МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к проведению открытого урока по дисциплине «Гидравлические и пневматические системы» для студентов специальности 151901 Технология машиностроения

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И МОЛОДЁЖНОЙ ПОЛИТИКИ
ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ
государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение
Воронежской области «Воронежский авиационный техникум имени В.П. Чкалова»
(ГБПОУ ВО «ВАТ имени В.П.Чкалова)
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к проведению открытого урока
по дисциплине «Гидравлические и пневматические системы»
для студентов специальности 151901 Технология машиностроения
Автор: преподаватель спецдисциплин
Мартьянова В.Ю.
2015
План урока.
1.Проверка освоения пройденного материала.
Тестовый опрос по разделу «Гидростатика».
Гидростатика.
Вариант №1
Задание Варианты ответа
1. Прикладная наука, занимающаяся изучением законов равновесия и движения жидкости и рассматривающая способы приложения этих законов к решению конкретных практических задач. 1) гидравлика
2) гидростатика
3) гидродинамика
4) гидропривод
2. 2.Какая физическая величина определяется по данной формуле? 1)плотность
2)удельный вес
3)коэффициент динамической вязкости
4)коэффициент кинематической вязкости
3.Какая физическая величина определяется по данной формуле? 1)коэффициент объемного сжатия
2)коэффициент температурного расширения
3)модуль объемного сжатия
4)удельный объем
4. 4.Дана физическая величина «Удельный вес». Выберите размерность соответствующую ей.
1)м2/с
2)Па *с
3)Н/м3
4)кг/м3
5. 5.Выберите единицы измерения коэффициента кинематической вязкости (система СИ) Стокс; сантистокс; м2/с; мм2/сек; см2/сек; Па; кПа; Мпа; Н/м2 ; кгс/см2; мм. рт. ст; м вод. ст; атм.
6. 6.Выберите функции, которые выполняет рабочая жидкость. 1)смазывание трущихся поверхностей деталей гидромашин;
2)подвод тепла к поверхностям гидромашин;
3)для передачи энергии от источника энергии к гидродвигателю;
4)защищает внутренние полости гидромашин;
7. 7.Давление, измеренное высотой столба жидкости, это ... 1)напор
2)вязкость
3)вакуум
4)наддув
8.Продолжите фразу:
«Вискозиметр используют для измерения ... » 1)давления, незначительно отличающегося от атмосферного
2)значительных давлений
3)вязкости
9.В сосуде с покоящейся жидкостью на свободную поверхность действует внешнее давление Р0 . Возьмем две точки: mА и mВ. Выберите верное утверждение для данного случая.
35369582550 1)абсолютное давление в m.А и m.В равны
2)абсолютное давление в m.А больше чем в m.В
3)абсолютное давление в m.А меньше чем в m.В
4)внешнее давление в m.А и в m.В равны
10.Показана схема гидростатической машины.
Записать уравнение для определения силы F2.
F2 =
Гидростатика.
Вариант №2
Задание Варианты ответа
1. Раздел гидравлики в котором изучается использование энергии рабочей жидкости для привода в движении различных машин и механизмов. гидравлика
гидростатика
гидродинамика
гидропривод
Какая физическая величина определяется по данной формуле?
плотность
удельный вес
коэффициент динамической вязкости
коэффициент кинематической вязкости
3.Какая физическая величина определяется по данной формуле?
коэффициент объемного сжатия
коэффициент температурного расширения
модуль объемного сжатия
удельный объем
4. Дана физическая величина «Плотность».
Выберите размерность соответствующую ей.
м2/с
Па *с
Н/м3
кг/м3
Выберите единицы измерения давления.
(внесистемные единицы) Стокс; сантистокс; м2/с; мм2/сек; см2/сек; Па; кПа; Мпа; Н/м2; кгс/см2; мм. рт. ст; м вод. ст; атм.
6. Выберите эксплуатационные свойства и показатели характерные для рабочих жидкостей. хорошие вязкостные свойства
малая плотность
минимальная зависимость вязкости от температуры
большая сжимаемость
7. Недостаток давления до атмосферного это ... напор
вязкость
вакуум
наддув
8. Продолжите фразу: «Жидкостный манометр (U-образная стеклянная трубка внутри которой находится промежуточная жидкость. Один конец трубки присоединяется к сосуду, второй открыт в атмосферу. Измеряют разность уровней промежуточной жидкости в правом и левом колене.) используют для измерения…» давления, незначительно отличающегося от атмосферного
значительных давлений
вязкость
9. В сосуде с покоящейся жидкостью на свободную поверхность действует внешнее давление Р0. Возьмем 2 точки: mА и mВ. выберите верное утверждение для данного случая. (hВ=hА)
22860013335 абсолютное давление в m.А и m.В равны
абсолютное давление в m.А больше чем в m.В
абсолютное давление в m.А меньше чем в m.В
внешнее давление в m.А и в m.В равны
Показана схема поступательного гидропреобразователя однократного действия. Записать уравнение для определения давления РВ
РВ =
Гидростатика.
Вариант №3
Задание Варианты ответа
1. Раздел гидравлики в котором изучаются законы равновесия жидкости при относительном покое и рассматриваются практические приложения этих законов. гидравлика
гидростатика
гидродинамика
гидропривод
Какая физическая величина определяется по данной формуле?
плотность
удельный вес
коэффициент динамической вязкости
коэффициент кинематической вязкости
Какая физическая величина определяется по данной формуле?
 коэффициент объемного сжатия
коэффициент температурного расширения
модуль объемного сжатия
удельный объем
4. Дана физическая величина «Коэффициент динамической вязкости». Выберите размерность соответствующую ей.
м2/с
Па *с
Н/м3
кг/м3
5. Выберите единицы измерения коэффициента кинематической вязкости (внесистемные единицы). Стокс; сантистокс; м2/с; мм2/сек; см2/сек; Па; кПа; Мпа; Н/м2; кгс/см2; мм. рт. ст; м вод. ст; атм.
6. Выберите функции, которые выполняет рабочая жидкость. обеспечивает лучшее сцепление поверхностей деталей гидромашины;
отводит тепло от поверхностей гидромашин;
для передачи энергии от источника энергии к гидродвигателю;
защищает внутренние полости гидромашины;
7. Дополнительное давление это .... напор
вязкость
вакуум
наддув
8. Продолжите фразу: «Манометр (пружинный) используют для измерения…» давления, незначительно отличающегося от атмосферного
значительных давлений
вязкости
9. В сосуде с покоящейся жидкостью на свободную поверхность действует внешнее давление Р0. Возьмем 2 точки: тm.А и m.В. Выберите верное утверждение для данного случая.
54229090805
абсолютное давление в m.А и m.В равны
абсолютное давление в m.А больше чем в m.В
абсолютное давление в m.А меньше чем в m.В
внешнее давление в m.А и в m.В равны
10. Данное устройство позволяет:
получать выигрыш в силе
получать на выходе давление более высокое, чем на входе
Гидростатика.
Вариант №4
Задание Варианты ответа
1. Раздел гидравлики в котором изучаются законы движения жидкости и ее взаимодействие с твердыми телами при их относительном движении. гидравлика
гидростатика
гидродинамика
гидропривод
2. Какая физическая величина определяется по данной формуле?
 плотность
удельный вес
коэффициент динамической вязкости
коэффициент кинематической вязкости
Какая физическая величина определяется по данной формуле?
 коэффициент объемного сжатия
коэффициент температурного расширения
модуль объемного сжатия
удельный объем
4. Дана физическая величина «Коэффициент кинематической вязкости». Выберите размерность соответствующую ей.
м2/с
Па *с
Н/м3
кг/м3
5. Выберите единицы измерения давления (система СИ). Стокс; сантистокс; м2/с; мм2/сек; см2/сек; Па; кПа; Мпа; Н/м2; кгс/см2; мм. рт. ст; м вод. ст; атм.
6. Выберите эксплуатационные свойства и показатели характерные для рабочих жидкостей хорошие вязкостные свойства
высокий коэффициент трения скольжения
минимальная зависимость вязкости от температуры
малая сжимаемость
7. Свойство жидкости оказывать сопротивление сдвигу или относительному перемещению ее слоев. напор
вязкость
вакуум
наддув
8. Дополните фразу
«Пьезометр используют для измерения…» давления, незначительно отличающегося от атмосферного
значительных давлений
вязкости
9. В сосуде с покоящейся жидкостью на свободную поверхность действует внешнее давление Р0. Возьмем 2 точки: mА и mВ. выберите верное утверждение для данного случая. (hВ=hА)
27876510795
абсолютное давление в m.А и m.В равны
абсолютное давление в m.А больше чем в m.В
абсолютное давление в m.А меньше чем в m.В
внешнее давление в m.А и в m.В равны
10. Данное устройство позволяет
получать выигрыш в силе
получать на выходе давление более высокое, чем на входе
Варианты ответов на тестовые задания.
Гидростатика
№ задания 1 вариант 2 вариант 3 вариант 4 вариант
1 1 4 2 3
2 1 3 4 2
3 3 1 4 2
4 3 4 2 1
5 м2/с кгс/см2; мм. рт. ст;
м вод. ст; атм.
Стокс; сантистокс; мм2/сек; см2/сек; Па; кПа; МПа; н/м2
6 1,3,4 1,2, 3 2,3,4 1,3,4
7 1 3 4 2
8 3 1 2 1
9 3,4 1,4 2,4 1,4
10 F2=F1*S2/S1 Рн=Рв*S1/S2 1 2
Выполненные задания оцениваются следующим образом:
Результат тестирования Количество вопросов в тестовом задании
5 вопросов 10 вопросов 15 вопросов 70 вопросов
Количество правильных ответов
Оценка «5» 5 10...9 15...13 70...57
Оценка «4» 4 8...7 12...10 56...43
Оценка «3» 3 6...5 9...7 42...29
Оценка «2» 2...0 4...0 6...0 28...0
2.Сообщение новых знаний.
Тема: «Основные понятия и определения гидродинамики».
Цель урока:
сформировать у учащихся основные понятия гидродинамики, используемые для обоснования основных закономерностей гидродинамики;
научить студентов рассчитывать основные параметры потока рабочей жидкости, овладеть специальной терминологией;
подготовить студентов к профессиональной деятельности (умению понимать принцип действия и определять причины неполадок в станочных гидроприводах).
3.Проверка уровня освоения новых знаний. Закрепление изученного материала на практике.
Содержание урока.
1.Основные понятия и определения гидродинамики.
Основными параметрами, характеризующими потоки жидкости являются скорость v и давление p в поперечном сечении потока.
Различают установившееся и неустановившееся движение жидкости.
Демонстрация слайда с видами движения.
Установившимся называют такое движение жидкости, при котором скорость и давление в любом поперечном сечении потока с течением времени не меняются.
v = f(x, y, z)
p = f(x, y, z)
Неустановившимся называют такое движение жидкости, при котором скорость и давление в любом поперечном сечении потока с течением времени меняются.
v = f(x, y, z, t)
p = f(x, y, z, t)
Равномерным называют движение, при котором скорость и давление в соответствующих точках разных поперечных сечений потока одинаковы.
Демонстрация видов движения жидкости в лабораторной установке «Капелька».
Линией тока называют такую линию внутри потока, вектор скорости в каждой точке которой совпадает с касательной к этой линии.

Рис.1 Линия токаРис.2 Трубка тока
При установившемся движении линии тока совпадают с траекторией движения потока.
Совокупность линий тока, проходящих через контур элементарной площадки в потоке, называют трубкой тока.
Жидкость, текущую внутри трубки тока, называют элементарной струйкой.
Демонстрация фрагмента видеофильма.
Поток рассматривают как совокупность элементарных струек.
Свойства элементарных струек.
1.Элементарные струйки не меняют своей формы и положения в пространстве.
2.Элементарные струйки не перемешиваются друг с другом.
3.Скорость и давление в любой точке поперечного сечения элементарной струйки одинаковы.
Напорными называют потоки не имеющие свободных поверхностей (со всех сторон окружённые твёрдым телом).

Безнапорными называют потоки, имеющие свободные поверхности (например, течение воды в реке, в канале).
Для характеристики размеров напорных потоков используют параметр - диаметр поперечного сечения, для труб – диаметр условного прохода dу.
Для характеристики размеров безнапорных потоков используют параметр – гидравлический радиус. Гидравлический радиус – это отношение площади поперечного сечения потока к смоченному периметру.
Rг= SПсм

Живым сечением потока называют поперечное сечение, перпендикулярное к оси потока.
Идеальной жидкостью называют несжимаемую жидкость, в которой отсутствует внутреннее трение (вязкость).
2. Понятие об объёмном расходе жидкости. Уравнение неразрывности потока. Понятие о кавитации.
Объёмным расходом называют объём жидкости, проходящий через живое сечение потока в единицу времени.
Q = Vt м3ч
Если представить течение жидкости в трубе, то объём жидкости, прошедший за время t через живое сечение можно посчитать как объём цилиндра с площадью поперечного сечения S и высотой l, равной длине пути жидкости за время t. Тогда расход будет равен:
Q = S×lt
Учитывая, что путь в единицу времени – это скорость (v= lt ), можно написать:
Q = S ×v ,
где, S – это площадь поперечного сечения, а v – скорость потока.
На этом выражении базируется уравнение неразрывности потока, которое определяется так:
для напорных потоков (не имеющих разрывов и включений) справедливо утверждение, что расход через любое поперечное сечение потока есть величина постоянная.
Q1 = Q2 = … = Qn = const или
S1v1 = S2v2 = … = Sn vn = const
Из этого выражения делают важный вывод: если площадь поперечного сечения уменьшается, скорость пропорционально увеличивается и наоборот.
Скорость потока неразрывно связана с давлением, что будет показано в дальнейшем при рассмотрении геометрического смысла уравнения Бернулли. Если скорость растёт, давление уменьшается. Зависимость при этом квадратичная. Поэтому в местах резкого сужения сечения потока давление резко падает. С этим связано явление, называемое кавитацией.
Кавитация – это падение давления в местах сужения трубопроводов до давления парообразования с дальнейшей конденсацией паров в местах расширения сечения. Это приводит к появлению мелких гидроударов, разрушающих трубы. Поэтому сечения труб гидроприводов выбирают одинаковыми.
3.Мощность потока жидкости.
Рабочие жидкости являются энергоносителем, рабочим телом гидропривода. Поэтому важным параметром является мощность потока. Выразим мощность через основные параметры потока жидкости.
Из курса физики известно, что мощность – это работа, выполненная в единицу времени.
N = At Вт ,
в свою очередь, работу рассчитывают, как силу, умноженную на путь, пройденный под действием этой силы:
A=F×l Дж
N= F×lt ,
Учитывая, что силу, действующую со стороны жидкости, можно представить, как произведение давления на площадь
F = p×S,
на которую оно действует, а путь, делённый на время – это скорость
v= lt,
можно записать:
N = p S v .

Выше мы определили, что расход жидкости можно представить:
Q = S v,
тогда можно представить N = p Q.

Из этого можно сделать вывод, что мощность на выходном звене гидропривода можно регулировать, меняя расход или давление.
Вопросы и задача для закрепления материала.
Вопросы.
Какую жидкость называют идеальной?
Какое движение жидкости называют установившимся?
Какие потоки называют напорными?
Какой параметр используют для характеристики безнапорных потоков?
Чему равен гидравлический радиус?
Что называют объёмным расходом жидкости?
В чём смысл уравнения неразрывности потока?
Что такое кавитация?
Задача.
Жидкость подаётся в поршневую полость гидроцилиндра с расходом 6л/мин. Диаметр поршня d = 80мм, а диаметр подводящей линии d = 20мм. Определить скорость выдвижения штока v2 и скорость течения жидкости в подводящей линии v1.
Решение.
Исходя из того, что расход жидкости Q = v S, можно найти скорость выдвижения штока.
v2= QS2ммин
Площадь поршня определим по формуле:
S2= π×d24Учитывая, что d = 80мм = 0,08м, Q = 6 л/мин = 6×10-3 м3/мин , находим
S2= 3.14 ×0.0824=0.005м2v2= 6×10-35×10-3=1.2 мминСогласно уравнению неразрывности потока, расход в подводящей линии равен расходу в поршневой полости гидроцилиндра. Тогда скорость жидкости в подводящей полости найдём по формуле:
v1= QS1ммин
S1= π×d24S1= 3.14 ×0.0224=0.0003м2v1= 6×10-30,3×10-3=20 ммин