Рабочая программа учебной дисциплины «динамика и прочность гидравлического оборудования» Цикл



Скачать 163.9 Kb.
Дата26.07.2014
Размер163.9 Kb.
ТипРабочая программа


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

«ДИНАМИКА И ПРОЧНОСТЬ

ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ»

Цикл:

профессиональный




Часть цикла:

По выбору №1




дисциплины по учебному плану:

ЭнМИ; М.2 10.1




Часов (всего) по учебному плану:

108




Трудоемкость в зачетных единицах:

3


1 семестр



Лекции

36 часов

1 семестр

Практические занятия

18 часов

1 семестр

Лабораторные работы





Расчетные задания, рефераты

20 часов самостоят.
работы


1 семестр

Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

54 часа




Экзамены




1 семестр

Курсовые проекты (работы)






Москва - 2011

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является формирование знаний и освоение методов расчета прочностной надежности гидравлического оборудования – одного из основных показателей качества.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:



  • самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности, расширять и углублять свое научное мировоззрение, в том числе с помощью информационных технологий (ОК-6);

  • использовать современные и перспективные компьютерные и информационные технологии (ПК-9);

  • использовать современные достижения науки и передовых технологий в научно-исследовательских работах (ПК-15);

  • на основе системного подхода строить и использовать модели для описания и прогнозирования различных явлений, осуществлять их качественный и количественный анализ (ПК-16);

  • выбирать адекватные расчетные схемы элементов гидравлического оборудования (ПК-25);

  • использовать необходимые расчетные методы для оценки прочностной надежности элементов гидравлического оборудования (ПК-26);


Задачи дисциплины:

  • познакомить обучающихся с аналитическими, численными и вариационными методами расчетов на прочность;

  • научить составлять рациональные расчетные схемы элементов гидравлического оборудования;

  • научить решать прикладные задачи расчетов прочности и надежности элементов гидромашин.



2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к дисциплинам по выбору вариативной части профессиональ-

ного цикла М.2 основной образовательной программы подготовки магистров по магистерской программе "Исследование и проектирование автоматизированных гидравлических и пневматических систем, машин и агрегатов" направления 141100 «Энергетическое машиностроение».

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах бакалаврской подготовки: «Высшая математика», «Теоретическая механика», «Информатика», «Механика материалов и конструкций», «Лопастные насосы», «Гидравлические турбины», «Объемные гидромашины».

Знания, полученные в результате освоения дисциплины, необходимы при изучении дисциплин «Исследование и проектирование лопастных гидромашин», «Специальные вопросы надежности и диагностики гидравлического оборудования и систем управления», «Специальные насосы», а также при выполнении выпускной работы магистра.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В итоге после освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:



Знать:

  • основные понятия теории надежности конструкций;

  • законы деформирования твердых тел;

  • понятия статической, динамической, усталостной прочности элементов конструкций;

  • основные методы расчета напряженно-деформированного состояния элементов гидромашин.


Уметь:

  • составлять расчетные схемы элементов гидромашин;

  • использовать на практике навыки и умения в организации научно-исследовательских работ (ОК-4)

  • использовать знание теоретических основ рабочих процессов в энергетических машинах для выбора нужного метода решения задачи надежности (ПК-6, ПК-12)

  • использовать современные и перспективные компьютерные и информационные технологии (ПК-9);

  • составлять практические рекомендации по использованию результатов исследований (ПК-17);

  • применять знание гидродинамических процессов в лопастных гидромашинах при проектировании их проточных частей (ПК-24);

  • анализировать полученные результаты (ПК-5, ПК-10).


Владеть практическими навыками:


  • использования возможностей со­временных компьютеров и информационных технологий при численном исследования элементов гидравлического оборудования (ПК-9);

  • использования методов расчетного анализа объектов профессиональной деятельности (ПК-12);

  • выполнения численных исследований и анализа различных вариантов, искать и вырабатывать компромиссные решения (ПК-10, ПК-14);

  • оценки безотказности и работоспособности гидравлического оборудования;

  • составления практических рекомендаций по использованию результатов научных исследований (ПК-17).


4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов.



п/п


Раздел дисциплины.

Форма промежуточной аттестации


(по семестрам)

Всего часов на раздел

Семестр

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и
трудоемкость (в часах)

Формы текущего контроля успеваемости

(по разделам)


лк

пр

лаб

сам.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

Основные понятия теории надежности

5

1

3







2

Тест на понимание терминов общей теории надежности

2

Обеспечение надежности гидравлического оборудования





1
















2.1



Прочностная надеж-

ность лопастных

гидромашин


18




9

4




5

РЗ 1,2. Статический расчет лопасти гидротурбины.

2.2


Усталостная прочность лопастей гидротурбин

7




4







3

Тест на понимание терминов теории усталости

2.3



Динамическая проч-

ность лопастей гидро

турбин


10




3

2




5

РЗ 3. Расчет собственных колебаний лопасти ГТ

2.4


Расчет лопатки направляющего аппарата

9




2

2




5

РЗ 4. Расчет лопатки направляющего аппарата

2.5



Расчет на прочность

корпуса насоса




9




3

2




4

РЗ 5. Расчет гладких и оребренных крышек насоса

3

Расчет валов

гидромашин



35

1

7

6




22

РЗ 6. Расчет колебаний двухмассового вала гидроагрегата

РЗ 7. Расчет собственных частот вала с распределенными параметрами



4

Прочностная надежность гидроприводов

5

1

3







2

Тест на понимание показателей надежности гидроприводов

5

Устойчивость гидравлического оборудования к внешним воздействиям

4

1

2







2

Тест на понимание и классификация внешних воздействий




Зачет

6

1




2




4

Защита расчетного задания




Экзамен



















устный




Итого:

108

2

36

18




54




4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции

1. Основные понятия теории надежности

Системный подход к решению задачи о надежности гидромашин (ГМ). Показатели качества гидротурбин (ГТ), насосного оборудования, гидроприводов. Надежность ГМ, гидроприводов, трубопроводной арматуры. Основные понятия теории надежности. Надежность по основным критериям. Расчет по критерию прочности.



2. Обеспечение надежности гидравлического оборудования

2.1. Прочностная надежность лопастных гидромашин

Детерминистический подход к проблеме надежности; коэффициенты запаса прочности. Факторы, определяющие надежность ГМ. Классификация сил, действующих в лопастных гидромашинах (ЛГМ). Особенности деформации и разрушения ЛГМ. Способы расчета надежности ГМ; математическое моделирование. Общие расчетные схемы основных элементов ГМ; схемы элементов ЛГМ. Основные методы расчетов на прочность ГМ. Вариационные методы. Расчет напряженного состояния лопастей ГТ. Критерии прочности. Нормативный и фактический коэффициенты запаса прочности лопасти. Предварительная оценка прочности лопасти поворотно-лопастной (ПЛ) ГТ. Приближенный расчет лопасти методом Ритца с учетом реальных граничных условий. Алгоритм современного комплексного расчета лопасти ПЛГТ МКЭ. Особенности расчета рабочего колеса радиально-осевой ГТ.



2.2. Усталостная прочность лопастей гидротурбин

Усталостная прочность лопастей ГТ. Факторы, влияющие на нее. Характеристики материалов, используемых в ГМ. Запас усталостной прочности лопасти по напряжениям; долговечность лопасти. Допускаемые напряжения в расчетах лопастей на гидростатическую нагрузку. Учет дополнительных напряжений в расчетах лопастей радиально-осевых ГТ.



2.3. Динамическая прочность лопастей гидротурбин

Расчет лопастей ГТ на динамическую прочность. Приближенный расчет собственных колебаний лопасти как секториальной пластины с учетом реальных граничных условий. Влияние воды и рабочей камеры на частоты и формы собственных колебаний. Частоты вынужденных колебаний; способы отстройки от резонанса.



2.4. Расчет лопатки направляющего аппарата

Расчетная схема; действующие нагрузки; выбор геометрии лопатки. Последовательность расчета лопатки на прочность. Анализ напряжений в расчетных сечениях и удельных давлений в направляющих втулках.



2.5. Расчет на прочность корпуса насоса

Расчетная схема корпуса одноступенчатого насоса. Алгоритм численного интегрирования уравнений равновесия корпуса крупного насоса. Распределение меридиональных напряжений по сечению и по спиральному отводу; коэффициент запаса прочности; резервы снижения металлоемкости. Анализ влияния граничных условий гидроиспытаний, осевой разгрузки корпуса, формы меридионального сечения, угла наклона конической части сечения на напряженное состояние корпуса насоса. Особенности расчета корпуса насоса, подкрепленного меридиональными ребрами. Расчет крышек насоса. Крышка как жесткое кольцо. Расчет гладких крышек; расчет оребренных крышек как анизотропных круглых и кольцевых пластин. Запас прочности крышки.



3. Расчет валов гидромашин

Особенности расчета на прочность валов ГМ. Статическая и усталостная прочность вала. Жесткость вала. Запасы прочности. Критерии статической прочности и выносливости. Критическая частота вращения вала. Расчет одномассового вала. Учет гироскопического эффекта. Собственные колебания двухмассового вала; расчет вынужденных колебаний.

Колебания роторов гидромашин с распределенной массой. Метод начальных параметров. Матрица перехода; влияние податливости опор вала ГМ и гироскопических эффектов на собственные частоты. Продольные и крутильные колебания вала. Вынужденные колебания вала. Учет влияния рабочей жидкости. Влияние конструкции гидромашины на колебания вала. Балансировка роторов гидромашин.

4. Прочностная надежность гидроприводов

Показатели надежности ГП. Отказ как нарушение работоспособности ГП. Классификация отказов ГП. Факторы, определяющие надежность ГП. Основные причины неисправности агрегатов ГП. Показатели надежности невосстанавливаемых и восстанавливаемых ГП. Интенсивность отказов элементов ГП. Расчет количественного значения надежности. Прочностная надежность. Расчет на прочность элементов ГП. Расчетные схемы толстостенных цилиндров, тонкостенных труб. Эквивалентные напряжения. Учет формы днища (крышки). Коэффициенты запаса прочности элементов ГП. Расчет цилиндров на продольную устойчивость. Вероятность безотказной работы при знакопеременной нагрузке; коэффициент запаса долговечности. Надежность трубопроводной арматуры.



5. Устойчивость гидравлического оборудования к внешним воздействиям

Понятие о прочности и устойчивости ГМ к внешним воздействиям. Способы проверки устойчивости; классификация узлов насоса. Условия, характеризующие вибрационную прочность и устойчивость. Испытания на надежность насосов и гидроаппаратуры. Способы отстройки насосов от резонансных режимов. Виброзащита ГМ и элементов ГП. Сейсмостойкость насосного оборудования. Расчетные и экспериментальные методы исследования на проектное и максимальное расчетное землетрясения. Схемы расчета петли главного циркуляционного контура АЭС, ротора главного центробежного насоса. Влияние щелевых уплотнений на сейсмостойкость насосов АЭС.



4.2.2. Практические занятия

2 семестр

  1. оценка статической прочности лопасти ГТ;

  2. расчет частот и форм собственных колебаний лопасти ПЛГТ;

  3. расчет на прочность лопатки направляющего аппарата ГТ;

  4. расчет гладких и оребренных крышек насоса;

  5. расчет колебаний валов с сосредоточенными массами;

  6. расчет собственных частот ротора гидромашины с распределенными параметрами.

4.2.3. Лабораторные работы

Лабораторные занятия учебным планом не предусмотрены.


4.3. Расчетные задания

Расчетное задание включает набор индивидуальных заданий по темам практических занятий:



  • Предварительная оценка прочности лопасти ГТ.

  • Приближенный расчет напряженно-деформированного состояния лопасти ГТ.

  • Расчет частот и форм собственных колебаний лопасти ПЛГТ.

  • Расчет на прочность лопатки направляющего аппарата ГТ.

  • Расчет гладких и оребренных крышек насоса.

  • Расчет колебаний валов с сосредоточенными массами.

  • Расчет собственных частот и форм ротора гидромашины с распределенными параметрами.


4.4. Курсовые проекты и курсовые работы

Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.



5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием презентаций и слайдов. Студентам выдаются методические пособия с расчетными схемами, рисунками и характеристиками используемых материалов.

Практические занятия проводятся в кафедральном мультимедийном классе и включают решение задач по указанным темам с обязательным использованием персонального компьютера и кафедрального программного обеспечения.

Лабораторные работы.

Лабораторные занятия учебным планом не предусмотрены.



Самостоятельная работа включает решение индивидуальных заданий на ПК по указанным темам расчетного задания, оформление отчетов, их защиту, а также к зачету и экзамену.

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

Для текущего контроля успеваемости используются два контрольных опроса.

Аттестация по дисциплине – зачет и экзамен.

Оценка за зачет определяется как оценка за защиту расчетного задания.

Оценка за освоение дисциплины, выносимая в приложение к диплому, определяется как оценка за экзамен.
7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:


  1. Прочность и надежность конструкций АЭС при экстремальных воздействиях / С. Е. Бугаенко, и др., Федеральное агентство по атомной энергии России . – М. : Энергоатомиздат, 2005 .

  2. Орго В.М. Основы конструирования и расчета на прочность гидротурбин.- М.: Машиностроение, 1978.

  3. Зайцев Г.З., Аронсон А.Я. Усталостная прочность деталей гидротурбин.-М.: Машиностроение, 1975.

  4. Марцинковский В.А., Ворона П.Н. Насосы атомных электростанций.-М.: Энергоатомиздат, 1987.

  5. Никитин, О. Ф. Надежность, диагностика и эксплуатация гидропривода мобильных объектов. – М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. 

  6. Грибков А.М. Расчет колебаний валов гидромашин.- М.: Изд-во МЭИ, 1998.





б) дополнительная литература:

  1. Справочник по гидротурбинам. Под ред. Н.Н. Ковалева. Л.: Машиностроение, 1984.

  2. Грибков А.М. Собственные колебания роторов гидромашин с распределенной массой.- М.: Изд-во МЭИ, 1996.

  3. Грибков А.М. Прочность гидромашин. Раздаточный материал по курсу ДПГМ.- М.: Изд-во МЭИ, 1996.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

Презентации в среде PowerPoint; компьютерные прикладные программы по всем позициям п.4.2.2.; пакеты Mathcad, Mathlab


8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Для освоения дисциплины требуется мультимедийный класс, оборудованный средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов, слайдов.

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


ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.т.н., доцент Грибков А.М.



"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Гидромеханики и гидравлических машин



им. В.С.Квятковского к.т.н., доцент Грибков А.М.

Похожие:

Рабочая программа учебной дисциплины «динамика и прочность гидравлического оборудования» Цикл iconРабочая программа учебной дисциплины «наладка и эксплуатация оборудования аэс» Цикл
Аэс, включая выполнение технического обслуживания и ремонта оборудования атомных станций
Рабочая программа учебной дисциплины «динамика и прочность гидравлического оборудования» Цикл iconРабочая программа учебной дисциплины " теория колебаний и динамика машин" Цикл
Профили подготовки: Компьютерные технологии управления в робототехнике и мехатронике
Рабочая программа учебной дисциплины «динамика и прочность гидравлического оборудования» Цикл iconРабочая программа учебной дисциплины прикладная механика цикл: профессиональный
Целью дисциплины является изучение основных современных методов расчета на прочность, жесткость и устойчивость элементов электроэнергетических...
Рабочая программа учебной дисциплины «динамика и прочность гидравлического оборудования» Цикл iconРабочая программа учебной дисциплины "нелинейная динамика" Цикл: профессиональный
Целью дисциплины является изучение методов расчета нелинейных колебаний деталей машин и элементов конструкций, находящихся в условиях...
Рабочая программа учебной дисциплины «динамика и прочность гидравлического оборудования» Цикл iconРабочая программа учебной дисциплины «строительная механика машин» Цикл: профессиональный
Целью дисциплины является изучение методов расчета на прочность статически определимых и статически неопределимых систем, находящихся...
Рабочая программа учебной дисциплины «динамика и прочность гидравлического оборудования» Цикл iconРабочая программа учебной дисциплины «дополнительные главы математики» Цикл: общенаучный цикл
По завершению освоения данной дисциплины выпускник должен обладать следующими компетенциями
Рабочая программа учебной дисциплины «динамика и прочность гидравлического оборудования» Цикл iconРабочая программа учебной дисциплины "коррозия и защита металлов в энергетике" Цикл
Целью дисциплины является изучение физико-химических основ процесса коррозии металлов оборудования автономных энергетических установок...
Рабочая программа учебной дисциплины «динамика и прочность гидравлического оборудования» Цикл iconРабочая программа учебной дисциплины
Целью дисциплины является освоение современных методов расчетов на прочность, жесткость и устойчивость механических элементов теплоэнергетических...
Рабочая программа учебной дисциплины «динамика и прочность гидравлического оборудования» Цикл iconРабочая программа учебной дисциплины " теоретическая механика " Цикл

Рабочая программа учебной дисциплины «динамика и прочность гидравлического оборудования» Цикл iconРабочая программа учебной дисциплины «Современная оптоэлектроника» Цикл: профессиональный

Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org