Аннотация дисциплины
Целью дисциплины является подготовка бакалавров по направлению 15.03.04 Автоматизация тех процессов и производств к решению практических задач, возникающих при расчете, проектировании, эксплуатации, различных автотранспортных средств на основе различных гидравлических устройств. Другой важной целью является получение студентами в рамках общепрофессиональной дисциплины конкретных знаний в области механики жидкости и практического использования законов этой отрасли знания при практической эксплуатации транспортно-технологических машин и комплексов.
2 Содержание учебной дисциплины « Гидромеханика и основы гидропривода »
Таблица 2.1
| № темы | Название основных тем и вопросов, изучаемых в рамках дисциплины | Кол-во часов, отводимых на лекции по теме |
| 1. | ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИДКОСТИ Жидкости -капельные, газообразные. Жидкости -рабочее тело гидропривода или объект перемещения. Силы, действующие на жидкость, давление, его измерение, приборы для измерения давления. Плотность, удельный вес, сжимаемость, тепловое расширение, вязкость жидкости. Кавитация, псевдокавитация. Компетенции: иметь представление о свойствах жидкости, влияющих на работу гидропривода. | |
| 2. | ГИДРОСТАТИКА Основной закон гидростатики. Эпюры давления. Пьезометрическая плоскость. Силы давления на плоские и криволинейные стенки. Компетенции: знать основные законы равновесия жидкости, уметь рассчитывать силы давления на плоские и криволинейные стенки, строить эпюры давления | |
| 3. | ГИДРОДИНАМИКА Виды движения жидкости. Расход жидкости. Уравнение неразрывности потока. Режимы течения жидкости. Ламинарный и турбулентный режимы. Число Рейнольдса. Уравнение Бернулли. Потери энергии, по длине и местные. Определение коэффициентов потерь. Суммарные потери, характеристики простого трубопровода. Понятие идеальной и реальной жидкости. ПК-19Энергетические линии, их построение для различных случаев. Применение уравнения Бернулли для гидравлического расчета трубопровода. Компетенции: знать основные законы движения жидкости, овладеть методикой гидравлического расчета трубопровода, уметь построить энергетические линии для различного вида трубопроводов и видов жидкости: реальной и идеальной, уметь строить и пользоваться характеристикой трубопровода. | |
| 4. | ГИДРОМАШИНЫ Классификация гидромашин: насосы, гидродвигатели, гидропередачи. Динамические и объемные машины. Параметры гидромашин. Центробежные насосы: теоретические, действительные и паспортные характеристики. Работа центробежных насосов на сеть. Определение рабочей точки насоса. Влияние частоты вращения и диаметра рабочего колеса насоса на его характеристику. Пересчет характеристики. Поршневые насосы. Устройство и работа в насосной установке. Роторные насосы. Аксиально-поршневые насосы. Компетенции: иметь представление об устройстве и принципах работы гидромашин, овладеть методикой расчета работы насоса, уметь определять рабочую точку насоса, уметь пересчитывать характеристики центробежных насосов на новые частоты вращения и диаметр рабочего насоса. | |
| 5. | ОСНОВЫГИДРОПРИВОДА Структура объемного гидропривода. Насосы и гидродвигатели. Направляющая аппаратура: гидрораспределители, обратные клапаны. Регулирующая гидроаппаратура: дроссели, предохранительные клапаны. Вспомогательные аппараты: баки, фильтры. Основные схемы гидропривода: с разомкнутой и замкнутой циркуляцией жидкости. Регулирование гидропривода: машинное и дроссельное. Компетенции: ознакомиться с основами устройства, принципами работы и способами регулирования гидропривода, научиться читать и чертить простейшие схемы гидропривода. | |
| Итого |
Лабораторные работы и практические занятия
| Лабораторные и практические работы | ||
| Таблица 3.1.1 | ||
| Номер | Наименование лабораторной работы | Объем, |
| лаб. работы | час | |
| Приборы для измерения давления. (лаб. работа) | ||
| Определение коэффициента потерь на трение по длине трубопровода. | ||
| 1’ | Нормальные испытания центробежного насоса. (лаб. работа) | |
| Итого |
Самостоятельная работа студентов
Самостоятельная работа студентов (СРС) представлена в таблице 4.1.
Таблица 4.1
| Форма СРС | Номер семестра | Срок выполнения | Время, затрачиваемое на выполнение СРС, час |
| Контрольная работа | До начала сессии |
Контрольная работа
4.1.1. Цель работы и её содержание
Студент заочной и заочно-сокращенной формы обучения выполняет одну контрольную работу, содержащую задачи на основные темы «Гидростатика», «Гидродинамика», «Гидромашины (насосы)». Первая задача подразумевает определение сил давления на плоские и криволинейные стенки сосуда при различном давлении в этом сосуде. Во второй задаче необходимо определить один из параметров потока: давление, силу, напор (высоту) – один тип задачи; расход жидкости (скорость поршня) – второй тип задачи; диаметр трубопровода в установке для перемещения жидкости – третий тип задачи.
Первый тип задачи решается аналитически, второй и третий типы - графоаналитически. Студенту согласно варианту достается один из трех типов задач.
В третьей задаче контрольной работы определяется рабочая точка насоса и его параметры в насосной установке, имеющей различные варианты конструкции.
Общие указания
Контрольная работа выполняется, как правило, в ученической тетради в клеточку в рукописном варианте. Возможно выполнение работы в машинном варианте на стандартных листах белой бумаги А4 с соответствующим титульным листом. Титульный лист содержит наименование учебного заведения, кафедру «Теплотехника и гидравлика», наименование контрольной работы по дисциплине «Гидромеханика и основы гидропривода», ФИО, номер учебной группы, шифр (номер) зачетки, год выполнения.
Все чертежи установок должны быть выполнены аккуратно, с помощью чертежных инструментов, карандашом. Все графики должны быть выполнены либо на миллиметровой бумаге, либо с помощью машинной графики с обозначением осей, размерности параметров и единиц измерения в произвольном масштабе, но так чтобы график занимал все поле листа размером А4.
Возможно представление контрольной работы в виде файла в редакторе MS Word 6.0 и выше, сохраненном в формате DOC. Файл присылается на адрес электронной почты преподавателя.
Оформленная контрольная работа (в виде ученической тетради или на стандартных листах, скрепленных в папке) присылаются в деканат до начала сессии.
Индивидуальный вариант выбирается в соответствии с номером зачетной книжки
| Таблица 4. 2 Варианты контрольных работ | ||||||
| Две последние цифры номера зачётки | Номер задачи | |||||
| №1 | №2 | №3 | ||||
| 1-1a | 2-1a | 3-1a | ||||
| 1-1b | 2-1b | 3-1b | ||||
| 1-1c | 2-1c | 3-1c | ||||
| 1-1d | 2-1d | 3-1d | ||||
| 1-1e | 2-1e | 3-1e | ||||
| 1-2a | 2-2a | 3-2a | ||||
| 1-2b | 2-2b | 3-2b | ||||
| 1-2c | 2-2c | 3-2c | ||||
| 1-2d | 2-2d | 3-2d | ||||
| 1-2e | 2-2e | 3-2e | ||||
| 1-3a | 2-3a | 3-3a | ||||
| 1-3b | 2-3b | 3-3b | ||||
| 1-3c | 2-3c | 3-3c | ||||
| 1-3d | 2-3d | 3-3d | ||||
| 1-3e | 2-3e | 3-3e | ||||
| 1-4a | 2-4a | 3-4a | ||||
| 1-4b | 2-4b | 3-4b | ||||
| 1-4c | 2-4c | 3-4c | ||||
| 1-4d | 2-4d | 3-4d | ||||
| 1-4e | 2-4e | 3-4e | ||||
| 1-5a | 2-5a | 3-5a | ||||
| 1-5b | 2-5b | 3-5b | ||||
| 1-5c | 2-5c | 3-5c | ||||
| 1-5d | 2-5d | 3-5d | ||||
| 1-5e | 2-5e | 3-5e |
Условия задач
4.1.5. Пример выполнения контрольной работы
Министерство образования и науки РФ
ФГБОУ ВПО
Волгоградский государственный технический университет
Факультет подготовки и переподготовки инженерных кадров
Кафедра: «Теплотехника и гидравлика»
Контрольная работа
по дисциплине «Гидромеханика и основы гидропривода»
Выполнил:
студент гр. ______
_________________
Проверил
_________________
Волгоград 20___ г.
Вопросы для подготовки к зачету
Свойства жидкостей
- Определение жидкости. Капельная жидкость и газ. Плотность, удельный и относительный вес жидкости.
- Силы, действующие в жидкости. Напряжения, возникающие в жидкости. Закон вязкого трения Ньютона-Петрова.
- Вязкость. Динамический и кинематический коэффициенты вязкости. Единицы их измерения. Зависимость кинематического и динамического коэффициентов вязкости от плотности и температуры жидкости. Влияние вязкости на работу гидросистем транспортных средств
- Сжимаемость и температурное расширение жидкости. Давление насыщенного пара, кавитация.
- Виды рабочих жидкостей. Функции рабочих жидкостей и требования предъявляемые к рабочим жидкостям.
Гидростатика
- Гидростатическое давление. Абсолютное, избыточное и вакуумметрическое давление. Единицы измерения в системе СИ и технической системе измерения. Приборы для измерения давления.
- Дифференциальное уравнение равновесия жидкости (уравнение Эйлера).
- Закон Паскаля. Использование закона Паскаля в технических устройствах.
- Пьезометрический и гидростатический напоры. Поверхности уровня при абсолютном и относительном движении жидкости.
- Интегрирование дифференциального уравнения равновесия жидкости Эйлера. Основное уравнение гидростатики.
- Эпюры гидростатического давления и их построение. Эпюры давления на плоские и криволинейные стенки.
- Силы давления на плоскую стенку. Центр давления жидкости на плоскую стенку.
- Силы давления на криволинейную стенку. Центр давления жидкости на криволинейную стенку.
- Закон Архимеда. Плавание тел.
- Относительный покой жидкости. Случаи относительного покоя.
Гидродинамика
- Основные понятия кинематики жидкости (траектория, линия тока, трубка тока, элементарная струйка). Скорость движения жидкости (мгновенная, местная, средняя и осредненная). Живое сечение потока, расход жидкости. Понятие о гидравлическом радиусе.
- Дифференциальное уравнение движения идеальной жидкости (уравнение Эйлера).
- Уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости.
- Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости конечных размеров. Геометрический и энергетический смысл уравнения Бернулли.
- Понятие о гидравлическом, пьезометрическом и геодезическом уклонах.
- Примеры использования уравнения Бернулли в практических целях (измерение скорости и расхода жидкости).
- Основные понятия теории подобия. Гидродинамическое подобие. Число подобия Рейнольдса. Опыт Рейнольдса. Критическое число Рейнольдса.
- Режимы движения жидкости. Сравнительные характеристики. Законы распределения скоростей по сечению круглой трубы при различных режимах течения жидкости.
- Потери напора на трение по длине трубы при ламинарном движении жидкости. Закон Пуазейля. Формула Дарси-Вейсбаха.
- Потери энергии по длине трубопровода при турбулентном движении.
- Определение коэффициента гидравлического сопротивления при турбулентном движении. Эмпирические формулы определения коэффициента гидравлических потерь на трение по длине трубопровода.
- Экспериментальное определение коэффициента гидравлических потерь при турбулентном движении.
- Местные гидравлические сопротивления, простейшие виды местных сопротивлений. Формулы для определения потерь напора в местных сопротивлениях. Потери энергии при внезапном сужении и расширении трубопровода.
- Типы трубопроводов. Основные задачи при расчете трубопроводов.
- Расчет трубопровода при параллельном соединении труб.
- Расчет трубопровода при последовательном соединении трубопроводов.
- Гидравлический удар в трубах. Формула Н. Е. Жуковского.
Гидромашины
- Гидромашины. Классификация по энергетическому принципу. Виды рабочих жидкостей, используемых в гидромашинах.
- Насосы динамические и объемные. Сравнительные свойства.
- Центробежный насос. Принципиальная схема. Условия работы. Основные параметры.
- Баланс энергии в лопастном насосе. Механический, гидравлический, объемный КПД.
- Характеристическое уравнение центробежного насоса. Теоретическая характеристика насоса.
- Действительные характеристики центробежных насосов при различных углах наклона лопасти рабочего колеса.
- Работа центробежного насоса на сеть. Определение рабочей точки.
- Регулирование подачи центробежного насоса.
- Параллельное и последовательное включение центробежных насосов.
- Кавитация в лопастном насосе. Допустимая высота всасывания.
- Принцип действия, и области применения объемных гидромашин.
- Поршневые насосы. Неравномерность подачи, способы ее снижения. Графики мгновенной подачи поршневых насосов различных конструкций.
- Регулирование подачи поршневого насоса.
- Объемные насосы радиального типа. Классификация. Области применения.
- Роторно-поршневой насос аксиально-плунжерного типа. Принцип действия. Регулирование подачи.
- Шестеренчатые насосы. Принцип действия. Возможность регулирования подачи.
- Пластинчатые насосы. Принцип действия. Регулирование подачи.
- Роторно-поршневой насос радиально-плунжерного типа. Принцип действия. Регулирование подачи.
- Роторно-поршневой насос аксиально-плунжерного типа. Принцип действия. Регулирование подачи.
- Объемный гидропривод. Классификация. Принцип действия.
- Гидропередачи возвратно-поступательного движения. Примеры технического использования.
- Объемные гидропередачи вращательного движения. Примеры технического применения.
- Регулирование скорости выходного звена объемного гидропривода.
Порядок аттестации
Аттестация по дисциплине «Гидромеханика и основы гидропривода» проводится в виде зачета. На зачете необходимо ответить на 1 теоретический вопрос из приведенного выше перечня.
7. Основная и дополнительная литература
Основная литература:
1. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. Учебник для машиностроительных ВУЗов/ Б.Б. Некрасов, Т.М. Башта, С.С. Руднев.-4 издание перераб.- М.: Издательство «Альянс», 2009г.
2. Сборник задач по машиностроительной гидравлике: Учебное пособие/ Д.А. Бутаев, З.А. Калмыкова, Л.Г. Подвидз и др.- 5 издание, стереотип.- М.: Издательство «Альянс», 2009г.
3. Гидравлика и гидравлические машины и гидроприводы. Учебник для машиностроительных ВУЗов/ Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др.-2-е издание перераб.- М.: Машиностроение, 1982 г.
4. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам / Под ред. Б.Б. Некрасова - 2-е издание перераб. И доп. Минск: Высшая школа, 1985 г.
5. Определение сил давления жидкости на стенки сосудов (гидростатика в примерах и задачах): Учеб. пособие/ Е. А. Дьячков, В. Д. Зорин, С. Г. Телица, Е. А. Федянов/ ВолгГТУ. – Волгоград, 2004. – 44 с.
Дополнительная литература:
6. Гидравлика, гидромашины, гидропневмопривод. Учебник для машиностроительных ВУЗов / Т.В. Артемьева, Т.М. Лысенко, А.Н. Румянцева, СП. Стесин.- М: Издательство «Академия», 2011 г.
7. Никитин О.Ф. Гидравлика и гидропневмопривод. Учебник для машиностроительных ВУЗов.- М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010 г.
Перечень методических указаний
1. Приборы для измерения давления. Методические указания к лабораторной работе/ Сост. С.Г. Телица, СВ. Солоденков, К.В. Приходьков, К.И. Лютин. Волгоград. Гос. Техн. Ун-т.- Волгоград, 2007.-12с.
2. Истечение жидкости через отверстия и насадки: Методические указания к лабораторной работе/ Сост. Е.А. Дьячков, В.Д. Зорин, Волгоград. Гос. Техн. Ун-т.- Волгоград, 2005.-16с.
3. Экспериментальное определение составляющих уравнения Бернулли: Методические указания к лабораторной работе / Сост. С.Г. Телица; Волгоград. Гос. Техн. Ун-т.- Волгоград, 2004.-15с.
4. Определение коэффициента потерь на трение по длине трубопровода: Методические указания к лабораторной работе / Сост. СВ. Солоденков, Е.А. Федянов. ВолгГТУ.-2003.-11с.
5. Нормальные испытания центробежного насоса: Методические указания к лабораторной работе / Сост. СВ. Солоденков, Ю.И. Моисеев. Волгоград. Гос. Техн. Ун-т.- Волгоград, 2003.-11 с.
6. Испытание поршневого насоса: Методические указания к лабораторной работе / Сост. Е.А. Дьячков, К.В. Приходьков. Волгоград. Гос. Техн. Ун-т.- Волгоград, 2007.- 14с.
7. Испытание аксиально-плунжерного насоса: Методические указания к лабораторной работе / Сост. Е.А. Дьячков, К.В. Приходьков. Волгоград. Гос. Техн. Ун-т.- Волгоград, 2005.- 15с.