Гидравлика және оның дамуының қысқаша тарихы

Шешім әр түрлі техникалық проблемаларға байланысты мәселелерімен қозғалысы сұйықтық ашық және жабық руслах, сондай-ақ мәселелерімен күш әсерінен сұйықтық тамырлардың қабырғалары немесе обтекаемые сұйықпен қатты денелер құруға әкелді кең ғылым деп аталатын гидромеханикой, ол бөлінеді екі бөлімнен тұрады: техникалық гидромеханика және теориялық сұйық және газ механикасы (сур.1.1). Сур. 1.1. Бөлімдер көлеміндегі гидромеханика Гидравлика (техникалық механикасы) — қолданбалы бөлігі көлеміндегі гидромеханика, ол пайдаланады, сол немесе басқа жорамалдар практикалық міндеттерді шешу үшін. Ол ие салыстырмалы қарапайым есептеу әдістемелеріне салыстырғанда теориялық механикой сұйықтықтар қолданылатын күрделі математикалық аппараты. Алайда, гидравлика береді үшін жеткілікті техникалық қосымшалардың сипаттамасын қаралатын құбылыстар.

1.1. Қысқаша даму тарихы гидравлика Тарихи гидравлика бірі болып табылады көне ғылымдар. Археологиялық зерттеулер көрсеткендей, тағы 5000 жыл біздің дәуірге дейін Қытайда, содан кейін басқа елдерде ежелгі дүние табылды сипаттау әр түрлі құрылғы гидравликалық құрылыстардың, ұсынылған суреттер түрінде (алғашқы сызбалар). Әрине, бұл ешқандай да есеп айырысу осы құрылыстардың жүргізілген жоқ, және барлық олар салынды негізінде практикалық дағдылар мен ережелер. Алғашқы нұсқау туралы ғылыми көзқарас шешімі гидравликалық міндеттерді жатады 250 жылы б. э. дейін, қашан Қаласындағы » ашылған туралы заңы тепе-теңдік, дененің тиелген сұйықтық. Сосын бойы 1500 жыл ерекше өзгерістер гидравлика төлеген жоқ. Ғылым мезгілде дерлік емес дамыды құрылды өзінше тоқырау. Мен тек XVI-XVII ғасырлар, біздің дәуірге дейін қайта өрлеу дәуірі, немесе-дейді тарихшылар Ренессанс пайда болды жұмыс Галилейдің, Леонардо да Винчи, Паскаль, Ньютон, отбасының маңызды негізі одан әрі жетілдіру үшін гидравлика ғылым ретінде. Алайда, тек негізгі жұмыс академигі Петербург ғылым академиясының Даниил Бернулли және Леонард Эйлер өмір сүрген XVIII ғасырда құрдық, берік іргетасы, онда негізделеді қазіргі заманғы гидравлика. XIX-XX ғасырларда елеулі үлес қосты гидродинамику енгізді «әкесі орыс авиация» Николай Егорович Жуковский. Рөлі гидравлика қазіргі машина жасау қиын. Кез-келген автокөлік, ұшу аппараты, теңіз кемесі өтпейді қолдану гидравликалық жүйелер. Айта кету керек мұнда бөгеттер, дамбалар, құбырларды, арналарды, водосливов. Өндірісте ғана емес, онсыз гидравликалық престердің қабілетті дамытуға орасан күш. Ал қызықты дерек тарих құрылыс Эйфель мұнарасының. Алдында түпкілікті орнату многотонную металлоконструкцию мұнарасының бетон негіздері, оған ұялатты қатаң тік көмегімен төрт гидравликалық престер, белгіленген әр тірек болады.

Гидравлика көздейді адам барлық жерде: үйде, саяжайда, көлік. Табиғаттың өзі подсказала адамға құрылғысы, гидравликалық жүйелер. — Жүрек насос, бауыр — сүзгі, бүйрек — сақтандырғыш клапандар, қантамырлар — құбыр желілері, жалпы ұзындығы адами ағзасында 100-ге жуық 000 км. Біздің жүрек перекачивает тәулігіне 60 тонна қан (бұл бір темір жол цистернасы!). 1.2. Сұйықтық және әсер ететін күштер оған Сұйықтықпен гидравлика физикалық денені атайды қабілетті өзгертуге өз формасы әсер еткен кезде оған неше угодно шағын күштер. Екі түрін ажыратады сұйықтық: сұйықтық тамшылату және сұйық газ тәрізді (сур.1.2). Тамшылату сұйықтықты білдіреді сұйықтықтың қалыпты, общепринятом түсінуде осы слова (су, мұнай, керосин, май және т. б.). Газ тәріздес сұйықтық — газ, дағдылы болып табылады газ тәріздес заттар (ауа, оттегі, азот, пропан және т. б.). Сур. 1.2. Түрлері сұйықтықтардың Негізгі айырым ерекшелігі тамшылық және газ тәрізді сұйықтықтардың қабілеті болып табылады сжиматься (өзгертуге көлемі) сыртқы күштердің әсерімен. Тамшылату сұйықтықтар (бұдан әрі жай сұйықтық) қиын ұйымына берілу сжатию, ал газ тәрізді сұйықтар (газдар) қысылады өте оңай, т. е. әсер еткен кезде шағын күш өзгертуге қабілетті өз көлемі бірнеше есе (сур.1.3).

Сур. 1.3. Қысу сұйықтар мен газдардың гидравлика қаралады нақты және идеалды сұйықтық. Идеалды сұйықтық қарағанда нақты сұйықтықтар ие емес ішкі трением, сондай-ақ трением туралы қабырғасының сауыттар мен өткізгіш құбырларды олар бойынша ол қозғалады. Идеалды сұйықтық, сондай-ақ ие абсолюттік несжимаемостью. Мұндай сұйықтық жоқ, шынында, мен сыныптан тыс іс-шаралар жеңілдету үшін және жеңілдету бірқатар теориялық қорытындылар мен зерттеулер. Арналған сұйықтық тұрақты әсер ететіні сыртқы күштер, олар ортақ жаппай және жер үсті. Көпшілік: ауырлық күші және инерция. Ауырлық күші жер бетіндегі жағдайында әрекет сұйықтық тұрақты, ал инерция күші кезде ғана хабарламада көлемі сұйықтық үдеудің (оң немесе теріс). Жер үсті: әсерімен шартталған көрші көлемін сұйықтық осы көлемі немесе әсерінен басқа тел. Қарастырайық ыдыс, сұйықтықпен толтырылған. Егер бөліп, оған шексіз шағын сұйықтықтың көлемі, онда бұл көлем болады күштер тарапынан көршілес осындай шексіз шағын көлемін (сур.1.4). Бұдан басқа еркін беті сұйықтық қолданылады күші, атмосфералық қысым Ратм және күштер тарапынан қабырғаларының ыдыс.Сур. 1.4. Жер бетіндегі силыЕсли арналған сұйықтық әрекет етеді және қандай да бір сыртқы күш, онда бұл сұйықтық қысым астында болады. Әдетте, анықтау үшін сұйықтық қысымның салдарынан болған әсерінен оған жер үсті күштері, формула қолданылады (Н/м2) немесе (Па), онда F — күш, әрекет ететін сұйықтық, Н (ньютондар);S — алаңы, ол әрекет етеді, бұл күш, м2 (шаршы метр). Егер қысым Р отсчитывают жылғы абсолюттік нөл болса, онда оны деп атайды абсолюттік қысым Рабс. Егер қысым отсчитывают атмосфералық болса, онда ол деп аталады, артық Ризб.

Атмосфералық қысым тұрақты Ра = 103 кПа (сур.1.5). Сур. 1.5. Схемасы анықтау қысым бірлігіне қысым Халықаралық бірлік жүйесінде (СИ) қабылданды паскаль — қысым шақырылатын күшпен 1 Н, біркелкі бөлінген қалыпты оған бетінің ауданы 1 м2: 1 Па = 1 Н/м2 = 10-3 кПа = 10-6 МПа. Біркелкі қысым ретінде белгіленеді «Па» (паскаль), «кПа» (килопаскаль), «МПа» (мегапаскаль). Техникада қазіргі уақытта жалғастыруда жүйесін қолдана бірліктердің МКГСС, бірлігіне қысым қабылданады 1 кгс/м2. 1 Па = 0,102 кгс/м2 немесе 1 кгс/м2 = 9,81 Па. 1.3. Механикалық сипаттамалары мен негізгі қасиеттері сұйықтықтарды Негізгі механикалық сипаттамалары бірі негізгі механикалық сипаттамаларын сұйықтық болып табылады оның тығыздығы. Тығыздығы сұйықтық деп атайды массасы сұйықтық заключенную көлемінің бірлігіндегі. Үлес салмағы деп атайды салмағы көлем бірліктері сұйық, ол мынадай формула бойынша айқындалады: артуымен температура үлес салмағы сұйықтық азаяды. Негізгі физикалық қасиеттері 1. Сжимаемость — қасиеті сұйықтық өзгертуге көлемі әсерінен қысым. Сжимаемость жидкости коэффициентімен сипатталады көлемдік сығу, ол мынадай формула бойынша айқындалады: мұндағы V — бастапқы сұйықтықтың көлемі,dV — өзгерту осы көлем ұлғайған кезде қысымның шамасын dP. Шамасы кері βV деп аталады модулімен көлемдік серпімділік сұйықтық: Модуль көлемдік серпімділік емес постоянен және тәуелді қысым және температура. Гидравликалық есептеулерде сжимаемостью сұйықтық әдетте ережелерін елемейді деп санайды сұйықтық іс жүзінде несжимаемыми. Қысу сұйықтықтарды, негізінен, байланысты қысуды суда еріген газ. Сжимаемость төмендетеді қаттылығы гидрожетек, т. к., сығылу жұмсалады энергия. Сжимаемость себеп болуы мүмкін туындаған автоколебаний » гидросистеме, жасайды запаздывание-да іске қосылған гидроаппаратуры және атқарушы механизмдері.

Кейде сжимаемость сұйықтықтарды пайдалы — оның қолданады гидравликалық амортизаторах және серіппелерде. 2. Температуралық кеңейту — салыстырмалы өзгеруі сұйықтық көлемінің ұлғаюы кезінде температура 1°С кезінде Р = const. Коэффициентімен сипатталады температуралық кеңейту Өйткені үшін тамшылық сұйықтықтардың температуралық кеңею коэффициенті болмашы ғана мал болса, практикалық есептеулерде оны ескермейді. 3. Кедергісі бойынша созылуға қабілеттігі артады. Ерекше жеке тәжірибелермен көрсетілді, бұл покоящаяся сұйықтық (атап айтқанда, су, сынап) кейде төтеп қабілетті, өте үлкен растягивающим күш-жігерінің. Бірақ қалыпты жағдайда олай болмайды, сондықтан деп санайды сұйықтық қабілетсіз қарсылық растягивающим күш-жігерінің. Сур. 1.6. Күштер беттік керілуін 4. Күш беттік керілу — бұл күш беруге тырысады сферическую нысаны сұйықтық.

Күштер беттік керілуін негізделген жер үсті күштері жіберілді әрқашан ішке қарастырылып отырған көлемінің перпендикуляр еркін бетінің сұйықтық. Қарастырайық шексіз шағын көлемі сұйықтың еркін бетінің. Оған әрекет күштері тарапынан көрші көлемін. Нәтижесінде, егер опц-вектор барлық күштердің қолданыстағы қарастырылып отырған көлемі болса, онда қосынды құрамдас күші бағытталады перпендикуляр ішіне қарастырылып отырған көлемінің. 5. Тұтқырлық — сұйықтық қасиеті сұйықтық қарсылық болмауына назар аудару қажет немесе сдвигу оның топтары. Оның мәні болып табылады туындаған ішкі үйкеліс күштері арасында қозғалмалы қабаттары сұйықтық, ол мынадай формула бойынша айқындалады Ньютон мұндағы S — алаңы қабаттардың сұйық немесе қабырғалары, соприкасающейся сұйықтықпен, м2,μ — динамикалық тұтқырлық коэффициенті, немесе күш вязкостного үйкеліс, d /dy — жылдамдық градиенті, перпендикулярный бетіне ығысуы. Осыдан динамикалық тұтқырлығы тең болса, онда τ — жанама кернеулер, сұйықтық, τ = T/S. тұтқыр сұйықтық бойымен қатты қабырғалары тежелуі ағыны шартты тұтқырлығы (сур.1.7). Жылдамдығы азаяды қарай азайту арақашықтық y қабырғасының. Бұл ретте, y = 0, жылдамдығы дейін нөлге, ал қабаттары арасындағы орын алады проскальзывание, сопровождающееся пайда болуымен жанама кернеулердің τ. Сур. 1.7. Профиль жылдамдығы тұтқыр сұйықтық бойымен қабырғасының кері Шама динамикалық тұтқырлық коэффициенті (1/μ) деп аталады ағынына сұйықтық. Қатынасы динамикалық тұтқырлық коэффициентінің тығыздыққа сұйықтық деп аталады кинематическим коэффициенті тұтқырлығы: Шамасы ν (оқылады «ню») тең 1см2/с деп аталады стоксом (Ст), ал 0,01 Ст — 1 сантистоксом (сСт). Анықтау процесі тұтқырлығы деп аталады вискозиметрией, аспаптар, олар ол анықталады вискозиметрами. Басқа бағалау тұтқырлығын көмегімен динамикалық және кинематического коэффициенттерін пайдаланады шартты тұтқырлығы — градусы Энглера ( Е). Тұтқырлығы, айқын градуспен Энглера деп аталады қатынасы уақыт өткенге 200 см3 сыналатын сұйықтықтың арқылы капилляр d = 2,8 мм — уақыт өткенге осындай су көлемінің t = 20 С Мұндай құрылғы деп аталады вискозиметром Энглера.

Қайта есептеу үшін градус Энглера » стоксы арналған минералды майлар қолданылады формуласы осылайша, бағалау үшін тұтқырлық сұйықтықтың пайдалануға болады үш шамасына байланысты дәйектілігін білдіреді-Сурет. 1.8. Бағалау тәсілдері тұтқырлық сұйықтықтың Тұтқырлық сұйықтықтың температурасына байланысты және қысым. Температура тұтқырлығы сұйықтық азаяды және керісінше. У газдардың байқалады кері құбылыс: температура тұтқырлығы артады, ауа температурасы төмендейді — азаяды. 6. Пенообразование. Бөлу ауаның жұмыс сұйықтығының қысымы тудыруы мүмкін пенообразование. Қарқындылығы көбіктің құрылу үдерісін бақылауда ұстайтын әсер етеді қамтылған жұмыс сұйықтық су: тіпті ничтожном количестве су (кем 0,1% массасы бойынша жұмыс сұйықтығының) пайда тұрақты көбік. Білім және төзімділігі көбік түріне байланысты жұмыс сұйықтық, оның температурасы мен мөлшерін көпіршіктері, материалдар мен жабындарды гидроаппаратуры.

Әсіресе пенообразование жүреді интенсивті ластанған сұйықтықтарда пайдалануда. Температурада сұйықтықтың 70-тен астам Бірге жүреді жылдам құлдырауы көбік. 7. Химиялық және механикалық төзімділік. Сипаттайды қабілеті сұйықтық сақтап, өзінің бастапқы физикалық қасиеттері және пайдалану кезінде сақтау. Тотығу сұйықтық жүреді түсуіне одан шайырлар мен шлактарды, олар жинақталады бетінде гидрожетек элементтерінің түрінде қатты қалдырмайды. Төмендейді тұтқырлығы өзгереді және түсі сұйықтық. Тотығу өнімдері тудырады коррозияға металдар мен жұмыс сенімділігін азайтады гидроаппаратуры. Ұшу тудырады ұстап жылжымалы қосылыстар, плунжерных жұп, дросселирующих тесіктер, бұзу, тығыздау және разгерметизацию жеткізілуі тиіс. 8. Үйлесімділік. Үйлесімділік жұмыс сұйықтықтарды конструкционными материалдармен, әсіресе материалдармен тығыздау үшін үлкен маңызы бар. Сұйықтар мұнай негізіндегі үйлесімді барлық металдармен қолданылатын гидромашиностроении, және нашар үйлесімді тығыздағыштармен жасалған синтетикалық резеңкеден және тері. Синтетикалық сұйықтар жаман біріктіріледі кейбір конструкционными материалдармен және үйлесімді тығыздағыштармен бірі маслостойкой резеңкеден жасалған. 9. Булануды сұйықтық. Булануды свойственна барлық тамшы сұйықтықтарға, алайда, булану қарқындылығы неодинакова әр түрлі сұйықтар мен жағдайларына байланысты, онда ол орналасқан: температура, булану алаңына, қысымын, қозғалыс жылдамдығын, газ тәріздес ортаның үстінен еркін беті сұйықтық (жел). 10. Ерігіштігі газдардың сұйықтықтарда көлемімен сипатталады еріген газ көлемінің бірлігіне сұйықтық анықталады Генри заңы бойынша:, мұндағы VЖ — көлемі еріген газ; VЖ — сұйықтықтың көлемі; k — ерігіштік коэффициенті; Р — қысым; Ра — атмосфералық қысым. K коэффициенті мынадай мәндері бар, 20: су үшін 0,016, керосин 0,13, минералды майлар 0,08-ге тең, сұйықтықтың АМГ-10 — 0,1. Кезінде қысымының бөлінеді еритін сұйықтықтың газ. Бұл құбылыс теріс етпей жұмысы су жүйелерін.

Добавить комментарий

Your email address will not be published.