Никитин О.Ф. Гидравлика и гидропневмопривод DJVU

О.Ф. Никитин ГИДРАВЛИКА ГИДРОПНЕВМОПРИВОД Допущено У1ХО вузов РФ по образованию в области транспортных машин и транспортно-технологических комплексов в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по спеииачьности «Автомобиле- и тракторостроение» Москва 2010 УДК 62-82(075.8) ББК 30.123:34.447 Н62 Рс|1спзсптз с кафедра «Лвтомобили» Мош«1нского ~ осудлрс ~ псиного ~схпнчсапяз1унппсргптс~а «МЛМИ» (заведуюп1ий кафедрой кшпс тех п. паук, доц. Н А. 87л«аппп); д-р зсхп. паук, проф. А.76 Нпрбут; д-р техн. паук, проф. 7:О.

Коти«к 1!и>си гин (). Ф. Н62 1'идризлика и гндропневмопрнвод: учеб. пособие / О. Ф. 11икитин. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2010. 4!4, [21 с.: ид. !ЯВИ 978-5-7038-3426-8 Рассмотрены механика жидкости и газа, теория гидравлического н пневматического приводов. Приведены расчеты основных параметров и общие сведения по составлению схем гилроустройств 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 н характеристики объемных нерегулируемых и регулируемых гидроприводов и их устройство, а также лопастные насосы н турбины. гндродинамическне передачи и пневматический привод. Приведены решения типовых задач. Содержание учебного пособия соответствует курсу лекций «Гидравлика и гидропнеамопривод», читаемому автором в МГТУ нм. Н.З. Баумана.

Для студентов специальности «Многоцелевые гусеничные и колесные машины», может быть полезно студентам других специальностей, изучающим дисциплины «Гидравлика», «Механика жидкости и газа», «Техническая гндромеханика» и «Объемный гидропривод». УДК 62-82(075.8) ББК 30.123:34.447 Ю Никитин О.Ф., 2010 кЗ Оформление. Издательство МГТУ им. Н.Э.

Г>аумана, 2010 1зй1М 97Х-5-7038-3426-8 ПРЕДИСЛОВИЕ Содержание учебного пособия соответствует курсу лекций «!'идравлика н гидропневмопривод» и предназначено студентам„ обучающимся по специальности «Многоцелевые гусеничные и колесные машины». Цель пособия — подготовка студентов к изучению специальных дисциплин направления подготовки дипломированных специалистов «Транспортные машины и транспортнотсхнологические 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 гндропривод 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.

! О. ! !оивсдены примеры использования пневмоприводов в транспортных машинах, а также пневмосистем — в технологических процессах. Предисловие Каждая глава содержит примеры решения конкретных типовых задач. Объем и порядок изложения материалов 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 гидропневмоавтоматика» МГТУ им.

Н.Э. Баумана за внимательное прочтение рукописи и высказанные пожелания. Автор с благодарностью примет и учтет предложения и замечания по изложенным вопросам, присланные по адресу: !05005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5. МГТУ им. Н.Э. Баумана; кафедра Э-10. Е-пза11: вйцпп1ои®е10.Ьтвш.пз; Е-та11: е!О.Ьшьчп®гатЫег.гп Часть | Всякий раз, когда имеешь дело с водой, прежде всего обратись к опьпу, а потом уже рассуждай. Леонардо да Винчи КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОЧЕРК РАЗВИТИЯ ГИДРАВЛИКИ КАК НАУКИ Развитие гидравлики как науки исторически обусловлено и ~сено связано с использованием человеческим обществом такого ~лсмснта природы, как вода.

Зачаточные, несистематические знания некоторых вопросов гидравлики, по всей вероятности, возникли еще в доисторические времена, .однако до нас дошли сведения вишь о более поздних открытиях. Термин «гидравлика» впервые появился в Древней Греции и первоначально обозначал «искусство сооружсния музыкшп,ных и~~струментов типа органов, использующих вертикальные трубы, частично заполненные водой». Этимология термина связана с двумя греческими словами: обоэо вода и ггбЛо- — ~руба, желоб, что свидетельствует о важности вопросов, относящихся к движению жидкостей по трубам.

Вначале этот термин охватывал только учение о движении воды по трубам. В настоящее время различные ~ идравлические устройства, основанные на использовании гидравлических 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 течах», написанный за 250 лет до и. э.

В Средневековье гидравлика как наука не развивалась, что вполне закономерно, так как эпоха феодализма с ее натуральным хозяйством и отсутствием развитой промышленности не ставила перед гидравликой задач, требующих разрешения. В эпоху Возрождения начался новый период расцвета науки и искусства, бьши зшюжены основы экспериментальной гидравлики. Становление гидравлики как науки неразрывно связываигг с именем гениального итальянского живописца, скульптора„~д ~оного ~1сонардо да Винчи (1452 — 1519).

Мног ие его труды стали извес гны сравнительно недавно. В конце ХУ в. Леонардо да Винчи написал ~руЛ «О движении воды и измерении воды в речных сопру>кони»я», где обобщил отдельные элементы знаний по ~ идравликс и Ч. 1. Гидравлика сделал попытку связать гидравлические закономерности с обще- техническими принципами. Хотя этот труд был опубликован лишь через 400 с лишним лет после его создания, существуют обоснованные предположения, что рукопись Леонардо да Винчи была известна ученым следующих поколений: 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 объяснил 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 движущегося 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). Ученик Галилея Эванджелист Торричелли (1608 — 1647), выдающийся математик и физик, в 1643 г. изобрел ртутный барометр и получил формулу для истечения жидкости через отверстия в сосуде с использованием закона подобия, а также впервые исследовал движение невязкой жидкости из резервуаров через отверстия. В 1650 г. французский ученый Блез Паскаль (1623 — 1662) опубликовал в трактате «О равновесии жидкостей» основной закон гидростатики о независимости значения гидростатического давления от ориентировки поверхности в рассматриваемой точке и закон 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 гидравлических 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 квадратичный закон сопротивления при обтекании тел в движущейся жидкости и закон динамического подобия, открыл явление умень- Развитие гидравлики как науки щения сечения струи при истечении через отверстие. Следует отмстить, что основные законы равновесия и движения жидкости, посмотря на элементарные способы доказательства, не утратили щи>его значения и сейчас. В период с начала ХЪ'П до конца ХЪ'|П в, формируются теоретические основы механики жидкости и газа, гидравлика становится самостоятельной наукой.