Балаковский инженерно – технологический институт
филиал федерального государственного автономного образовательного
учреждения высшего профессионального образования
«Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Кафедра «Процессы и аппараты химической технологии»
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине
« С.3.1.5 Гидравлика и гидропневмопривод_»
по специальности 190109.65 «Наземные транспортно-технологические средства»
Специализация №2 «Подъмно-транспортные, строительные, дорожные средства и оборудование»
форма обучения – очное курс – 3, 4 семестр – 6, 7 зачетных единиц –5 часов в неделю – 3, 2 всего часов –180 в том числе:
лекции – 36 коллоквиумы – практические занятия – лабораторные занятия – самостоятельная работа – зачет – экзамен –6 семестр РГР – семестр курсовая работа – семестр курсовой проект – семестр Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры « _» 20 года, протокол № _ Зав. кафедрой ПХТ _/Н. A.Устинов/ Рабочая программа утверждена на заседании УМКС/УМКН «_ _» 20 года, протокол № _ Председатель УМКС/УМКН _/ А.П.Кобзев / Балаково 1. Цели и задачи дисциплины Цель преподавания дисциплины:
– обеспечить подготовку специалистов, способных разобраться с принципами действия и устройством гидромашин, гидрооборудования, системами гидро-и пневмопривода НТС, схемами гидропривода;
знакомых с основными методами, математическим аппаратом механики жидкости и газа, теоретическими основами гидравлики;
имеющих навыки расчета, проектирования и испытания гидро – и пневмоприводов подъемно-транспортных, строительных, дорожных средств и оборудования.
Задачи изучения дисциплины: ….
ознакомление студентов с методологией и общими принципами расчета и проектирования систем гидро-и пневмопривода НТС. Материалы дисциплины используются студентами на старших курсах в курсовом и дипломном проектировании.
2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО Курс " Гидравлика и гидропневмопривод" входит в состав базовой части профессионального цикла подготовки специалистов по специальности «Наземные транспортно-технологические средства». Дисциплина занимает промежуточное положение между общими, математическими, естественнонаучными и специальными.
2.1. Перечень дисциплин, усвоение которых необходимо для изучения данной дисциплины:
- высшая математика;
- общая физика;
- сопротивление материалов;
- детали машин и основы конструирования машин;
- машиностроительное черчение:
- теоретическая механика.
Конкретизация необходимых знаний по данным дисциплинам проведена при разработке вопросов входного контроля и приводится в них.
2.2. Требования к «входным знаниям», умениям и компетенциям обучающегося, необходимым при освоении данной дисциплины и приобретенным в результате освоения предшествующих дисциплин:
- Знать: международную систему единиц физических величин, дифференциальное и интегральное исчисление; методы обработки экспериментальных данных, стандарты ЕСКД по оформлению технических документов и чертежей деталей и схем.
- Уметь: пользоваться международной системой единиц измерения, определять получаемую размерность и преобразовывать ее, проводить вычисление дифференциальных и интегральных функций, правильно оформить текстовый документ технического содержания и выполнить чертеж детали и схемы.
- Иметь навыки: сводного обращения и преобразования единиц физических величин, выполнения вычислений дифференциальных и интегральных функций, пользования стандартами ЕСКД, выполнения рабочих чертежей деталей и схемов.
- Иметь представление: о физические свойства жидких твердых и газообразных тел, установившееся и неустановившееся движение твердых тел, потенциальной и кинетической энергия тела, центре тяжести плоской фигуры, статическомй момент инерции, моменте инерции фигуры относительно оси, напряжениях и их классификация, уравнение количества движения, теореме о моменте количества движения, условии равновесия системы тел.
3. Требования к результатам освоения дисциплины Изучение дисциплины направлено на формирование следующих компетенций: ОК-2, ОК-3, ОК-5, ОК-7, ОК-8, ПК-1, ПК-2, ПК-3, ПК-4, ПК-5, ПК-6, ПК-7, ПК-8, ПК-9, ПК-12, ПК-18, ПК-25, ПК-26, ПК-27 ПСК-3.1, ПСК-3.2, ПСК-3.3, ПСК-3.4, ПСК-3.5, ПСК-3.6, ПСК-3.7, ПСК-3.8, ПСК-3.9, ПСК-3.10, ПСК-3.11, ПСК-3.12, ПСКПСК-3.14, ПСК-3.15, ПСК-3.16, ПСК-3.17, ПСК-3.18, ПСК-3.19, ПСК-3.20, ПСК- 3.21, ПСК-3.22, ПСК-3. (указываются коды компетенций в соответствии с ФГОС ВПО. Кроме того, можно включать дополнительные компетенции) Студент должен знать:
– основные законы технической гидромеханики и их использование в гидро – и пневмоприводе;
– принципы работы гидромашин и гидрооборудования;
– типы и принципы действия гидро-и пневмоприводов;
– основы расчетов гидро-и пневмоприводов ПСМ.
… Студент должен уметь:
– решать инженерные задачи технической гидромеханики;
– разбираться в схемах гидропривода машин и отдельных механизмов, самим их разрабатывать;
– производить выбор гидродвигателей и гидрооборудования.
Студент должен владеть: общими навыками нахождения необходимой нормативно-технической документации.
4. Распределение трудоемкости (час.) дисциплины по темам Стабилизация и синхронизация движений Исполнительные устройства. Распределительная и регулирующая аппаратура № Всего № Тема лекции. Вопросы, отрабатываемые на лекции темы часов лекции Введение. Предмет дисциплины, цели и задачи изучения. Перспективы развития гидропривода. Основные методы механики жидкости и газа, математический аппарат механики жидкости и газа. Рабочие жидкости для гидро- и пневмопривода, их основные свойства.
Модель идеальной (невязкой) жидкости. Дифференциальное уравнение Эйлера. Динамика вязкой несжимаемой жидкости, уравнения Навье-Стокса и Рейнольдса. Турбулентные движения несжимаемой жидкости, турбулентность и ее статистические характеристики Силы, действующие на жидкость. Гидростатическое давление и его свойства. Дифференциальное уравнение Эйлера равновесия жидкости. Примеры интегрирования. Основное уравнение гидростатики. Закон Паскаля. Сила давления жидкости на плоские и криволинейные поверхности. Закон Архимеда. Плавание тел.
Основные понятия кинематики и динамики жидкости. Траектория, линия тока, элементарная струйка, живое сечение, поток жидкости. Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли для потока идеальной и реальной жидкости, его геометрическая и энергетическая интерпретация. Примеры использования.
Ламинарный и турбулентный режимы движение жидкости. Кавитация.
Ламинарное движение жидкости в круглой трубе, распределение скоростей по сечению потока, средняя скорость, расход, потери давления. Ламинарное движение жидкости в плоских и кольцевых зазорах. Основы теории гидродинамического подобия и моделирования гидродинамических явлений.
Потери давления, коэффициент гидравлического трения, его расчет.
Потери напора на местных сопротивлениях. Коэффициент местного сопротивления. Потери давления в гидроаппаратуре. Особенности течения жидкости в гидролиниях и каналах гидропередач.
Истечение жидкости из отверстий и насадок при постоянном и переменном напорах.
Воздействие потока на стенки неподвижного и движущегося каналов. Воздействие струи на твердые преграды.
Неустановившееся движение жидкости. Инерционный напор. Гидроудар в трубах. Способы снижения давления при гидроударе.
Гидравлический расчет простых и сложных трубопроводов.
Последовательное и параллельное соединение трубопроводов. Разветвленные трубопроводы. ( Расчет длинного трубопровода, короткого, сифона ). Расчет трубопроводов гидропередач. Характеристика трубопроводов.
Лпастные гидромашины. Устройство и принцип действия Уравнение Эйлера для гидромашин. Центробежный насос. Характеристика, баланс энергии, КПД. Последовательное и параллельное включение. Работа на сеть. Регулирование подачи потребителю.
Помпаж. Осевые, вихревые, грунтовые насосы.
Поршневые насосы. Принцип действия и схема установки. График подачи, способы уменьшения неравномерности. Баланс энергии, Роторные гидромашины. Принцип работы, основные параметры, характеристика. Радиально-поршневые, аксиально-поршневые, шестеренные, пластинчатые. Регулирование подачи потребителю.
Высокомоментные гидромоторы. Гидроцилиндры. Торможение поршня в конце хода. Поворотные гидродвигатели. Выбор насосов Гидромуфты и гидротрансформаторы. Принцип работы, характеристики, преимущества и недостатки Гидродроссели (винтовые, пакетные, игольчатые, диафрагменные).
Гидрораспределители. Типы, обозначение на гидросхемах, примеры использования. Напорные гидроклапаны прямого и непрямого действия, редукционные клапаны, дифференциальные, обратные, гидрозамки, последовательности включения, выдержки времени. Типы, назначение, обозначение на гидросхемах. Выбор и особенности использования. Делители и регуляторы потока, емкости и соединения, гидроаккумуляторы.
Делители и регуляторы потока. Гидроаккумуляторы. Схема включения в систему. Фильтры рабочей жидкости, охладители. Гидробаки, гидролинии и соединения, уплотнительные устройства Анализ и проектирование схем гидропривода. Нерегулируемая Способы регулирования скоростей движения выходных звеньев гидропривода. Гидропередачи с машинным регулированием ( Объемное регулирование). Схемы, внешние характеристики, КПД и область применения. Гидропередачи с дроссельным регулированием Дроссельное регулирование при параллельной установке дросселя.
Дроссельное регулирование при последовательной установке дросселя. Сравнение способов регулирования гидропривода.
Стабилизация использованием регулятора потока. Способы синхронизации, схемы, расчет. Методика расчета и проектирования гидропередач Следящий гидропривод. Основные типы гидроусилителей, точность Сравнение пневмо- и гидроприводов. Подготовка воздуха для гидросистем. Пневмоприводы подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и роботов. Схемы привода некоторых манипуляторов.
Исполнительные устройства. Распределительная и регулирующая аппаратура Пневмодвигатели, пневматическая распределительная и регулирующая аппаратура. Способы остановки пневмоцилиндров и позиционирования. Пневмодвигатели, пневматическая распределительная и регулирующая аппаратура.
№ Всего № Тема коллоквиума. Вопросы, отрабатываемые на коллоквиуме темы часов коллоквиума № Всего № Тема практического занятия. Вопросы, отрабатываемые на Свойства жидкости, основное уравнение гидростатики, сила давления жидкости на поверхности.
№ Всего Наименование лабораторной работы. Вопросы, отрабатываемые на Экспериментальное изучение режимов движения жидкости.
Определение коэффициента гидравлического трения прямой трубы.
Определение коэффициентов местных гидравлических сопротивлений.
Исследование характеристики трубопроводной системы и подбор насоса Снятие характеристики предохранительного клапана.
Снятие характеристики гидропривода с дроссельным регулированием.
Зачет предусмотрен учебным планом в 7семестре.
1. Роль гидропривода в НТС, его преимущества и недостатки.
2. Лопастные гидромашины. Подача, напор, мощность.
3. Лопастные гидромашины. Баланс энергии, КПД.
4. Последовательное и параллельное включение лопастных машин.
5. Насосная установка. Характеристика.
6. Неустойчивая работа насосной установки. ( Помпаж ) 7. Работа насоса на разветвляющийся трубопровод.
8. Регулирование режима работы лопастного насоса дросселированием на выходе.
9. Регулирование режима работы лопастного насоса перепуском.
10. Регулирование режима работы лопастного насоса частотой вращения вала насоса.
11. Поршневые насосы. Классификация, принцип действия. Способы выравнивания подачи.
12. Скорость, ускорение поршня в поршневых насосах Закон изменения подачи, способы выравнивания.
13. Общие свойства объемных гидромашин и их отличие от лопастных.
14. Роторные гидромашины, характеристика, общие свойства, способы регулирования подачи.
15. Шестеренные гидромашины.
16. Пластинчатые гидромашины.
17. Аксиально-поршневые гидромашины.
18. Радиально-поршневые гидромашины.
19. Гидроцилиндры. Классификация, расчет, уплотнение поршня и штока.
20. Торможение поршня в конце хода. Расчет демпфера гидроцилиндра.
21. Поворотные гидродвигатели. Расчетные зависимости.
22. Гидродроссели. Расчет винтового дросселя.
23. Гидродроссели. Расчет игольчатого дросселя.
24. Гидродроссели. Расчет пакетного дросселя.
25. Гидродроссели. Расчет диафрагменого дросселя.
26. Предохранительные клапаны прямого и непрямого действия. Особенности их использования. Характеристика.
27. Усилия на гидроклапан, расчет клапанов. Выравнивание характеристики.
28. Дифференциальный предохранительный клапан.
29. Клапан последовательности включения.
30. Редукционный клапан.
31. Гидрозамок. Пример установки в схеме.
32. Гидроклапан выдержки времени.
33. Гидрораспределители. (Типы, назначение, свойства.) 34. Золотниковые гидрораспределители. Расчетные зависимости.
35. Гидроаккумуляторы. Назначение, схема включения.
36. Ограничение скорости опускания рабочих органов. Расчет замедлительного дросселя.
37. Объемное регулирование гидропривода. Характеристика, КПД.
38. Дроссельное регулирование гидропривода при параллельной установке дросселя.
39. Дроссельное регулирование гидропривода при последовательной установке дросселя.
40. Сравнение способов регулирования гидропривода по КПД процесса управления и стабильности скорости.
41. Делитель потока. Расчетные зависимости.
42. Стабилизация и синхронизация движения выходных звеньев гидропривода. Регулятор потока.
43. Стабилизация и синхронизация движения выходных звеньев гидропривода. Синхронизация дросселями.
44. Стабилизация и синхронизация движения выходных звеньев гидропривода. Синхронизация последовательным включением гидроцилиндров.
45. Стабилизация и синхронизация движения выходных звеньев гидропривода. Синхронизация цилиндром-дозатором.
46. Стабилизация и синхронизация движения выходных звеньев гидропривода. Синхронизация дозаторами вращения.
47. Стабилизация и синхронизация движения выходных звеньев гидропривода. Синхронизация делителем потока.
48. Следящий гидропривод. Гидроусилитель с механической обратной связью.
49. Следящий гидропривод. Гидроусилитель крутящего момента.
50. Следящий гидропривод. Гидроусилитель типа "Струйная трубка" 51. Следящий гидропривод. Гидроусилитель типа "Сопло-заслонка."
52. Чувствительность, точность и устойчивость работы гидроусилителя.
53. Особенности пневмопривода, его преимущества и недостатки.
54. Торможение поршней в пневмоприводе, позиционирование.
55. Гидродинамические передачи. Гидромуфта.
56. Гидродинамические передачи. Гидротрансформатор.
57. Гидроудар в трубопроводах.
Экзамен предусмотрен учебным планом в 6 семестре.
1. Предмет дисциплины, цели и задачи изучения. Перспективы развития гидропривода.
2. Рабочие жидкости для гидропривода и пневмопривода их основные свойства. Понятие об идеальной жидкости.
3. Силы, действующие на жидкость. Гидростатическое давление и его свойства.
4. Дифференциальное уравнение Эйлера равновесия жидкости.
5. Основное уравнение гидростатики. Закон Паскаля.
6. Приборы для измерения давления. Пьезометр, жидкостный манометр, дифференциальный манометр, вакуумметр.
7. Сила давления жидкости на плоские и криволинейные поверхности.
8. Закон Архимеда. Плавание тел.
9. Дифференциальное уравнение Эйлера движения идеальной жидкости.
10. Уравнения Навье-Стокса.
11. Основные понятия кинематики и динамики жидкости. Траектория, линия тока, элементарная струйка, живое сечение, поток жидкости.
12. Уравнение неразрывности.
13. Уравнение Бернулли для потока идеальной и реальной жидкости, его геометрическая и энергетическая интерпретация.
14. Примеры использования. ( Трубка Пито, водомер Вентури, водоструйный насос.) 15. Ламинарный и турбулентный режимы движение жидкости.
16. Ламинарное движение жидкости в круглой трубе, распределение скоростей по сечению потока, средняя скорость, расход, потери давления.
17. Ламинарное движение жидкости в плоских и кольцевых зазорах.
18. Турбулентное движение жидкости. Пульсации скоростей и давлений, осредненная скорость. Понятие о пограничном слое.
19. Потери давления, коэффициент гидравлического трения, его расчет.
20. Потери напора на местных сопротивлениях. Коэффициент местного сопротивления.
21. Потери давления в гидроаппаратуре. Особенности течения жидкости в гидролиниях и каналах гидропередач.
22. Истечение жидкости из отверстий и насадок при постоянном и переменном напорах.
23. Воздействие потока на стенки неподвижного и движущегося каналов.
24. Воздействие струи на твердые преграды.
25. Неустановившееся движение жидкости. Инерционный напор.
26. Гидроудар в трубах. Способы снижения давления при гидроударе. Практическое использование гидроудара. Гидротаран.
27. Гидравлический расчет трубопроводов. ( Последовательное и параллельное соединение трубопроводов. Разветвленные трубопроводы. Расчет длинного трубопровода, короткого, сифона ).
28. Расчет трубопроводов гидропередач. Характеристика трубопроводов.
Контрольные вопросы по оценке остаточных знаний 1. Перечислить физические свойства жидкости и величины их характеризующие.
2. Записать формулу для расчета гидростатического давления в точке расположенной на глубине "h" от поверхности. (Основное уравнение гидростатики.) 3. Как передается жидкостью давление, оказываемое на ее поверхность. (Закон Паскаля.) 4. Записать формулу определяющую силу давления жидкости на плоские поверхности.
5. Чему равна выталкивающая сила, действующая на тело, погруженное в жидкость? (Закон Архимеда.) 6. Записать уравнение постоянства расхода (неразрывности) для потока жидкости.
7. Записать уравнение Бернулли для потока идеальной жидкости.
8. Записать уравнение Бернулли для потока реальной жидкости.
9. Что такое число Рейнольдса? Что оно характеризует?
10. Какие режимы движения жидкости Вы знаете? В чем между ними разница?
11. Что понимается под термином "НАПОР" в гидравлике?
12. Записать формулу потерь напора по длине в круглой трубе.
13. От каких факторов зависит коэффициент гидравлического трения?
14. Какие факторы определяют выбор эмпирической формулы для расчета коэффициента гидравлического трения?
15. Записать формулу потерь напора на местном сопротивлении.
16. От каких факторов зависит коэффициент местного сопротивления?
17. Записать формулу расхода жидкости через отверстие в тонкой стенке.
18. От каких факторов зависит коэффициент истечения жидкости из отверстий и насадок?
19. Что такое насадок? Какие типы насадков Вы знаете?
20. В чем разница между длинным и коротким трубопроводом с гидравлической точки зрения?
21. Что такое гидроудар?
22. В чем разница между лопастными и объемными гидромашинами?
23. Перечислить способы регулирования подачи потребителям при использовании лопастных машин.
24. Для чего используют последовательное и параллельное соединение центробежных насосов?
25. По какому закону изменяется подача в поршневых насосах с кривошипно-шатунным приводом? Назовите способы ее выравнивания.
«