Разработка учебно-методического комплекса урока с использованием обновления содержания и методики преподавания «Гидравлические машины»

Министерство образования и науки Республики Татарстан

ГАОУ ДПО «Институт развития образования Республики Татарстан»

ПРОЕКТНАЯ РАБОТА

Разработка учебно-методического комплекса урока с использованием обновления содержания и методики преподавания

Тема урока : «Гидравлические машины»

Выполнил: Преподаватель ГАПОУ «Сабинский аграрный колледж»

Латыйпов Айзат Магъфирович

Казань 2018

Тема «Гидравлические машины»

Цели урока:

- дать понятие о гидравлических машинах, нагнетателях и их классификации.

- воспитание внимательности, аккуратности, дисциплинированности.

- развитие познавательных интересов, самоконтроля, умения конспектировать.

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.

ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), результат выполнения заданий.

ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.

ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.

ПК 1.1. Выполнять регулировку узлов, систем и механизмов двигателя и приборов электрооборудования.

ПК 1.2. Подготавливать почвообрабатывающие машины.

ПК 1.3. Подготавливать посевные, посадочные машины и машины для ухода за посевами.

ПК 1.4. Подготавливать уборочные машины.

ПК 1.5. Подготавливать машины и оборудование для обслуживания животноводческих ферм, комплексов и птицефабрик.

ПК 1.6. Подготавливать рабочее и вспомогательное оборудование тракторов и автомобилей. ПК 2.1. Определять рациональный состав агрегатов и их эксплуатационные показатели.

ПК 2.2. Комплектовать машинно-тракторный агрегат.

ПК 2.3. Проводить работы на машинно-тракторном агрегате.

ПК 2.4. Выполнять механизированные сельскохозяйственные работы.

ПК 3.1. Выполнять техническое обслуживание сельскохозяйственных машин и механизмов.

ПК 3.2. Проводить диагностирование неисправностей сельскохозяйственных машин и механизмов.

ПК 3.3. Осуществлять технологический процесс ремонта отдельных деталей и узлов машин и механизмов.

ПК 3.4. Обеспечивать режимы консервации и хранения сельскохозяйственной техники.

ПК 4.1. Участвовать в планировании основных показателей машинно-тракторного парка сельскохозяйственного предприятия.

ПК 4.2. Планировать выполнение работ исполнителями.

ПК 4.3. Организовывать работу трудового коллектива.

ПК 4.4. Контролировать ход и оценивать результаты выполнения работ исполнителями.

ПК 4.5. Вести утвержденную учетно-отчетную документацию.

 

 

 

Ход урока:

1.Организационный момент.

Приветствие, проверка отсутствующих. Объяснение хода урока.

2.Актуализация опорных знаний

Опрос материала прошлого урока

1.Устно- 4-5 учащихся

2.Письменно (по экзаменационным билетам)

3.Теоритическая часть.

Вопросы:

1.Общие сведения о гидромашинах и их классификация

2.Общие сведения и классификация нагнетателей

3. Общие понятия и классификация насосов

3.1 Объемные насосы

3.2 Динамические насосы

1 Общие сведения о гидромашинах и их классификация

Роль гидравлических машин в целенаправленной деятельности человека, как в прошлом, так и в настоящее время, очень велика. Известно, что люди еще в далеком прошлом применяли различные приспособления и механизмы для нужд водоснабжения, орошения и др., также известно применение различных водяных и ветряных двигателей для преобразования энергии потока воды (воздуха) в энергию двигателя.

В настоящее время можно сказать, нет отрасли промышленности, в которой не использовались бы гидравлические машины. Гидравлические машины, в частности насосы самых различных конструкций и типоразмеров, широко применяются в нефтяной промышленности при бурении скважин, добыче нефти, сборе, транспорте и подготовке нефти.

Гидравлические машины - это машины, преобразующие механическую энергию двигателя в механическую энергию жидкости( насосы) или, наоборот, механическую энергию жидкости в механическую энергию двигателя( гидродвигатели).

Гидравлические машины делятся на насосы и гидродвигатели (гидромоторы).

2 Общие сведения и классификация нагнетателей

Гидравлическая машина, в которой происходит преобразование механической работы в механическую энергию жидкости, называется нагнетателем. Основное назначение нагнетателя - повышение полного давления перемещаемой среды. К нагнетателям относятся насосы, вен­тиляторы и компрессоры.

Насос - устройство для напорного перемещения жидкости путем преобразования механической энергии двигателя в энергию жидкости.

Вентилятор - устройство для перемещения воздуха или других га­зов при степени повышения давления газа не более 1,15 (степень повы­шения давления е = Рук/Рун, здесь Рук - полное давление газа на выходе из машины; РГн - полное давление газа на входе в машину).

Компрессор - машина, предназначенная для сжатия и подачи воз­духа или газа и имеющая степень повышения давления более 1,15.

По принципу действия и конструкции нагнетатели можно разделить на объемные и динамические.

Объемные нагнетатели

Работают по принципу механического вы­теснения жидкости твердым телом. Создающий давление рабочий орган нагнетателя совершает возвратно-поступательное или вращательное движение. Объемные нагнетатели, работающие при возвратно-поступательном движении рабочего органа: поршневые насосы и компрес­соры, плунжерные и диафрагменные насосы, при вращательном: рота­ционные, пластинчатые и зубчатые (шестеренные) и т.п..

Поршневые машины. Передача энергии происходит давлением в рабочих камерах, объемы которых периодически изменяются, и камеры попеременно сообщаются с входом и выходом нагнетателя. Характерными особенностями такого типа машин являются:

возвратно-поступательное движение рабочего органа (поршня, плунжера или диафрагмы);

принудительное выталкивание жидкости путем перемещения рабо­чего органа;

прерывистая подача жидкости.

Ротационные машины. Ротационные машины сочетают некоторые особенности поршневых и лопастных машин и существенно отличаются от них по конструктивному выполнению.

Основные особенности ротационных нагнетателей:

движение рабочего органа (ротора) - вращательное, причем в неко­торых случаях имеет место трение пластинок о внутреннюю поверх­ность корпуса;

сжатие жидкости принудительное;

подача непрерывная, но неравномерная.

Динамические нагнетатели

Передача энергии потоку происходит под действием сил инерции и трения в рабочих полостях нагнетателя, которые постоянно соединены с входом и выходом нагнетателя. К дина­мическим нагнетателям относятся лопастные нагнетатели (радиальные, центробежные, осевые, вихревые) и трения (струйные, дисковые).

Лопастные машины. К лопастным относят радиальные, центро­бежные, осевые и вихревые машины. Основным элементом таких машин является рабочее колесо с лопастями. Энергия вращающегося рабочего колеса передается вследствие динамического взаимодействия жидкости.

По устройству и воздействию на жидкость лопастные машины резко отличаются от поршневых:

движение рабочего органа (рабочего колеса) - вращательное, при­чем отсутствует трение рабочего колеса о корпус;

энергия жидкости сообщается за счет изменения момента количес­тва движения под воздействием лопастей; принудительная подача жидкости отсутствует;

подача жидкости непрерывная и равномерная.

Струйные машины работают на принципе эжекции(эффект эжекции заключается в том, что поток с более высоким давлением, движущийся с большой скоростью, увлекает за собой среду низкого давления. Увлеченный поток называется эжектируемым) высокоско­ростной струей рабочего газа или жидкости отсасываемой среды.

В системах отопления, тепло- и газоснабжения, вентиляции и кон­диционирования воздуха используются практически все основные типы нагнетателей. При этом к ним предъявляются следующие основные тре­бования:

соответствие фактических параметров работы заданным расчетным значениям и соответствие каталожных характеристик нагнетателей фактическим;

минимальные затраты энергии в нагнетателях;

возможность регулирования подачи (производительности) и давле­ния в определенных пределах;

устойчивость и надежность в работе;

простота монтажа;

бесшумность при работе.

3 Общие понятия и классификация насосов

Насосом называется гидравлическая машина, предназначенная для перемещения капельных жидкостей. В насосах механическая энергия двигателя преобразуется в энергию жидкости. Насосы являются неотъ­емлемой частью систем отопления, вентиляции, теплоснабжения, ко­тельных установок, водоснабжения и др.

По принципу действия, независимо от свойств перемещаемой сре­ды, насосы делятся на две основные группы: объемные и динамические.

3.1 Объемные насосы

Объемные насосы работают по принципу механического вытесне­ния жидкости твердым телом. К ним относятся возвратно-поступательные (поршневые, плунжерные и диафрагменные) и роторные (шестерен­ные, пластинчатые, винтовые и т.п.) насосы.

 

 

 

 

 

 

 

Объемные насосы применяются при необходимости создавать боль­шое давление и малую подачу. Они обладают высоким КПД, в большинс­тве случаев могут работать как самовсасывающие (т.е. без залива), по­дача их при изменении противодавления практически не изменяется.

Поршневые насосы

В поршневых насосах рабочим органом яв­ляется поршень с уплотнительными кольцами, пришлифованными к внутренней зеркальной поверхности цилиндра. Принципиальная схема поршневого насоса представлена на рис.

 

При движении поршня из крайнего левого положения вправо за счет разрежения открывается всасывающий клапан, и жидкость поступает в цилиндр. Нагнетательный клапан в это время закрыт (прижат к седлу избыточным давлением в нагнетательной линии). Обратное движение поршня вызывает возрас­тание давления, вследствие чего всасывающий клапан закрывается и открывается нагнетательный клапан; жидкость из цилиндра поступает в напорную линию. Для работы насоса его всасывающая линия и рабочая камера должны быть заполнены жидкостью. Для этого на всасывающей линии устанавливается обратный клапан.

Достоинствами поршневых насосов являются:

большой напор при небольшой подаче;

независимость напора Н от подачи Q и частоты вращения криво­шипа

сравнительно высокий КПД. Недостатки поршневых насосов:

большие размеры и масса при больших подачах;

большие размеры фундаментов для их установки;

неравномерность подачи;

наличие клапанов и их износ при работе;

сложность конструкции;

тихоходность;

износ внутренней поверхности цилиндра поршневыми кольцами, что приводит к увеличению утечек жидкости и снижению КПД.

Поршневые насосы применяются главным образом в котельных установках для питания котлов, в системах отопления для заполнения и опорожнения, для гидравлических испытаний систем и оборудования.

Плунжерные насосы

Плунжер представляет собой продолговатый цилиндр и не имеет уплотнительных колец (рис.). Уплотнение в этом случае выполняется только в месте прохода плунжера, что конструктивно выполняется значительно проще. Плунжерные насосы не требуют такой тщательной обработки внутренней поверхности цилиндра, как поршне­вые, поэтому их применяют для перекачивания загрязненных и вязких жидкостей, а также для создания более высоких давлений.

Диафрагменные насосы

В таких насосах используется упругость резиновой или стальной перегородки (диафрагмы). При всасывающем ходе плунжера вследствие разрежения, создаваемого в цилиндре, диа­фрагма выгибается в сторону цилиндра; в рабочей камере также созда­ется разрежение и всасывается жидкость. При обратном ходе плунжера происходит выталкивание жидкости в нагнетательный трубопровод.

Шестеренные насосы

Шестеренные насосы предназначены для перекачивания нефтепродуктов и других жидкостей, обладающих сма­зывающей способностью, без механических примесей и не вызывающих коррозию рабочих органов насоса.

 

Рис.. Схема шестеренного насоса

1 - ведущая шестерня; 2,5- впадины (рабочие камеры); надежности, 3 - ведомая шестерня; 4 - корпус; 6 - зуб

Конструктивно шестеренный насос состоит из двух шестерен, распо­ложенных в корпусе (рис.). Одна из шестерен (ведущая) приводится в движение электродвигателем, а вторая (ведомая) получает вращение от электродвигателя. Пе­рекачиваемая жидкость захватывается зубьям и ко­лес, отжимается к стенкам корпуса и перемещается со стороны всасывания на сторону нагнетания.

 

Шестеренные насосы применяются в гидравли­ческих системах и в тех­нологических линиях для подачи топлива и перека­чивания нефтепродуктов.

Шестеренные на­сосы характеризуются высокими показателями экономич­ности, малым весом и габаритами, простотой конструкции. Такие насосы позволяют получать высокие давления (16 МПа). Основные недостатки состоят в быстром из­носе рабочих органов, невысокой подаче и низком КПД.

Пластинчатые насосы

В цилиндрическом корпусе эксцентрично располагается массивный ротор с радиальными проточными пазами, внутри которых размещены пластины с пружинами (рис. ).

 

 

Нагнетание*

 

 

 

 

Всасывание

 

 

Рис. Пластинчатые насосы однократного действия 1,3- рабочие камеры; 2 - точка контакта; 4 - ротор; 5 - пластина; 6 - корпус; 7 - паз; 8 - пружина: 9 - область всасывания; 10- область нагнетания

При вращении ротора пластины прижимаются к внутренней поверхности корпу­са, захватывают на стороне всасывания жидкость и перемещают ее на сторону нагнетания.

Различают пластинчатые насосы однократного, двукратного и мно­гократного действия. В пластинчатых насосах двукратного действия внутренняя поверхность корпуса имеет специальный профиль, что поз­воляет каждой пластине за один оборот вала дважды производить пода­чу жидкости (рис. 2.4).

К достоинствам насоса относятся высокая равномерность и незави­симость подачи от противодавления, реверсивность потока. Основные не­достатки: чувствительность к наличию механических примесей в переме­щаемой жидкости, быстрый износ кромок пластин, низкий КПД (до 50%).

3.2 Динамические насосы

Динамические насосы включают лопастные (центробежные, осевые, вихревые) насосы и насосы трения и инерции (шнековые, струйные).

Центробежный насос

Устройство и принцип действия. Классификация

Центробежные насосы используются для циркуляции воды в сис­темах теплоснабжения, водяного отопления, вентиляции и кондициони­рования воздуха, питания котлов, подачи воды в камеры орошения и во многих других случаях.

Основными элементами, общими для всех разнообразных конс­трукций центробежных насосов, являются (рис.): всасывающий пат­рубок, рабочее колесо с лопатками, корпус спиральной формы и напор­ный патрубок.

Всасывающий патрубок соединяет корпус насоса с всасывающим трубопроводом, напорный патрубок - с напорным трубопроводом. Ра­бочее колесо насоса жестко насажено на вал, представляет собой еди­ную отливку и имеет передний и задний диски с изогнутыми лопастями между ними. Корпус насоса не является осесимметричным; между вне­шним обводом колеса и корпусом имеется спиральная камера (спираль­ный отвод), по которой жидкость плавно отводится от рабочего колеса в напорный трубопровод.

 

Жидкость при вращении рабочего колеса под действием цент­робежных сил движется от его центра к периферии и далее поступает в спиральную камеру, напорный патрубок и напорный трубопровод. В спиральном отводе скорость снижается, и происходит частичное преоб­разование кинетической энергии в потенциальную. В центральной части колеса образуется вакуум, под действием которого происходит поступ­ление жидкости в насос из всасывающего трубопровода. При вращении колеса обеспечиваются непрерывное движение жидкости и ее поступ­ление в сеть.

Вихревой насос

Вихревым насосом называется насос, в котором жидкость переме­щается по периферии рабочего колеса в тангенциальном направлении. Они обладают хорошей способностью самовсасывания, т. е. возможнос­тью начинать действие без предварительного заполнения всасывающей трубы подаваемой средой. Благодаря этому вихревые насосы применя­ются для подачи легкоиспаряющихся или насыщенных газами капельных жидкостей, например, сжиженных газов.

Вихревые насосы при малой подаче развивают высокое давление (в 4-10 раз больше по сравнению с центробежными насосами), реверсив- ны, но имеют низкие значения КПД (до 45%).

А-А

 

Рис. 2.6. Схема работы вихревого насоса 1 - рабочее колесо; 2 - корпус; 3 - всасывающий патрубок; 4 - перемычка; 5 - напорный патрубок; 6 - вал; 7 - концентрический канал

Вследствие этого во вращающемся колесе с двусторонним расположением ячеек и в окружающем колесо канале образуется пара продольных вихрей (рис. 2.6). Это приводит к непрерывному обмену частицами жидкости между ячейками и каналом, при котором и происходит передача энергии от колеса к жидкости

 

Струйные насосы

Струйные насосы относятся к динамическим насосам трения. В струйных насосах (эжекторах) отсутствуют движущи­еся детали. Наиболее распространены следующие типы эжекторов:

воздушные эжекторы - рабочей средой является воздух;

пароструйные эжекторы - рабочим газом является водяной пар;

водоструйные эжекторы (элеваторы) - рабочая среда - вода; созда­ют давление 20 - 30 кПа, используются для деаэрации(ДЕГАЗАЦИЯ – удаление из жидкости растворенных в ней газов (кислорода, углекислоты и др.) воды в водо­грейных котельных и системах отопления.

Поток перекачиваемой жидкости перемещается за счет захвата (эжекции) откачиваемой среды высокоскоростной струей рабочего газа или жидкости (рис. 2.7). Рабочая жидкость поступает с большой ско­ростью из сопла через камеру смешения в диффузор, увлекая за счет поверхностного трения перекачиваемую жидкость. В наиболее узкой части диффузора скорость смеси рабочей и перекачиваемой жидкостей достигает наибольшего значения, а статическое давление потока стано­вится наименьшим.

Перепад давлений в ка­мере смешения и диффузоре обеспечивает подачу жидкости в камеру смешения из всасы­вающей линии. В диффузоре скорость потока уменьшается, но увеличивается потенциаль­ная энергия давления, и жид­кость под напором поступает в нагнетательный трубопровод.

Преимуществами струйных насосов являются отсутствие подвиж­ных и вращающихся частей, простота конструкции, надежность работы, небольшие габариты и стоимость, простота эксплуатации. Они мало­чувствительны к загрязненным и агрессивным жидкостям.Недостатками струйных насосов являются невысокие давления на выходе и низкие значения КПД (0,2-0,35), а также высокий шум при ис­пользовании пара в качестве рабочей жидкости.

Поршневой насос

Рис. Принципиальная схема поршневого насоса 1 - поршень; 2 - цилиндр; 3 - шток;4 - ползун; 5 - шатун; 6 - кривошип; 7 - вал криво­шипа; 8 - всасывающий патрубок; 9 - всасывающий клапан; 10- рабочая камера;

11 - нагнетательный клапан; 12 - нагнетательный патрубок

Шестеренный насос

 

Рис. Схема шестеренного насоса

1 - ведущая шестерня; 2,5- впадины (рабочие камеры); надежности, 3 - ведомая шестерня; 4 - корпус; 6 - зуб

 

 

Пластинчатый насос

Рис. Пластинчатые насосы однократного действия 1,3- рабочие камеры; 2 - точка контакта; 4 - ротор; 5 - пластина; 6 - корпус; 7 - паз; 8 - пружина: 9 - область всасывания; 10- область нагнетания

 

Центробежный насос

Рис. Конструкция одноступенчатого центробежного насоса 1 - всасывающий патрубок; 2 - рабочее колесо с лопатками; 3 - корпус; 4 - напорный патрубок; 5 - спиральный отвод