Основы гидравлики





Что изучает наука гидравлика?



Современную технику - автомобили, сельскохозяйственные и дорожные машины невозможно представить без механизмов, которые в качестве передающего или принимающего мощность звена используют различные жидкости. гидравлика - наука о законах равновесия и движения жидкости Гидромоторы, гидроприводы, насосы всевозможных конструкций, силовые, грузоподъемные, демпфирующие и амортизирующие устройства, различные системы двигателей внутреннего сгорания - питания, смазки. охлаждения – вот далеко не полный перечень механизмов, в которых жидкость помогает решить инженерные задачи по облегчению труда человека, удешевлению и упрощению конструкций машин, а также их надежности и безопасности.

В создании этих, порой поразительных по своей функциональности машин и устройств, помогает наука Гидравлика.

Слово «Гидравлика» имеет древнегреческое происхождение - «ὑδραυλικός» - водяной (от «ὕδωρ» - вода и «αὐλός» - трубка). Это прикладная наука о законах движения, равновесии жидкостей и способах приложения этих законов к решению задач инженерной практики.

Гидравлика, как наука, применяется для решения различных инженерных задач:

  • транспортировка жидких и газообразных веществ по трубопроводам (вода, технические и коммунальные жидкости, газ, нефть и т. п.);
  • строительство различных гидротехнических сооружений (каналов, гидроэлектростанций, водозаборных сооружений и т. п.);
  • конструирования различных устройств, машин и механизмов (насосов, компрессоров, гидравлических прессов, гидроприводов и т. п.).

Законы, которыми оперирует гидравлика, используют при проектировании гидросистем автомобилей, сельскохозяйственной и другой техники (тормозные и рулевые механизмы, сцепление, различные дистанционные приводы и т. д.), систем питания двигателей (карбюраторных и с принудительным впрыском топлива), гидродвигателей, гидроприводов и исполнительных органов грузоподъемных машин, а также многих других областях машиностроения, включая робототехнику, судостроение, самолетостроение и космическую технику.

***



История развития гидравлики, как прикладной науки

Развитие гидравлики связано с именами многих учёных, особенно большой вклад в несли древние греки - Архимед (287-212 до н. э.), Ктезибий (285-222 до н. э.), россияне - М.В. Ломоносов (1711-1765), Н. Е. Жуковский (1847-1921), В. Г. Шухов (1853-1939), Л. Эйлер (1707-1783), итальянец - Э. Торричелли (1608-1647), швейцарец - Д. Бернулли (1700-1782), француз итальянского происхождения Ж. Л. Лагранж (1736-1813), англичанин И.Ньютон (1642-1727).
Неоценимый вклад в развитие науки внесли учёные – Д. Б. Вентури, Ю. Л. Вейсбах, А. Дарси, О. Рейнольдс, Н. Н. Павловский, Л. С. Лейбензон, М. А. Великанова и многие другие.

Использовать уникальные свойства жидкостей при создании гидротехнических сооружений и механизмов человек начал с древних времен. За много веков до нашей эры в Индии, Китае, Египте, странах Ближнего и Среднего востока уже строились каналы, плотины, водяные колеса, мельницы и т. п.
Конечно же, методов расчета подобных сооружений в те времена не существовало, и определенные достижения в гидротехническом строительстве являлись результатом практического опыта древних изобретателей и строителей, складывавшегося из многочисленных проб, ошибок и успехов.

Первым научным трудом в области гидравлики считается написанный более 2200 назад трактат Архимеда «О плавающих телах», в котором величайший ученый древности сформулировал закон о давлении жидкости на погруженное в нее тело.

Формирование гидравлики как науки начинается с середины XV века, когда Леонардо да Винчи лабораторными опытами положил начало экспериментальному методу в гидравлике. Фундаментальный труд Леонардо да Винчи «О движении и измерении в воды в тесных сооружениях» был опубликован лишь через три столетия после смерти великого гения. В 1586 году голландский ученый Симон Стевин опубликовал работу «Начало гидростатики».
Основатель гидравлики - Архимед В XVI – XVII веках Г. Галилей, Э. Торричелли, Б. Паскаль и И. Ньютон сделали ряд основополагающих выводов о поведении жидкости в различных условиях, продолжив формирование основ гидравлики.

Основоположниками гидравлики как самостоятельной науки являются члены Петербургской академии наук М.В. Ломоносов, Д.И. Бернулли и Л.П. Эйлер. В 1738 году была опубликована работа Д. Бернулли «Гидравлика или записки о силах движения жидкости», в которой установлена зависимость между давлением и скоростью в элементарной струйке идеальной жидкости. Представляют интерес такие работы А. Шези, Д. Б. Вентури, Ю. Л. Вейсбаха, А. Колмакова, А. Дарси и О. Рейнольдса.
Труды этих ученых посвящены главным образом изучению турбулентности потоков и установлению общих законов сопротивления движению вязких жидкостей, а также исследованию движения жидкости в трубах, каналах и на водосливах. Большое внимание уделено в них также разработке теории размерности и подобия и постановке лабораторных экспериментов.

Большое значение для развитии гидравлики имели исследования Н. Е. Жуковского о гидравлическом ударе и о движении грунтовых вод.

В XX веке быстрый рост гидротехники, теплоэнергетики, гидромашиностроения, а также авиационной и космической техники привёл к интенсивному развитию науки гидравлики, которое характеризуется слиянием теоретических и экспериментальных методов.
Постепенно гидравлика превращается в один из прикладных разделов общей науки о движении жидкостей - механики жидкости.

***

Основные разделы гидравлики

По своей структуре науку гидравлику можно разделить два основных раздела - гидростатику и гидродинамику.
Гидростатика изучает явления, имеющие место в равновесных (неподвижных) жидкостях.
Гидродинамика рассматривает закономерности и зависимости между физическими свойствами подвижной жидкости – потока.

Как отдельный раздел гидравлики иногда выделяют гидрокинематику (по аналогии с разделом механики – кинематикой).
Гидрокинематика изучает явления, имеющие место в подвижной жидкости без учета силовых факторов, т. е. рассматривает лишь кинематические зависимости перемещения потока в пространстве во времени.

Общие понятия о науке Гидравлике вы можете получить, просмотрев предлагаемый ниже видеоролик.
Важно: для просмотра фильма необходимо, чтобы на вашем компьютере была установлена программа просмотра видеоматериалов из Интернета Adobe Flash Player (если у вас ее нет, можно бесплатно скачать здесь), ну и, конечно же, достаточная скорость.

***

***

Жидкость и ее свойства

Скачать задачи по гидравлике с вариантами решений
(в формате Word, размер файла 324 кБ - 27 задач с решениями и вопросы по насосам)

Скачать теоретические вопросы к экзаменационным билетам
по учебной дисциплине "Основы гидравлики и теплотехники"
(в формате Word, размер файла 68 кБ)

Скачать рабочую программу
по учебной дисциплине "Основы гидравлики и теплотехники" (в формате Word):

Скачать календарно-тематический план
по учебной дисциплине "Основы гидравлики и теплотехники" (в формате Word):