Магистерская программа: Исследование и проектирование автоматизированных гидравлических и пневматических систем, машин и агрегатов Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ ЭНЕРГОМАШИНОСТРОЕНИЯ И МЕХАНИКИ (ЭнМИ)
___________________________________________________________________________________________________________

Направление подготовки: 141100 Энергетическое машиностроение

Магистерская программа: Исследование и проектирование автоматизированных гидравлических и пневматических систем, машин и агрегатов

Квалификация (степень) выпускника: магистр

Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ»

Цикл:	профессиональный
Часть цикла:	Вариативная часть
№ дисциплины по учебному плану:	ЭнМИ; М 2, 9	М 2, 9
Часов (всего) по учебному плану:	108	1 семестр
Трудоемкость в зачетных единицах:	3	1 семестр —3
Лекции	18часов	1 семестр
Практические занятия	18 часов	1 семестр
Лабораторные работы	0 з.е. (0 час)	не предусмотрено
Расчетные задания, рефераты	52часасамостоят. работы	1 семестр
Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)	72 часов	1 семестр
Экзамены	0 з.е. (0 час)	не предусмотрено
Курсовые проекты (работы)	0 з.е. (0 час)	не предусмотрено

Москва - 2011

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является формирование знаний в области гидродинамических передач, приобретение умений и навыков их расчета и проектирования дляповышения надежности и качества привода машин и рабочих органов установок широкого круга назначения.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

использовать на практике навыки и умения в организации научно-исследовательских работ и научно производственных работ, в управлении коллективом, влиять на формирование целей команды, воздействовать на ее социально-психологический климат в нужном для достижения целей направлении, оценивать качество результатов деятельности (ОК-4);
использовать углублённые теоретические и практические знания, которые находятся на передовом рубеже науки и техники в области профессиональной деятельности (ПК-2);
демонстрировать навыки работы в коллективе, готовность генерировать (креативность) и использовать новые идеи (ПК- 3);
осуществлять анализ различных вариантов, искать и вырабатывать компромиссные решения (ПК-10);
использовать знание теоретических основ рабочих процессов в энергетических машинах, аппаратах и установках, методов расчетного анализа объектов профессиональной деятельности (ПК-12);
использовать современные достижения науки и передовых технологий в научно-исследовательских работах (ПК-15);
оценивать техническое состояние объектов профессиональной деятельности, анализировать и разрабатывать рекомендации по дальнейшей эксплуатации (ПК-19);
эффективно участвовать в программах освоения новой продукции и технологии (ПК-20);
формировать обоснованные технические задания на разработку новой конкурентоспособной техники (ПК-23);
применять знание гидродинамических процессов в лопастных гидромашинахпри проектировании их проточных частей (ПК-24).

Задачами дисциплины являются:

ознакомление обучающихся сназначением гидродинамических передач (ГДП) различного типа, их принципами действия и конструктивными принципами построения;
приобретение учащимися навыков организации и осуществления коллективной деятельности по проработке конструктивных особенностей ГДП.
приобретение учащимися знаний об основных характеристиках, показателях работоспособности и качества ГДП.
ознакомление обучающихся с условиями работы ГДП различного типа в составе силовых агрегатов и с соответствующими требованиями, предъявляемыми к характеристикам ГДП;
приобретение учащимися знаний о принципах и методах согласования работы двигателя и ГДП;
приобретение учащимися навыков согласования работы двигателя и ГДП;
приобретение учащимися знаний об основных закономерностях гидродинамики лопастных систем ГДП и методах их расчета;
приобретение учащимися навыков расчета характеристик гидротрансформатора.
ознакомление обучающихся с конструктивными особенностями и дополнительными потребительскими качествами ГДП различных видов;

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла М.2 основной образовательной программы подготовки магистров по магистерской программе "Исследование и проектированиеавтоматизированных гидравлических и пневматических систем, машини агрегатов"направления 141100 «Энергетическое машиностроение».

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах бакалаврской подготовки: «Механика жидкости и газа»,«Инженерная графика», «Детали машин и основы конструирования», «Лопастные насосы», «Гидравлические турбины».

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при изучении дисциплин «Динамика и регулирование автоматизированных гидро- и пневмосистем», а также при выполнении магистерской диссертации.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

назначение, принцип действия и устройство гидродинамических передач (ГДП) различного типа (ПК-3, ПК-10, ПК-15, ПК-20, ПК-23);
основные характеристики, показатели работоспособности и качества ГДП различного типа (ПК-10, ПК-19, ПК-20, ПК-23);
условия работы ГДП различного типа в составе силовых агрегатов и соответствующие требованиями, предъявляемые к характеристикам ГДП (ПК-10, ПК-19, ПК-20, ПК-23);
принципы и методы согласования работы двигателя и ГДП (ПК-19, ПК-20, ПК-23);
основныезакономерностях гидродинамики лопастных систем ГДП и методы их расчета (ПК-2, ПК-12, ПК-15, ПК-24);
конструктивные особенности и дополнительные потребительские качества ГДП различных видов (ПК-3, ПК-10, ПК-15, ПК-20, ПК-23).

Уметь:

формировать обоснованные технические задания на модернизацию и разработку новых конкурентоспособных ГДП (ПК-23, ПК20, ОК-4, ПК-2, ПК-3, ПК-15);
решать конструкторские задачи по компоновке и обеспечению функционирования узлов и элементов ГДП (ПК-10, ПК-12);
использовать инновационные теоретические и практические знания для совершенствования ГДП различного типа (ПК-2, ПК-15, ПК-12, ПК-23, ПК-24);
самостоятельно разбираться в принципах действия и конструктивных принципах построения ГДП различных видов (ПК-2, ПК-10, ПК-12, ПК-24);
использовать математические модели гидродинамических процессов в рабочей полости ГДП для расчета характеристик и показателей качества ГДП (ПК-12, ПК-24);
анализировать различные варианты, осуществлять поиск и вырабатывать компромиссные решения при выборе, модернизации и проектировании ГДП (ПК-10, ПК-12, ПК-15, ПК-20);

Владеть:

способамиобеспечения высоких показателей качества ГДП в составе силового агрегата (ПК-2, ПК-10, ПК-12, ПК-15, ПК-20, ПК-24);
навыками согласования работы двигателя и ГДП (ПК-20, ПК-19, ПК-23);
навыками расчета характеристик ГДП по заданным геометрическим параметрам (ПК-12, ПК-24);
навыками организации и осуществления коллективнойдеятельности по проработке конструктивных особенностей гидродинамического трансформатора (ОК-4, ПК-3, ПК-10).

4.СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часов.

№ п/п	Раздел дисциплины. Форма промежуточной аттестации	Всего часов на раздел	Семестр	Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)				Формы текущего контроля успеваемости (по разделам)
№ п/п	Раздел дисциплины. Форма промежуточной аттестации	Всего часов на раздел	Семестр	лк	пр	лаб	сам.	Формы текущего контроля успеваемости (по разделам)
	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Общие сведения о гид-родинамических пере-дачах (ГДП)	18	1	4	4	—	10	Устный опрос; проверка выполнения расчетного задания.
2	Работа ГДП в силовых агрегатах	26	1	2	4	—	20	Контрольная работа; проверка выполнения расчетного задания
3	Основные закономер-ности гидродинамики лопастных систем гид-ромуфт	18	1	4	2	—	12	Устный опрос; проверка выполнения расчетного задания.
4	Особенности рабочего процесса вгидродина-мических трансформа-торах (ГДТ)	12	1	2	2	—	8	Устный опрос; проверка выполнения расчетного задания.
5	Конструктивные осо-бенностиГДТ	5	1	2	1	—	2	Устный опрос
6	Конструктивныеосо-бенности гидромуфт	5	1	2	1	—	2	Устный опрос

	2	3	4	5	6	7	8	9
7	Задачи расчета и проектирования ГДП	18	1	2	4	—	12	Проверка выполнения расчетного задания.
	Зачет	6	1	—	—	—	6	Устный опрос; защита расчетных заданий
	Итого:	108		18	18	—	72

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции:

1. Общие сведения о гидродинамических передачах

Конструктивные принципы построения гидродинамических передач (ГДП). ГДП разделенного типа. Сравнительные характеристики ГДП и объемной гидропередачи. Гидродинамические трансформаторы (ГДТ) прямого и обратного хода, с центростремительными, осевыми и центробежными турбинами.

Баланс моментов гидродинамической муфты (ГДМ) и ГДТ, их КПД и коэффициент трансформации. Внешние (тяговые) характеристики, сравнительный анализ их свойств и характерные режимы работы.

Комплексный ГДТ.

Гидромеханические трансформаторы.

2. Работа ГДП в силовых агрегатах

Теория подобия применительно к ГДП. Формулы подобия для моментов ГДП. Прозрачные и непрозрачные ГДТ, коэффициент прозрачности. Внешняя безразмерная (приведенная) характеристика ГДТ. Экономичный диапазон работы и преобразующее свойство ГДТ, показатели качества ГДТ. Вопросы подобия и пересчета характеристик гидромеханического трансформатора.

Нагрузочная и универсальная характеристики ГДТ. Работа ГДП с двигателем внутреннего сгорания, точки их совместной работы. Методы согласования работы двигателя и ГДП. Выходная характеристика ГДП и ее построение по приведенной характеристике.

Статический и динамический коэффициенты перегрузки, ограничивающее свойство ГДМ. Работа ГДМ с двигателем внутреннего сгорания и с асинхронным электродвигателем.

Области применения и потребительские свойства ГДП. Показатели свойств, работоспособности и качества ГДП.

3. Основные закономерности гидродинамики лопастных систем гидромуфт

Кинематика потока в рабочей полости гидродинамической муфты (ГДМ) с радиальными лопатками.

Основные уравнения для ГДМ, вывод и анализ. Гидравлические потери и баланс напоров в ГДМ. Вывод зависимостей относительной скорости и расхода от передаточного отношения для ГДМ с радиальными лопатками, анализ влияния основных физических факторов, взаимосвязь с внешней характеристикой.

ГДМ с наклонными лопастями рабочих колес, особенности характеристик и рабочего процесса.

Структура потока в межлопастных каналах ГДМ. Уравнение движение во вращающемся канале и его интегрирование. Неравномерность распределения относительных скоростей в поперечном сечении канала ГДМ с радиальными лопатками, явление сверхтурбулентности и влияние числа лопастей.

4. Особенности рабочего процесса в ГДТ

Геометрия лопастных систем и кинематика потока в рабочей полости ГДТ и комплексного ГДТ.

Основные уравнения для гидравлических моментов и теоретических напоров на колесах ГДТ. Анализ теоретических зависимостей коэффициента трансформации и КПД ГДТ от передаточного отношения и геометрии лопастных систем. Взаимосвязь основных параметров внешней характеристики, коэффициентов быстроходности колес ГДТ и геометрии лопастной системы. Многоступенчатые ГДТ.

Гидравлические потери и баланс напоров в ГДТ. Расход в трехколесном ГДТ и его зависимость от геометрии лопастной системы. Полная характеристика ГДТ и режимы его работы.

Внутренние характеристики ГДТ, их связь с геометрией лопастной системы, внешней характеристикой и коэффициентом прозрачности ГДТ.

Кавитация в ГДТ и меры ее предотвращения. Проточные и непроточные ГДТ, функции системы питания ГДТ. Давление питания и схемы питания ГДТ. Показатель кавитационных свойств ГДТ и критическое давление питания, методика их определения при испытаниях. Ограничения, налагаемые кавитацией на номинальный диаметр и скорость вращения ведущего вала ГДТ.

Требования к рабочим жидкостям и их краткая характеристика.

5. Конструктивные особенности гидротрансформаторов

Классификация ГДТ. Конструктивные и функциональные особенности блокируемых, реверсирующих и реверсируемых, m – насосных, n – турбинных и l – реактивных ГДТ.

Регулируемые ГДТ – параметры, цели и способы регулирования, примеры конструктивных схем.

6. Конструктивные особенности гидромуфт.

Классификация ГДМ.

Регулируемые ГДМ. Параметры и цели регулирования. Конструктивные и функциональные особенности ГДМ, регулируемых изменением геометрии рабочей полости и плотности рабочей жидкости.

ГДМ, регулируемые изменением степени наполнения рабочей полости, их рабочий процесс и внешние характеристики, режимы неустойчивой работы и способы стабилизации. Способы изменения степени наполнения рабочей полости, соответствующие конструктивные схемы, их достоинства и недостатки. Пример применения регулируемой ГДМ в приводе питательного насоса.

Ограничивающие ГДМ с радиальными и наклонными лопатками, назначение и принцип действия. Предохранительные ГДМ со статическим и динамическим самоопоражниванием. Пусковые и пускотормозные ГДМ. Двухполостные ГДМ.

7. Задачи расчета и проектирования ГДП.

Элементы системного подхода в задачах проектирования ГДТ и ГДМ.

Выбор меридионального сечения и определение основных геометрических параметров лопастной системы ГДТ с использованием коэффициента быстроходности рабочих колес. Задачи профилирования рабочих колес и лопастей ГДТ.

Методы расчета ГДМ с радиальными лопатками.

4.2.2. Практические занятия:

измерение геометрических параметров комплекта рабочих колес ГДТ, выполнение их эскиза и построение решетки лопастной системы соответствующего ГДТ;
расчет активного диаметра ГДТ применительно к заданному двигателю внутреннего сгорания (ДВС) на основе использования модельного ГДТ;
нагрузочные характеристики ГДТ и их использование для построения выходной характеристики силового агрегата ДВС-ГДТ;
вывод формул пересчета внешней характеристики гидромеханического трансформатора по известной внешней характеристике ГДТ для индивидуально заданной схемы включения планетарного механизма (контрольная работа);
задачи расчета осевых сил в ГДМ;
определение основных внешних и внутренних параметров ГДТв его расчетном режиме работы по заданной геометрии его лопастной системы.

4.3. Лабораторные работы

Лабораторные работыучебным планом не предусмотрены.

4.4. Расчетные задания (примерные темы расчетных заданий)

№1. Выполнение эскизной компоновки основных узлов и элементов ГДТ по заданным геометрическим параметрам комплекта его рабочих колес.

№2. Расчет параметров и эксплуатационных характеристик гидродинамических передач при совместной работе с двигателем внутреннего сгорания. Сравнительный анализ технической и экономической эффективности различных компоновок силового агрегата при отсутствии и наличии гидродинамических передач.

№3 Расчет осевых сил в ГДМ.

№4. Построение треугольников скоростей по измеренным угловым и линейным размерам решеток лопастной системы ГДТ.

№5. Расчет основных внешних и внутренних параметров ГДТ в его расчетном режиме работыпо заданной геометрии его лопастной системы.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся как в традиционной форме, так и в форме лекций с использованием компьютерных презентаций.

Практические занятия включают решение задач по текущим темам курса, выдачу соответствующих расчетных заданий и консультации по их выполнению, написание контрольной работы.

Самостоятельная работа включает подготовку к лекционным и практическим занятиям,подготовку кустным опросам по текущему контролю успеваемости и к контрольной работе, выполнение расчетных заданий, подготовку к зачету.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются устные опросы, контрольная работа и проверки выполнения расчетных заданий.

Аттестация по дисциплине – зачет.

Оценка за зачет определяется как среднеарифметическая оценок за:а) устный опрос на зачете, б) итоги выполнения расчетных заданий, в) итоги текущего контроля успеваемости.

Оценка за освоение дисциплины, выносимая в приложение к диплому, определяется какоценка за зачет.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

Карцев Л.В. Гидродинамические передачи. Часть 2. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000.
Давыдов А.И., Панкратов С.Н. Расчет параметров и эксплуатационных характеристик гидродинамических передач. Методическое пособие. – М.: Издательство МЭИ, 2003.

б) дополнительная литература:

Стесин С.П., Яковенко Е.А. Лопастные машины и гидродинамические передачи. -М.: Машиностроение, 1990. -240с.
Гавриленко Б.А., Семичастнов И.Ф. Гидродинамические передачи. Проектирование, изготовление и эксплуатация. –М.: Машиностроение, 1980. -224с

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение иИнтернет-ресурсы:

Программное обеспечение «MathCAD», «AutoCAD», «FluidSim-Н» и «FluidSim-Р» фирмы «Фесто»..
Интернет-ресурсы: www.boschrexroth.ru, www.hydrapac.com, www.atos.com, www.hydac.com, www.gsktb.com, www.hydrav.ru, www.vickers.spb.ru.

б) другие:

презентации в среде PowerPoint по темам: конструктивные особенности ГДТ; конструктивные особенности ГДМ.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для презентации лекций. При проведении практических занятий должны использоваться натурные образцы комплектов рабочих колес гидродинамических трансформаторов.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 141100 «Энергетическое машиностроение» и магистерской программе "Исследование и проектирование автоматизированных гидравлических и пневматических систем, машини агрегатов ".

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.т.н., доцент ДавыдовА..И.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой гидромеханики и гидравлических машин им. В.С. Квятковского

к.т.н., доцент Грибков А.М.

Blog

Содержание

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ