V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Гидравлика является важной общетехнической дисциплиной и составляет научную основу ряда специальных дисциплин [1]. Из-за сложности явлений, наблюдаемых при движении жидкостей в гидравлике часто прибегает к экспериментам и, обобщая их результаты, устанавливают эмпирические закономерности и создают полуэмпирические теории. В связи с этим в изучении этой науки значительное место занимает учебный лабораторный эксперимент - в нём студенты приобретают необходимые практические умения, развивают способность как к самостоятельной работе, так и к работе в коллективе.

Для проведения лабораторных занятий по гидравлике примерной программой Минобразования РФ рекомендуются многоцелевые и специализированные стенды, например, стенды “Роснаучприбора” [2] , к сожалению отличающиеся значительной стоимостью. Другая крайность - использование предельно упрощенных установок типа комплекса "Капелька" [3]. Отсутствие двигателей, насосов, запорной и регулирующей арматуры несомненно упрощает и удешевляет данный комплекс, но снижает его ценность применительно к целям практикума для технического вуза.

Гидравлическая схема стенда: 1 – бачок омывателя ВАЗ-2110; 2 – лопастной насос 2110-52080093; 3 – механический манометр; 4 – вентиль; 5 и 6 – пьезометры; 7 – дифференциальный жидкостной манометр; 8 – реометр; 9 – трубопровод (ПВХ трубка)

В основу предлагаемого нами стенда (рисунок) положены расширительный бачок (V= 3,2 л) с вмонтированным в него электронасосом от система омывателя лобового стекла автомобиля ВАЗ-2110. Эти элементы установки недефицитны, имеют низкую стоимость, малые габаритные размеры и вес и, в то же время являются стандартными элементами реальной технической гидравлической системы. Для питания электродвигателя насоса использовано зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов с регулированием выходного напряжения 0  12 В, что позволяет его изменением менять характеристику насоса. Для измерения напряжения и рабочего тока предусмотрены контрольные приборы - недорогие цифровой вольтметр (multimeterT-830B) и аналоговый амперметр. Тогда потребляемая мощность насоса P=I·U.

Для определения расхода жидкости (воды) может быть использован объёмный метод по времени наполнения мерного бачка. Возможно измерение расхода по потере напора на местном сопротивлении (реометре) после его градуировки.

Существенной особенностью стенда также является монтаж его трубопроводной части из отрезков гибкой поливинилхлоридной трубки с использованием быстроразъёмных соединений стальными тройниками. Это делает представленную гидравлическую схему стенда базовой с возможностью простого её видоизменения под требования различных лабораторных работ добавлением или удалением каких-либо гидравлических элементов.

Полученные в испытаниях стенда при различных модификациях его трубопроводной части количественные результаты оказались вполне сопоставимыми с результатами соответствующих расчётов. Таким образом была подтверждена возможность использования стенда для выполнения ряда лабораторных работ: 1) Измерение давления и расхода; 2) Определение режимов течения жидкости; 3) Построение напорной и пьезометрической линий трубопровода; 4) Определение коэффициента гидравлического трения; 5) Определение коэффициентов местных сопротивлений; 6) Испытание лопастного насоса. При необходимости круг выполняемых на стенде работ может быть легко расширен.

Простота монтажа и широкие возможности модифицирования стенда, отсутствие в нём дорогостоящих и дефицитных частей, безопасность позволяют допустить при его использовании многие вольности, совершенно невозможные на более дорогом или (и) более масштабном оборудовании. Представляется, что студент (или группа студентов) может самостоятельно собиратьлабораторную установку под запланированный лабораторный эксперимент и затем самостоятельно провести этот эксперимент, в ходе которого получить возможность активных самостоятельных действий с реальным оборудованием и приборами. Таким образом, здесь удаётся в полном объеме реализовать весь комплекс образовательных функций, возложенных на лабораторный практикум.

Список литературы

1. Штеренлихт Д.В. Гидравлика: Учебник для вузов. - М.: КолосС, 2007. - 656 с.

2. http://www.rosuchpribor.ru/

3. Слабожанин Г.Д. Разработка минилабораторий для учебного эксперимента по гидравлике // Учебный эксперимент в образовании. - 2012.- № 1. - С. 29-36.

Код для цитирования: Скопировать