ФГБОУВПО «Воронежский государственный

технический университет»

И.Ю. Кирпичев

Гидравлика

Утверждено Редакционно-издательским советом

университета в качестве учебного пособия

Воронеж 2011

УДК 532(075.8) + 621.221-82(075.8)

Кирпичев И.Ю. Гидравлика: учеб. пособие / И.Ю. Кирпичев. Воронеж: ФГБОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2011. 226 с.

В учебном пособии рассмотрены основные физические характеристики жидкости вместе с оборудованием для их измерения, приборы для измерения давления жидкости, законы и уравнения статики и динамики жидкости, типовые инженерные задачи технической гидравлики с решениями.

Издание соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 150200 «Машиностроительные технологии и оборудование», специальности 150202 «Оборудование и технология сварочного производства», дисциплине «Гидравлика».

Предназначено для студентов очной формы обучения.

Учебное пособие подготовлено в электронном виде в текстовом редакторе MS WORD и содержится в файле «Гидравлика-2011».

Табл. 3. Ил. 72. Библиогр.: 7 назв.

Научный редактор канд. техн. наук, доц. Ю.Б. Рукин

кафедра «Строительной техники и инженерной механики» Воронежского государственного архитектурно-строительного университета (зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. В.А. Жулай);

канд. техн. наук, доц. Р.А. Жилин

© Кирпичев И.Ю., 2011

© Оформление. ФГБОУВПО «Воронежский

государственный технический

университет», 2011

Рецензенты:

Введение

Гидравлика является разделом механики, изучающим жидкости, поэтому, исходя из сегодняшней классификации направлений науки, ее следует называть гидромеханикой. Так как выводы гидравлики направлены на решение технических задач инженерной практики, то отсюда гидравлику следует более точно называть технической гидромеханикой.

Научную основу современной гидравлики составляют законы общей физики и теоретической механики.

Широкое использование в народном хозяйстве гидравлических машин, различных механизмов, устройств и сооружений, в которых жидкость является либо рабочим телом, либо транспортируемым материалом, требует знаний из области гидравлики.

Учебное пособие состоит из нескольких частей. В первой вводной части рассмотрен вопрос о зарождении и развитии представлений из области гидравлики от глубокой древности до наших дней, а также роль отечественных ученых в развитии гидравлических машин. Вторая и третья части отведены статике и динамике жидкости, и в них изложены законы гидравлики, которые объясняют физическую картину движения жидкости в инженерных сетях (водопроводе, канализации, отоплении), принцип действия гидравлических машин и гидроприводов. Четвертая часть пособия посвящена гидравлическим машинам, а именно центробежным и шестеренчатым насосам. В заключительной пятой части приведены с решениями типовые инженерные задачи технической гидравлики.

СВОЙСТВА ЖИДКОСТИ

1. ИСТОРИЧЕСКИЙ ОЧЕРК РАЗВИТИЯ

ГИДРАВЛИКИ

1.1. Древняя Греция. Древний Рим. Средние века.

Эпоха Возрождения

Зарождение отдельных представлений из области гидравлики следует отнести к глубокой древности, ко времени гидротехнических работ, проводившихся народами Египта, Вавилона, Месопотамии, Индии, Китая и других стран.

В те времена гидравлика была только искусством, без каких-либо научных основ.

Рассмотрим кратко развитие гидравлики, увязав ее с от­дельными периодами истории человечества.

Первым дошедшим до нашего времени трудом по гидравлике был трактат великого математика и ме­ханика древности Архимеда (287-212 гг. до н.э.) "О плаваю­щих телах". Однако сведения о некоторых законах гидравли­ки были, видимо, известны и ранее, так как задолго до Архимеда строились оросительные каналы и водопроводы.

Архимед оставил после себя многочисленные труды по вопросам математики, механики, гидростатики. Наиболее известны законы рычага, способы вычисления длин кривых, законы гидростатики.

Представитель древнегреческой школы Ктезибий (II или I век до н.э.) изобрел пожарный насос, водяные часы и неко­торые другие водяные устройства.

Герон Александрийский (вероятно, I век н.э.) описал си­фон, водяной орган, автомат для отпуска жидкости и т.п.

Римляне многое заимствовали у греков. В Древнем Риме строились сложные для того времени сооруже­ния: акведуки, системы водоснабжения и т.п.

Этот период длился после падения Римской империи около тысячи лет и характеризуется, как принято считать, регрессом, в частности, и в области гидравлики.

На протяжении почти 17 веков после Архимеда вплоть до трактата великого итальянского художника и инженера Леонардо да Винчи (1452-1519 гг.) "О движении измерении воды" не появилось ни одного теоретического труда о равновесии и движении жидкости. Однако это сочине­ние было опубликовано лишь в XIX веке, в связи с чем его роль в развитии науки гидравлики оказалась незначительной.

Первым опубликованным сочинением из области гидрав­лики следует считать книгу голландского ученого Симона Стевина (1548-1620 гг.) "Начало гидростатики" (1585 г.), где впер­вые дано определение силы давления жидкости на дно и стенки сосудов. Следует заметить, что изобретение европейцами кни­гопечатания способствовало распространению накапливающихся знаний по гидравлике. Затем идут работы итальянского физи­ка, механика и астронома Галилео Галилея (1564-1642 гг.). В 1612 г. им была опубликована книга "Рассуждение о телах, пребывающих в воде и о тех, которые в ней движутся", в которой Г. Галилеи описал условие плавания тел. Он показал, что гидравлические сопротивления возрастают с увеличением ско­рости и с возрастанием плотности жидкости. Г. Галилей впер­вые разъяснил также вопрос о вакууме.