2673

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Г.Ф. МОРОЗОВА»

Гидравлика, гидро и пневмопривод. Гидропривод и гидравлические системы.

Методические указания для самостоятельной работы студентов по направлениям подготовки

35.03.02 – Технология лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств; 15.03.04 – Автоматизация технологических процессов и производств

Воронеж 2016

2

УДК 532 Кондратенко, И.Ю. [Электронный ресурс] Гидравлика, гидро и пневмопри-

вод. Гидропривод и гидравлические системы. Методические указания для самостоятельной работы студентов по направлениям подготовки 35.03.02 – Технология лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств; 15.03.04 – Автоматизация технологических процессов и производств / И.Ю. Кондратенко, ВГЛТУ. – Воронеж, 2016. – 22 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 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.

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, гидро и пневмопривод

2.1. Цели и задачи дисциплины «Гидравлика, гидро и пневмопривод»

Целью изучения дисциплины «Гидравлика, гидро и пневмопривод» является познание физических законов равновесия и движения жидкости, практическое приложение этих законов при передаче энергии при помощи жидкости в системах гидро и пневмоприводов машин и оборудования лесного комплекса.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

–ознакомиться с научными и методологическими основами гидравлики;

–изучить основные законы равновесия и движения жидкостей;

–уяснить основные физические свойства жидкостей и газов;

–усвоить принцип действия и устройство гидро и пневмопривода в машинах отрасли;

–уметь реализовывать численные методы на ЭВМ;

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

3.Требования к результатам освоения дисциплины

. Студент по результатам освоения дисциплины «Гидравлика, гидро и пневмопривод» должен обладать следующими компетенциями:

а) общекультурными (ОК)

- способностью к самоорганизации и самообразованию (ОК-7); б) общепрофессиональными (ОПК)

– способностью применять систему фундаментальных знаний (математических, естественнонаучных, инженерных и экономических) для идентификации, формулирования и решения технологических проблем лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств (ОПК-2).

6

Врезультате освоения дисциплины 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 расчѐта напорных трубопроводов жидкостей и газа, принципы работы гидромашин, гидро-и пневмооборудования;

-уметь: производить выбор гидродвигателей и гидрооборудования, использовать основные приемы построения, управления и регулирования схем гидро и пневмоприводов 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; проведения стандартных испытаний по определению показателей физико-механических свойств используемого сырья; 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 еѐ основные статические характеристики. Истечение жидкости через отверстия и насадки. Общая схема применения численных методов и их реализация на ЭВМ. Гидравлический удар. Меры, применяемые для его предупреждения.

7

Раздел 4. ГИДРО И ПНЕВМОПРИВОД Гидро и пневмопривод машин. Назначение, элементы схемы, принцип

работы объѐмного гидропривода. Его достоинства и недостатки. Направляющая и регулирующая гидравлическая и пневматическая аппаратура. Гидравлические машины. Гидрораспределители. Гидроклапаны. Их устройство и применение. Эксплуатация гидравлического и пневматического оборудования. Вспомогательное оборудование гидропривода.

- по видам занятий:

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

Таблица 1.

8

5. Вопросы для самоконтроля

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

1.Перечислите основные свойства капельных жидкостей.

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

3.Виды вязкости. Закон вязкого трения Ньютона.

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

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.

5.Давление на плоские и криволинейные поверхности.

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

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

2.Где применяется закон Паскаля?

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

4.Закон Архимеда.

Тема 4. 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.

9

Тема 5. 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

Тема 8. Истечение жидкости через отверстия и насадки.

Гидравлический удар. Гидравлический расчѐт трубопроводов.

1.Истечение жидкости через малое отверстие в тонкой стенке.

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.Какими мерами можно предотвратить гидроудар?

7.Гидравлически длинные и короткие трубопроводы.

8.Простой трубопровод с последовательным соединением труб различных диаметров и длин.

Тема 9. Гидропривод. Пневмопривод.

1.Функциональное назначение элементов гидропривода.

2.Основные элементы объемных гидроприводов .

3.Классификация гидропривода с замкнутой и разомкнутой циркуляцией, с дроссельным и объемным регулированием скорости.

4.Области применения гидроприводов.

5.Пневмопривод. Газ как рабочее тело пневмопривода. Источники сжатого газа.

6.Основные элементы пневмоприводов. Функциональное назначение элементов пневмопривода.

Тема 10. Гидравлические машины. Направляющая и регулирующая гидропневмоаппаратура.

1. Что такое гидравлическая машина?

10

2.Перечислите основные параметры насосов и гидромоторов, дайте им определение и приведите основные зависимости между ними.

3.Для чего предназначены направляющие и регулирующие гидроаппараты?

4.Где применяются гидрораспределители?

Тема 11. Эксплуатация гидропневмооборудования.

1. Принцип действия одностороннего гидроцилиндра.

2. Как обозначаются элементы гидравлических схем приводов по ГОСТу? 3. Как обозначаются элементы пневматических схем приводов по ГОСТу? 4. Как обозначаются вспомогательные элементы приводов по ГОСТу?

5.Для чего предназначены компрессоры?

6.Дроссельное и объѐмное регулирование.

6.Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети «Интернет»

Для освоения дисциплины могут быть использованы следующие Ин- тернет-ресурсы:

6.1.Международный научно-образовательный сайт EqWorld. – Режим досту-

па свободный: http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/mechanics/fluid.htm

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

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

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

6.5.Работа гидрораспределителя. Режим доступа свободный: http://www.youtube.com/watch?v=wlRbmVE0iqI

6.6.Гидрораспределители. Режим доступа свободный: http://www.youtube.com/watch?v=-9qd6HCKme8

6.7.Практическое применение гидродинамики. Применение гидропривода в технологических машинах. Режим доступа свободный: http://www.youtube.com/watch?v=zjXqGO-VUjo

6.8.Гидравлические цилиндры. Режим доступа свободный: http://www.youtube.com/watch?v=1Oakbuu-i4g

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

6.10.Гидравлические и пневматические приводы. Курс лекций. Режим дос-

тупа свободный: http://hydro133.narod.ru/spisok_lec_ogp.html