- •1.Информация о дисциплине
- •1.1.Предисловие
- •Содержание дисциплины и виды учебной работы
- •1.2.1 Содержание дисциплины «Гидравлика и гидропневмопривод» для специальности 190205.65 по гос
- •1.2.2 Содержание дисциплины «Основы гидравлики и гидропривода» для специальности 190601.65 по гос
- •1.2.3 Содержание дисциплины «Гидравлические и пневматические системы» для специальности 190601.65 по гос
- •1.2.4. Объем дисциплины и виды учебной работы «Гидравлика и гидропневмопривод» для специальности 190205.65
- •1.2.5. Объем дисциплины и виды учебной работы «Основы гидравлики и гидропривода» для специальности 190601.65
- •1.2.6. Объем дисциплины и виды учебной работы «Гидравлические и пневматические системы» для специальности 190601.65
- •2. Рабочие учебные материалы
- •2.1. Рабочая программа (140 часов)
- •Раздел 1. Основные теоретические положения (24 часа)
- •1.1 Физико-механические свойства жидкости. Модель сплошной среды и ее гидродинамические параметры (4 часа)
- •1.2 Гидростатика. Дифференциальные уравнения гидростатики Эйлера
- •1.3. Элементы кинематики сплошной среды (4 часа)
- •Раздел 2. Гидравлическое сопротивление и диссипация энергии потока вязкой жидкости (26 часов)
- •2.1.Основные понятия и определения (2 часа)
- •2.2. Потери давления (напора) по длине потока и местные гидравлические потери (16 часов)
- •2.3. Законы гидравлического сопротивления при ламинарном движении (4 часа)
- •2.4. Законы гидравлического сопротивления при турбулентном движении (4 часа)
- •Раздел 3. Гидравлические напорные системы (26 часов)
- •3.1.Основные понятия и определения (2 часа)
- •3.2.Методика гидравлического расчета напорных систем (12 часов)
- •3.3.Гидравлический удар (6 часов)
- •3.4. Истечение жидкости через отверстия и насадки (6 часов)
- •3.5. Некоторые сведения из прикладной газовой динамики (9 часов)
- •3.6. Истечение газа из резервуара (12 часов)
- •Раздел 4. Основные сведения о гидроприводах. (18 час)
- •4.1. Общие сведения о силовом объемном гидроприводе (6 часов)
- •4.2. Общие сведения о гидравлических следящих гидроприводах (6 часов)
- •4.3. Общие сведения о пневмоприводах (6 часов)
- •Раздел 5. Основные составные части гидроприводов птм и о., автомобилей и гаражного оборудования. (18 час)
- •5.1. Объемные гидромашины (6 часов)
- •5.2. Аппаратура и оборудование гидропривода (6 часов)
- •5.3. Регулирование объемного гидропривода (6 часов)
- •5.4. Вспомогательные устройства гидроприводов (4 часа)
- •Раздел 6. Основы проектирования и расчета гидроприводов птм и о., автомобилей и гаражного оборудования (22 часа)
- •6.1. Этапы проектирования и расчета объемного гидропривода
- •(18 Часов)
- •6.2. Статический и динамический расчет следящих гидроприводов (2 часа)
- •6.3. Гидродинамические передачи (2 часа)
- •Раздел 7. Основы проектирования и расчета пневмоприводов птм и о., автомобилей и гаражного оборудования
- •2.2. Тематический план дисциплины
- •Старый вариант
- •Раздел 2 Гидропневмопривод
- •2.1 Общие сведения о силовом объемном гидроприводе
- •2.2 Объемные гидромашины
- •2.2.1 Объемные насосы.
- •2.2.2 Объемные гидравлические двигатели.
- •2.3 Аппаратура и оборудование гидропривода
- •2.4 Регулирование объемного гидропривода
- •2.5 Применение объемного гидропривода в пт и смд, автомобилях и гаражном оборудовании.
- •2.6 Этапы проектирования объемного гидропривода
- •2.7 Гидродинамические передачи
- •2.2.2 Тематический план дисциплины «Гидравлика и гидропневмопривод» для студентов заочной формы обучения.
- •2.2.3 Тематический план дисциплины «Основы гидравлики и гидропривода» для студентов очной формы обучения.
- •2.2.4 Тематический план дисциплины «Основы гидравлики и гидропривода» для студентов очно-заочной формы обучения.
- •2.2.5 Тематический план дисциплины «Основы гидравлики и гидропривода» для студентов заочной формы обучения.
- •2.2.6 Тематический план дисциплины «Гидравлические и пневматические системы автомобилей и гаражного оборудования» для студентов очной формы обучения.
- •2.2.7 Тематический план дисциплины «Гидравлические и пневматические системы автомобилей и гаражного оборудования» для студентов очно-заочной формы обучения.
- •2.2.8 Тематический план дисциплины «Гидравлические и пневматические системы автомобилей и гаражного оборудования» для студентов заочной формы обучения
- •2 Гидравлика и гидропневмопривод .3 Структурно-логическая схема дисциплины “Гидравлика и гидропневмопривод”.
- •Раздел 1. Гидравлика
- •Раздел 2. Гидропневмопривод
- •2.5 Практические занятия.
- •2.5.3. Лабораторные работы по дисциплине «Основы гидравлики и гидропривода» для специальности 190601.65 очной формы обучения.
- •2.5.3. Лабораторные работы по дисциплине «Основы гидравлики и гидропривода» для специальности 190601.65 очно-заочной формы обучения.
- •2.5.3. Лабораторные работы по дисциплине «Основы гидравлики и гидропривода» для специальности 190601.65 заочной формы обучения.
- •2.5.3. Лабораторные работы по дисциплине «Гидравлические и пневматические системы автомобилей и гаражного оборудования» для специальности 190601.65 очной формы обучения.
- •2.5.3. Лабораторные работы по дисциплине «Гидравлические и пневматические системы автомобилей и гаражного оборудования» для специальности 190601.65 очно-заочной формы обучения.
- •2.5.3. Лабораторные работы по дисциплине «Гидравлические и пневматические системы автомобилей и гаражного оборудования» для специальности 190601.65 заочной формы обучения.
- •2.6 Балльно-рейтинговая система.
- •3.Информационные ресурсы дисциплины.
- •3.1 Библиографический список.
- •3.2 Опорный конспект по дисциплине «Гидравлика и гидропневмопривод». Введение.
- •Введение в дисциплину.
- •Раздел 1. Гидравлика
- •1.1 Физико-механические свойства жидкости. Модель сплошной среды и ее гидродинамические параметры . Изучаемые вопросы:
- •Контрольные вопросы.
- •1.2 Гидростатика. Изучаемые вопросы:
- •Контрольные вопросы.
- •1.3 Основы динамики жидкости. Изучаемые вопросы:
- •Контрольные вопросы
- •1.4 Гидравлическое сопротивление и диссипация энергии потока вязкой жидкости Изучаемые вопросы:
- •Контрольные вопросы
- •1.5 Гидравлические напорные системы Изучаемые вопросы:
- •Контрольные вопросы.
- •1.6 Одномерные потоки газа (некоторые сведения из прикладной динамики) Изучаемые вопросы:
- •Контрольные вопросы:
- •Раздел 2. Гидропневмопривод
- •2.1 Общие сведения о силовом объемном гидроприводе Изучаемые вопросы:
- •2.2 Объемные насосы и гидродвигатели
- •Контрольные вопросы:
- •2.3. Аппаратура и оборудование гидропривода Изучаемые вопросы:
- •Контрольные вопросы.
- •2.4 Регулирование объемного гидропривода Изучаемые вопросы:
- •2.5. Применение объемного гидропривода в пт и сдм и оборудовании Изучаемые вопросы:
- •2.6. Этапы проектирования гидропривода пт и сдм. Конструкция гидропривода пт и сдм определяется типом машины, для которой он предназначен.
- •2.7. Гидродинамические передачи Изучаемые вопросы:
- •2.8. Общие сведения о пневмоприводах
- •Контрольные вопросы
- •2.9. Пневматические машины
- •Контрольные вопросы.
- •2.10 Пневматическая аппаратура.
- •Контрольные вопросы
- •2.11 Расчет пневмоприводов
- •Контрольные вопросы
- •3.3 Список основных обозначений и сокращений (глоссарий) Обозначения на основе латинского алфавита
- •Обозначения на основе греческого алфавита
- •Безразмерные комплексы
- •4.Блок контроля освоения знаний.
- •4.1 Общие указания к выполнению контрольных работ
- •4.1.1 Задания на контрольную работу 1 Задание 1
- •Методические указания к выполнению задания 1.
- •Задание 2
- •Методические указания к выполнению задания 2.
- •Задача №4.
- •Задача №5.
- •Задача №6
- •4.1.2 Задания на контрольную работу 2.
- •Задание 5.
- •Методические указания к выполнению задания 5
- •1.При определении расхода газа g по формуле (4.32) можно воспользоваться
- •4.2 4.3 Тесты текущего контроля
- •Раздел 1 Гидравлика. Тест №1
- •Раздел 2. Гидропневмопривод. Тест 2.
- •Содержание
Методические указания к выполнению задания 1.
Для определения величины предварительного натяга пружины h применим уравнение статического равновесия шарика под действием силы давления жидкости на шарик P и уравновешивающего, равно сумме сжимающего усилия пружины F=c и веса шарика G = ρgV, где V - объем шарика.
Пропускная способность клапана (расход Q) определяется по формуле истечения
Q = μS , (4.1).
где μ = 0,7 - коэффициент расхода пропускного отверстия;
S - площадь пропускного отверстия, щели определяемая по диаметру седла α и высоты h;
Δ P = P - перепад давления в пропускном отверстии клапана.
Задание 2
На рис. 4.2 дана схема напорной гидравлической системы, состоящей из двух открытых резервуаров 1 и 5, вертикального 2 и горизонтального 3 трубопроводов. На горизонтальном трубопроводе установлен вентиль 4. При постоянной разности уровней вода из резервуара 1 поступает в резервуар 5. Заданы (табл. 4.2) длины трубопроводов и внутренние диаметры и , коэффициент сопротивления вентиля , разность уровней Z.
Определить расход воды в системе.
Таблица 4.2
Параметры\ Цифра шифра |
Варианты и исходные данные |
|||||||||
00 |
01 |
02 |
03 |
04 |
05 |
06 |
07 |
08 |
09 |
|
Н,м \предпоследняя |
4.0 |
2.5 |
4.5 |
3.5 |
3.0 |
2.7 |
4.2 |
5.0 |
4.5 |
3.5 |
. \последняя |
4.5 |
3.8 |
5.0 |
4.2 |
3.5 |
4.0 |
5.1 |
4.7 |
3.9 |
4.1 |
мм \последняя |
32 |
40 |
50 |
25 |
20 |
32 |
50 |
40 |
25 |
32 |
\предпоследняя |
4.0 |
5.2 |
4.8 |
4.5 |
5.1 |
3.8 |
5.5 |
4.9 |
6.1 |
4.7 |
\последняя |
9.0 |
7.9 |
10 |
8.4 |
7.0 |
8.0 |
10.2 |
9.4 |
7.8 |
8.2 |
мм \последняя |
15 |
20 |
25 |
13 |
10 |
20 |
32 |
25 |
15 |
15 |
Методические указания к выполнению задания 2.
Расход воды Q в системе определяется по величине средней скорости потока в сечении трубопровода 3 и площадь сечения
Q = (4.2)
Для определения средней скорости необходимо применить уравнение Бернулли для контрольных сечений 1-2 и 2-2 (рис. 4.2) с учетом гидравлических потерь в трубопроводе и наметив плоскость сравнения 0-0, совпадающей с уровнем в баке 2 и приняв значения средних скоростей в контрольных сечениях равными нулю.
Гидравлические потери в трубопроводе состоят из потерь по длине в трубах 2 и 3 - , и в местах потерь: на входе в трубопровод из бака 1- ., на повороте трубопровода - , в сужении трубопровода - . в вентиле - и на выходе из трубопровода в бак 2 -
Выразив потери напора по длине по формуле Дарси
(4.3)
и местные по формуле Вессбаха
, м (4.4)
составим их сумму, вынося общий множитель за скобки. В скобках получим коэффициент сопротивления системы , равный сумме коэффициентов сопротивления по длине и , коэффициентов местных сопротивлений: на выходе из бака 1 - , на повороте трубопровода - , на сужении трубопровода - , в вентиле - , на входе в бак 2 - . Коэффициенты , и являются приведенными (к скорости в трубе 3), т.е. умноженными на отношение площадей сечения труб - = .
Численные значения коэффициентов местных сопротивлений: =0.5; =1,1; =0,5 [1- ]; =1. Коэффициент сопротивления по длине равен , где гидравлический коэффициент трения в первом приближении определяется по формуле Прандтля – Никурадзе;
, (4.5) причем эквивалентную шероховатость стенки можно считать равной 0,5 мм.
Порядок вычислений
1. Определяем коэффициенты гидравлического трения и по формуле ( 4.5);
2. Вычисляем приведенные коэффициенты сопротивления –
; ; и коэффициенты и
3. Вычисляем коэффициент сопротивления системы -
4. Записываем уравнение Бернулли в общем виде и в преобразованном виде
(4.6)
В уравнении (4.6) ; (атмосферное давление); (из условия неразрывности течения) ;
, - гидравлические потери.
Уравнение Бернулли в преобразованном виде
Z + (4.7)
Приняв значения коэффициентов кинетической энергии и равными единице, решаем уравнение (4.7)
Z = [1 - + ] м, откуда
Обозначим
- коэффициент скорости;
Определим его численные значения и скорость (4.8)
По формуле (4.2) определяется расход
5. Проверка вычисленных значений коэффициентов и
Коэффициенты и , вычисленные по формуле (4.5), соответствуют так называемой квадратичной области сопротивления при турбулентном течении, в которой эти коэффициенты зависят только относительной шероховатости стенки трубы - . Эта область находится на графике зависимости λ= ( ,приведенном в [2] в диапазоне Re > , где Re - число Рейнольдса, определяемом по формуле
Re = (4.9)
Определив по расходу и сечению трубы скорость и рассчитав числа Рейнольдса и по (4.9) сопоставляем эти числа с предельным значением Re >
Если полученные числа Re >, то уточнений не требуется. В противном случае надлежит вычислить коэффициенты и по графику
Задание 3.
По трубопроводу 2 ( рис.4.3) из гидроаккумулятора 1 подается через распределитель 4 рабочая жидкость в гидроцилиндр 5, поршень которого совершает возвратно-поступательное движение со скоростью . При реверсе поршня в момент переключения распределителя из одной позиции в другую происходит кратковременное торможение и прекращение движения жидкости по трубопроводу. В трубопроводе создается гидравлический удар с резким ударным скачком давления, отмечаемого по манометру 3.
З аданы (табл. 4.3) : длина l и диаметр d трубопровода, диаметр поршня , скорость движения поршня , время переключения распределителя t. Плотность жидкости ; толщина стенки стального трубопровода δ=2мм; соотношение диаметров поршня и штока - 2. Модуль упругости стали - Eс = 2 МПа, жидкости
Определить величину гидравлического удара .
Таблица 4.3
Параметры\ Цифра шифра |
Варианты и исходные данные |
|||||||||
00 |
01 |
02 |
03 |
04 |
05 |
06 |
07 |
08 |
09 |
|
l,м \последняя |
10 |
10,5 |
11 |
12 |
12,5 |
13 |
14 |
14,5 |
15 |
16 |
мм \последняя |
20 |
22 |
24 |
25 |
26 |
28 |
26 |
25 |
24 |
26 |
c \последняя |
0,01 |
0,011 |
0,012 |
0,015 |
0,013 |
0,14 |
0,02 |
0,022 |
0,024 |
0,026 |
\последняя |
60 |
70 |
50 |
80 |
100 |
75 |
85 |
90 |
55 |
65 |
\предпоследняя |
0,25 |
0,03 |
0,26 |
0,35 |
0,40 |
0,45 |
0,50 |
0,44 |
0,48 |
0,52 |
Методические указания к выполнению задания 3.
Решение задания основано на уравнении Н.Е. Жуковского для гидравлического удара.
Д ля этого необходимо определить скорость жидкости в трубопроводе при установившемся движении - , скорость распространения при гидравлическом ударе упругих деформаций жидкости и трубопровода (скорость ударной волны) - , фазу гидравлического удара - .
Скорость движения определяется по расходу Q и площади живого сечения трубопровода :
(4.9)
Расход Q, подаваемый в гидроцилиндр создает заданную скорость движения поршня :
, (4.10)
где - рабочая площадь поршня, равная
(4.11)
Для определения скорости ударной волны воспользуемся формулой Н.Е. Жуковского
, (4.12)
В формуле (4.12) величины и - в ; ρ - ; d и δ в мм.
О пределив скорость вычисляем фазу - время двойного пробега ударной волны по трубопроводу
, с (4.13)
Из соотношения времени и t определяем вид гидравлического удара и выбираем соответствующую формулу для расчета
а) при > гидравлический удар называется прямым (полным) и рассчитывается по формуле :
, МПа (4.14)
б) при < гидравлический удар непрямой
, МПа (4.15)