РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ(МОДУЛЯ)
« Гидравлика »
Основной профессиональной образовательной программы
Высшего образования – программы аспирантуры
по направлению подготовки
Машиностроение
Форма обучения: очная
Идентификационный номер образовательной программы: 080401-03-19
Тула 2020 год
ЛИСТ СОГЛАСОВАНИЯ
Рабочей программы дисциплины (модуля)
Разработчик(и):
_ Головин Константин Александрович, д.т.н., зав. каф. _ _______________
(ФИО, должность, ученая степень, ученое звание) (подпись)
Цели и задачи освоения дисциплины (модуля)
Цель дисциплины – получение теоретических и практических навыков в области гидравлики и гидравлических машин и овладение инженерными методами расчёта гидромеханизации сельскохозяйственных процессов.
В результате изучения дисциплины студент должен иметь представление:
1) о круговороте воды в природе;
2) об экологических последствиях использования водных ресурсов, об экологических проблемах водоснабжения, об агрономических требованиях при дождевании;
3) об основных направлениях гидромашиностроения (насосы, системы автоматизированного гидропривода).
Задачи:
1) основные законы гидравлики;
2) основы теории гидравлических машин, их конструкции, принципы работы и методы их рациональной эксплуатации;
3) основные принципы работы, элементы конструкции и методы эксплуатации систем гидропривода;
4) основы сельскохозяйственного водоснабжения и гидромелиорации.
Студент должен уметь:
1) решать задачи по гидростатике и гидродинамике;
2) выполнять основные расчёты и анализировать работу гидравлических машин, гидросистем в сельскохозяйственном производстве;
3) самостоятельно подбирать гидравлическое оборудование, осваивать новую технику, выбирать оптимальные режимы её работы, обеспечивающие качественное выполнение технологических процессов.
Содержание программы соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта ОПД. Ф.03
Место дисциплины (модуля) в структуре основной профессиональной образовательной программы
Дисциплина (модуль) относится к части основной профессиональной образовательной программы, формируемой участниками образовательных отношений.
Дисциплина (модуль) изучается в 3 и 4 семестре.
· 1.1. УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
· 
1.2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Лекционный курс
Тема № 1. «Общие сведения о гидравлике. Основные физические свойства жидкости». Время – 2 часа.
Цель лекции: дать понятие о предмете "Гидравлика". Ознакомить с основными физическими свойствами жидкостей.
Содержание лекции:
1.Структура и объём изучаемой дисциплины – 10мин.
2. Роль гидравлики в промышленном и сельскохозяйственном производстве -10 мин.
3. Краткая история развития гидравлики -15 мин.
4. Жидкость, основные понятия и определения – 10мин.
5. Понятие реальной и идеальной жидкости – 10 мин.
6. Основные физические свойства реальной жидкости (удельный вес, плотность, сжимаемость, температурное расширение, вязкость, текучесть, капиллярность, абсорбция) – 45мин.
Тема № 2. «Гидростатика. Равновесие жидкостей». Время - 2часа.
Цель лекции: изложить основные понятия гидростатики. Дать понятие о силе и гидростатическом давлении. Ознакомить с методами и приборами для измерения давления.
Содержание лекции:
1. Особые физические свойства воды -15 мин.
2. Силы, действующие на жидкость (массовые, поверхностные) – 5мин.
3. Гидростатическое давление – 15мин.
4. Свойства гидростатического давления -10 мин.
5. Виды гидростатического давления (абсолютное, весовое, манометрическое, вакуумметрическое) – 25 мин.
6. Методы и приборы для измерения избыточного давления и величины вакуума (пьезометры, манометры, вакуумметры) – 20 мин.
Тема № 3. «Дифференциальные уравнения равновесия жидкости (уравнения Эйлера). Сила гидростатического давления, действующая на плоские поверхности». Время – 2 часа.
Цель лекции: передать студентам знания об силовых расчётах в гидростатике.
Содержание лекции:
1. Дифференциальное уравнение равновесия жидкости (уравнение Эйлера) -25 мин.
2. Основное уравнение гидростатики – 10 мин.
3. Гидростатический напор – 10 мин.
4. Сила гидростатического давления, действующего на дно резервуара, на вертикальную и наклонную поверхности -20 мин.
5. Гидростатический парадокс -10 мин.
6. Аналитический расчёт приложения центра давления -15мин.
Тема № 4. «Основные законы гидростатики». Время – 2 часа.
Цель лекции: передать студентам знание об основных законах гидростатики.
Содержание лекции:
1. Силы гидростатического давления, действующие на криволинейные поверхности -20 мин.
·
· 2. Эпюры гидростатического давления -10 мин.
· 3. Закон Архимеда, основы теории плавания тел – 15мин.
· 4. Абсолютный и относительный покой жидких сред (показать на примерах) – 15 мин.
· 5. Закон Паскаля – 15 мин.
· 6. Закон сообщающихся сосудов - 15.
·
· Тема №5. «Основы гидродинамики». Время – 2 часа.
·
· Цель лекции: ознакомить студентов с основными понятиями гидродинамики.
·
· Содержание лекции:
· 1. Модели идеальной (невязкой) жидкости (линии тока, трубка тока, элементарная струйка и её свойства, поток жидкости) -15 мин.
· 2. Виды движения жидкости: установившееся, неустановившееся, равномерное, неравномерное, напорное, безнапорное, вихревое, безвихревое -15 мин.
· 3. Гидравлические элементы потока (живое сечение, смоченный периметр, гидравлический радиус) -15мин.
· 4. Гидравлические характеристики потока (расход, скорость, давление, эпюры распределения скоростей при ламинарном и турбулентном потоках) -20 мин.
· 5. Основы кинематики – 25 мин.
·
· Тема №6. «Основное уравнение гидродинамики - уравнение Бернулли».
· Время –2 часа.
· Цель лекции: ознакомить студентов с уравнением Бернулли
·
· Содержание лекции:
· 1. Дифференциальное уравнение движения идеальной жидкости (уравнение Эйлера) – 30 мин.
· 2. Уравнения Навье – Стокса – 15 мин.
· 3. Уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости и установившегося потока реальной жидкости -15 мин..
· 4. Геометрическая и энергетическая интерпретации уравнения Бернулли -20 мин.
Тема №7. «Режимы движения жидкости. Определение потерь напора».
Время –2 часа.
Цель лекции: освоить методику определения потерь напора по длине и на местных сопротивлениях.
Содержание лекции:
1. Режимы движения жидкости, опыты Рейнольдса. Основные статистичечские характеристики турбулентности -30 мин.
2. Шероховатость труб – 15 мин.
3. Потери напора по длине трубопровода. Формула Дарси-Вейсбаха – 15 мин.
4. Опыты Никурадзе. Формулы для определения коэффициента Дарси для ламинарного и турбулентного режимов движения жидкости -20 мин.
5. Местные гидравлические сопротивления. Определение коэффициентов потерь. Формула Вейсбаха -10 мин.
Тема №8. «Расчёты трубопроводных систем». Время –2 часа.
Цель лекции: ознакомить студентов с принципами и методикой расчёта трубопроводов. Дать понятие о гидравлическом ударе и методам его предотвращения.
Содержание лекции:
1. Гидравлический расчёт короткого трубопровода -25 мин.
2. Формула Шези. Модуль расхода и модуль скорости -20мин.
3. Гидравлический расчёт длинных трубопроводов при последовательном и параллельном соединении -25 мин.
4. Гидравлический удар в трубопроводе – 20 мин.
Тема №9. «Истечение жидкостей из отверстий и насадок. Гидравлические струи. Движение жидкостей в каналах и безнапорных трубопроводах. Понятие о фильтрации». Время – 2 часа.
Цель лекции: дать понятие об истечении жидкости из отверстий и насадок. Формирование гидравлических струй. Привести методику расчёта каналов и водопроводов и фильтрационных потоков.
Содержание лекции:
1. Истечение жидкостей из отверстий и насадок – 30 мин.
2. Опорожнение резервуаров – 15 мин.
3. Гидравлические струи. Давление струи на твёрдые поверхности – 15 мин.
4. Движение жидкости в каналах и безнапорных трубопроводах – 20 мин.
5. Понятие о фильтрации. Фильтрационные потоки – 15 мин.
Тема № 10 «Гидравлические машины. Динамические насосы».
Время –2 часа
Цель лекции: ознакомление студентов с основными характеристиками, параметрами и маркировкой насосов.
Содержание лекции:
1. Классификация лопастных насосов по принципу действия, по напору, мощности – 15 мин.
2. Центробежные насосы типа «К» и «КМ» - 15 мин.
3. Центробежные насосы с двухсторонним входом жидкости на рабочее колесо типа «Д» - 15 мин.
4. Центробежные вертикальные насосы – 10 мин.
5. Многоступенчатые центробежные насосы – 15 мин.
6. Скважные насосы – 10 мин.
7. Осевые насосы – 10 мин.
Тема №11 «Основные технические параметры насосов». Время – 2 часа.
Цель лекции: передать знание об основных технико-эксплуатационных характеристиках насосного оборудования.
Содержание лекции:
1. Полный напор и подача центробежного насоса – 20 мин.
2. Полезная (эффективная) мощность насоса - 10 мин.
3. Высота всасывания и нагнетания в насосах -15 мин.
4. КПД насоса – 10 мин.
5. Основное уравнение центробежных насосов (уравнение Эйлера) -20 мин.
6. Общая интегральная форма уравнений количества движения и момента количества движения -15 мин.
Тема № 12. «Работа центробежных насосов на сеть трубопроводов». Время - 2 часа.
Цель лекции: изложить методику расчёта работы насосов на сеть трубопроводов.
Содержание лекции:
1. Работа центробежных насосов на сеть – 10 мин.
2. Параллельная работа насосов на сеть - 10 мин.
3. Последовательная работа насосов на сеть – 10 мин.
4. Регулирование подачи центробежных насосов (дросселирование, байпасирование) -15мин.
5. Установление параметров насоса при измерении частоты вращения и диаметра рабочего колеса. Подобие гидромеханических процессов -30 мин.
6. Выбор типа насоса для конкретного случая – 15 мин.
Тема № 13. «Объёмные и роторные гидромашины». Время-2 часа.
Цель лекции: ознакомить студентов с устройством и принципом действия объёмных и роторных гидромашин.
Содержание лекции:
1. Общие сведения об объёмных гидромашинах, их классификация -15 мин.
2. Основные технико-эксплуатационные характеристики поршневых насосов (подача, неравномерность подачи, напор, высота всасывания индикаторная диаграмма, мощность) – 25 мин.
3. Роторные гидромашины – 10 мин.
4. Шестерённый насос - 10мин.
5. Аксиально-поршневой насос - 10мин.
6. Радиально-поршневой насос – 10 мин.
7. Пластинчатые насосы – 10 мин.
Тема № 14. «Основные элементы объёмного гидропривода и гидропередач» Время – 2 часа.
Цель лекции: дать понятие об объёмном гидроприводе. Ознакомить с основными элементами гидропередач и принципами их расчёта.
Содержание лекции:
1. Общие сведения, область применения, классификация гидроприводов -30 мин.
2. Основные элементы гидропривода – 25 мин.
3. Условное обозначение элементов гидропривода– 25 мин.
4. Общие сведения о гидродинамических передачах – 15мин.
5. Принцип работы гидромуфты и гидротрансформатора – 15 мин.
6. Основные рабочие характеристики гидромуфт и гидротрансформаторов -15 мин.
Тема№15. «Сельскохозяйственное водоснабжение и гидромелиорация». Время – 2 часа
Цель лекции: изложить основные нормативно-технические требования к системам водоснабжения. Ознакомить со способами и техникой полива при орошении.
Содержание лекции:
1. Современное состояние и перспективы развития водоснабжения – 10 мин.
2. Нормы водопотребления, качество воды – 10 мин.
3. Напорно-регулирующие сооружения систем водоснабжения (водонапорные башни и резервуары, водопроводные сети, водопроводная арматура, узел подготовки воды) – 15 мин.
4. Экологические требования и охрана водных источников – 10 мин.
5. Виды мелиорацией и их назначение – 10 мин.
6. Орошение. Способы и техника полива (дождевание, поверхностный полив, аэрозольное орошение, капельное орошение) – 20 мин.
7. Дождевальная техника – 15 мин.
2. Перечень лабораторных работ
3. Распределение учебного времени на изучение дисциплины
4. Перечень специализированного и лабораторного оборудования
7. Распределение времени на самостоятельную работу студентов для изучения дисциплины
6. Список рекомендованной литературы
6.1. Основная
1. и др. Гидравлика и гидромеханизация сельского хозяйства – М.: Агропромиздат, - 1990. – 368 с.
2. Палишкин и сельскохозяйственное водоснабжение. – М.: Агропромиздат,- 1990. – 351с.
3. Сабашвили, гидравлические машины и водоснабжение сельского хозяйства. – М. – 1997. – 462 с.
4. и др. Гидравлика и гидравлические машины. М.: Агропром издат, - 1995.
5. и др. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. – М.: Машиностроение, 1982. – 423 с.
6. Чугаев. – Л.: Энергия, 1970. – 552 с.
6.2. Дополнительная
1., Т – М., Л.: Энергия, 196с.
2. Альтштуль и аэродинамика. – М.: Стройиздат, 1987.-
416 с.
3. и др. Примеры расчётов по гидравлике. – М.: Стройиздат, 1976. – 256 с.
4., Фролов по гидравлике. – М.: «Колос», 199с.
5. и др. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам. Минск.: Высшая школа, 1985, - 382 с.
6. Емцев гидродинамика. М.: Машиностроение, 1978.-
440 с.
7. и др. - М.: Энергия, 1973. – 424 с.
8. Штеренлихт. – М.: Энергоиздат, 1984. – 640 с.