Гидравлика - Томский политехнический университет

ЮРГИНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ) ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО
БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
УТВЕРЖДАЮ
Зам. директора ЮТИ ТПУ
________ В.Л. Бибик
«01» октября 2011 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ГИДРАВЛИКА
НАПРАВЛЕНИЕ ООП: ГОРНОЕ ДЕЛО
ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ: Горные машины и оборудование
КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ): специалист
БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2011 г.
КУРС 3; СЕМЕСТР 5;
КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ: 8
ПРЕРЕКВИЗИТЫ:
«Математика»,
«Физика»,
«Теоретическая
механика»,
«Начертательная геометрия. Инженерная и компьютерная графика»,
КОРЕКВИЗИТЫ: «Стационарные машины», «Транспортные машины», «Горные машины
и оборудование», «Механическое оборудование карьеров», «Эксплуатация горных машин
и оборудования»
ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:
ЛЕКЦИИ
54 часа (ауд.)
ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ
ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
КУРСОВАЯ РАБОТА (самостоятельно)
ИТОГО
ФОРМА ОБУЧЕНИЯ
36
36
126
72
часов (ауд.)
часов (ауд.)
часов
часов
198 часов
очная
ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ: ЭКЗАМЕН В 5 СЕМЕСТРЕ.
ОБЕСПЕЧИВАЮЩАЯ КАФЕДРА: «Горно-шахтное оборудование»
ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ:
к.т.н., доцент Казанцев А.А.
РУКОВОДИТЕЛЬ ООП:
к.т.н., доцент Казанцев А.А.
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ:
Блащук М.Ю.
2011 г.
1
1. Цели освоения дисциплины
В результате освоения данной дисциплины дипломированный
специалист приобретает знания, умения и навыки, обеспечивающие
достижение целей основной образовательной программы «Горное дело».
Дисциплина «Гидравлика» формирует теоретические знания,
практические навыки, вырабатывает компетенции, которые дают
возможность выполнять следующие виды профессиональной деятельности:
производственно-технологическую; проектную; научно-исследовательскую;
организационно-управленческую с применением знаний и навыков в
областях основных
законов поведения жидкого состояния вещества;
современных физических и математических моделей, описывающих
жидкость в состоянии покоя и движения; способов и средств перемещения
жидкостей, а также использования их в качестве носителей механической
энергии для привода машин и механизмов.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина относится к специальным дисциплинам математического и
естественно-научного цикла (С2.Б.1.2). Она непосредственно связана с
дисциплинами в математическом и естественно-научном цикле –
«Математика», «Физика» в профессиональном цикле – «Теоретическая
механика», «Начертательная геометрия. Инженерная и компьютерная
графика». Кореквизитами для дисциплины являются дисциплины
профессинального цикла: «Стационарные машины», «Транспортные
машины», «Горные машины и оборудование», «Механическое оборудование
карьеров», «Эксплуатация горных машин и оборудования» в рамках которых
происходит рассмотрение специфических вопросов гидравлики.
3. Результаты освоения дисциплины
После изучения данной дисциплины студенты приобретают знания,
умения и опыт, соответствующие результатам основной образовательной
программы*. Соответствие результатов освоения дисциплины «Гидравлика»
формируемым компетенциям ООП представлено в таблице.
2
Формируемые
компетенции в
соответствии с
ООП*
З.1.3
З.3.3
З.4.4
З.5.2
З.6.2
У.1.3
У.3.4
У.5.2
У.6.5
Результаты освоения дисциплины
В результате изучения дисциплины студент должен знать:
– основные законы гидростатики и гидродинамики жидкостей,
режимы движения жидкостей в потоках и методы расчетов
трубопроводов;
– методы и средства измерения гидравлических величин в
гидросистемах горных машин;
– методы моделирования гидравлических явлений;
–
устройство
и
назначение
основных
элементов
гидравлических схем.
Студенты должны уметь:
– разрабатывать гидравлические схемы горных машин и
оборудования, составлять их математические модели;
– применять математические методы и вычислительную
технику для решения практических задач.
и
рассчитывать
гидравлические
и
– проектировать
пневматические приводы горных машин и оборудования, а также
простые трубопроводы;
Студенты должны владеть:
– аналитическими методами и математическим аппаратом
для решения практических задач гидравлики горных машин.
В.3.6
В.4.4
В.4.5
В.5.2
*Расшифровка формируемых компетенций представлена в Федеральном
государственном стандарте подготовки специалистов по направлению
130400 «Горное дело».
4. Структура и содержание дисциплины
4.1. Структура дисциплины по разделам, формам организации и
контроля обучения
№
Название
раздела/темы
1
Предмет
гидравлики.
2
Объемный
гидравлический
привод.
Объемные
гидромашины и их
характеристики.
3
Аудиторная работа
(час)
Лек Практ./
Лаб.
ции семинар
зан.
2
4
4
СРС
(час)
Итого
8
18
6
4
4
8
22
6
4
4
8
22
3
Формы текущего
контроля и
аттестации
Отчеты по
лабораторным
работам
Отчеты по
лабораторным
работам
Отчеты по
лабораторным
работам
Гидравлическая
аппаратура
управления,
регулирования и
защиты.
Регулирование
параметров
гидропередач.
Дополнительные
устройства
гидропередач.
Гидравлический
следящий привод.
6
4
4
8
22
Отчеты по
лабораторным
работам
4
4
4
8
20
6
4
4
8
22
6
4
4
8
22
8
Гидродинамический
привод.
6
4
4
8
22
9
Основные правила
эксплуатации и
ремонта
гидравлических
приводов.
Пневматический
привод.
4
4
4
8
20
Отчеты по
лабораторным
работам
Отчеты по
лабораторным
работам
Отчеты по
лабораторным
работам
Отчеты по
лабораторным
работам
Отчеты по
лабораторным
работам
Итого
54
4
5
6
7
10
8
8
36
36
72
Отчеты по
лабораторным
работам
198
При сдаче отчетов и письменных работ проводится устное собеседование.
4.2.
Содержание разделов дисциплины
1. Предмет гидравлики. Краткая историческая справка. Применение
гидромашин, гидроприводов и гидроавтоматики в современном
машиностроении, в комплексной механизации и автоматизации горного
производства.
2. Объемный гидравлический привод. Основные понятия. Принцип
действия объемного гидропривода. Основные расчетные зависимости, баланс
мощности и КПД объемной гидропередачи, структурные и принципиальные
схемы гидропередачи, рабочие жидкости гидропередач.
3. Объемные гидромашины и их характеристики. Конструкция, принцип
действия и рабочие параметры шестеренных, пластинчатых и поршневых
гидромашин, а также рабочие характеристики объемных гидромашин.
4. Гидравлическая аппаратура управления, регулирования и защиты.
Типы, конструкция и условные обозначения крановых, золотниковых и
клапанных
распределителей.
Предохранительные,
переливные
и
редукционные клапаны, их выбор. Гидравлические замки, реле давления и
времени.
4
5. Регулирование параметров гидропередач. Машинный и дроссельный
способы регулирования скорости движения гидродвигателей, сравнительная
характеристика способов регулирования. Стабилизация скорости движения,
нагрузки и мощности гидропередач. Синхронизация скорости движения
нескольких гидродвигателей.
6.
Дополнительные
устройства
гидропередач.
Герметизация
гидравлических устройств, хранение и кондиционирование рабочей
жидкости. Фильтры и схемы фильтраций.
7. Гидравлический следящий привод. Структурная схема гидроусилителей,
их классификация. Объемные (гидростатические) усилители золотникового
типа и сопло-заслонка. Гидродинамические (струйные) гидроусилители,
эффект Коанда. Точность и чувствительность гидроусилителя.
8. Гидродинамический привод. Теоретические основы гидродинамической
муфты. Уравнение Эйлера для гидромуфты. Внешняя, входная и
универсальная характеристики гидромуфты, а также совместная работа с
приводным
двигателем.
Конструкция
и
принцип
действия
гидротрансформатора и его внешняя характеристика. Входная и
универсальная
характеристики
гидротрансформаторов
различной
прозрачности и их совместная работа с двигателями внутреннего сгорания.
9. Основные правила эксплуатации и ремонта гидравлических
приводов. Порядок и типовые схемы организации их обслуживания.
Основные неисправности, диагностика и ремонт гидравлических приводов.
10. Пневматический привод. Общие сведения о применении газов в
технике. Особенности пневматического привода. Достоинства и недостатки.
Течение воздуха и его подготовка. Исполнительные пневматические
устройства. Индикаторная диаграмма и основные технические показатели и
характеристики пневмодвигателя. Примеры пневматических приводов.
Тематика лабораторных работ (36 часов)
Лабораторный практикум предназначен для закрепления знаний,
полученных студентами на теоретических занятиях, а также привития
навыков настройки оборудования для выполнения установленных задач и
экспериментальных исследований.
1.
Экспериментальное
исследование
кавитационных
и
рабочих
характеристик шестеренного насоса при различных частотах вращения вала
насоса
2. Исследование характеристик предохранительного клапана
3. Исследование характеристик системы насос-предохранительный клапан
4. Исследование характеристик трубопровода
5. Исследование характеристики дросселя с обратным клапаном
6. Экспериментальное исследование герметичности гидрораспределителя
7. Экспериментальное исследование характеристик двухлинейного
регулятора расхода.
5
8. Экспериментальное определение и исследование энергетических
и
механических характеристик гидропривода возвратно-поступательного
действия с применением редукционного клапана
9 Экспериментальное определение и исследование энергетических
и
механических характеристик гидропривода дроссельного параллельного
регулирования вращательного движения
5.2 Тематика практических занятий (36 часов)
Практические занятия предназначены для закрепления теоретических
знаний, полученных студентами при изучении лекционного курса, а также
приобретения навыков расчёта гидравлических устройств путем
практического решения задач.
1. Регулирование скорости выходного звена
2. Расчет гидроклапана давления
3. Расчет золотникового гидрораспределителя
4. Аксиально-поршневые гидромашины
5. Распределение компетенций по разделам дисциплины
Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов
обучения по основной образовательной программе, формируемых в рамках
данной дисциплины и указанных в пункте 3.
№
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
Формируемые
компетенции
З.1.3
З.3.3
З.4.4
З.5.2
З.6.2
У.1.3
У.3.4
У.5.2
У.6.5
В.3.6
В.4.4
В.4.5
В.5.2
1
2
3
х
Разделы дисциплины
4
5
6
7
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
8
х
х
9
х
х
10
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
6. Образовательные технологии
При освоении дисциплины используются следующие сочетания видов
учебной работы с методами и формами активизации познавательной
6
деятельности бакалавров для достижения запланированных результатов
обучения и формирования компетенций.
Методы и формы
активизации
деятельности
Дискуссия
IT-методы
Командная работа
Разбор кейсов
Опережающая СРС
Индивидуальное
обучение
Проблемное обучение
Обучение на основе
опыта
ЛК
Виды учебной деятельности
ПР
ЛБ
х
х
СРС
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
Для достижения поставленных целей преподавания дисциплины
реализуются следующие средства, способы и организационные мероприятия:
− изучение теоретического материала дисциплины на лекциях с
использованием компьютерных технологий;
− самостоятельное изучение теоретического материала дисциплины с
использованием Internet-ресурсов, информационных баз, методических
разработок, специальной учебной и научной литературы;
− закрепление теоретического материала при проведении лабораторных
работ с использованием учебного и научного оборудования и приборов,
выполнения проблемно-ориентированных, поисковых, творческих заданий.
7. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной
работы студентов (CРC)
7.1 Текущая и опережающая СРС, направленная на углубление и
закрепление знаний, а также развитие практических умений заключается в:
− работе бакалавров с лекционным материалом;
− выполнении домашних заданий,
− изучении теоретического материала к лабораторным и практическим
занятиям,
− подготовка к экзамену.
7.2.Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная
работа
(ТСР) направлена на развитие интеллектуальных умений, комплекса
универсальных (общекультурных) и профессиональных компетенций,
повышение творческого потенциала магистрантов и заключается в:
− поиске, анализе, структурировании и презентации информации, анализе
научных публикаций по определенной теме исследований,
− анализе статистических и фактических материалов по заданной теме,
проведении расчетов, составлении схем и моделей на основе статистических
7
материалов,
− исследовательской работе и участии
конференциях, семинарах и олимпиадах,
в
научных
студенческих
8. Средства текущей и итоговой оценки качества освоения дисциплины
(фонд оценочных средств)
Оценка успеваемости осуществляется по результатам:
- самостоятельного (под контролем преподавателя) выполнения лабораторной
работы,
- устного опроса при сдаче выполненных индивидуальных заданий, защите
отчетов по лабораторным работам и во время экзамена во втором семестре
(для выявления знания и понимания теоретического материала
дисциплины).
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
9.1 Лабораторные установки
9.1.1
Стенд
учебный
СГУ-СТ-07-23ЛР-01
«Гидроприводы,
гидромашины и гидропередачи»
9.1.2 Наглядные пособия, в т.ч. гидравлические направляющие
распределители, клапаны давления, насосы шестеренные, пластинчатые,
центробежные, гидроаккумуляторы, манометры и т.д.
9.2 Перечень рекомендуемой литературы
6.2.1 Брюханов, О.Н. Основы гидравлики и теплотехники: Учебник
для СПО / О.Н. Брюханов , А.Т. Мелик-Аракелян , В.И. Коробко. - 4-е изд.,
стереотип. - М. : ИЦ "Академия", 2011. - 240 с.
6.2.2 Исаев, Ю.М. Гидравлика и гидропневмопривод: Учебник для
СПО / Ю.М. Исаев , В.П. Коренев. - М. : ИЦ "Академия", 2009. - 175 с.
6.2.3 Гидравлика, гидромашины и гидропневмопривод: Учебное
пособие для вузов / Под ред. С.П. Стесина. - 4-е изд., стереотип. - М. : ИЦ
"Академия", 2008. - 335 с.
6.2.4 Гидравлика и гидропривод: Учеб. пособие/Под общ. ред.
И.Л. Пастоева. М.: Издательство МГГУ, 2001. – 520 с.
6.2.5 Скорняков Н.М. Гидравлика (теоретический курс с примерами
практических расчетов): Учеб. пособие / Н.М. Скорняков, В.Н. Вернер,
В.В. Кузнецов; ГУ КузГТУ. – Кемерово, 2003. – 224 с.
6.2.6 Скорняков Н.М. Гидро- и пневмопривод: теоретический курс с
приложением альбома конструкций: Учеб. пособие / Н.М. Скорняков,
В.Н. Вернер, В.В. Кузнецов; ГУ КузГТУ. – Кемерово, 2003. – 223 с.
6.2.7 Конструкции элементов объемных гидропередач: Учеб. пособие
по выполнению лабораторных работ / Сост.: Н.М. Скорняков, В.В. Кузнецов;
ГУ Кузбасс гос. техн. ун-т. – Кемерово, 2002. – 116 с.
8
6.2.8 Башта
Т.
М.
Машиностроительная
гидравлика. -М.:
Машиностроение; 1982. - 423с.
6.2.9 Большаков В.А., Попов В.Н. Гидравлика. Общий курс. – К.:
Выща школа, 1989. - 215с.
6.2.10 Холин К.М., Никитин О.Ф. Основы гидравлики и объемные
гидроприводы. - М.: Машиностроение, 1989. - 254с.
9.3 Дополнительная литература
6.3.1 Проектирование и расчет объемного гидропривода: методические
указания к выполнению курсовой работы по дисциплине "Гидравлика" для
студентов специальности 150402 "Горные машины и оборудование" очной и
очно-заочной формы обучения / Сост.: М.Ю. Блащук, А.В. Вальтер. - Юрга :
Изд-во ЮТИ (филиала)ТПУ, 2009. - 64 с.
6.3.2 Кондаков Л.А. и др. Машиностроительный гидропривод - М.:
Машиностроение, 1978. - 464с.
6.3.3 6.3.2 Металлорежущие станки. Под ред. Пуша В. Э. -М.:
Машиностроение, 1985. - 256с.
6.3.4 Основы гидравлики и гидропривод станков. Л. С. Столбов, А. Д.
Перова, О. В. Ложкин. – М.: Машиностроение, 1988. – 256 с.: ил.
6.3.5 Свешников В.К. Станочные гидроприводы: Справочник:
Библиотека конструктора. – 4-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение,
2004. – 512 с. ил.
6.3.6 Задачник по гидравлике, гидромашинам и гидроприводу: Учеб.
пособие для машиностроит. спец. вузов / Б.Б. Некрасов, И.В. Фатеев, Ю.А.
Беленков и др.; Под. ред. Б.Б. Некрасова. – М.: Высш. шк., 1989. – 192 с.
6.3.7 Константинов Ю. М. Гидравлика: Учебник. – 2-е изд., перераб. и
доп. – К.: Выща шк., Головное из-во, 1988. – 398 с.; 30 табл., 346 ил. –
Библиогр.: 29 назв.
6.3.8 Сборник задач по машиностроительной гидравлике: Учеб.
пособие для машиностроительных вузов/Д. А. Бутаев, З. А. Калмыкова,
Л. Г. Подвиз и др.; Под ред. И. И. Куколевского и Л. Г. Подвиза. – 4-е изд.,
перераб. – М.: Машиностроение, 1981 – 464 с., ил.
Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями
ФГОС-2010 по направлению (специальности) «Горное дело», специализация «Горные
машины и оборудование».
Автор: Блащук М.Ю.
Программа одобрена на заседании кафедры ГШО
(протокол № 1 от «11» сентября 2011 г.).
9