В гидравлических машинах жидкость взаимодействует с элементами и узлами машин. Изучением кинематического и силового взаимодействия жидкости с элементами машин занимается область науки — техническая гидродинамика.

Одним из первых трудов, относящихся к гидравлике, является трактат Архимеда «О плавающих телах», содержащий’его знаменитый закон. Согласно этому закону, на всякое тело, погруженное в жидкость, действует со стороны этой жидкости «подъемная сила», направленная вверх и равная весу вытесненной телом жидкости.

В XVI—XVII вв. в эпоху Возрождения труды Архимеда были развиты Стевином, Галилеем и Паскалем. Торричелли открыл закон истечения жидкостей из отверстий. Работами Галилея, Гюйгенса и Ньютона были установлены основные зависимости, определяющие сопротивление тела, движущегося в жидкости.

В 1742 г. М. В. Ломоносов в книге «Первые основания металлургии или рудных дел» дал сведения о строительстве плотин и водяных колес. Он изучал также движение воды в лотках, подводящих воду к обогатительным установкам на рудниках. К. Д. Фроловым разработана установка для откачки воды из шахт.

В конце XVIII в. стали применять водопроводные сети для передачи энергии на расстояние. Энергия жидкости использовалась для разведения мостов.

Русские ученые (Бернулли, Эйлер, М. В. Ломоносов) создали прочный фундамент, на котором гидравлика получила развитие как наука.

В XIX в. русскими учеными И. С. Громекой, Н. П. Петровым, Н. Е. Жуковским было положено начало развития гидродинамики.

В середине XIX в. получили распространение гидравлические прессы, был применен гидравлический аккумулятор для накопления энергии в период холостых ходов машин.

В начале XX в. были разработаны гидромоторы и гидравлические трансмиссии тракторов, была создана гидродинамическая передача, примененная и на строительных машинах.

Отечественная наука занимает передовые позиции в области теории и расчета гидропередач.

В настоящее время выпускают ряд строительных машин с гидравлическим приводом.

Физические свойства жидкостей

Жидкости обладают текучестью, т. е. малым сцеплением между частицами, поэтому они быстро принимают форму сосуда, в который помещены. При отсутствии ограничения жидкости образуют свободную поверхность. Разлитые на твердую плоскую поверхность жидкости растекаются по ней тонкой пленкой.

Для упрощения изучения общих закономерностей, присущих движущейся и покоящейся жидкости, ее часто представляют в виде несжимаемой среды, не обладающей внутренним трением (между частицами). Такую жидкость называют идеальной. Однако реальные жидкости обладают рядом свойств, которые во многом определяют область использования этих жидкостей.

Из физических свойств жидкостей наиболее важными являются плотность, весомость, сжимаемость, вязкость.

Для определения объемной массы жидкости применяют два метода. Один из них заключается во взвешивании известного объема жидкости, заключенной в мерном сосуде, который называется пикнометром. Другой основан на использовании закона Архимеда. В последнем случае можно применять два способа:
— измерение с помощью весов выталкивающей силы, действующей на поплавок, полностью погруженный в жидкость;
— с помощью ареометров.

Трубка ареометра погружается в сосуд с жидкостью и плавает в ней. Глубина погружения отсчитывается по шкале. Затем по специальным таблицам определяют объемную массу жидкости. Существуют ареометры, на шкале которых нанесены деления, соответствующие объемной массе жидкости.

С изменением температуры изменяется объем жидкости. Многие жидкости с повышением температуры расширяются. Это явление следует учитывать при измерениях и расчетах гидросистем во избежание нарушений их работы или поломок.

Вязкость жидкости как физическое свойство проявляется при ее движении. Вязкость характеризует способность жидкости сопротивляться относительному перемещению ее частиц при воздействии внешних сил.

Если представить, что жидкость течет как бы слоями, имеющими различную скорость, то естественно, что между ними возникнет сила трения. Сила трения, отнесенная к единице поверхности, называется напряжением силы трения.

Силы, препятствующие движению потока жидкости, называют гидравлическим сопротивлением.

Чем медленнее перемещается капля масла или пузырек воздуха, тем больше вязкость масла.

Еще более грубо определяют вязкость масла путем сравнения силы прилипания большого и указательного пальцев руки, когда между ними находится капля масла. Таким способом определяют потерю смазочных свойств масел при длительной их эксплуатации.

Вязкость жидкостей не является постоянной величиной; она зависит от многих факторов, из которых важнейшим является температура. С повышением температуры вязкость жидкостей уменьшается.