Гидравлика это что такое простыми словами

ГИДРАВЛИКА

Г. обычно разделяют на две части: теоретич. основы, где излагаются важнейшие положения учения о равновесии и одномерном (осреднённом) движении жидкостей, и практич. Г., где эти положения и установленные эмпирич. путём закономерности применяются для решения конкретных инженерных задач. Осн. разделы практич. Г.: течение по трубам (Г. трубопроводов), течение в каналах и реках (Г. открытых русел), истечение жидкостей из отверстий и через водосливы, движение в пористых средах (фильтрация). Во всех разделах Г. рассматривается как установившееся (стационарное), так и неустановившееся (нестационарное) движение жидкости. При этом основными исходными ур-ниями являются Бернулли уравнение, неразрывности уравнение и эмпирич. ф-лы для определения потерь напора.

В Г. трубопроводов рассматриваются способы определения размеров труб, необходимых для обеспечения заданного расхода жидкости при заданных условиях и для решения ряда вопросов, возникающих при проектировании и строительстве трубопроводов разл. назначения (водопроводы, напорные трубопроводы электростанций, нефтепроводы, газопроводы и пр.); исследуется вопрос о распределении скоростей в трубах, что имеет большое значение для расчётов теплопередачи, устройств пневматич. и гидравлич. транспорта, при измерении расходов и т. д. Теория неустановившегося движения в трубах используется при исследовании гидравлич. удара.

В Г. открытых русел рассматриваются способы определения глубины воды в каналах при заданном расходе и уклоне дна при проектировании судоходных, оросительных, гидроэнергетич. и др. каналов, при выправит. работах на реках и др. При этом исследуются вопросы о распределении скоростей по сечению потока, расчёта движения наносов и пр.

В разделах Г., посвящённых истечению жидкости из отверстий и через водосливы, приводятся расчетные зависимости для определения необходимых размеров отверстий в разл. резервуарах, шлюзах, плотинах, водопропускных трубах и т. д., а также для определения скоростей истечения жидкостей и времени опорожнения резервуаров. Гидравлич. теория фильтрации даёт методы расчёта дебита и скорости течения жидкостей в разл. условиях безнапорного и напорного потоков (фильтрация воды через плотины, фильтрация нефти, газа и воды в пластовых условиях, фильтрация из каналов, приток к грунтовым колодцам и пр.). В Г. исследуются также движение наносов в открытых потоках и пульпы в трубах, методы измерений в натурных и лабораторных условиях, моделирование гидравлич. явлений и др. вопросы.

Практич. значение Г. возросло в связи с необходимостью транспортировки разл. жидкостей и газов. Всё чаще для этих целей вместо эмпирич. ф-л применяют методы гидроаэромеханики и устанавливаемые ею закономерности.

Лит.: Чугаев P. Р., Гидравлика. (Техническая механика жидкости), 4 изд., Л., 1982; Альтшуль А. Д., Киселев П. Г., Гидравлика и аэродинамика, 2 изд., M., 1975; Емцев Б. Т., Техническая гидромеханика, M., 1978.

Источник

Принцип работы гидравлики

Гидравлическая система: расчет, схема, устройство. Типы гидравлических систем

Гидравлическая система представляет собой устройство, предназначенное для преобразования небольшого усилия в значительное с использованием для передачи энергии какой-либо жидкости.

Сфера использования

Принцип действия

Работает любая гидравлическая система по принципу обычного жидкостного рычага. Подаваемая внутрь такого узла рабочая среда (в большинстве случаев масло) создает одинаковое давление во всех его точках. Это означает то, что, приложив малое усилие на маленькой площади, можно выдержать значительную нагрузку на большой.

Далее рассмотрим принцип действия подобного устройства на примере такого узла, как гидравлическая тормозная система автомобиля. Конструкция последней довольно-таки проста. Схема ее включает в себя несколько цилиндров (главный тормозной, заполненный жидкостью, и вспомогательные). Все эти элементы соединены друг с другом трубками. При нажатии водителем на педаль поршень в главном цилиндре приходит в движение. В результате жидкость начинает перемещаться по трубкам и попадает в расположенные рядом с колесами вспомогательные цилиндры. После этого и срабатывает торможение.

Устройство промышленных систем

Гидравлический тормоз автомобиля — конструкция, как видите, довольно-таки простая. В промышленных машинах и механизмах используются жидкостные устройства посложнее. Конструкция у них может быть разной (в зависимости от сферы применения). Однако принципиальная схема гидравлической системы промышленного образца всегда одинакова. Обычно в нее включаются следующие элементы:

Преимущества и недостатки гидравлических систем

К достоинствам узлов, работающих по этому принципу, можно отнести:

Помимо достоинств, имеются у гидравлических промышленных систем, конечно же, и определенные недостатки. К таковым относят:

Расчет гидравлической системы

При проектировании подобных устройств принимается во внимание множество самых разных факторов. К таковым можно отнести, к примеру, кинематический коэффициент вязкости жидкости, ее плотность, длину трубопроводов, диаметры штоков и т. д.

Основными целями выполнения расчетов такого устройства, как гидравлическая система, чаще всего является определение:

Производится расчет гидравлической системы с использованием разного рода арифметических формул.

Типы гидравлических систем

Подразделяются все такие устройства на две основные группы: открытого и закрытого типа.

Открытую конструкцию имеют обычно устройства малой и средней мощности. В более сложных системах закрытого типа вместо цилиндра используется гидродвигатель. Жидкость поступает в него из насоса, а затем снова возвращается в магистраль.

Классификация гидравлических машин

Гидравлические машины классифицируют по принципу действия и внутреннему строению.

Главное разделение – насосы и гидравлические двигатели.

К насосам относятся такие группы:

Гидравлические двигатели разделяются на:

Однако у гидравлических двигателей, большинство моделей можно использовать как насос. Следовательно, они могут разделяться на объёмные и динамические.

Принцип работы и устройство гидромашин

С развитием технологий, появляется все больше новых машин, используемых в различных отраслях промышленности.

Лопастные насосы

Этот тип гидромашин, получил огромное распространение в обеспечение населения водой. Эти насосы можно разделить на осевые и центробежные.

Если говорить о принципе действия центробежного насоса, то в этом случае жидкость будет двигаться от центра колеса к периферии под воздействием центробежных сил.

Из каких элементов состоит: основное колесо (рабочее) на котором располагаются лопасти, подвод воды и отвод, а также двигатель. Колесо состоит из двух круглых пластин, между которыми располагаются изогнутые лопасти и подвижная ось двигателя. Колесо вращается в противоположную сторону изгиба лопаток. Тем самым, двигатель с помощью него передаёт потоку механическую энергию.

Осевой насос подразумевает движение жидкости только вдоль подвижной оси, на которой могут располагаться несколько рабочих колёс с лопастями. Они расположены так, чтобы вода поднималась вокруг оси до нужно отметки. В некоторых моделях таких насосов, можно регулировать положение лопастей.

Поршневой насос

Принцип работы заключается в вытеснение жидкости находящийся в рабочей камере, с помощью подвижных элементов насоса. Рабочая камера представляет собой емкость, в которой есть вход и выход для жидкости. Подвижные элементы бывают трёх видов: диафрагма, плунжер и поршень.

Устройство поршневого насоса: шатун, кривошип, поршень, цилиндр (корпус в котором двигается вытесняющая поверхность), пружинные клапаны (впускной и выпускной), ёмкость для жидкости.

Именно поршневые модели являются самыми распространёнными из вытеснителей. В них может присутствовать один, два или несколько поршней.

Плунжерные варианты используются реже вследствие своей дороговизны (это связанно с высокой точностью изготовления движущихся элементов). Однако их преимуществом перед поршневыми, является возможность получения высокого давления.

Состоит плунжерный насос из: ведущий вал, кулачок, плунжер, корпус (цилиндр), пружина (плунжер двигается вперёд с помощью кулачка, а обратно под воздействием пружины).

Самый постой в изготовление, вследствие этого дешёвый вариант – Диафрагменный насос. Из-за простой конструкции, этот вариант не подходит для создания большого давления. Прочность диафрагмы не предназначена для высоких нагрузок. Он состоит из: шток, гибкая диафрагма, корпус, два клапана (впускной и выпускной).

Шестерные насосы

Это машины роторного типа. Они получили большую популярность среди нерегулируемых насосов. Такой агрегат состоит из: две одинаковые шестерни (зацепленные друг за друга), камера п-образной формы (в ней и находятся шестерни), разделитель.

Принцип работы: после запуска двигателя, из всасывающего отверстия, вода попадает в зону между зубьями. Дальнейшее вращение шестерней, приводит к передвижению жидкости в нагнетательную плоскость. В месте зацепления шестерен, жидкость вытесняется и под воздействием давления попадает к дальнейшим рабочим частям насоса.

Преимущества таких гидромашин:

Пластинчатые гидромашины

Это не то же самое, что и лопастные машины (динамический вид). Рабочими поверхностями здесь являются шиберы (пластины). Они относятся к объёмному виду. Подвижным элементом является ротор. Он совершает вращательные движения. А шиберы двигаются по возвратно-поступательной траектории внутри ротора.

Пластинчатые гидромашины подразделяются на две группы: однократные и двукратные. Первый вариант может быть регулируемым, второй нерегулируемый.

Состоят такие агрегаты из: шиберы с пружинами (от двух и более), рабочие камеры (условно разделяются пластинами), ротор.

Рабочий процесс: после запуска двигателя, ротор начинает движение. Шиберы под воздействием пружин, плотно соприкасаются со стенками статора и разделяют общую рабочую емкость на две герметичные камеры (если пластине две). Под воздействием всасывания, емкости заполняются жидкостью и в ходе вращения, передают её в выходное отверстие.

Преимущества пластинчатых гидромашин:

Поворотный гидродвигатель

Особенностью таких агрегатов, является ограничение угла рабочего вала. Они широко применяются в создание рулевого управления сельскохозяйственных машин. Угол оборота, напрямую зависит от количества пластин. Если она одна, он будет составлять примерно 270 градусов, если две – 150, три – 70.

Чтобы регулировать работу вала, потребуется специальный гидрораспределитель. Этот вид агрегатов не подходит для работы с большим давлением жидкости.

Гидротурбины

В этих гидромашинах, механическая энергия протекающей жидкости, передаётся лопастям рабочего колеса. Самый масштабный и яркий пример использования гидротурбин, это гидроэлектростанции. Они разделяются на реактивные и активные.

Состоит такой агрегат из рабочего колеса, подводящего аппарата или сопла (зависит от типа турбины).

По внутреннему строению их можно разделить на ковшовые, диагональные, осевые и радиально-осевые.

Предшественником гидротурбин, можно назвать водяное колесо, которое приводилось в движение с помощью мощного потока воды (их устанавливали на реках или больших ручьях).

Осевые турбины

Самые быстроходные из всех видов турбин. Рабочее колесо по форме напоминает вентилятор с большими лопастями, которые могут быть как фиксированными, так и подвижными. В таких турбинах обязательно устанавливается подающий аппарат. Он отвечает за КПД агрегата, а также в нужным момент полностью перекрывает подступ воды к лопастям. Также обязательным элементом, являются трубы для откачивания воды.

Поворотно-лопастные турбины

Осевой вид турбины, с изменяющими своё положение лопастями. Всего их в такой конструкции может быть 8 штук. Сама конструкция напоминает гребной винт. Изменение положения лопастей, даёт возможность сохранять высокий показатель КПД при уменьшении и незначительном увеличение силы напора. Если лопасти зафиксированы, этот вид будет называться пропеллерным. Он самый дешёвый и самый ограниченный в возможностях (может работать только в одной силе потока).

Самым редким вариантом поворотно-лопастных турбин, являются двухперовые. Их главное отличие от других видов, это разделение лопасти на два пера. Такие модели активно используют за границей.

Радиально-осевые турбины

Его главной особенностью является простота конструкции и невысокая цена. На самых больших гидроэлектростанциях, установлены именно такие гидротурбины. Им принадлежит рекорд по выдаваемой мощности.

В этом виде турбин жидкость поступает на рабочее колесо с наружной стороны. Проходя по радиусу, минуя множество каналов определённой формы, она достигает центра и заставляет ротор раскручиваться. Для того, чтобы жидкость поступала равномерно и правильно, колесо окружается спиральной камерой, за которой находится направляющий аппарат. Его лопасти располагаются под определёнными углами, для увеличения КПД турбины. Когда вода отдала свою механическую энергию рабочему колесу, она откачивается с помощью специальных труб.

Главным минусом этого вида турбин, являются фиксированные лопасти. Тем самым, радиально-осевая турбина может показать высокой значение КПД, только при определённых напорах. Если использовать Радиально-осевую турбину при напоре в 700 м, её размер должен быть огромен, вследствие чего, она сильно проигрывает ковшовым турбинам. Максимально допустимой силой напора, для достижения высокого показателя КПД, будет отметка в 300м.

Диагональные турбины

Этот вид вобрал в себя лучшие качества двух предыдущих. Диагональные турбины, являются новой разработкой, по сравнению с другими. Главной особенностью этого вида, является гол наклона лопастей (30-60 градусов). И в это же время, лопасти можно регулировать. Вследствие этого, диагональные турбины подходят для обширного диапазона мощностей потока, сохраняя высокий показатель КПД.

Однако такая универсальность и производительность дорого обходится. Это связанно со сложностью конструкции.

Есть диагональные турбины с фиксированными лопастями. Они распространены на небольших ГЭС.

Ковшовые гидротурбины

Этот вид предназначен для работы с большими напорами. Ковшовые турбины относятся к активному типу в отличие от остальных. Рабочее колесо приводится в действие отдельными струями воды, попадающими на ковши колеса. Сами струи формируются с помощью направленных отверстий или сопл. Их может быть до шести штук. Рабочее колесо состоит из диска, с закреплёнными на нём ковшами.

Ковшовые гидротурбины разделяются на вертикальные и горизонтальные. Второй вариант используется на средних гидроэлектростанциях.

Источник

ГИДРАВЛИКА

Полезное

Смотреть что такое «ГИДРАВЛИКА» в других словарях:

ГИДРАВЛИКА — (от греч. hydor вода и aulos трубка), наука о законах движения и равновесия жидкостей и способах приложения этих законов к решению задач инженерной практики. В отличие от гидромеханики, в Г. устанавливают приближённые зависимости, ограничиваясь… … Физическая энциклопедия

гидравлика — и, ж. hydraulique f., нем. Hydraulik <лат., гр. 1. Наука о движении жидких тел. Сл. 18. Гидравлика нужна инженеру, сколь часто случается ему делать плотины, слюзы и машины для выливания воды. ПСЗ 16 96. 2. Гидравлические механизмы и устройства … Исторический словарь галлицизмов русского языка

Гидравлика — Гидравлика: область науки и техники, связанная с использованием жидкости в качестве рабочей среды. Источник: БЕЗОПАСНОСТЬ ОБОРУДОВАНИЯ. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ К ГИДРАВЛИЧЕСКИМ И ПНЕВМАТИЧЕСКИМ СИСТЕМАМ И ИХ КОМПОНЕНТАМ. ГИДРАВЛИКА. ГОСТ 31177… … Официальная терминология

ГИДРАВЛИКА — (от гидро. и греческого aulos трубка), раздел механики, изучающий законы движения и равновесия жидкостей, а также способы приложения этих законов к решению задач инженерной практики … Современная энциклопедия

ГИДРАВЛИКА — (от гидро. и греч. aulos трубка) наука, изучающая законы движения и равновесия жидкостей и способы приложения этих законов к решению инженерных задач … Большой Энциклопедический словарь

ГИДРАВЛИКА — ГИДРАВЛИКА, раздел физики и механики, изучающий законы движения и равновесия жидкостей и способы приложения этих законов к решению задач инженерной практики. см. также МЕХАНИКА СПЛОШНЫХ СРЕД, ГИДРОДИНАМИКА … Научно-технический энциклопедический словарь

ГИДРАВЛИКА — ГИДРАВЛИКА, гидравлики, мн. нет, жен. (от греч. hydor вода и aulos труба). Наука о водяных сооружениях и двигателях. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

ГИДРАВЛИКА — ГИДРАВЛИКА, и, жен. Раздел физики наука о законах равновесия и движения жидкостей и о способах их практического применения. | прил. гидравлический, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

гидравлика — сущ., кол во синонимов: 2 • гидродинамика (4) • электрогидравлика (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

Источник

Значение слова гидравлика

Словарь Ушакова

Энциклопедический словарь

Словарь Ожегова

ГИДРАВЛИКА, и, ж. Раздел физики наука о законах равновесия и движения жидкостей и о способах их практического применения.

| прил. гидравлический, ая, ое.

Словарь Ефремовой

Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

— есть учение о движении жидкостей, приноровленное к практическим целям. Искусство управлять движением вод в естественных и искусственных руслах и резервуарах, а также пользоваться течением воды и ветром для производства работы существовало в глубокой древности, но название гидравлики было в древности присвоено искусству устраивать водяные органы (ΰδραυλις значит звучащая вода, от слов ΰδωρ — вода, αύλός — флейта). Первое сочинение о движении текущих вод появилось в Риме в 1638-м году и написано Бенедиктом Кастелли, учеником Галилея, а первое открытие, послужившее исходным основанием дальнейшего развития гидравлики и гидродинамики, была найденная Торричелли зависимость между скоростью истечения жидкости из тонкостенного отверстия в сосуде и высотой столба жидкости над отверстием. Эта зависимость была найдена опытным путем и открытие опубликовано в 1644 году. Первые попытки доказать закон Торричелли теоретически были делаемы Вариньоном в 1667 году и Ньютоном в 1687 и 1712 годах; но только позднее, а именно в 1738 году, была найдена Даниилом Бернулли общая теорема Г. установившегося течения, из которой закон Торричелли получается как следствие. Под установившимся течением (mouvement permanent) подразумевается такое движение жидкости, при котором в каждой точке пространства, занимаемого жидкостью, величины и направления скоростей точек жидкости и величины давлений не изменяются с течением времени. При таком движений все те точки жидкости, которые последовательно проходят через одну и ту же точку пространства, движутся одна за другой по одной и той же траектории; каждую такую траекторию можно назвать линией тока. Если взять площадку малых размеров, нормальную к траектории и через все точки контура площадки провести линии тока, то они образуют поверхность, внутри которой будет заключаться некоторая струя текущей жидкости, поперечные сечения которой, вообще говоря, будут неодинаковы в различных местах. Предположим, что имеется установившийся поток тяжелой несжимаемой жидкости. Возьмем на одной и той же линии тока две точки: М ₁ и М ₂; пусть v₁, р ₁ суть скорость и давление в М ₁, v₂, р ₂ — в точке M₂, z₁ и z₂, пусть будут ординаты этих точек, то есть высоты их над некоторой горизонтальной плоскостью, γ — вес единицы объема жидкости, g — ускорение силы тяжести. В применении к установившемуся течению тяжелой несжимаемой совершенной жидкости (т. е. жидкости, не обладающей внутренним трением) теорема Д. Бернулли заключается в том, что во всех точках каждой линии тока сумма

имеет постоянную для каждой линии тока величину, а потому:

Обыкновенно отношение γ р: называют пьезометрической высотой в точке М, отношение v₂ 2 :2g называется высотой скорости в М. Если от точки M отложить вверх высоту пьезометрическую, то уровень оконечности этой длины называется тезометрическим уровнем точки М. Если от пьезометрического уровня отложить вверх еще высоту скорости, то оконечность этой длины будет иметь над горизонтальной плоскостью, от которой считаются ординаты, высоту равную сумме (А). Следовательно, по теореме Д. Бернулли, для всех точек одной и той же линии тока, высота (А) одна и та же. Из двух точек М ₁ и М ₂ одна находится выше, другая ниже, по течению струи; пусть М ₁ есть верховая. М ₂ — низовая точка. Избыток высоты пьезометрического уровня верховой точки под пьезометрическим уровнем низовой точки называется напором между ними. Из равенства (B) следует:

т. е., что напор равняется избытку высоты скорости низовой точки над высотой скорости верховой точки. Обыкновенно формула (С) применяется к двум поперечным сечениям одной и той же струи; тогда точки М ₁ и M₂ означают центры или середины площадей сечений. Эта формула получена при предположениях, что жидкость не обладает трением, что в жидкости не образуется водоворотов; тогда весь напор между двумя сечениями идет на возрастание живой силы течения при переходе от одного сечения к другому. Если же жидкость несовершенная, обладающая внутренним трением, или при быстром расширении струи в каком-либо месте, где вследствие этого образуются сильные водовороты, то происходит трата напора на преодоление возникающих при этом сопротивлений и формула (С) перестает быть верной.

В этих случаях основной формулой служит другая формула, которая, подобно формуле (С), может быть получена из закона изменения живой силы (см. Живая сила), если принять в расчет, кроме работы давлений и силы тяжести, еще работу гидравлических сопротивлений; формула эта:

где H есть работа гидравлических сопротивлений на единицу веса жидкости. Можно сказать, что H есть потеря напора на преодоление гидравлических сопротивлений. Потеря напора происходит:

1) При движении жидкости по трубам, вследствие внутреннего трения жидкости и трения ее о стенки трубы; эту потерю напора выражают так:

где e — длина, d — диаметр трубы, v — скорость течения, λ — коэффициент трения.

2) При быстром изменении поперечного сечения струи. Если струя быстро расширяется, то в месте расширения образуются водовороты, в которых происходит сильная потеря напора на преодоление внутреннего трения в этих водоворотах. Борда (в 1766 г.) показал, чему равна потеря напора в этих случаях. Если v₁ есть скорость непосредственно перед расширением и v₂ — скорость в расширенном месте, при чем эти скорости могут быть различны, то геометрическая разность (см.) между скоростью v₁ и скоростью v₂ будет потерянная скорость w , величина потери напора равна квадрату потерянной скорости, деленному на удвоенное ускорение силы тяжести, при чем

где p₁ и p₂ площади поперечных сечений струи в сжатом и расширенном местах.

Если струя быстро сжимается, то вслед за тем образуется снова расширение и водовороты, так что и в этих случаях происходит потеря напора.

3) Когда труба образует колено, то в этом месте также происходит потеря напора вследствие образования водоворотов; по той же причине происходит потеря напора при закруглении трубы. Предмет Г. весьма обширен. Он обнимает собой вопросы об истечении жидкости из сосудов через отверстия с насадками разного вида или без оных, о течении жидкости через водосливы, по трубам, по каналам и рекам, вопросы о давлении текущей струи или потока на препятствия или погруженные тела, вопросы о действии гидравлических приемников, насосов, водоподъемных механизмов, далее вопросы о течении газов и т. д. Приводя здесь указание на некоторые сочинения и руководства по гидравлике, мы должны заметить, что в настоящее время гидродинамика уже в состоянии дать некоторые теоретические соображения относительно некоторых вопросов, рассматриваемых в гидравлике.

Сочинения по гидравлике: R ühlmann, «Hydromechanik»; Collignon, «Cours de mécanique, Hydraulique» (1870); Grashof, «Theoretische Maschinenlehre, Hydraulik» (1875); Phillips, «Cours d’hy draulique et d’hydrostatique» (1875); Weisbach, «Experimental-Hydraulik» (1855); Максименко, «Курс гидравлики» (в «Сборнике Института инжен. пут. сообщ.», вып. 13, 15, 16, 17, 19); Менделеев, «О сопротивлении жидкостей и воздухоплавании» (1880). См. еще Гидротехника.

Источник