ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ» Согласовано Утверждаю _______________________ ______________________ Зав. кафедрой АТПП доц. А.А. Кульчицкий РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «ГИДРОПНЕВМОПРИВОД СТАНКОВ И СТАНОЧНЫХ КОМПЛЕКСОВ» Направление подготовки: 151001.65 Технология машиностроения Профиль подготовки: Технология автоматизированного производства Технология, промышленный менеджмент и маркетинг в машиностроении Квалификация (степень) выпускника: инженер Форма обучения: очная Составитель: Доцент каф. АТПП О.А.Маринова САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2012 1. Цели и задачи дисциплины: - получение основ знаний в области проектирования и расчета гидравлических и пневматических приводов, применяемых в станках и станочных комплексах. Задачами изучения дисциплины являются: - ознакомление с устройством и принципом действия объемных гидравлических и пневматических приводов, гидравлической и пневматической аппаратуры управления. - задача изучения заключается в том, чтобы студенты получили основы знаний машиностроительного гидро- и пневмопривода, необходимые при изучении других специальных дисциплин и практической деятельности. 2. Место дисциплины в структуре ООП: Дисциплина «Гидропневмопривод станков и станочных комплексов» относится к дисциплинам базовой части профессионального цикла. Для изучения этой дисциплины необходимы знания: - математики; - физики; - информатики; - теоретической механики; - начертательной геометрии и инженерной графики; - сопротивления материалов; - теории машин и механизмов; - деталей машин и основы проектирования; - электротехники. Дисциплина «Гидропневмопривод станков и станочных комплексов» тесно связана с дисциплинами: « Металлорежущие станки», « Станочное и инструментальное обеспечение автоматизированного производства», «Технология автоматизированного производства», «Автоматизация производственных процессов в машиностроении» 3. Требования к результатам освоения дисциплины: В результате изучения дисциплины студент должен: Знать: - что такое гидро - и пнвмоприводы, каковы их назначение и где они применяются; - что является теоретической основой гидравлических и пневматических приводов; - как устроены гидро – и пневмоприводы, в чём состоит их общее конструктивное решение и в чем существенное отличие; - как протекает рабочий процесс в гидро – и пневмоприводах, каковы его основные характеристики. - какой привод (гидравлический или пневматический) применять к тому или иному технологическому оборудованию; - как составить принципиальную схему гидро – и пневмопривода; - как рационально выбрать способ регулирования гидравлическим приводом; - основы гидравлики несжимаемой жидкости; - последовательность расчёта гидравлического привода. Уметь: - сформулировать и доказать основные законы одномерных потоков жидкости и газа; - выполнить самостоятельно полный расчет гидравлического привода; - выполнить статический расчет пневматического привода; - пояснить методику расчета пневмоопривода при неустановившимся движении: Владеть: Методами оценки возможностей применения гидро — и пневмоприводов в гидравлических и пневматических системах станков и станочных комплексов; Современным состоянием и перспективой развития гидро-пневмоприводов в технических системах. Общими инженерными методами расчета и проектирования типовых систем гидрои пневмоприводов. Структурным строением систем автоматизированного проектирования машиностроительных гидроприводов. Критерием достижения базового и профессионального уровня изучаемой студентами дисциплин «Гидропневмопривод станков и станочных комплексов» является твердое знание основ гидромеханики напорных систем ( в том числе систем объемного гидропривода), структуры гидро – и пневмоприводов, их конструктивных параметров, связанных с гидромеханическими параметрами энергоносителей (рабочей жидкости, сжатого воздуха), способы управления приводами, включая автоматическое управление, современные тенденции развития машиностроительного гидропривода. Студент должен овладеть методом творческого подхода при проектировании, расчете и эксплуатации систем гидро–и пневмодов. 4. Объем дисциплины и виды учебной работы Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц. Вид учебной работы Всего Семестры часов 8 40 36 Аудиторные занятия (всего) В том числе: Лекции 28 28 Практические занятия (ПЗ) 12 12 Семинары (С) Лабораторные работы (ЛР) 45 45 Самостоятельная работа (всего) В том числе: Курсовой проект (работа) Контрольная работа Другие виды самостоятельной работы Подготовка к лабораторным работам Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен) Общая трудоемкость час 85 85 зач. ед. 5 5. Содержание дисциплины 5.1. Содержание разделов дисциплины 5.1.1 Введение Предмет и задачи изучения курса «Гидропневмопривод станков и станочных комплексов». Связь курса с общетеоритическими, общеинженерными и специальными дисциплинами. Краткий очерк истории и развития гидромашиностроения. Применение гидромашин и гидропневмоприводов в современном машиностроении. Гидропневмопривод — средство повышения качества и эффективности работы станков и станочных комплексов, средство автоматизации и механизации трудоемких процессов. Тенденция совершенствования гидропневмоприводов в станочном оборудовании. Раздел 1. Основные сведения о гидроприводах 5.1.2 Общие сведения о силовом объемном гидроприводе Объемный гидравлический привод. Определение, назначение, принцип действия. Основные рабочие параметры гидропривода. Достоинства и недостатки гидропривода при сравнении с механическими, электрическими и пневматическими приводами. Применение объемного гидропривода в станках и станочных комплексах. Разделение объемных гидроприводов на основные составные части; силовую, рабочую и распределительно-регулирующую аппаратуру. Классификация гидроприводов по кинематике, характеру движения рабочей жидкости, способу регулирования, давлению, по методу управления и контроля. 5.1.3 Общие сведения о гидравлических следящих приводах Определение, назначение и структура гидравлических следящих приводов. Классификация следящих гидроприводов: 1) по характеру движения исполнительного механизма; .2) по числу управляемых координат перемещения рабочего органа; 3) по количеству расходов усиления; 4) по характеру сигналов управления; 5) по способу программного управления; 6) по способу регулирования скорости слежения; 7) по количеству замкнутых контуров управления; 8) по конструкции дросселирующего золотника. Характеристики следящих гидроприводов. Электрогидравлический следящий привод: структура, функциональная блок- схема. 5.1.4 Общие сведения о пневмоприводах Определение пневмопривода. Назначение и структура пневмопривода. Принцип действия. Простейшие схемы пневмоприводов поступательного и вращательного действия. Раздел 2. Основные составные части гидроприводов 5.1.5 Объемные гидромашины Объемные насосы Назначение объемных насосов. Отличительные особенности рабочего процесса в объемных насосах. Основные технические параметры и характеристики объемных масосов. Классификация и конструктивные схемы объемных насосов. Расчет производительности (подаваемого расхода). Насосы с регулируемой производительностью. Поршневые насосы с клапанным распределением жидкости. Поршневые ротационные насосы с бесклапанным распределением жидкости радиального и аксиального типов. Пластинчатые (шиберные) насосы. Шестеренчатые (зубчатые) насосы. Винтовые насосы. Выбор типоразмера насоса и расчет его основных параметров. Объемные гидравлические двигатели Назначение объемных гидродвигателей. Классификация гидродвигателей. Гидродвигатели поступательного движения-гидроцилиндры. Рабочий процесс в гидроцилиндрах, основные технические параметры и характеристики. Типовые конструктивные схемы гидроцилиндров. Поворотные гидродвигатели. Типовые конструктивные схемы. Гидродвигатели вращательного движения –гидромоторы. Рабочий процесс в гидромоторах, основные технические параметры и характеристики. Типовые конструктивные схемы гидромоторов. Расчет крутящего момента и мощности на валу гидромотора. Регулирование частоты вращения. 5.1.6 Аппаратура и оборудование гидропривода Гидроаппаратура, применяемая в объемных гидроприводах. Назначение, схемы, принцип действия, характеристики. Регулирующие гидроаппараты: предохранительные, переливные, редукционные клапаны, дроссели, регуляторы потока. Рекомендации по выбору типоразмера гидроаппарата. Распределительные аппараты: обратные клапаны; гидрозамки; обратные клапаны с дросселями; золотниковые распределители. Рекомендации по выбору типоразмера гидроаппарата. Специальная аппаратура: мультипликаторы и трансформаторы давления, синхронизаторы движения, устройства для разгрузки насосов, теплообменные аппараты. Оборудование гидроприводов: трубопроводы, баки, фильтры, гидроаккумуляторы, уплотнительные устройства в узлах сопряжения элементов гидропривода. 5.1.7 Регулирование объемного гидропривода Гидропривод с дроссельным регулированием. Характеристика насосной станции гидропривода с дроссельным регулированием. Принципиальные схемы: с дросселем на входе в гидродвигатель; с дросселем на выходе из гидродвигателя; с дросселем, установленным параллельно гидродвигателю. Общие формы записи уравнений расхода и нагрузки. Выходные статические характеристики и зависимость КПД от режима работы. Схемы с использованием регулятора потока. Основные преимущества и недостатки гидропривода с дроссельным регулированием. Следящие гидроприводы (гидроусилители). Назначение. Принцип действия и область применения. Гидроусилитель типа сопло-заслонка. Гидроусилитель со струйной трубкой. Золотниковый гидроусилитель. Чувствительность, точность и устойчивость гидроусилителей. Гидропривод с объемным регулированием. Схемы гидропередач с замкнутой и разомкнутой циркуляцией рабочей жидкости и их сравнение. Ограничитель мощности. Общая форма записи уравнений расхода и нагрузки. Выходные статические характеристики различных гидравлических схем и зависимость КПД от режима работы. Основные преимущества и недостатки гидропривода с объемным регулированием. 5.1.8 Вспомогательные устройства гидроприводов Аккумуляторы: назначение, устройство, принцип действия и расчет пневматического аккумулятора. Гидравлические устройства для разгрузки насосов: назначение, схемы включения. Устройства для очистки рабочей жидкости – фильтры. Фильтрующие материалы. Фильтры заливные, приемные (сетчатые), напорные, магнитные. Параметры фильтров. Аппараты и приборы для контроля давления: реле давления, манометры и переключатели для них. Уплотнения. Требования, предъявляемые к уплотнениям. Кольца резиновые, поршневые, шевронные резинотканевые, манжеты уплотнительные резиновые. Расчет сил трения в уплотнениях. Раздел 3. Основы проектирования и расчета гидроприводов 5.1.9 Этапы проектирования и расчета объемного гидропривода Конструкция гидропривода станочного оборудования определяется типом станка, для которого он предназначен. В техническом задании на разработку проекта гидропривода указываются его нагрузочные характеристики, режимы движения рабочих органов, перемещения, скорости, ускорения, характер разгона и торможения, циклограмма оборудования, способы управления и контроля, основные требования надежности и средства диагностики, качество переходных процессов, температурный режим и ряд других свойств. На основе анализа технического задания осуществляется разработка и проектирование гидропривода, основными этапами которого являются следующие: 1. Разработка вариантов или выбор типовой принципиальной схемы гидропривода и её анализ. 2. Гидравлический расчет системы и определение ее основных параметров в статическом (установившемся) режиме работы. 3. Предварительный выбор гидроаппаратуры и рассмотрение вариантов её компоновки на стенке. 4. Рабочее проектирование гидропривода и его элементов. 5. Динамический расчет параметров гидропривода в переходных режимах. 6. Тепловой расчет гидравлической системы. 7. Корректировка проекта гидропривода на основе уточненных данных динамического и теплового расчетов. 5.1.10 Статический и динамический расчет следящих гидроприводов станков станочных комплексов Основные этапы проектирования. Разработка принципиальной типовой схемы гидропривода и её анализ. Расчёт конструктивных параметров гидропривода и нагрузочной характеристики. Статический расчет следящего гидропривода поступательного действия с дросселирующим золотниковым распределителем. Построение статической характеристики. Проектный динамический расчет следящего гидропривода и оценка качества регулирования. 5.1.11 Гидродинамические передачи ( Общие сведенья о гидродинамических передачах. Принцип работы, классификация. Назначение. Достоинства и недостатки. Гидродинамические муфты. Устройство и принцип действия. Регулируемые гидромуфты. Работа с двигателем, основные особенности и методы расчета. Выбор размера гидромуфты. Гидродинмические трансформаторы. Устройство и принцип действия. Выбор размера гидротрансформатора. Установка гидромуфт на конвейерных линиях. Применение гидротрансформаторов на кранах. Работа комплексного гидротрансформатора на экскаваторе и погрузчике. Раздел 4. Основы проектирования и расчета пневмоприводов станков и станочных комплексов 5.1.12 Пневматические машины Компрессоры динамические и объемные. Пневматические исполнительные устройства. Поступательного действия — пневмоцилиндры- поршневые и диафрагментные. Расчет усилий, развиваемых пневмоцилиндрами. Пневматические двигатели вращательного действия 5.1.13 Пневматическая аппаратура управления и контроля ( Пневмоаппараты. Распределительные устройства. Контрольно-регулирующая аппаратура. Тормозные устройства. Усилительные устройства. Фильтры. 5.1.14 Расчет пневматических приводов Приближенные расчеты бегания газа в трубопроводах. Течение газа через местное сопротивление. Расчет при установившемся движении пневмопривода. Расчет при неустановившемся движении. 5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами № п/п 1. 2. № № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин Автоматизация производственных процессов в машиностроении Станочное и инструментальное обеспечение автоматизированного производства 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + + + + + + 5.3. Разделы дисциплин и виды занятий № п/п 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12 13. 14. Наименование раздела дисциплины Введение Раздел 1. Основные сведения о гидроприводах Общие сведения о силовом объемном гидроприводе Общие сведения о гидравлических следящих приводах Общие сведения о пневмоприводах Раздел 2. Основные составные части гидроприводов Объемные гидромашины Аппаратура и оборудование гидропривода 7 Регулирование объемного гидропривода 8 Вспомогательные устройства гидроприводов Раздел 3. Основы проектирования и расчета гидроприводов Этапы проектирования и расчета объемного гидропривода Статический и динамический расчет следящих гидроприводов станков и станочных комплексов Гидродинамические передачи Пневматические машины Пневматическая аппаратура управления и контроля Расчет пневматических приводов Лекц. Практ. Лаб занятия зан. 2 2 1 Всего час. 2 3 2 2 4 2 2 2 4 4 6 2 2 2 2 4 4 2 4 6 6 6 12 2 4 6 2 2 2 4 4 4 6 6 6 2 СРС 6 6 4 12 6. Практические занятия № п/п № раздела дисциплины Наименование практических занятий 9. 5.1.9 14. 5.1.14 Расчет гидропривода поступательного движения с дроссельным регулированием Расчет пневмопривода поступательного движения при установившемся движении. . Трудоемкость (час.) 6 6 9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины: Основная литература: 1. Башта,Т.М. Гидравлика, гидравлические машины и гидроприводы: учебник для вузов. 2-е изд. перераб./ Т.М.Башта. - М.: Машиностроение, 1982. 2. Грянко, Л.П., Гидродинамические и гидрообъемные передачи в трансмиссиях транспортных средств: учебное пособие/ Л.П.Грянко, Ю.М. Исаев. – СПб.: изд-во СПБГТУ 2000. 3. Денисов, В.А., Элементы и системы гидроавтоматики: учебное пособие/ В.А.Денисов, Ю.Б.Полубояринов, Л.И.Шуб– Л.: СЗПИ, 1928. 4. Погорелов, В.И.Гидро- и пневмопривод и автоматика: учебное пособие/ В.И.Погорелов, В.С.Тюшев. – Л.: изд-во СЗПИ, 1968. Дополнительная литература: 1.Полубояринов, Ю.Г. Гидравлические системы в станочном оборудовании. Гидравлика (краткий курс): учебное пособие/ Ю.Г. Полубояринов. – Л.: СЗПИ, 1991. 2.Попов, Д.Н. Гидромеханика: учебник для вузов/ Д.Н.Попов, С.С.Панаиоти М.В. Рябинин . – М.: изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2000. 3.Свешников, В.К. Станочные гидроприводы: справочник/ В.К.Свешников, А.Л. Усов – М.: «Машиностроение». 2004. 4.Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам/ под общей редакцией докт. техн. наук Б.Б.Некрасова. – Минск.: Высшая школа, 1985. Разработчик: Горный институт доцент кафедры АТПП О.А.Маринова Эксперты: ____________________ (место работы) ___________________ (занимаемая должность) _________________________ (инициалы, фамилия) ____________________ (место работы) ___________________ (занимаемая должность) _________________________ (инициалы, фамилия)