«Гидропневмопривод станков и станочных комплексов»

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 151001 проф.	Зав. кафедрой АТПП доц.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«ГИДРОПНЕВМОПРИВОД СТАНКОВ И СТАНОЧНЫХ КОМПЛЕКСОВ»

Специальность:

151001 Технология машиностроения

Специализация:

Технология автоматизированного производства

Технология, промышленный менеджмент и маркетинг в машиностроении

Квалификация (степень) выпускника: инженер

Форма обучения: очная

Составитель: Доцент каф. АТПП

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2012

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.

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 гидро - и 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.

Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет  5  зачетных единиц.

Вид учебной работы	Всего часов	Семестры
8
Аудиторные занятия (всего)	40	36
В том числе:	-	-
Лекции	28	28
Практические занятия (ПЗ)	12	12
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа (всего)	45	45
В том числе:	-
Курсовой проект (работа)
Контрольная работа
Другие виды самостоятельной работы
Подготовка к лабораторным работам
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)
Общая трудоемкость  час   зач. ед.	85	85
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:

Разработка вариантов или выбор типовой принципиальной схемы гидропривода и её анализ. Гидравлический расчет системы и определение ее основных параметров в статическом (установившемся) режиме работы. Предварительный выбор гидроаппаратуры и рассмотрение вариантов её компоновки на стенке. Рабочее проектирование гидропривода и его элементов. Динамический расчет параметров гидропривода в переходных режимах. Тепловой расчет гидравлической системы. 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	№ № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
4	5	6	7	8
1.	Автоматизация производственных процессов в машиностроении	+	+	+	+	+
2.	Станочное и инструментальное  обеспечение автоматизированного производства	+	+	+	+	+

5.3. Разделы дисциплин и виды занятий

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Лекц.	Практ. занятия	Лаб зан.	СРС	Все-го час.
1.	Введение	2	2
2.	Раздел 1. Основные сведения о гидроприводах Общие сведения о силовом объемном гидроприводе	2	1	3
3.	Общие сведения о гидравлических следящих приводах	2	2	4
4.	Общие сведения о пневмоприводах	2	2	4
5.	Раздел 2. Основные составные части гидроприводов Объемные  гидромашины	2	4	6
6.	Аппаратура и оборудование гидропривода	2	4	6
7.	7 Регулирование объемного гидропривода	2	4	6
8.	8 Вспомогательные устройства гидроприводов	2	2	6
9.	Раздел 3. Основы проектирования и расчета гидроприводов Этапы проектирования и расчета объемного гидропривода	2	6	4	12
10.	Статический и динамический расчет следящих гидроприводов станков и станочных комплексов	2	4	6
11.	Гидродинамические передачи	2	4	6
12	Пневматические машины	2	4	6
13.	Пневматическая аппаратура управления и контроля	2	4	6
14.	Расчет пневматических приводов	2	6	4	12

6. Практические занятия

№ п/п	№ раздела дисциплины	Наименование практических занятий	Трудо-емкость (час.)
9.	5.1.9	Расчет гидропривода поступательного движения с дроссельным регулированием	6
14.	5.1.14	Расчет пневмопривода поступательного движения при установившемся движении.	6

.

9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

Основная литература:

1. Башта, , гидравлические машины и гидроприводы: учебник для вузов. 2-е изд. перераб./  . - М.: Машиностроение, 1982.

2. Грянко, Л. П., Гидродинамические и гидрообъемные передачи в трансмиссиях транспортных средств: учебное пособие/ , . – СПб.:  изд-во СПБГТУ 2000.

3. Денисов, В. А., Элементы и системы гидроавтоматики: учебное пособие/ , , – Л.: СЗПИ, 1928.

4. Погорелов, - и пневмопривод и автоматика: учебное пособие/ , . – Л.: изд-во СЗПИ, 1968.

Дополнительная литература:

1.Полубояринов, системы в станочном оборудовании. Гидравлика (краткий курс): учебное пособие/ . – Л.: СЗПИ, 1991.

2.Попов, : учебник для вузов/ , . – М.: изд-во МГТУ им. , 2000.

3.Свешников, гидроприводы: справочник/ , – М.: «Машиностроение». 2004.

4.Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам/ под общей редакцией докт. техн. наук . – Минск.: Высшая школа, 1985.

Разработчик:

Горный институт  доцент кафедры АТПП 

Эксперты:

____________________  ___________________  _________________________

  (место работы)  (занимаемая должность)  (инициалы, фамилия)

____________________  ___________________  _________________________

  (место работы)  (занимаемая должность)  (инициалы, фамилия)