Гидравлика и гидропривод
Учебное пособие для вузов
Покупка
Тематика:
Общее машиностроение. Машиноведение
Издательство:
Горная книга
Под общ. ред.:
Пастоев Игорь Леонидович
Год издания: 2007
Кол-во страниц: 519
Дополнительно
Доступ онлайн
295 ₽
В корзину
Изложено современное представление о гидроприводе горных машин в рамках действующей программы учебной дисциплины. Приведены примеры гидросистем современных горных машин, лапа методика выбора основных параметров гидропривода. Учитывая перспективность применения гидропривода в горных машинах и значимость для промышленности высокой квалификации специалиста, в книге более широко освещены вопросы диагностики, испытания и jKciui) ачапии гидроприводов.
Для студентов горных вузов, обучающихся по направлению «Горное дело» и специальности «Горные машины и оборудование».
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- 15.00.00: МАШИНОСТРОЕНИЕ
- ВО - Бакалавриат
- 15.03.01: Машиностроение
- ВО - Магистратура
- 15.04.01: Машиностроение
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
московский ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИЗДАТЕЛЬСТВО московского ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ Председатель Л.А. ПУЧКОВ ректор МГГУ, чл.-корр. РАН Зам. председателя JI.X. ГИТИС директор Издательства МГГУ Члены редсовета И.В.ДЕМЕНТЬЕВ академик РАЕН Л.П.ДМИТРИЕВ академик РАЕН Б.А. КЛРТОЗИЯ академик РАЕН М.В. КУРЛЕНЯ академик РАН В.И. ОСИПОВ академик РАН э.м. СОКОЛОВ академик МАН Bill К.Н. ТРУБЕЦКОЙ академик РАН В. В. ХРОНИН профессор В.А. ЧАНТУРИЯ академик РАН Е.И. ШЕМЯКИН академик РАН
ГОРНОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ Н.С. ГУДИЛИН Е.М. КРИВЕНКО Б.С. МАХОВИКОВ И.Л. ПАСТОЕВ ГИДРАВЛИКА И ГИДРОПРИВОД Под общей редакцией проф. ИЛ. Пастоева Издание 4-е, стереотипное Допущено Министерством образования и науки Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению «Горное дело» и специальности «Горные машины и оборудование» А МОСКВА • Издательство «ГОРНАЯ КНИГА» ИЗДАТЕЛЬСТВО М О С К О В С К О Г О ГОСУДАРСТВЕННОГО Г О Р Н О Г О УНИВЕРСИТЕТА 2007
УДК 621.22.62-827 ББК 34.4 Г 93 Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для взрослых. СанПиН 1.2.1253-03». утвержденным Главным государственным санитарным врачом России 30 марта 2003 г. Рецензенты: • канд. техн. наук В.В. Стариннее (АО «Гипроуглемаш»); • д-р техн наук, проф. А.А. Шейпак (зав. кафедрой МАМИ) Гудилин Н.С., Кривенко Е.М., Маховиков Б.С., Пастоев И Л . Г 93 Гидравлика и гидропривод: Учебное пособие для вузов / Под общ. ред. И.Л. Пастоева. — 4-е изд., стер. — М.: Издательство «Горная книга». Издательство Московского государственного горного университета, 2007. — 519 с. (ГОРНОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ) ISBN 978-5-98672-055-5 (в пер.) ISBN 978-5-7418-0473-5 Изложено современное представление о гидроприводе горных машин в рамках действующей программы учебной дисциплины. Приведены примеры гидросистем современных горных машин, лапа методика выбора основных параметров гидропривода. Учитывая перспективность применения гидропривода в горных машинах и значимость для промышленности высокой квалификации специалиста, в книге более широко освещены вопросы диагностики, испытания и j K c i u i ) ачапии гидроприводов. Для студентов горных вузов, обучающихся по направлению «Горное дело» и специальности «Горные машины и оборудование». УДК 621.22.62-827 ББК 34.4 ISBN 978-5-98672-055-5 © Н.С. Гудилин, Е.М. Кривенко, ISBN 978-5-7418-0473-5 Б.С. Маховиков, И.Л. Пастоев, 2001, 2007 © Издательство «Горная книга», 2007 © Издательство МГГУ, 2001, 2007 © Дизайн книги. Издательство МГГУ, 2001,2007
I СОДЕРЖАНИЕ Введение 13 РАЗДЕЛ 1. ГИДРАВЛИКА ГЛАВА 1. Свойства и параметры состояния жидкости 17 1.1. Основные понятия и определения 17 1.2. Напряженное состояние жидкости и понятия гидростатического давления 18 1.3. Физические свойства жидкости 20 1.4. Математические модели жидкости в гидравлике 26 ГЛАВА 2. Гидростатика 28 2.1. Основные понятия и определения 28 2.2. Уравнения равновесия жидкости по Эйлеру 29 2.3. Основное уравнение гидростатики 31 2.4. Относительный покой жидкости 33 2.5. Вакуум в жидкости и кавитация 35 2.6. Удельная потенциальная энергия жидкости. Закон Паскаля 37 2.7. Передача силы и давления через жидкость 40 2.8. Равновесие жидкости в сообщающихся сосудах 41 2.9. Механическое взаимодействие жидкости с твердыми границами и телами 43 2.10. Измерение давления жидкости 48 ГЛАВА 3. Кинематика идеальной жидкости 51 3.1. Основные понятия и задачи кинематики жидкости 51 3.2. Геометрия и классификация потоков жидкости 54 3.3. Кинематика потенциальных и вихревых потоков 56 ГЛАВА 4. Гидродинамика идеальной жидкости 58 5
С О Д Е Р Ж А Н И Е 4.1. Уравнения движения идеальной жидкости.Закон сохранения энергии 58 4.2. Уравнение неразрывности 61 4.3. Уравнения движения потоков идеальной жидкости 64 4.4. Применение основных уравнений движения потоков для измерения скоростей и расходов жидкости 66 4.5. Закон сохранения импульсов 69 ГЛАВА 5. Гидромеханика упругой невязкой жидкости 73 5.1. Уравнение деформации упругой жидкости 73 5.2. Скорость звука в жидкостях 75 5.3. Влияние деформации жидкости на расход потока 77 5.4. Гидравлический удар в трубах 77 ГЛАВА 6. Движение напорных потоков вязкой жидкости 84 6.1. Режимы движения жидкости 84 6.2. Ламинарное движение жидкости в круглой трубе 87 6.3. Ламинарное течение в плоских границах 90 6.4. Турбулентное движение жидкости 94 6.5. Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости 97 6.6. Потери напора в трубопроводах 98 6.7. Линейные потери напора в трубах 99 6.8. Местные гидравлические сопротивления 103 6.8.1. Внезапное и плавное расширение потока 104 6.8.2. Внезапное и плавное сужение потока 106 6.8.3. Поворот потока 107 6.9. Напорная и пьезометрическая линии потока 108 ГЛАВА 7. Гидравлический расчет трубопроводов 111 7.1. Простой трубопровод постоянного сечения 111 7.2. Сложные трубопроводы 117 6
С О Д Е Р Ж А Н И Е 7.2.1. Последовательное соединение простых трубопроводов. 117 7.2.2. Параллельное соединение простых трубопроводов 119 7.2.3. Распределительные сети 120 7.2.4. Трубопровод с непрерывным отбором расхода 122 7.3. Сифонный трубопровод 123 ГЛАВА 8. Безнапорные и свободные потоки жидкости 126 8.1. Потоки в лотках и каналах 126 8.2. Движение жидкости в пористых средах 131 8.3. Истечение жидкости из отверстий и насадков 138 8.4. Движение жидкостной струи в воздухе 143 ГЛАВА 9. Взаимодействие тел с потоками жидкости 145 9.1. Воздействие струи на твердую преграду 145 9.2. Тело в потоке жидкости 148 9.3. Основные положения теории гидротранспортирования сыпучих материалов 153 ГЛАВА 10. Моделирование гидравлических явлений 158 10.1. Цели и задачи моделирования 158 10.2. Условия гидродинамического подобия 159 10.3. Критерии подобия 161 10.4. Элементы теории размерностей 163 Раздел 2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ и ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ГОРНЫХ МАШИН ГЛАВА 11. Общие сведения о гидроприводах горных машин 167 11.1. Определение и структура гидропривода 167 11.2. Основные свойства гидропривода 169 7
С О Д Е Р Ж А Н И Е 11.3. Гидравлическая схема и основные элементы гидропривода 170 11.4. Принцип действия объемного гидропривода 172 11.5. Основные параметры гидравлических машин 174 11.6. Рабочие жидкости гидроприводов 179 ГЛАВА 12. Объемные гидромашины 186 12.1. Объемные насосы 186 12.1.1. Принцип действия и классификация объемных насосов 186 12.1.2. Поршневые насосы 188 12.1.2.1. Радиально-поршневые насосы 195 12.1.2.2. Аксиально-поршневые насосы 201 12.1.3. Пластинчатые насосы 204 12.1.4. Шестеренные насосы 209 12.1.5. Винтовые насосы 213 12.1.6. Характеристики объемных насосов 216 12.2. Объемные гидродвигатели 222 12.2.1. Гидромоторы 222 12.2.1.1. Принцип действия гидромоторов 222 12.2.1.2. Основные параметры и характеристики гидромоторов 224 12.2.2. Высокомоментные гидродвигатели 228 12.2.3. Поворотные гидродвигатели 234 12.2.4. Гидроцилиндры 237 ГЛАВА 13. Гидроаппаратура распределения потоков жидкости 250 13.1. Назначение, принцип действия и классификация 250 13.2. Гидравлические распределители 251 13.3. Обратные клапаны и гидрозамки 261 8
С О Д Е Р Ж А Н И Е ГЛАВА 14. Гидроаппаратура управления величиной потока жидкости 265 14.1. Общие сведения 265 14.2. Дроссели 266 14.3. Регуляторы и делители расхода 272 14.4. Гидравлические усилители 276 ГЛАВА 15. Гидроаппаратура управления давлением 279 15.1. Назначение и классификация 279 15.2. Предохранительные клапаны прямого действия 279 15.3. Переливные и предохранительные клапаны непрямого действия 286 15.4. Совместная работа предохранительного клапана и пневмогидроаккумулятора 288 15.5. Редукционные и напорные клапаны, клапаны соотношения давлений 290 15.6. Устройства разгрузки насосов 294 ГЛАВА 16. Вспомогательные устройства гидропривода 296 16.1. Средства очистки жидкостей 296 16.2. Емкости гидроприводов 301 16.3. Теплообменники 303 16.4. Гидролинии 305 16.5. Уплотнения 309 ГЛАВА 17. Объемные гидроприводы и их характеристики 313 17.1. Классификационные признаки и общие замечания 313 17.2. Гидропривод с неуправляемой скоростью 316 17.3. Гидропривод с дроссельным управлением 321 17.4. Гидропривод с объемным управлением 330 17.5. Следящий гидропривод 335 9
С О Д Е Р Ж А Н И Е ГЛАВА 18. Эксплуатация и техническое обслуживание гидропривода 344 18.1. Общие сведения и определения 344 18.2. Техническая диагностика гидравлических приводов 345 18.3. Испытания гидропривода и его элементов 348 18.4. Основные правила эксплуатации гидроприводов 361 ГЛАВА 19. Типовые гидроприводы горных машин 370 19.1. Общие сведения 370 19.2. Гидропривод механизированных крепей 371 19.2.1. Насосные станции механизированных крепей 372 19.2.2. Типовое гидрооборудование секций крепи 375 19.2.3. Принцип действия и характеристики гидростоек механизированных крепей 378 19.3. Гидроприводы горных машин с гидродвигателями поступательного движения 381 19.4. Гидроприводы горных машин вращательного движения 385 19.5. Примеры применения следящего гидропривода в горных машинах 388 ГЛАВА 20. Лопастные насосы 394 20.1. Общие сведения 394 20.2. Кинематика течения жидкости в рабочем колесе насоса 396 20.3. Основное уравнение лопастных гидромашин 398 20.4. Характеристики центробежного насоса 400 20.5. Кавитация в центробежных насосах 412 20.6. Законы подобия лопастных гидромашин 415 20.7. Коэффициент быстроходности 419 20.8. Работа насоса на сеть 421 ГЛАВА 21. Гидравлические турбины и турбинные гидроприводы 425 10
С О Д Е Р Ж А Н И Е 21.1. Область применения гидротурбинных двигателей в горных машинах 425 21.2. Конструкция и рабочий процесс радиального турбодвигателя 426 21.3. Механические характеристики радиального турбодвигателя 437 21.4. Работа турбодвигателя в шахтной сети 439 21.5. Гидротурбинный привод исполнительного органа механогидравлического комбайна 444 21.6. Ковшовые гидротурбинные двигатели 447 21.7. Механические характеристики ковшового турбодвигателя 448 ГЛАВА 22. Гидродинамические передачи 453 22.1. Назначение гидродинамических передач и области их применения 453 22.2. Типы гидродинамических передач 454 22.3. Основы теории рабочего процесса гидродинамических передач 456 22.4. Гидромуфты и их характеристики 459 22.5. Изменение характеристик гидромуфт, устойчивость их работы 463 22.6. Типы и конструкции гидромуфт 466 22.6.1. Нерегулируемые гидромуфты 466 22.6.2. Регулируемые гидромуфты 469 22.7. Совместная работа гидромуфты с приводным двигателем 470 22.8. Особенности характеристик гидротрансформаторов 472 22.9. Совместная работа гидротрансформатора с приводным двигателем 476 22.10. Эксплуатация гидродинамических передач 477 11
С О Д Е Р Ж А Н И Е ГЛАВА 23. Пневматические приводы горных машин 480 23.1. Общие сведения 480 23.2. Основные положения теории рабочих процессов в элементах пневмоприводов 483 23.2.1. Параметры состояния сжатого воздуха и основные уравнения газодинамики 483 23.2.2. Гидравлические потери в газопроводах 486 23.2.3. Истечение газа через дроссельные отверстия 488 23.3. Рабочие процессы в камерах объемных пневмодвигателей 493 23.4. Пневматические двигатели 497 23.4.1. Объемные пневмодвигатели вращательного движения 497 23.4.2. Турбинные пневмодвигатели 504 23.4.3. Пневматические цилиндры 508 23.5. Аппаратура управления и защиты пневматических приводов 513 Список литературы 518
I ВВЕДЕНИЕ Т ^ и д р а в л и к а — это п р и к л а д н а я н а у к а , и з у ч а ю щ а я з а к о н ы х равновесия и движения жидкости, а также способы применения этих законов для решения инженерных задач. В настоящей книге разделы гидравлики изложены в объеме, достаточном и необходимом для понимания процессов, происходящих в гидроприводах. С законами гидравлики люди знакомы издревле. Еще много тысяч лет назад люди строили довольно крупные гидротехнические сооружения, мосты через реки, мельницы, корабли и другие объекты, использующие воду, что свидетельствует об определенном уровне знаний в области гидравлики. Однако первый н а у ч н ы й труд, п о с в я щ е н н ы й вопросам гидравлики, дошедший до нас из древних веков, относится к 3 веку до н.э. Это трактат Архимеда (250 г. до н.э.) «О плавающих телах», в котором изложены основы теории плавания тел и их устойчивости. Хронологически за работами античных ученых следуют работы Леонардо да Винчи (1452-1519). Он изучал законы плавания тел, истечения жидкости из отверстий, движения воды в реках и каналах. Дальнейшие работы в области гидравлики связаны с именами Галилео Галилея, Блеза Паскаля, Исаака Ньютона и других выдающихся ученых. Крупные открытия Галилея, Гюйгенса и Ньютона, выдающиеся исследования членов Российской академии наук Даниила Бернулли (1700-1782), М.В.Ломоносова (1711-1765) и Леонарда Эйлера (1707¬ 1783) позволили создать теоретические основы гидравлики и выделить ее в отдельную отрасль науки. Бернулли, работая над проблемами математики и механики, разработал метод изучения законов движения жидкости, ввел понятие «гидродинамика». Он предложил теорему о запасе энергии движущейся частицы жидкости. Эта теорема носит имя Бернулли и лежит в основе ряда разделов гидравлики. М.В.Ломоносов выполнил комплекс исследований в области гидравлики. Открытый им закон сохранения массы и энергии позволил дать физическую интерпретацию уравнения Бернулли. Эйлер первым дал ясное определение понятия движения жидкости и, п о л ь з у я с ь им, вывел в 1755 году о с н о в н ы е д и ф ф е р е н ц и а л ь н ы е у р а в н е н и я д в и ж е н и я идеальной ж и д к о с т и , лишенной трения. Эти уравнения впоследствии были названы его именем. 13
В В Е Д Е Н И Е Развитие гидромеханики поставило задачу изучения движения реальных жидкостей, обладающих свойством вязкости. Анри Навье, на основе гипотезы Ньютона о силе внутреннего трения, вывел дифференциальное уравнение движения вязкой жидкости. Дальнейшее развитие экспериментальной гидравлики сблизило оба эти направления в познании законов движения жидкости. Наиболее весомые результаты были получены после разработки В связи с этим следует отметить работы Д.И.Менделеева, Осборна Рейнольдса и Н.П.Петрова. Д.И.Менделеев впервые указал на существование в природе двух режимов движения жидкости. Полное же освещение этих двух режимов движения жидкости (ламинарного и турбулентного) было сделано Рейнольдсом (1842-1912), который разработал теорию подобия применительно к изучению режимов движения жидкости и установил критерий — число Рейнольдса, определяющий смену режимов движения при изменении скорости потока. Н.П.Петров (1836-1920) теоретически обосновал гипотезу Ньютона о силе внутреннего трения в жидкости и разработал теорию гидродинамической смазки. Н . Е . Ж у к о в с к и й (1847-1921) р а з в и л т е о р и ю гидроаэродинамики, создал теорию гидравлического удара в трубопроводе, разработал метод решения задач о фильтрации воды в грунтах, исследовал природу подъемной силы крыла. Н.Е.Жуковского можно считать основателем современной экспериментальной механики газов. Им были созданы аэродинамическая лаборатория при МГУ (1904 г.) и Центральный аэродинамический институт ЦАГИ Из современных отечественных ученых, внесших существенный в к л а д в р а з в и т и е г и д р о м е х а н и к и , следует у п о м я н у т ь Н.М. Вернадского, М.В.Келдыша, М.А.Лаврентьева, Л.И.Седова и др. И с т о р и я р а з в и т и я гидропривода т а к ж е уходит в века. П р и м е н е н и е э л е м е н т о в гидропривода, н а п р и м е р , насосов, гидродвигателей, трубопроводов известно с древних времен. Вместе с тем, применение в технике гидропривода в современном его понимании, как совокупности устройств для передачи движения машинам посредством жидкости, началось сравнительно недавно. (1918 г.). 14
В В Е Д Е Н И Е Известно, например, что в России впервые гидропривод был применен для наводки тяжелых орудий на военных кораблях в 1888 году. Начало применения гидропривода в горных машинах относится к 1933-37 годам. П е р в ы м и горными м а ш и н а м и , в которых применялся объемный гидропривод, были врубовая машина КС (авторы В.В.Кисин и А.К.Сердюк) и комбайн С-5 (автор А.К.Сердюк). Во врубовой машине КС гидропривод применялся для бесступ е н ч а т о г о и з м е н е н и я скорости р е з а н и я и а в т о м а т и ч е с к о г о регулирования скорости подачи. В комбайне С-5 был применен гидравлический шагающий механизм подачи. Идеи, заложенные в к о н с т р у к ц и ю этих м а ш и н , по тому в р е м е н и б ы л и в е с ь м а прогрессивными и получили позже широкое развитие. Гидравлический привод является одним из видов приводов, применяемых в современной технике. По сравнению с другими приводами, например, электрическим, механическим и др., он обладает некоторыми свойствами, использование которых в горных маш и н а х д а е т з н а ч и т е л ь н ы й т е х н и ч е с к и й , с о ц и а л ь н ы й и экономический эффект. Например, кинематическая развязанность входного и выходного элементов гидропривода позволила создать компактные конструкции механизированных крепей для самых разнообразных горно-геологических условий, а способность гидропривода надежно защитить элементы машины от перегрузки обеспечила создание горных машин большой энерговооруженности. Н е м а л о в а ж н ы м для горных м а ш и н п р е и м у щ е с т в о м гидропривода является то, что он имеет наибольшую величину отношения максимально развиваемого усилия на гидродвигателе к массе подвижных частей. С увеличением этого отношения увеличивается быстродействие привода. Это преимущество особенно проявляется при больших мощностях привода. Важное преимущество гидропривода заключается и в том, что он обладает относительно высокой механической жесткостью по отношению к нагрузке, обусловленной большим значением модуля упругости рабочей жидкости. Гидропривод позволяет создавать прогрессивные конструкции машин, уменьшить их габариты, повысить долговечность, расширить возможности автоматизации управления. Он обеспечивает возможность создания многоприводных систем, реализации большой мощности в ограниченных габаритах горной машины, больших пусковых моментов при надежной защите от перегрузки, точное управление скоростями и перемещениями механизмов. 15
В В Е Д Е Н И Е Применение гидропривода в горных машинах во многом обеспечивает безопасность труда шахтеров. Хорошие знания гидравлических приводов, принципа действия его агрегатов и процессов, происходящих в них, означают высокую квалификацию горного инженера и являются залогом успешной эксплуатации сложных современных горных машин. Авторы учебника стремились системно изложить современное представление о гидроприводе горных машин в рамках действующей программы учебной дисциплины. Чтобы отразить существующее современных горных машин, материал книги базируется на обобщенных принципиальных схемах различных конструкций изучаемых объектов. Это позволяет легче усвоить основные принципиальные положения изучаемой дисциплины. В книге приведены примеры гидросистем современных горных м а ш и н , и з л о ж е н а м е т о д и к а выбора о с н о в н ы х п а р а м е т р о в гидропривода. Учитывая перспективность применения гидропривода в горных машинах и значимость для промышленности высокой квалификации специалиста, в книге более широко изложены вопросы диагностики, испытания и эксплуатации гидроприводов. Приведенный в конце учебника список литературы может быть использован студентами, заинтересованными в более глубоком изучении отдельных вопросов дисциплины. многообразие схемных гидросистем
ГИДРАВЛИКА ГЛАВА 1 I СВОЙСТВА И ПАРАМЕТРЫ СОСТОЯНИЯ | Ж И Д К О С Т И 1.1. Основные понятия и определения "ЯГидкостью называется вещество, обладающее свойством текучести и не имеющее своей формы. Текучесть жидкости объясняется тем, что ее молекулы за счет кинетической энергии теплового движения с высокой частотой изменяют свое взаимное расположение. Благодаря этому жидкость легко принимает форму сосуда, в котором она находится. Следует отметить, что одно и то же вещество в зависимости от характера теплового движения молекул и их взаимодействия может находиться в различном состоянии: твердом, жидком или газообразном. Это можно видеть на примере воды. Все жидкости условно делятся на две группы: капельные и газообразные. Капельные жидкости в отличие от газов обладают свойством внутреннего сцепления и могут образовывать капли (отсюда и их название). Такая жидкость, налитая в сосуд, занимает в нем объем, равный собственному, и образует поверхность раздела с газом, называемую свободной поверхностью. Капельные жидкости оказывают большое сопротивление изменению объема и трудно поддаются сжатию. Их часто называют практически несжимаемыми. Газообразные жидкости (воздух, газы) наоборот значительно изменяют свой объем при изменении температуры и давления. Они обладают свойством занимать весь предоставленный им объем и не образуют свободной поверхности. Вместе с тем при малых перепадах давления, при незначительных колебаниях температуры и при скоростях движения ниже скорости распространения звука законы движения газов и жидкостей примерно идентичны. Поэтому в гидравлике капельные жидкости и газы при изучении их механики нередко рассматривают как тела одного рода. Капельные жидкости применяются в гидравлических приводах, а газообразные — в пневматических. 17
ГЛАВА 1 1.2. Напряженное состояние жидкости и понятия гидростатического давления Жидкость в покое или при движении находится в определенном напряженном состоянии под действием внешних и внутренних сил. Все силы, действующие на жидкость, делятся на массовые и поверхностные. Массовыми силами называются силы, действующие на каждую частицу жидкости в рассматриваемом объеме, в связи с чем величина их пропорциональна массе жидкости. К ним относятся силы тяжести G и силы инерции F. G=mg\ F=ma, (1.1) где т — масса жидкости; g — ускорение силы тяжести; а — ускорение переносного движения. Следует отметить, что в системе размерностей СИ на объем жидкости массой в 1 кг будет действовать сила тяжести, равная 9,81 Н. В системе СГС эта сила составляет 1 кгс. Отсюда соотношение: 1 к г с ~ 9 , 8 Н. П о в е р х н о с т н ы м и н а з ы в а ю т с я силы, величина которых пропорциональна площади той поверхности, на которую они действуют. Величина этих сил не зависит от массы жидкости. Рассмотрим схему их действия (рис. 1.1). Выделим мысленно в сплошной среде жидкости определенный объем. На него со стороны соседствующих частиц и твердых стенок будет действовать какая-то внешняя сила Rn. При взаимодействии с поверхностью она разложится на две составляющие: на нормальную (перпендикулярную поверхности) силу F и на касательную ситу Т. При этом нормальная сила F может быть сжимающей или растягивающей. Сжимающая нормальная сила называется силой давления, а растягивающая — силой растяжения. Д е й с т в и е н о р м а л ь н ы х сил о б у с л о в л и в а е т н о р м а л ь н ы е напряжения в жидкости. Касательная сила Т называется силой трения. Она проявляется только при движении жидкости. Эти силы обусловливают в жидкости касательные напряжения. В отличие от твердых тел, где касательные напряжения зависят от сдвиговой деформации, в жидкости они зависят от скорости скольжения. Каса 18
Доступ онлайн
295 ₽
В корзину