ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ

ПРЕДИСЛОВИЕ

Механика, являясь частью физики, изучает общие закономерности, связывающие механические движения и взаимо­действия тел, находящихся в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном. Различное состояние тел способствовало раз­делению механики на отдельные области.

В механике твердого тела рассматриваются абсолютно твердые и деформируемые тела; последние, в свою очередь, разделяются: на тела упругие и пластические. Изучением законов движения абсолютно твердых тел занимается теоретическая механика, а упругих и пластических — соответственно теория упругости и теория пластичности.

Законы движения жидкостей и газов изучает механика жидкостей и газов или гидромеханика.

Механика жидкостей и газов, так же как и другие области меха­ники, разделяется на статику, кинематику и динамику. Часть гидромеханики, изучающая условия равновесия жидкостей и га­зов, называется гидростатикой. Кинематика жидкостей и газов изучает их движение во времени, не интересуясь причинами, вызывающими это движение. Предметом изучения гидродинамики является движения жидкостей и газов в связи с их взаимодей­ствием.

Гидромеханика пользуется в качестве основного метода иссле­дований строгим математическим анализом.

Вначале независимо, а затем параллельно гидромеханике развивалась гидравлика - при­кладная инженерная наука о равновесии и движении жидкостей, основанная преимущественно на экспериментальных данных и раз­рабатывающая приближенные методы расчета течений жидкости в трубах, каналах и реках, а также в элементах машин с гидравлическим приводом.

Происхождение науки гидравлики очень древнее. Явления, относящиеся к области гидравлики, интересовали человека еще в самые отдаленные времена. Многие вопросы, связанные с орошением, водоснабжением и использованием водной энергии для примитивных двигателей, решали в глубокой древности.

Основоположником гидравлики считают древнегреческого ученого Архимеда (384-322 до н.э.), который написал трактат “О плавающих те­лах”. Большой вклад в развитие гидравлики внесли Леонардо да Винчи (1452-1519), Галилей (1564-1642), Паскаль (1623-1662). Итальянский ученый Торричелли - ученик Галилея открыл закон истечения жидкости из сосуда и дал формулу, определяющую скорость истечения жидкости. Французский ученый Паскаль опубликовал в 1650 г. закон о передаче внешнего давления в жидкости, а в 1687 г. английский ученый Ньютон (1642-1727) сформулировал закон внутреннего трения в движущейся жидкости.

Гидравлика как самостоятельная наука начала формировать­ся в XVIII в. после работ, выполненных в Петербургской акаде­мии наук М. В. Ломоносовым (1711-1765), Д. Бернулли(1700-1782) и Л. Эйлером (1707-1783), которые разработали основные законы движения жидкости. В 1738 г. Д. Бернулли опубликовал книгу “Гидродина­мика”. Даниил Бернулли впервые ввел термин «гидромеханика». Он установил зависимость между удельными энергими при дви­жении жидкости, которая в настоящее время называется уравне­нием Бернулли. Кроме того, он исследовал задачу о давлении струи жидкости на пластину.

В 1748 г. М. В. Ломоносов впервые изложил открытый им закон сохранения энергии. В 1755 г. Л. Эйлер вывел диффе­ренциальные уравнения равновесия и движения жидкостей.

Дальнейший этап в истории развития гидромеханики, объеди­няющий конец XVIII и начало XIX веков, характерен математи­ческой разработкой гидродинамики идеальной жидкости. В этот период вышли труды французских математиков Лагранжа (1736 - 1813) и Коши (1789 - 1857), посвященные потенциальным плоским потокам, теории волн малой амплитуды и др.

Основы теории движения вязкой жидкости были заложены французским ученым Навье (1785—1836) и английским физиком и математиком Стоксом (1819—1903). Поэтому уравнения дви­жения вязкой жидкости называются уравнениями Навье— Стокса.

В 1881 г. профессор Казанского университета И. С. Громеко (1851—1889) опубликовал работу «Некоторые случаи движения несжимаемой жидкости», в которой дал новую форму уравнений движения жидкости, удобную для получения энергетических за­висимостей. Им же впервые было проведено теоретическое иссле­дование нестационарного движения жидкости в капиллярах.

Большую роль в развитии гидравлики сыграли русские уче­ные: Н. П. Петров, Н. Е. Жуковский (1847-1921), В. Г. Шухов исследования которых в области механики жидкости стали классическими. В 1883 г. Н. П. Петров разработал гидродинами­ческую теорию смазки. Опубликованная в 1889 г. работа русско­го ученого Н. Е. Жуковского “О гидравлическом ударе в водо­проводных трубах” получила мировую известность.

Из многочисленных экспериментальных исследований движе­ния жидкости в трубах укажем на опыты с трубками малого диа­метра французского врача и испытателя Пуазёйля (1799—1869), изучавшего движение крови в сосудах, и опыты английского фи­зика Рейнольдса (1842—1912), установившего в 1883 г. закон подобия течений в трубах.

Целую эпоху в истории развития гидромеханики составляют исследования по воздухоплаванию, включающие разработку тео­рии полета самолетов и ракет. Результаты этих исследований были изложены в трудах выдающихся русских ученых Д. И.Менделеева (1834—1907),Н. Е. Жуковского и С. Д. Чаплыгина (1869—1942). В 1880 г, Д. И. Менделеев опубликовал работу «О сопротивлении жидкостей и воздухоплавании», в которой были высказаны важные положения о механизме сопротивления движению тел в жидкости и даны основные представления о пограничном слое. Созданию теории крыла и воздушного винта были посвящены исследования Н. Е. Жуковского. В 1906 г. он разработал теорию подъемной силы крыла, имеющую большое значение.

Дальнейшее развитие гидромеханики широко используется при создании современных машин различного назначения с гидроприводом, в том числе технологических

Повышение технического уровня гидрофицированных технологических: кузнечно-прессовых, металлургических и подъёмно-транспортных машин основано прежде всего на применении современного гидрооборудования и средств гидроавтоматики, обладающих высокими основными параметрами и показателями надежности. К важнейшим показателям, характеризующим эксплуатационные свойства гидрооборудования данных машин, относятся диапазон регулирования и работоспособность в широком интервале изменения температур воздуха и рабочей жидкости, а также возможность дистанционного и автоматического управления исполнительными механизмами машин. При разработке данного пособия были приняты во внимание работы по разработке, созданию и применению гидроприводов на промышленных предприятиях города Магнитогорска. В частности, учтен опыт использования элементов и систем гидроприводов технологических машин таких широко известных фирм, как “MANNESMAN REXROTH”, “BOSH”, “HITACHI”, “MOOG” на Магнитогорском металлургическом комбинате, а также в подъемно-транспортных, строительных, дорожных машинах различных фирм, используемых в тресте “Магнитострой“.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ