Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

1267

.pdf
Скачиваний:
1
Добавлен:
08.01.2021
Размер:
276.41 Кб
Скачать

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова»

Гидравлика

Методические указания для выполнения самостоятельной работы

студентов заочной формы обучения по направлениям подготовки

15.03.02Технологические машины и оборудование,

23.03.01Технология транспортных процессов

Воронеж 2018

2

УДК 532 Кондратенко, И.Ю. [Электронный ресурс] Гидравлика. Методические указа-

ния для выполнения самостоятельной работы студентов заочной формы обучения по направлениям подготовки 15.03.02 Технологические машины и оборудование, 23.03.01 Технология транспортных процессов / И.Ю. Кондратенко, ВГЛТУ. – Воронеж, 2018. – 14 с.

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.

Ведущая цель организации и осуществления СРС должна совпадать с целью обучения студента – подготовкой бакалавра с высшим образованием. 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;

4

использование материала, собранного и полученного в ходе самостоятельных занятий на семинарах, на практических и лабораторных занятиях, при написании курсовых и выпускной квалификационной работ, для эффективной подготовки к итоговым зачётам 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, её 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 её усвоения, умением её использовать и развитием у себя способности к дальнейшему самостоятельному образованию.

5.Соответствие избранной деятельности, профессии индивидуальным способностям. Необходимо выработать у себя умение саморегулировать своё 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.

5

Конспект лекции должен включать тему лекции, перечень вопросов, рекомендованные преподавателем информационные источники (первоисточники и исследовательскую, учебную и справочную литературу), 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

2.1.Цели и задачи дисциплины «Гидравлика»

Целью изучения данной дисциплины является подготовка к решению практических задач, возникающих при расчете, проектировании, эксплуатации, различных автотранспортных средств на основе различных гидравлических устройств. Другой важной целью является получение студентами конкретных знаний в области гидравлики и практического использования законов этой отрасли знания при практической эксплуатации наземных транспортных средств.

1.2. Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

ознакомиться с основами расчета силового взаимодействия покоящейся и движущейся жидкости с твердыми телами;

изучить методику постановки гидравлических экспериментов;

уяснить основные законы равновесия и движения жидкостей;

усвоить способы реализации численных методов на ЭВМ;

уметь осуществлять гидравлические расчеты простых и сложных трубопроводов;

ознакомиться с принципами и методами расчётов затрат энергии на перемещение жидкостей в магистралях.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

ознакомиться с научными и методологическими основами гидравли-

ки;

изучить основные законы равновесия и движения жидкостей;

уяснить основные физические свойства жидкостей и газов;

усвоить принцип действия и устройство гидропривода в машинах от-

расли;

уметь реализовывать численные методы на ЭВМ;

6

ознакомиться с принципами и методами расчётов затрат энергии на перемещение жидкостей в магистралях.

3.Требования к результатам освоения дисциплины

Врезультате освоения дисциплины «Гидравлика» студент должен:

-знать: физические свойства жидкости и газов, основные законы равновесия и движения жидкости и газа в трубопроводах; методы реализации этих законов в инженерной практике с помощью ЭВМ; принципы и методы расчёта напорных трубопроводов жидкостей и газа, основные принципы работы гидромашин и гидрооборудования;

-уметь использовать основные приемы построения, управления и регулирования схем гидроприводов машин лесного комплекса; использовать полученные навыки при решении конкретных практических задач, предотвращать возможные нарушения в технологических процессах, пользоваться справочным материалом;

-владеть методами определения оптимальных и рациональных технологических режимов работы оборудования; осуществления технического контроля.

4.Содержание дисциплины

- по разделам:

Раздел 1. ВВЕДЕНИЕ Введение. Краткая история развития гидравлики. Предмет и задачи курса.

Основные физические свойства жидкостей и газов.

Раздел 2. ГИДРОСТАТИКА Статика. Два основных свойства гидростатического давления. Общие

дифференциальные уравнения гидростатики (Эйлера). Интегрирование уравнений Эйлера. Основное уравнение гидростатики. Классификация давлений. Абсолютный и относительный покой жидких сред. Приборы для измерения давления. Гидростатический и пьезометрический напоры. Закон Паскаля. Практическое применение закона Паскаля. Закон Архимеда.

Раздел 3. ГИДРОДИНАМИКА Кинематика и динамика. Основные понятия: поток, его характеристики:

линии тока, элементарная струйка, живое сечение, расход. Модель идеальной невязкой жидкости. Общая форма уравнений количества движения и момента количества движения. Уравнение неразрывности для элементарной струйки и для потока жидкости. Общее уравнение энергии в интегральной и дифференциальной форме. Закон сохранения энергии для движущейся жидкости.

Подобие гидродинамических процессов. Гидравлические сопротивления. Режимы движения вязкой жидкости. Турбулентность и её основные статиче-

7

ские характеристики. Истечение жидкости через отверстия и насадки. Общая схема применения численных методов и их реализация на ЭВМ. Гидравлический удар. Меры, применяемые для его предупреждения.

- по видам занятий:

Поскольку аудиторно лекции читаются не в полном объёме дисциплины, на самостоятельное изучение студентам выносятся разделы, которые сообщаются студентам преподавателем.

Также самостоятельно студенты дорабатывают лабораторные работы и готовят отчёты по каждой из них

5. Вопросы для самоконтроля

Тема 1. Введение. Основные физические свойства жидкостей и газов.

1.Перечислите основные свойства капельных жидкостей. Расскажите о каждом из них.

2.Понятия реальной, идеальной и неньютоновской жидкости. Приведите примеры таких жидкостей.

3.Виды вязкости. Закон вязкого трения Ньютона.

4.Коэффициенты кинематической и динамической вязкости. Единицы измерения.

Тема 2. Гидростатика. Свойства гидростатического давления. Основное уравнение гидростатики. Классификация давлений.

1.Давление в жидкости. Свойства давления.

2.Какие виды давления Вы знаете? Единицы и шкалы измерения давления.

3.Уравнения Эйлера.

4.Как определить давление в любой точке внутри жидкости? Основное уравнение гидростатики. Какие величины входят в это уравнение?

5.Как Вы понимаете термины «абсолютное», « избыточное» и «вакуумметрическое» давления?

6.Что Вы знаете об атмосферном давлении?

Тема 3. Гидростатический и пьезометрический напоры. Закон Паскаля и его практическое применение.

1.В чём заключается энергетический смысл пьезометрического и гидростатического напоров?

2.Где применяется закон Паскаля?

3.Как работают гидравлический пресс, гидравлический аккумулятор, гидравлический мультипликатор?

4.Закон Архимеда.

8

Тема 4. Давление жидкости на плоские поверхности.

1.Давление на плоские поверхности. Как оно определяется? Запишите формулу.

2.Приведите примеры из практики с использованием таких поверхностей.

Тема 5. Давление жидкости на криволинейные поверхности.

1.Давление на криволинейные поверхности. Как оно определяется? Приведите формулу.

2.Приведите примеры из практики с использованием таких поверхностей.

Темы 6, 7, 8, 9. Основные понятия кинематики и динамики. Общая форма уравнений количества движения и момента количества движения. Общее уравнение энергии в интегральной и дифференциальной форме.

1.Что изучает гидродинамика?

2.Смысл понятий: линия тока, трубка тока, живое сечение, смоченный периметр.

3.Какое движение жидкости считают равномерным?

4.Как определить гидравлический радиус для круглой трубы?

5.Уравнения неразрывности струйки и потока жидкости.

6.Уравнение Бернулли для установившегося движения струйки идеальной жидкости

7.Что характеризует коэффициент Кориолиса?

8.Законы сохранения массы и энергии в идеальной жидкости.

Темы 10, 11. Подобие гидродинамических процессов. Режимы движения вязкой жидкости.

1.Моделирование гидродинамических явлений. Основы теории подобия.

2.Критерии гидродинамического подобия.

3.Дифференциальные уравнения движения реальной жидкости.

4. Режимы течения жидкости. Число Рейнольдса, его физический смысл и применение в гидравлике.

5. Особенности турбулентного движения жидкости. Пульсация скоростей и давлений. Касательные напряжения в турбулентном потоке.

6. Потери энергии на трение по длине трубопровода потока в круглом трубопроводе.

7. Коэффициент гидравлического трения в турбулентном потоке. Понятие шероховатости и ее влияния на коэффициент гидравлического трения

Темы 12, 13. Истечение жидкости через отверстия и насадки. Гидравлический удар в трубах.

1. Истечение жидкости через малое отверстие в тонкой стенке.

9

2.Истечение жидкости через насадки. Виды насадков.

3.Где применяются насадки?

4.Коэффициенты сжатия струи, скорости и расхода жидкости. 5.Явление гидравлического удара. Формула Жуковского.

6.Прямой и непрямой гидравлические удары.

7.Последствия, к которым может привести гидроудар. Какими мерами можно его предотвратить?

6.Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети

«Интернет»

Для освоения дисциплины необходимы следующие профессиональные базы данных и информационно справочные системы:

1.Портал Федеральных государственных образовательных стандартов выс-

шего образования http://fgosvo.ru.

2. Портал «Информационно-коммуникационные технологии в образовании» http://www.ict.edu.ru.

Также могут быть использованы следующие Интернет-ресурсы:

3. Международный научно-образовательный сайт EqWorld. – Режим доступа свободный: http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/mechanics/fluid.htm

4Лекции по гидравлике. Режим доступа свободный: http://portal.tpu.ru/SHARED/s/SMAILOV/teaching/hydraulics

5.Принцип работы гидроцилиндра: Режим доступа свободный: http://www.youtube.com/watch?v=oZ3OZ9UetHc

6. Гидравлика. Учебный фильм. Режим доступа свободный: http://www.youtube.com/watch?v=m5NI8WrMVPg

7. Практическое применение гидродинамики. Режим доступа свободный: http://www.youtube.com/watch?v=zjXqGO-VUjo

8. Гидравлика. Лекции по гидравлике. Режим доступа свободный: www.prepodu.net/lec-gidrav.html

7. Библиографический список

Основная литература

1. Исаев А. П. Гидравлика [Электронный ресурс]: рек. УМО вузов РФ по агроинженерному образованию в качестве учебника для студентов высших учебных заведений / А. П. Исаев, Н. Г. Кожевникова, А. В. Ещин. — М. : ИНФРА-М, 2018. — 420 с. + Доп. материалы [Электронный ресурс; Режим доступа http://www.znanium.com]. — ЭБС "Знаниум".

10

Дополнительная литература

1.Шейпак А. А. Гидравлика и гидропневмопривод. Основы механики жидкости и газа [Электронный ресурс]: доп. УМО вузов РФ по образованию

вобласти транспортных машин и транспортно-технологических комплексов

вкачестве учебника для студентов / А. А. Шейпак. — 6-е изд., испр. и доп. — М. : ИНФРА-М, 2018. — 272 с. — ЭБС «Знаниум».

2.Кондратенко, И. Ю. Гидравлика и гидропневмопривод [Текст]: метод. указания к лаб. работам для студентов по направлениям подгот. 23.03.03, 23.03.01, 35.03.02,15.03.02. Ч. 1 / И. Ю. Кондратенко, А. П. Новиков; ВГЛТУ. - Воронеж, 2015. - 51 с. - Электронная версия в ЭБС ВГЛТУ.

8.Словарь основных терминов

Безнапорное движение - это движение жидкости, при котором поток имеет свободную поверхность, а давление атмосферное.

Вакуумметрическое давление, или вакуум - недостаток давления до атмо-

сферного (дефицит давления), т. е. разность между атмосферным или барометрическим и абсолютным давлением.

Вязкость - свойство жидкости оказывать сопротивление относительному движению (сдвигу) частиц жидкости. Характеристиками вязкости являются: динамический коэффициент вязкости μ и кинематический коэффициент вязкости ν.

Гидравлический диаметр Dг - размерная величина, равная учетверенному гидравлическому радиусу.

Гидравлический удар - явление резкого изменения давления в напорном трубопроводе при внезапном изменении скорости движения жидкости, связанном с быстрым закрытием или открытием задвижки, крана, клапана и т. п., быстрым остановом или пуском гидродвигателя или насоса. В указанных случаях при уменьшении или увеличении скорости движения жидкости давление перед запорным устройством соответственно резко увеличивается (положительный гидравлический удар) или уменьшается (отрицательный гидравлический удар). Это изменение давления распространяется по всей длине трубопровода с большой скоростью с, называемой скоростью распространения ударной волны.

Гидродинамический привод (передача) состоит из лопастных гидромашин

- насосного и турбинного колес, предельно сближенных друг с другом и расположенных соосно.

Гидропривод - совокупность устройств гидромашин и гидроаппаратов, предназначенных для передачи механической энергии и преобразования движения при помощи жидкости. По принципу действия гидромашин гидроприводы делятся на объемные и гидродинамические.

Живое сечение потока — поверхность в пределах потока жидкости, перпендикулярная в каждой своей точке к вектору соответствующей местной скоро-

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]