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 _______________________ Руководитель ООП По специальности 190601 доц. А.Б. Егоров ______________________ Зав. кафедрой АТПП доц. А.А. Кульчицкий РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ И ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ АВТОМОБИЛЕЙ И ГАРАЖНОГО ОБОРУДОВАНИЯ» Специальность: 190601 «Автомобили и автомобильное хозяйство» Специализация: 190601Техническая эксплуатация автомобилей Квалификация выпускника: инженер Форма обучения: очная Составитель: доцент каф. АТПП О.А.Маринова САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2012 1. Цели и задачи дисциплины: Цель изучения курса заключается в освоении теоретических основ и расчетных методов для решения задач в области систем гидропневмоприводов, необходимых при изучении специальных дисциплин и в инженерной деятельности. Задачи изучения дисциплины Инженер-автомеханик должен уметь рассчитывать и выбирать необходимое оборудование тидро- и пневмосистем, осуществлять его правильный монтаж, наладку и эксплуатацию. Данный курс служит необходимым этапом подготовки к такой деятельности. Задачами его изучения является следующее: — Овладение общими инженерными методами расчета типовых гидро- и пневмосистем. — Ознакомление с принципами устройства и работы основных типов гидро- и пневмосистем и оборудования, применяемого в автомобилях и автомобильном хозяйстве. 2. Место дисциплины в структуре ООП: Дисциплина «Гидравлические и пневматические системы автомобилей и гаражного оборудования» тесно связана со многими естественными, общепрофессиональными и специальными дисциплинами учебного плана специальности: 190601 Автомобили и автомобильное хозяйство. Изучение дисциплины основывается на знании высшей математики, физики, начертательной геометрии, теоретической и прикладной механики. Знания, полученные студентами при освоении курса «Гидравлические и пневматические системы автомобилей и гаражного оборудования», используются ими при изучении таких специальных дисциплин как: «Техническая эксплуатация автомобилей», «Основы технологии производства и ремонт автомобилей», «Основы проектирования и эксплуатации технологического оборудования», «Автомобили». 3. Требования к результатам освоения дисциплины: В результате изучения дисциплины студент должен обладать массивом знаний, которые формируются на нескольких уровнях. Иметь представление: — что такое гидро- и пнемоприводы, каковы их назначение и где они применяются; — как устроены гидро- и пневмоприводы, в чём состоит их общее конструктивное решение и где они применяются в технике; — представление об устройстве и действии основной гидравлической и пневматической аппаратуры, применяемой в автомобилестроении; — как протекает рабочий процесс в гидро- и пневмоприводах, каковы его основные характеристики. Знать: — Назначение и области применения в технике гидравлических и пневматических приводов; — Чем обусловлено широкое применение гидро- и пневмоприводов в различных областях автомобилестроения и в частности в автомобилях и гаражном оборудовании. Уметь: — выполнить самостоятельно полный расчет гидро- и пневмоприводов; — применить методику расчета гидро- и пневмоприводов при неустановившимся движении. Владеть: — Методами оценки возможностей применения гидро- и пневмоприводов гидравлических и пневматических системах— Современным состоянием и перспективой развития гидро-пневмоприводов в технических системах автомобилестроения. — Общими инженерными методами расчета и проектирования типовых систем гидро- и пневмоприводов . — Структурным строением систем автоматизированного проектирования гидроприводо 4. Объем дисциплины и виды учебной работы Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы. Вид учебной работы Всего часов 105 54 Аудиторные занятия (всего) В том числе: Лекции 18 Практические занятия (ПЗ) Семинары (С) Лабораторные работы (ЛР) 36 51 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 105 зач. ед. 3 Семестры 7 8 105 54 18 36 51 экзамен 105 3 5. Содержание дисциплины 5.1. Содержание разделов дисциплины 5.1.1 Введение. Предмет и задачи изучения курса «Гидравлические и пневматические системы автомобилей и гаражного оборудования». Связь курса с общетеоретическими, общеинженерными и специальными дисциплинами. Краткий очерк истории и развития гидромашиностроения. Применение гидромашин и гидропневмоприводов в современном автомобилестроении. Гидропневмопривод — средство повышения качества и эффективности работы автомобилей и гаражного оборудования. Тенденция совершенствования гидропневмоприводов автомобилей и гаражного оборудования. Раздел 1.Гидравлические объемные приводы (гидроприводы) 5.1.2 Общие сведения о гидроприводах Определение гидропривода. Структура и функциональная схема. Принципиальные гидравлические схемы гидроприводов поступательного и вращательного действия в условных обозначениях. Классификации гидроприводов по виду движения исполнительного механизма, по методу управления, по виду циркуляции в системе гидропривода. Достоинства и недостатки гидроприводов. 5.1.3 Объемные насосы и двигатели Определение, назначение и принципы действия объемных насосов. Номинальные и рабочие параметры насосов. Типы объемных насосов, насосы с регулируемой подачей. Комплектация насосных установок. Расчет рабочих параметров и выбор типоразмера насоса по каталогу. Объемные гидродвигатели поступательного движения – гидроцилиндры поршневые и мембранные. Моментные гидродвигатели. Рабочие параметры гидроцилиндров. Объемные гидродвигатели вращательного движения-гидромоторы. Типы гидромоторов, их рабочие параметры и технические характеристики. 5.1.4 Гидравлическая аппаратура управления Распределительная гидроаппаратура. Крановые, клапанные и золотниковые распределители. Условные обозначения типоразмеров направляющих золотников. Дросселирующие золотниковые распределители. Управление золотниковыми гидрораспределителями. Расходная характеристика золотниковых гидрораспределителей. Обратные клапаны, гидрозамки гидрораспределителей и их назначение. Регулирующая гидроаппаратура. Клапаны давления: предохранительные, редукционные и разности давления. Типовые схемы включения и исполнения клапанов. Клапаны прямого и непрямого действия. Дроссели и регуляторы расхода. Типы дросселей. Формула расхода через дроссель. Схемы и принцип действия регулятора расхода. Синхронизаторы движения типа дроссельного порционера: схема устройства и принцип действия. Мультипликаторы и трансформаторы давления. Гидропанели: назначения, типовые схемы применения. Гидроаппаратура следящих и программных гидроприводов. Гидроусилители мощности. Гидроусилитель сопло-заслонка: гидравлическая схема и характеристика, коэффициент усиления по расходу. Гидроусилитель — струйная трубка: принцип действия и характеристики. Гидроусилитель — игольчатый дроссель: схема соединения с гидроцилиндром, коэффициент усиления по расходу. Гидроусилители золотникового типа — дросселирующие гидрораспределители. Усилители с однокромочным, двухкромочным и четырехкромочным золотником. Расчетная и мостовая схема включения золотника, гидравлическая характеристика. Коэффициенты усиления по скорости и нагрузке. Гидроаппаратура с пропорциональным управлением распределителей, дросселей и клапанов: назначение, гидравлическая схема. 5.1.5 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. 5.1.6 Регулирование гидроприводов Дроссельное регулирование гидроприводов поступательного движения. Схемы включения дросселя в гидросистему на входе, на выходе и параллельно гидроцилиндру. Определение скорости перемещения поршня и давления в полостях гидроцилиндра. Жесткость передачи приложенного усилия. Методы стабилизации скорости. Дроссельное регулирования гидроприводов вращательного движения: схемы включения дросселя в гидросистему; расчетные зависимости для определения частоты вращения гидромотора, крутящего момента, мощности и КПД. Объемное (машинное) регулирование гидроприводов вращательного движения с регулируемыми насосом и гидромотором. Расчетные зависимости для определения частоты вращения, момента и мощности без учета потерь мощности. Параметр регулирования. Идеальная характеристика гидропривода. Поправки на КПД с учетом потерь мощности. Объемное регулирование насосом в гидроприводах поступательного движения. Сравнительная оценка качества дроссельного и объемного регулирования гидроприводов. 5.1.7 Гидравлические следящие приводы 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. 5.1.8 Основы проектирования и расчета гидроприводов 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. Раздел 2 Пневматические приводы – пневмоприводы 5.1.9 Общие сведения о пневмоприводах Определение пневмопривода. Назначение и структура пневмопривода. Принцип действия. Простейшие схемы пневмоприводов поступательного и вращательного действия. 5.1.10 Пневматические двигатели Поршневые и диафрагменные пневмодвигатели поступательного действия. Усилие, развиваемое пневмодвигателем. Пневматические двигатели вращательного действия и их рабочие параметры. 5.1.11 Пневматическая аппаратура. Распределительная пневмоаппаратура: назначение и типы распределителей. Контрольно – регулирующая аппаратура. Типы пневмодросселей. Редукционные клапаны давления. Схемы включения клапанов. Пневматические усилительные устройства. Усилители механического типа: рычажные, эксцентриковые, клиновые. Расчет усилия зажима и коэффициенты усиления. Пневмогидравлический усилитель. Коэффициент усиления. Демпфирующие (тормозные) устройства. Фильтры, применяемые в пневмоприводах. 5.1.12 Расчет пневмоприводов поступательного действия Расчет пневмопривода при установившемся движении. Массовый расход и скорость движения при политропном процессе с учетом гидравлического сопротивления. Надкритическая и подкритическая области истечения. Общие замечания по расчету пневмопривода при неустановившемся движении. Три фазы процесса поступления сжатого воздуха в пневмоцилиндр и процесса движения. 5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами № Наименование обеспечиваемых п/п (последующих) дисциплин 1. 2. Основы технологии производства и ремонт автомобилей Основы проектирования и эксплуатации технологического оборудования № № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин 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 Наименование раздела дисциплины Лекц. Практ. Лаб занятия зан. Всего Введение Раздел 1.Гидравлические объемные приводы (гидроприводы) Общие сведения о гидроприводах 18 1 1 36 Объемные насосы и двигатели Гидравлическая аппаратура управления Вспомогательные устройства гидроприводов Регулирование гидроприводов Гидравлические следящие приводы Основы проектирования и расчета гидроприводов Раздел 2 Пневматические приводы – пневмоприводы Общие сведения о пневмоприводах Пневматические двигатели Пневматическая аппаратура. Расчет пневмоприводов поступательного 2 2 1 1 2 2 12 12 СРС 51 2 12 4 2 2 5 4 4 8 1 4 1 2 2 6 6 8 Всего час. 105 1 действия 6. Лабораторные работы № п/п № раздела дисциплины Наименование лабораторных занятий Трудоемкость (36 час.) 1. 5.1.3 ПОЛУЧЕНИЕ РАБОЧЕЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ШЕСТЕРЕНЧАТОГО НАСОСА 6 2. 5.1.4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА РАСХОДА ЗОЛОТНИКОВОГО ГИДРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДНОЙ (СТАТИЧЕСКОЙ) ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕГУЛЯТОРА ПОТОКА ИСПЫТАНИЕ ГИДРОПРИВОДА ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ С ДРОССЕЛЬНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ ИСПЫТАНИЕ ГИДРОПРИВОДА ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ С ОБЪЕМНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ 6 ИССЛЕДОВАНИЕ ОБЛИТЕРАЦИИ РАДИАЛЬНОГО ЗАЗОРА В ГИДРОЦИЛИНДРЕ 6 5.1.5 5.1.6 5.1.6 5.1.7 6 6 6 7. 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. 8. Материально-техническое обеспечение дисциплины: Выполнение лабораторных работ по проектированию проводятся в специализированной лаборатории 6103. Для завершения выполнения работ и оформления отчетов используются компьютеры кафедрального вычислительного центра (аудитория -6502) 9. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины: Перед началом занятий проводится контроль знаний по темам предыдущих лекций. По результатам проверки знаний студент допускается или нет к выполнению лабораторной работы. Разработчик: Горный институт доцент кафедры АТПП О.А.Маринова Эксперты: ____________________ (место работы) ___________________ (занимаемая должность) _________________________ (инициалы, фамилия) ____________________ (место работы) ___________________ (занимаемая должность) _________________________ (инициалы, фамилия)