1827
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова»
ГИДРАВЛИКА И ГИДРОПРИВОД.
Методические указания для самостоятельной работы студентов, обучающихся по
специальности 35.02.03 - Технология деревообработки
Воронеж 2018
2
УДК 532 Кондратенко И. Ю. Гидравлика и гидропривод [Электронный ресурс]: мето-
дические указания для самостоятельной работы студентов, обучающихся по специальности 35.02.03 -Технология деревообработки / И. Ю. Кондратенко; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2018. – 19 с.
Рецензент: старший научный сотрудник |
|
22 отдела научно-исследовательского |
|
2 управления научно-исследовательского |
|
НИЦ (ППО и УА ВВС), канд.техн.наук |
О.Л. Ерин |
3
1.ВВЕДЕНИЕ
1.1. Самостоятельная работа как важнейшая форма учебного процесса.
Самостоятельная работа студентов (СРС) в ВУЗе является важным видом учебной и научной деятельности студента. Формы самостоятельной работы студентов разнообразны. Они включают в себя:
–изучение и систематизацию нормативно-инструкционных и справочных материалов с использованием информационно-поисковых систем "Кон- сультант-плюс", "Гарант", глобальной сети "Интернет";
–изучение учебной, научной и методической литературы, материалов периодических изданий с привлечением электронных средств статистической, периодической и научной информации;
– подготовку докладов и рефератов;
– участие в работе студенческих конференций, комплексных научных исследованиях.
Самостоятельная работа приобщает студентов к научному творчеству, поиску и решению актуальных современных проблем.
При организации СРС важным и необходимым условием становятся формирование умения самостоятельной работы для приобретения знаний, навыков и возможности организации учебной и научной деятельности.
Целью самостоятельной работы студентов является овладение фундаментальными знаниями, профессиональными умениями и навыками деятельности по профилю, опытом творческой, исследовательской деятельности. Самостоятельная работа студентов способствует развитию самостоятельности, ответственности и организованности, творческого подхода к решению проблем учебного и профессионального уровня.
Задачами СРС являются:
–систематизация и закрепление полученных теоретических знаний и практических умений студентов;
–углубление и расширение теоретических знаний;
–формирование умений использовать нормативную, правовую, справочную документацию и специальную литературу;
–развитие познавательных способностей и активности студентов: творческой инициативы, самостоятельности, ответственности и организованности;
–формирование самостоятельности мышления, способностей к саморазвитию, самосовершенствованию и самореализации;
–развитие исследовательских умений;
использование материала, собранного и полученного в ходе самостоятельных занятий на семинарах, на практических и лабораторных заняти-
4
ях, при написании курсовых и выпускной квалификационной работ, для эффективной подготовки к итоговым зачѐтам и экзаменам.
1.2. Общие рекомендации по организации самостоятельной работы
Основной формой самостоятельной работы студента является изучение конспекта лекций, рекомендованной литературы, активное участие на практических и семинарских занятиях. Но для успешной учебной деятельности, еѐ интенсификации, необходимо учитывать следующие субъективные факторы:
1.Знание школьного программного материала, наличие прочной системы знаний, необходимой для усвоения основных вузовских курсов.
2.Наличие умений, навыков умственного труда:
а) умение конспектировать на лекции и при работе с книгой; б) владение логическими операциями: сравнение, анализ, синтез, обоб-
щение, определение понятий, правила систематизации и классификации.
3.Специфика познавательных психических процессов: внимание, память, речь, наблюдательность, интеллект и мышление. Слабое развитие каждого из них становится серьезным препятствием в учебе.
4.Хорошая работоспособность, которая обеспечивается нормальным физическим состоянием. Результат обучения оценивается не количеством сообщаемой информации, а качеством еѐ усвоения, умением еѐ использовать и развитием у себя способности к дальнейшему самостоятельному образованию.
5.Соответствие избранной деятельности, профессии индивидуальным способностям. Необходимо выработать у себя умение саморегулировать своѐ эмоциональное состояние и устранять обстоятельства, нарушающие деловой настрой, мешающие намеченной работе.
6.Овладение оптимальным стилем работы, обеспечивающим успех в деятельности. Чередование труда и пауз в работе, периоды отдыха, индивиду-
ально обоснованная норма продолжительности сна, предпочтение вечерних или утренних занятий, стрессоустойчивость на экзаменах и особенности подготовки к ним.
7. Уровень требований к себе, определяемый сложившейся самооценкой. Адекватная оценка знаний, достоинств, недостатков - важная составляющая самоорганизации человека, без нее невозможна успешная работа по управлению своим поведением, деятельностью.
Перед началом работы студент должен ознакомиться с графиком самостоятельной работы студента и понять логическую схему освоения курса.
Конспект лекции должен включать тему лекции, перечень вопросов, рекомендованные преподавателем информационные источники (первоисточники и исследовательскую, учебную и справочную литературу),
5
основные понятия, объяснявшиеся в лекции. Студент должен проработать конспект дома, выделить основной материал, по необходимости дополнить пропущенное при конспектировании за счет материалов учебника и иной литературы, выделить непонятное или недостаточно понятное и сформулировать вопросы, которые можно будет задать преподавателю во время индивидуальных консультаций.
При самостоятельной работе студент должен начинать с освоения соответствующего раздела в рекомендованном учебнике, потом дополнять информацию за счет дополнительных информационных источников.
2.Гидравлика и гидропривод
2.1.Цели и задачи дисциплины «Гидравлика и гидропривод»
Целью дисциплины является ознакомление учащихся с основными законами и положениями гидравлики, типовыми схемами гидроприводов, знание которых необходимо для грамотной эксплуатации технологического оборудования предприятий лесной промышленности.
Врезультате освоения учебной дисциплины обучающийся должен
знать:
-закономерности явлений, протекающих в жидкой среде;
-физические основы функционирования гидравлических систем;
-методику расчета основных гидравлических параметров;
-назначение, типы, устройство и принцип работы различных видов насосов и гидравлических двигателей;
Врезультате освоения учебной дисциплины обучающийся должен
уметь:
-производить измерение давления жидкости в любой гидравлической системе с использованием измерительных приборов;
-определять режим течения жидкости;
-вычислять потери напора;
-выбирать типы, марки насосов согласно нормам технологического процесса;
-рассчитывать основные параметры гидропривода.
2.2. Требования к результатам освоения дисциплины
В процессе освоения дисциплины у обучающихся должны формироваться общие компетенции (ОК):
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и не стандартных ситуациях и нести за них ответственность.
6
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.
ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.
ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.
ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), результат выполнения заданий.
ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.
ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.
В процессе освоения дисциплины у обучающихся должны формироваться профессиональные компетенции (ПК):
ПК 1.1. Участвовать в разработке технологических процессов деревообрабатывающих производств, процессов технологической подготовки производства, конструкций изделий с использованием системы автоматизированного проектирования (САПР).
ПК 1.2. Составлять карты технологического процесса по сем этапам изготовления продукции деревообрабатывающих производств.
ПК 1.3. Организовывать ведение технологического процесса изготовления продукции деревообработки.
2.3. Тематический план и содержание учебной дисциплины «Гидравлика и гидропривод»
Таблица 1.
Наименова- |
Содержание учебного материала, лабораторные и прак- |
Об |
Уро- |
|
тические работы, |
ъе |
вень |
||
ние |
||||
самостоятельная работа обучающихся. |
м |
освое |
||
|
||||
разделов и |
|
ча |
ния |
|
тем |
|
с |
|
|
|
|
|
||
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
|
|
|
Раздел 1. |
|
34 |
|
|
Гидравлика |
|
|
|
|
Тема 1.1. |
Содержание учебного материала: |
|
|
|
Цели и задачи дисциплины. Краткое содержание дисцип- |
|
|
||
Введе- |
лины. История развития гидравлики.Гидравлическое поня- |
|
|
|
ние.Физическ |
тие «жидкость» и «газ». Основные свойства жидкостей: |
|
|
|
ие свойства |
плотность, удельный вес, сжимаемость, температурное |
3 |
1 |
|
жидкости |
расширение, вязкость. Зависимость вязкости от температу- |
|
|
|
|
ры и давления. Коэффициент динамической и кинематиче- |
|
|
|
|
ской вязкости. |
|
|
|
Тема 1.2. |
Содержание учебного материала: |
|
|
|
Определение сил, действующих на жидкость. Гидростати- |
6 |
2 |
||
Гидростатика. |
ческое давление в жидкости, его свойства. Виды давления: |
|||
|
||||
Гидростати- |
абсолютное, избыточное, вакуум, атмосферное. Понятие о |
|
|
|
ческое давле- |
физической и технической атмосферах. Единицы и прибо- |
|
|
|
ние в жидко- |
ры для измерения давления. Основное уравнение гидроста- |
|
|
|
сти, его свой- |
тики. Гидростатический и пьезометрический напоры. |
|
|
|
ства. |
|
|
|
|
|
|
|
|
7
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
Лабораторная работа: Измерение давления и исследова- |
4 |
|
|
|
ние его распределения в жидкости, находящейся в абсо- |
|
|
|
|
лютном покое. |
|
|
|
|
Самостоятельная работа: |
|
|
|
|
Работа с учебной литературой (2 ч.). |
3 |
|
|
|
Оформление отчета по лабораторной работе(1ч.). |
|
|
|
Тема 1. 3. |
Содержание учебного материала: |
|
|
|
Абсолютный |
Абсолютный и относительный покой жидкости. Давление |
|
|
|
и относитель- |
жидкости на дно и стенки сосудов. Закон Паскаля. Гидрав- |
5 |
1 |
|
ный покой |
лические машины: гидравлический пресс, гидравлический |
|||
|
|
|||
жидкости. За- |
аккумулятор, гидравлический мультипликатор, их устрой- |
|
|
|
кон Паскаля. |
ство и принцип действия. Закон Архимеда. |
|
|
|
|
Лабораторная работа: |
|
|
|
|
Исследование относительного покоя жидкости во вра- |
2 |
|
|
|
щающемся сосуде. |
|
|
|
|
Самостоятельная работа: |
|
|
|
|
Оформление отчета по лабораторной работе(1ч.). |
|
|
|
|
Проработка конспектов занятий, работа с учебной литера- |
5,2 |
|
|
|
турой (2ч.). |
|
||
|
|
|
||
|
Выполнение рефератов (1,2 ч.). |
|
|
|
|
Подготовка к промежуточной аттестации(1ч.). |
|
|
|
Тема 1. 4. |
Содержание учебного материала: |
|
|
|
Основные по- |
|
|
||
|
|
|
||
Основные понятия о линии тока, траектории, об элемен- |
|
|
||
нятия гидро- |
|
|
||
динамики. |
тарной струйкеи потоке жидкости. Живое сечение потока, |
4 |
2 |
|
|
его характеристики: площадь живого сечения, смоченный |
|
|
|
|
периметр, гидравлический радиус, средняя скорость, рас- |
|
|
|
|
ход жидкости. |
|
|
|
|
Самостоятельная работа: |
|
|
|
|
Проработка конспектов занятий, работа с учебной литера- |
2,2 |
|
|
|
турой (1ч.). |
|
||
|
|
|
||
|
Подготовка к выполнению тестовых заданий(1,2ч.). |
|
|
|
Тема 1.5. |
Содержание учебного материала: |
4 |
2 |
|
Основные за- |
|
|
|
|
Уравнение неразрывности потока. Закон сохранения массы |
|
|
||
коны гидро- |
|
|
||
жидкости. Уравнение Бернулли для потока идеальной жид- |
|
|
||
динамики. |
|
|
||
кости. Закон сохранения энергии в идеальной жидкости. |
|
|
||
|
|
|
||
|
Размерность всех членов уравнения Бернул- |
|
|
|
|
ли.Энергетический и геометрический смысл уравнения |
|
|
|
|
Бернулли. Измерение скоростного напора и скорости пото- |
|
|
|
|
ка с помощью трубок Пито. |
|
|
|
|
Лабораторная работа: |
2 |
|
|
|
Исследование законов сохранения энергии и массы приме- |
|
|
|
|
нительно к потоку жидкости. |
|
|
|
|
Самостоятельная работа: |
|
|
|
|
Оформление отчета по лабораторной работе(1ч.). |
2,5 |
|
|
|
Работа с учебной литературой (1,5ч.). |
|
||
|
|
|
||
Тема 1.6. |
Содержание учебного материала: |
8 |
2 |
|
Движение |
|
|
|
|
жидкости по |
Определение режимов движения жидкости, критерий Рей- |
|
|
|
трубопрово- |
нольдса. Понятие гидравлических потерь напора по длине |
|
|
|
дам. |
трубопровода. Местные и полные потери напора. Коэффи- |
|
|
|
|
циент гидравлического трения. Формула Дарси – Вейсбаха. |
|
|
|
|
Расчет простого трубопровода. Понятие о гидравлическом |
|
|
|
|
ударе в трубах и меры его предотвращения. |
|
|
|
|
Лабораторная работа: |
|
|
|
|
Определение режимов движения жидкости. |
2 |
|
|
|
|
|
||
|
Лабораторная работа: |
|
|
|
|
Исследование потерь напора по длине. |
2 |
|
|
|
|
|
||
|
Лабораторная работа: |
|
|
|
|
Исследование коэффициентов местных потерь напора. |
2 |
|
|
|
|
|
8
|
Самостоятельная работа: |
|
|
|
Проработка конспектов занятий, работа с учебной литера- |
|
|
|
турой (2ч.). |
|
|
|
Оформление отчетовпо лабораторным работам (3ч.). |
7,4 |
|
|
Выполнение рефератов (1,2 ч.). |
|
|
|
Подготовка к выполнению тестовых заданий(1,2ч.). |
|
|
Тема 1.7. |
Содержание учебного материала: |
4 |
2 |
Истечение |
|
|
|
Классификация истечения жидкости. Определение скоро- |
|
|
|
жидкостей из |
|
|
|
отверстий и |
сти и расхода при истечении идеальной жидкости. Виды |
|
|
насадков. |
насадков, их применение.Коэффициент расхода насадка. |
|
|
|
Коэффициент сжатия струи. |
|
|
|
Лабораторная работа: |
4 |
|
|
Истечение жидкости через малое отверстие и насадки. |
|
|
|
|
|
|
|
Самостоятельная работа: |
|
|
|
Проработка конспектов занятий, работа с учебной литера- |
5,9 |
|
|
турой (2,5ч.). |
|
|
|
|
|
|
|
Оформление отчета по лабораторной работе(1ч.). |
|
|
|
Выполнение рефератов (1,2ч.). |
|
|
|
Подготовка к промежуточной аттестации(1,2ч.). |
|
|
Раздел 2. |
|
18 |
|
Гидропривод |
|
|
|
|
|
|
|
|
Содержание учебного материала: |
4 |
2 |
|
|
|
|
|
Общие сведения о гидроприводе, его назначение, примене- |
|
|
Тема 2.1. |
ние. Объемный и динамический гидроприводы. Классифи- |
|
|
Гидропривод. |
кация объемного гидропривода. Основные элементы схе- |
|
|
Назначение. |
мы. |
|
|
Классифика- |
|
|
|
ция. Основ- |
Лабораторная работа: |
4 |
|
ные элементы |
Исследование характеристик объемного гидропривода с |
|
|
схемы. |
возвратно-поступательным движением выходного звена. |
|
|
|
Лабораторная работа: |
|
|
|
Исследование характеристик объемного регулируемого |
4 |
|
|
гидропривода с вращательным движением выходного зве- |
|
|
|
|
|
|
|
на. |
|
|
|
Самостоятельная работа: |
|
|
|
Проработка конспектов занятий, работа с учебной литера- |
5,2 |
|
|
турой (2ч.). |
|
|
|
|
|
|
|
Оформление отчетовпо лабораторным работам (2ч.). |
|
|
|
Подготовка к выполнению тестовых заданий(1,2ч.). |
|
|
Тема 2.2. |
Содержание учебного материала: |
6 |
2 |
Насосы. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Насосы. Объемные насосы, их классификация, устройство, |
|
|
|
принцип работы. Поршневые насосы, их производитель- |
|
|
|
ность, потребляемая мощность. Краткие сведения о ради- |
|
|
|
ально-поршневых и аксиально – поршневых насосах. Шес- |
|
|
|
теренные насосы.устройство, принцип рабо- |
|
|
|
ты.Пластинчатые насосы, устройство, принцип дейст- |
|
|
|
вия.Явление кавитации. |
|
|
|
Лабораторная работа: |
|
|
|
Определение рабочих и кавитационных характеристик пла- |
4 |
|
|
стинчатого насоса. |
|
|
|
|
|
|
|
Самостоятельная работа: |
|
|
|
Работа с учебной литературой (3ч.). |
5,2 |
|
|
Оформление отчетапо лабораторной работе(1ч.). |
|
|
|
|
|
|
|
Выполнение рефератов (1,2ч.). |
|
|
Тема 2.3. |
Содержание учебного материала: |
8 |
2 |
Гидродвига- |
|
|
|
Назначение и классификация гидродвигателей. Объемные |
|
|
|
тели и гидро- |
|
|
|
гидродвигатели: гидроцилиндры, поворотные гидроцилин- |
|
|
|
аппаратура |
|
|
|
дры, гидромоторы. Их назначение, устройство, принцип |
|
|
|
|
|
|
|
|
действия, применение.Виды иназначение элементов гидро- |
|
|
|
аппаратуры: гидроклапаны,гидрораспределители, дроссе- |
|
|
|
ли. Их назначение, устройство, принцип действия. Назна- |
|
|
|
чение и устройство гидробаков, фильтров и др. вспомога- |
|
|
|
тельных устройств гидропривода. |
|
|
|
Лабораторная работа: |
4 |
|
|
Определение характеристик |
|
|
|
гидродвигателей. |
|
|
9
|
Самостоятельная работа: |
|
|
|
Работа с учебной литературой (3ч.). |
6,4 |
|
|
Оформление отчетапо лабораторной работе(1ч.). |
|
|
|
|
|
|
|
Выполнение рефератов (1,2ч.). |
|
|
|
Подготовка к дифференцированному зачету. Ответить на |
|
|
|
вопросы к дифференцированному зачету(1,2ч.). |
|
|
|
Всего: |
129 |
|
|
|
|
|
Для характеристики уровня освоения учебного материала используются следующие обозначения:
1.– ознакомительный (узнавание ранее изученных объектов, свойств);
2.– репродуктивный (выполнение деятельности по образцу, инструкции или под руководством)
3.– продуктивный (планирование и самостоятельное выполнение деятельности, решение проблемных задач)
Поскольку аудиторно лекции читаются не в полном объѐме дисциплины, на самостоятельное изучение студентам выносятся разделы, которые сообщаются студентам преподавателем.
Также самостоятельно студенты дорабатывают лабораторные работы и готовят отчѐты по каждой из них
4. Вопросы для самоконтроля
Тема 1.1. Введение. Основные физические свойства жидкостей и газов.
1.В чем состоит отличие жидкостей от твердых тел и газов? При каких условиях применима гипотеза сплошности?
2.Какую жидкость называют идеальной?
3.В чем смысл гипотезы вязкого трения Ньютона?
4.Какова связь между динамическим и кинематическим коэффициентами вязкости жидкости?
5.Каков физический смысл коэффициента динамической вязкости?
6.В чем отличие ньютоновской жидкости от неньютоновской?
7.Что называют плотностью жидкости?
8.Что называют удельным весом жидкости?
9.Что называют температурным расширением жидкости?
10.Что называют сжимаемостью жидкости?
11.Как зависит сжимаемость жидкости от давления?
12.Что называют вязкостью жидкости?
Тема 2. Гидростатика. Свойства гидростатического давления. Основное уравнение гидростатики. Классификация давлений.
1.Каковы свойства гидростатического давления?
2.Назовите виды гидростатического давления. В каких единицах системы СИ оно измеряется?
3.Каковы соотношения между абсолютным давлением, вакуумметрическим и избыточным?
10
4.Какими приборами измеряют давление жидкости?
5.Какие виды манометров существуют? Для чего они предназначены?
6.Основное уравнение гидростатики.
Тема 1.3. Абсолютный и относительный покой жидкости. Закон Паскаля.
1. Что такое поверхность равного давления?
2. Какова форма поверхности равного давления при абсолютном покое жидкости в случае движения сосуда по горизонтальной поверхности с ускорением при вращении сосуда вокруг вертикальной оси?
3.Как формулируется закон Паскаля и какова его связь с основным уравнением гидростатики?
4.Приведите пример гидравлической установки, действие которой основано на законе Паскаля.
5.Как работают гидравлический пресс, гидравлический аккумулятор, гидравлический мультипликатор?
6.Как формулируется закон Архимеда?
7. В чѐм заключается энергетический смысл пьезометрического и гидростатического напоров?
8. Чему равна величина силы гидростатического давления жидкости на плоские вертикальные и горизонтальные поверхности?
9. Чему равна величина силы гидростатического давления жидкости на плоские наклонные поверхности?
10.Чему равна величина силы гидростатического давления жидкости на криволинейную поверхность?
11.Как определить точку приложения суммарной силы гидростатического давления на криволинейную поверхность?
12.Что такое центр давления?
Тема 1.4. Основные понятия гидродинамики.
1.Что изучает гидродинамика? Еѐ основные задачи.
2.Дайте определение и приведите примеры основных видов движения жидкости: установившегося и неустановившегося, напорного и безнапорного, равномерного и неравномерного.
3.Что такое линия тока, трубка тока, элементарная струйка?
4.Каковы свойства элементарной струйки?
5.Как определить гидравлический радиус для круглой трубы?
6.Что такое живое сечение и смоченный периметр?
7.Дайте определение расходу жидкости.
8.Что такое местная и средняя скорость?