ.hF CG .Ah sinIy CG xx CP   .Ah sinI x CG xy CP   Thủy khí /Phan Thị TuyếtMai -HUS Ví dụ 7 Một cửa chắn nước được mô tả như trên hình, đầu A tựa lên tường ngăn cách, đầu B gắn với bản. Bề rộng cửa là 5m. a) Tính áp lực tác dụng lên cửa (phương, chiều, độ lớn và điể, đặt) ? b) Tính phản lực theo phương ngang của tường tác dụng lên cửa tại A c) Tính phản lực tác dụng lên đầu B Thủy khí /Phan Thị TuyếtMai -HUS N Thủy khí /Phan Thị TuyếtMai -HUS Ví dụ 8 Tính áp lực tác dụng lên cửa chắn nước: a) Cửa AB b) Cửa CD Biết cả hai cửa đều có cùng kích thước chiều dài 2m và chiều rộng 1m, γnước =9810 N/m3 Thủy khí /Phan Thị TuyếtMai -HUS 4. 2. Áp lực lên thành cong xCGx0x ).Aγ.h(pF  yCGy0y ).Aγ.h(pF  zz0z ).Aγ.h(pF  zyx FFFF  2 z 2 y 2 x FFFF   Độ lớn áp lực  Điểm đặt áp lực Là điểm gặp nhau giữa mặt cong và đường vuông góc được nối từ giao điểm của 3 đường tác dụng của 3 lực thành phần Fx, Fy, Fz xCG0x ).Aγ.h(pF  yCG0y ).Aγ.h(pF  γ.VpF 0z  zA Thủy khí /Phan Thị TuyếtMai -HUS Ví dụ 9 Cho một cái đập có dạng là một cung bằng phần tư đường tròn bán kính R = 20 m, dài 50 m sử dụng để chắn nước. Xác định: a) áp lực thủy tĩnh của nước tác dụng lên đập theo phương thẳng đứng và phương ngang b) vị trí tâm áp lực 10/28/2014 13 Thủy khí /Phan Thị TuyếtMai -HUS Thủy khí /Phan Thị TuyếtMai -HUS 4.3. Định luật Acsimet ngapacsimet ρ.g.VF  Thủy khí /Phan Thị TuyếtMai -HUS Ví dụ 10 Một vật có khối lượng 100 kg khi cân ngoài không khí và 60 kg khi cân trong nước. Xác định khối lượng riêng của vật đó biết ρn = 1000 kg/m3 Thủy khí /Phan Thị TuyếtMai -HUS 5. Ứng dụng của phương trình cơ bản thủy tĩnh 5.1. Định luật Pascal 5.2. Bình thông nhau 5.3. Dụng cụ đo áp suất Thủy khí /Phan Thị TuyếtMai -HUS 5.1. Định luật Pascal B B A A S F S F  Thủy khí /Phan Thị TuyếtMai -HUS Ví dụ 11 Cho hệ thống như hình bên, cửa AB được đậy bằng một cái nắp hình tròn đường kính D = AB = 80 cm, nặng 200 kg. Hỏi độ cao h = ? thì nắp bị bật ra ? Cho γn = 9790 N/m3, g = 9,81 m/s2. 10/28/2014 14 Thủy khí /Phan Thị TuyếtMai -HUS Một thiết bị thủy lực được mô phỏng như hình. Bỏ qua khối lượng và ma sát của hai pittông. Để nâng được vật có trọng lượng 7200Ncần: a.Xác định lực F0 tác dụng lên pittong 2. b. Xác định lực F tác dụng vào cần bơm pittong của một máy ép thủy lực. c.Tính áp suất trong hệ thống thủy lực. Ví dụ 12 Thủy khí /Phan Thị TuyếtMai -HUS 5.2. Bình thông nhau ρ1 ρ2 21 0102 zz γ pp   1 2 2 1 z z ρ ρ  Thủy khí /Phan Thị TuyếtMai -HUS 5.3. Dụng cụ đo áp suất  Ống pezomet  Áp kế chữ U  Áp kế chén  Áp kế vi sai Đo áp suất dư (lớn) tại một điểm Đo độ chênh lệch áp suất giữa hai điểm Áp kế chất lỏng Áp kế cơ khí Thủy khí /Phan Thị TuyếtMai -HUS Bài tập ôn tập chương 2 Bài 1 Cho một áp kế được mô phỏng như hình. a) Các mặt A, B, C có nằm trên mặt đẳng áp không? Tại sao? b) Các mặt MN, PQ có nằm trên mặt đẳng áp không? Tại sao? Thủy khí /Phan Thị TuyếtMai -HUS Xác định áp suất dư tại điểm A của ống dẫn, nếu chiều cao cột thủy ngân h2 = 25 cm. Tâm ống dẫn đặt dưới đường p hân giới giữa nước và thủy ngân h1 = 40 cm. Biết γn = 9790 N/m3, γHg = 133100 N/m3 Bài tập 2 Thủy khí /Phan Thị TuyếtMai -HUS ?ppΔp 21  Người ta dùng áp kế vi phân để đo độ chênh lệch áp suất giữa hai điểm (1) và (2) trong dòng chất lỏng. Chất lỏng chảy trong ống theo hướng đi lên, ống nghiêng so với phương ngang một góc 300. Quan sát thấy độ chênh lệch cột thủy ngân là h = 12cm. Biết γn = 9790 N/m3, γHg = 133100 N/m3, cả hai chất lỏng đều ở 200C Bài tập 3 10/28/2014 15 Thủy khí /Phan Thị TuyếtMai -HUS Người ta dùng áp kế vi phân để đo độ chênh lệch áp suất giữa hai điểm (1) và (2) trong dòng nước chảy dọc ống nghiêng 450 theo chiều đi xuống. Độ chênh cột thủy ngân của áp kế là h = 15 cm. Tính độ giảm áp Δp(1-2) = ? Bài tập 4 Biết γn = 9790 N/m3, γHg = 133100 N/m3 Thủy khí /Phan Thị TuyếtMai -HUS Một cửa ngăn nước chịu áp hình vuông, giá trị áp suất nén được đo bằng áp kế thủy ngân thể hiện trên hình. Xác định áp lực thủy tĩnh lên cửa AB. Biết γnước =9810 N/m3, γthủy ngan = 133.000 N/m3 Bài tập 5 Thủy khí /Phan Thị TuyếtMai -HUS Một cửa ngăn nước dạng nửa hình tròn như hình bên gắn vào bản lề tại B. Cần đặt một lực P =? theo phương ngang vào đầu A để giữ cửa cân bằng. Biết γnước =9810 N/m3 Bài tập 6 F Thủy khí /Phan Thị TuyếtMai -HUS Bài tập 7 Tính áp lực theo phương thẳng đứng và phương ngang tác dụng lên cửa tháo nước đặt ở đáy thùng chứa thể hiện như hình dưới đây. Biết γnước =9810 N/m3 Thủy khí /Phan Thị TuyếtMai -HUS Cổng chặn nước AB như trên hình có thiết diện là ¼ hình tròn rộng 10m gắn vào bản lề B. Tìm lực F cần thiết giữ cửa luôn đóng. Biết cửa làm từ vật liệu đồng chất khối lượng 300 kg. γn = 9790 N/m3, g = 9,81 m/s2 Bài tập 8 Thủy khí /Phan Thị TuyếtMai -HUS Bài tập 9 Tính áp lực thủy tĩnh theo phương ngang và phương thẳng đứng lên đáy chai có mặt cầu lồi như hình vẽ. Biết γnước =9810 N/m3. γthủy ngan = 133.000 N/m3. 10/28/2014 16 Thủy khí /Phan Thị TuyếtMai -HUS Vi áp kế hai chất lỏng hình chữ U đường kính ống d = 5 mm được nối với hai bình có đường kính D = 50 mm. Dụng cụ được đổ đầy hai chất lỏng không hòa tan có trọng lượng riêng lần lượt γ1 = 8530 N/m3, γ2 = 8149 N/m3. 21 ppΔp  0Δp  Δp Δp a) Lập quan hệ giữa độ chênh áp suất của khí được đo bởi vi áp kế với độ dịch chuyển của mặt phân cách hai chất lỏng h đối với vị trí ban đầu khi . b) Xác định = ? khi h = 280 mm c) Với Bài tập 3 Thủy khí /Phan Thị TuyếtMai -HUS TĨNH TƯƠNG ĐỐI CỦA CHẤT LỎNG TRONG TRƯỜNG TRỌNG LỰC  Mặt đẳng áp: z x ag atanθ    Phân bố áp suất tại mọi điểm trong chất lỏng: p = p0 – ρ.a.y –γ.z a>0 Đường dốc xuống, nước phía sau dâng cao, Δz = Đường dốc lên, nước phía trước dâng cao , Δz= a<0 Thủy khí /Phan Thị TuyếtMai -HUS Một cô nhân viên phụ vụ bê một khay đựng một tách cà phê đặt nằm ngang chạy với gia tốc theo phương ngang là a = 7 m/s2. Biết chiếc cốc cao 10 cm, đường kính 6cm và chiều cao cà phê 7cm. ρ = 1010 kg/m3 a. Cà phê có bị tràn ra khỏi cốc không? b. Tính áp suất thủy tĩnh dư tại điểmA ? 81,9 7 g atanθ x az = 0 θ = 35,50 Δz = 3.tanθ = 2,14 cm Vậy cà phê không bị tràn cốc. b) Ở trạng thái tĩnh: pA = ρ.g.h = 1010.9,81.0,07 = 694 Pa Ở trạng thái chuyển động: Δs = (h + Δz).cosθ = (7 +2,14)cos35,50 = 7,44 cm )(m/s 12,0579,81agg' 22222  pA = ρ.g’. Δs = 1010.12,05.0,0744 = 905,5 Pa Ví dụ 12 Thủy khí /Phan Thị TuyếtMai -HUS Bình chứa chất lỏng hình trụ quay với vận tốc góc không đổi  Phân bố áp suất:  Phương trình mặt thoáng (p=p0): γ.z.r 2 ω ρ.pp 2 2 0  0γ.z.r 2 ω ρ. 2 2  2 2 .r 2. ω ρ.zh    Phương trình đẳng áp: Cγ.z.r2 ω ρ. 2 2  Thủy khí /Phan Thị TuyếtMai -HUS Bình chứa chất lỏng hình trụ quay với vận tốc góc không đổi trục quay đi qua tâm Thủy khí /Phan Thị TuyếtMai -HUS Ví dụ 13 )81,9.(4 )03,0.( .4 .03,0 2 2222   g rmh ω = 36,2 rad/s Tọa độ điểm A (x=3cm, z=-4cm) a) Tính vận tốc góc của cốc ω: b) Tính áp suất thủy tĩnh tại điểm A: pA γ.z.r 2 ω ρ.pp 2 2 0A  pA = 0 + ½.1010.1308.(0,03)2 – 1010.9,81.(-0,04) = 594 + 396 = 990 Pa a) Tính tốc độ góc của cốc cà phê để không bị văng ra ngoài? b) Tính áp suất dư thủy tĩnh tại điểm A