Гидравлика и гидропневмопривод
Покупка
Автор:
Никитин Олег Филиппович
Год издания: 2012
Кол-во страниц: 432
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-7038-3591-3
Артикул: 435359.02.99
Доступ онлайн
В корзину
Рассмотрены механика жидкости и газа, теория гидравлического и пневматического приводов. Приведены расчеты основных параметров и общие сведения по составлению схем гидроустройств и гидроприводов.
Учебное пособие состоит из двух частей. Первая часть посвящена теоретическим основам статики и кинематики жидкости, расчетам трубопроводов и силового воздействия потока жидкости на ограничивающие его преграды. Во второй части рассмотрены рабочие схемы и характеристики объемных нерегулируемых и регулируемых гидроприводов и их устройство, а также лопастные насосы и турбины, гидродинамические передачи и пневматический привод. Приведены решения типовых задач.
Второе издание (первое вышло в 2010 г.) дополнено контрольными вопросами по каждой главе, позволяющими оценить уровень усвоения предлагаемого учебного материала.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 15.03.01: Машиностроение
- 15.03.02: Технологические машины и оборудование
- 15.03.03: Прикладная механика
- 15.03.05: Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств
- 23.03.02: Наземные транспортно-технологические комплексы
- 23.03.03: Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
УДК 62-82(075.8) ББК 30.123:34.447 H62 Рецензенты: кафедра «Автомобили» Московского государственного технического университета «МАМИ» (заведующий кафедрой канд. техн. наук, доц. П.А. Красавин); д-р техн. наук, проф. А.Н. Нарбут; д-р техн. наук, проф. Г.О. Котиев Никитин О. Ф. Гидравлика и гидропневмопривод : учеб. пособие / О. Ф. Никитин. – 2-е изд., испр. и доп. – М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2012. – 430, [2] с. : ил. ISBN 978-5-7038-3591-3 Рассмотрены механика жидкости и газа, теория гидравлического и пневматического приводов. Приведены расчеты основных параметров и общие сведения по составлению схем гидроустройств и гидроприводов. Учебное пособие состоит из двух частей. Первая часть посвящена теоретическим основам статики и кинематики жидкости, расчетам трубопроводов и силового воздействия потока жидкости на ограничивающие его преграды. Во второй части рассмотрены рабочие схемы и характеристики объемных нерегулируемых и регулируемых гидроприводов и их устройство, а также лопастные насосы и турбины, гидродинамические передачи и пневматический привод. Приведены решения типовых задач. Второе издание (первое вышло в 2010 г.) дополнено контрольными вопросами по каждой главе, позволяющими оценить уровень усвоения предлагаемого учебного материала. Содержание учебного пособия соответствует курсу лекций «Гидравлика и гидропневмопривод», читаемому автором в МГТУ им. Н.Э. Баумана. Для студентов специальности «Многоцелевые гусеничные и колесные машины», может быть полезно студентам других специальностей, изучающим дисциплины «Гидравлика», «Механика жидкости и газа», «Техническая гидромеханика» и «Объемный гидропривод». УДК 62-82(075.8) ББК 30.123:34.447 © Никитин О.Ф., 2010 © Никитин О.Ф., 2012, с изменениями © Оформление. Издательство ISBN 978-5-7038-3591-3 МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012 Н62
Развитие гидравлики как науки 3 ПРЕДИСЛОВИЕ Содержание учебного пособия соответствует курсу лекций «Гидравлика и гидропневмопривод» и предназначено студентам, обучающимся по специальности «Многоцелевые гусеничные и колесные машины». Цель пособия – подготовить студентов к изучению специальных дисциплин направления «Транспортные машины и транспортно-технологические комплексы». Настоящее пособие позволяет студентам освоить теорию и выработать навыки применения теоретических сведений к решению конкретных задач и, следовательно, научиться проводить гидравлические расчеты. Первая часть «Гидравлика» посвящена основам статики и кинематики жидкости (гл. 1, 2), расчетам трубопроводов (гл. 3) и силового воздействия потока жидкости на ограничивающие его преграды (гл. 4); содержит краткие теоретические сведения, базирующиеся на положениях теоретической механики с применением дифференциальных уравнений движения жидкости, теоремы о количестве движения и методов подобия и размерностей. Вторая часть «Гидропневмопривод» включает в себя материалы по гидравлическому и пневматическому приводам. Рассмотрены объемный гидропривод и его элементы, принципы действия, конструктивные схемы, параметры и характеристики объемных гидравлических агрегатов и устройств, на базе которых построены современные объемные гидроприводы, а также различные способы регулирования скорости движения выходных звеньев гидро- приводов; приведены их рабочие характеристики (гл. 5–8). Глава 9 посвящена изучению гидродинамических агрегатов и передач (описаны принципы действия, конструктивные схемы, параметры и рабочие характеристики). Особенности конструкции и рабочего процесса пневматических агрегатов и устройств, обусловленные специфическими свойствами газа как рабочего тела, описаны в гл. 10. Приведены примеры использования пневмоприводов в транспортных машинах, а также пневмосистем в технологических процессах.
Ч. I. Гидравлика 4 Каждая глава содержит примеры решения конкретных типовых задач. Второе издание дополнено контрольными вопросами по каждой из десяти глав, позволяющими оценить уровень усвоения предлагаемого учебного материала. Объем и порядок изложения материала представлены в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта и программой Министерства образования и науки Российской Федерации для указанного направления подготовки дипломированного специалиста. Автор признателен рецензентам и ведущим преподавателям кафедры «Гидромеханика, гидромашины и гидропневмоавтомати- ка» МГТУ им. Н.Э. Баумана за внимательное прочтение рукописи и высказанные пожелания. Автор с благодарностью примет и учтет предложения и заме- чания по изложенным вопросам, присланные по адресу: 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5. МГТУ им. Н.Э. Баумана; кафедра Э-10. E-mail: e10 bmstu@rambler.ru
Развитие гидравлики как науки 5 Часть I ГИДРАВЛИКА Всякий раз, когда имеешь дело с водой, прежде всего обратись к опыту, а потом уже рассуждай. Леонардо да Винчи
Ч. I. Гидравлика 6
Развитие гидравлики как науки 7 КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОЧЕРК РАЗВИТИЯ ГИДРАВЛИКИ КАК НАУКИ Развитие гидравлики как науки исторически обусловлено и тесно связано с использованием человеческим обществом такого элемента природы, как вода. Зачаточные, несистематические зна- ния некоторых вопросов гидравлики, по всей вероятности, возник- ли еще в доисторические времена, однако до нас дошли сведения лишь о более поздних открытиях. Термин «гидравлика» впервые появился в Древней Греции и первоначально обозначал «искусство сооружения музыкальных инструментов типа органов, использующих вертикальные трубы, частично заполненные водой». Этимология термина связана с двумя греческими словами: υδωρ – вода и αὐλος – труба, желоб, что свидетельствует о важности вопросов, относящихся к движе- нию жидкостей по трубам. Вначале этот термин охватывал только учение о движении воды по трубам. В настоящее время различные гидравлические устройства, основанные на использовании гидрав- лических законов, применяют почти во всех областях техники. Фундамент гидравлики как прикладной науки закладывался в античные времена. Первым научным трудом в области гидравлики считают трактат Архимеда (287–212 до н.э.) «О плавающих те- лах», написанный за 250 лет до н.э. В Древнем Риме строились сложные для того времени гидротехнические сооружения: акведу- ки, системы водоснабжения и т.п. В своих сочинениях римский инженер-строитель Фронтин (40–103 г. н.э.) указывает, что во времена Траяна в Риме было 9 водопроводов, а общая длина водо- проводных линий составляла 436 км. Можно полагать, что рим- ляне имели понятие о живом сечении и неразрывности потока во- ды, о сопротивлении движению жидкости в трубах. Например, Фронтин писал, что количество воды, поступившей в трубу, долж- но равняться количеству воды, вытекающей из нее. В период средневековья гидравлика как наука не развивалась. Это было вполне закономерно, так как эпоха феодализма с ее натуральным хозяйством и отсутствием развитой промышленно-
Ч. I. Гидравлика 8 сти не ставила перед гидравликой никаких задач, требующих раз- решения. В эпоху Возрождения начался новый период расцвета науки и искусства, были заложены основы экспериментальной гидравлики. Становление гидравлики как науки неразрывно связывают с именем гениального итальянского живописца, скульптора, ученого Леонардо да Винчи (1452–1519), который вел свои научные (экспе- риментальные и теоретические) исследования в различных обла- стях: в частности истечение жидкости через отверстия и водосливы, образование водоворотных зон и другие вопросы. Изучая сохра- нившиеся 7 тыс. страниц его рукописей, хранящихся в библиотеках Лондона, Виндзора, Парижа, Милана и Турина, справедливо будет причислить Леонардо да Винчи к основоположникам механики жидкости, явившейся фундаментом гидравлики как науки. Леонар- до да Винчи обладал обширнейшими достижениями в живописи, музыке, скульптуре, физике, анатомии, биологии, архитектуре и строительстве. Многие труды великого Леонардо стали известны сравнительно недавно. В конце XV в. Леонардо да Винчи написал труд «О движении воды и измерении воды в речных сооружениях», обобщил собственные лабораторные эксперименты, отдельные эле- менты знаний по гидравлике, сделал попытку связать гидравличе- ские закономерности с общетехническими принципами. Хотя этот труд был опубликован лишь через 400 с лишним лет после его со- здания, существуют обоснованные предположения, что рукопись Леонардо да Винчи была известна ученым С. Стевину, Г. Галилею, Э. Торричелли, Б. Паскалю. Голландский инженер и математик Симон Стевин (1548–1620) в 1585 г. опубликовал книгу «Начала гидростатики», в которой описал правила определения силы давления, действующей на плоскую фигуру – дно и стенки сосудов. Он также впервые объяс- нил гидростатический парадокс. Великий итальянский физик Галилео Галилей (1564–1642) опубликовал трактат «Рассуждение о телах, пребывающих в воде, и о тех, которые в ней движутся» (1612), где рассмотрел основные законы плавания тел. Он также отметил, что сила гидравлического сопротивления увеличивается с повышением скорости движуще- гося в жидкости твердого тела и плотности жидкой среды. Бенедетто Кастелли (1577–1644), преподаватель математики в Пизе и Риме, четко изложил принцип неразрывности движения жидкости (уравнение расхода).
Развитие гидравлики как науки 9 Ученик Галилея Эванджелист Торричелли (1608–1647), выда- ющийся математик и физик, в 1643 г. изобрел ртутный барометр и получил формулу для истечения жидкости через отверстия в сосу- де с использованием закона подобия, а также впервые исследовал движение невязкой жидкости из резервуаров через отверстия. В 1650 г. французский ученый Блез Паскаль (1623–1662) опуб- ликовал в трактате «О равновесии жидкостей» основной закон гидростатики о независимости значения гидростатического давле- ния от ориентировки поверхности в рассматриваемой точке и за- кон о передаче давлений в жидкостях. Он же показал возможность использования различных жидкостей для измерения атмосферного давления, решил вопрос о природе вакуума. Прямым следствием этих открытий явилось появление большого числа простых гид- равлических машин (гидравлические прессы, домкраты и т. п.). Гениальный английский ученый Исаак Ньютон (1643–1727) в труде «Математические начала натуральной философии» (1687) не только обосновал законы механики, но и привел приближенное описание закона внутреннего трения в жидкости, установил квад- ратичный закон сопротивления при обтекании тел в движущейся жидкости и закон динамического подобия, открыл явление умень- шения сечения струи при истечении через отверстие. Следует от- метить, что основные законы равновесия и движения жидкости, несмотря на элементарные способы доказательства, не утратили своего значения и сейчас. В период с начала XVII до конца XVIII в. формируются теоре- тические основы механики жидкости и газа, гидравлика становит- ся самостоятельной наукой. Ее основоположниками являются крупнейшие математики и механики XVIII в., члены Российской Академии наук Михаил Васильевич Ломоносов (1711–1765), Даниил Иванович Бернулли (1700–1782) и Леонард Павлович Эйлер (1707–1783). Научную базу современной гидравлики составляют общие за- коны физики, особенно теоретической механики, а также закон Ломоносова о сохранении материи и движения. Ломоносов в письме к Эйлеру в 1748 г. изложил принцип открытого им всеоб- щего закона сохранения материи и энергии, а в 1760 г. в диссерта- ции «Рассуждение о твердости и жидкости тел» сформулировал законы сохранения вещества и энергии. Он также выполнил ряд работ по механике газа (тяга в дымоходной трубе) и прикладным вопросам механики жидкости.
Ч. I. Гидравлика 10 В 1738 г. в Страсбурге была издана книга основоположника инженерной гидравлики Д.И. Бернулли «Гидродинамика, или за- писки о силах и движении жидкости», где он описал уравнение, служащее основой теоретических построений и практических рас- четов в области гидравлики. Бернулли, который впервые ввел тер- мин «гидромеханика», установил общую связь между давлением, нивелирной высотой и скоростью движения жидкости, выразив это как зависимость между удельными энергиями при движении жидкости (потенциальной и кинетической). В настоящее время эту зависимость называют уравнением Бернулли. Кроме того, он ис- следовал задачу о воздействии струи жидкости на пластинку. В основу важнейшего принципа гидравлики – принципа непре- рывности Эйлера – положено представление о жидкости как о непрерывной среде (континууме), в которой происходит неогра- ниченное деление ее материальных частичек. Согласно этому принципу, такие важные для гидравлических исследований вели- чины, как плотность, давление, количество движения, кинетиче- ская энергия и другие, можно описать функциональными зависи- мостями (дифференциальными уравнениями равновесия и движе- ния идеальной жидкости), не имеющими в исследуемых объемах жидкости разрывов непрерывности. В трактате «Общие принципы движения жидкости» (1755) Эйлер представил вывод дифференци- альных уравнений равновесия и движения идеальной жидкости и газа, указал некоторые интегралы этих уравнений и сформулиро- вал закон сохранения массы применительно к жидкому телу, ввел понятие давления в точке объема жидкости, сформулировал закон изменения количества движения и момента количества движения жидких и газообразных сред, дал вывод уравнения сплошности потока жидкости (или постоянства расхода). Он также исследовал некоторые вопросы движения тел в жидкости и полученные ре- зультаты применил к практическим задачам судостроения и кон- струирования гидравлических машин. Перечисленные теоретиче- ские работы положили начало бурному развитию гидравлики. Зародившаяся в глубокой древности гидравлика оформляется в самостоятельную науку лишь в начале мануфактурного периода капитализма. Это нашло отражение в XVIII и XIX вв. в работах многих ученых и инженеров европейских стран: Д. Полени (1685–1761) изучал истечение жидкости через от- верстия и водосливы; А. Пито (1695–1771) изобрел прибор для измерения скорости жидкости (трубка Пито);
Доступ онлайн
В корзину