К.т.н. Балаклейский С.П., студент Орефков М.В.

Костанайский государственный университет им. А. Байтурсынова, Казахстан

ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ СТЕНД МОДУЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ

При изучении курса гидравлики обязательным элементом учебного процесса является цикл лабораторных работ. Лабораторные базы университета являются одним их главных инструментов практической подготовки бакалавров.

Выполнение лабораторных работ на отдельных стационарных стендах требует большой площади аудитории, что, как правило, в том числе и в нашем случае, не является приемлемым. По этой причине обычно используют универсальный гидродинамический стенд, который позволяет провести достаточное число лабораторных работ, занимая при этом небольшую площадь. Однако при этом универсальный стенд имеет ряд существенных, с нашей точки зрения, недостатков:

1. Стенд не позволяет проводить лабораторные работы «широким фронтом», т.е. в каждый конкретный момент времени на нём может выполняться только одна работа;

2. Стенд плохо приспособлен для внесения конструктивных изменений, направленных на расширение его функциональных возможностей и улучшения качества работы;

3. Стенд «запрограммирован» лишь на проверку известных положений гидравлики и, практически, не позволяет проводить исследования.

Немаловажным является и материальный фактор. Не секрет, что учебное лабораторное оборудование, которое в Казахстане не производится и импортируется в основном из России, весьма дорого.

В связи с изложенными обстоятельствами, было принято решение о проектировании и изготовлении стенда собственной конструкции, свободной от обозначенных выше недостатков универсального стенда при сохранении его главного достоинства – компактности.

Такая установка должна отвечать, как минимум, следующим требованиям:

1. быть компактной, чтобы не загромождать помещение лаборатории;

2. позволять проводить широкий спектр экспериментов по практическому изучению свойств напорных и безнапорных потоков жидкости;

3. разрешать проводить работу фронтальным методом, при котором одновременно эксперименты проводят несколько бригад обучающихся.

Все приведенные требования могут быть удовлетворены в рамках предлагаемой нами модульной конструкции лабораторного стенда, состоящего из инвариантной силовой части, обеспечивающей циркуляцию жидкости, и подключаемых модулей-лабораторных установок.

Такой подход, кроме того, позволяет:

1. иметь сколь угодно большое число лабораторных модулей, по мере необходимости подключаемых к силовой части и так же легко отключаемых от нее;

2. проводить ремонт или модернизацию отдельных модулей без ущерба для учебного процесса.

Основой стенда является силовая установка. Назначение силовой установки - обеспечить необходимое давление в магистральном трубопроводе, к которому подключаются с помощью быстроразъёмных соединений столы с отдельными лабораторными работами.

Гидравлическая схема силовой части стенда представлена на рисунке 1. Ее основу составляют: центробежные насосы Н1 и Н2; бак напорный БН; бак сливной БС; измерительные приборы (манометры Мн1, Мн2 и счетчик расхода жидкости Сч), управляющая аппаратура (краны В1 – В20), а также – гидролинии.

Рисунок 1. Гидравлическая схема силовой установки гидродинамического стенда модульной конструкции

В напорный бак жидкость подается из водопроводной сети (трубопровод Н на рисунке 1), эвакуация жидкости из системы осуществляется по канализационной трубе С.

Лабораторные столы подключаются к силовой части стенда через вентили В1…В8.

Установка обеспечивает лабораторные столы жидкостью в режиме замкнутого цикла: насосы подают жидкость из сливного бака в напорный, а из напорного бака она подаётся к лабораторным столам. Отработавшая жидкость попадает в сливную магистраль и возвращается в сливной бак. При реализации этого режима краны В9 (см. рисунок 1), В11, В14 и В17 закрыты.

Возможны также другие режимы работы силовой установки:

1. Жидкость от насосов подаётся непосредственно в напорную магистраль. В этом случае закрывают краны В10-В14, В17;

2. Жидкость от насосов подаётся через регулировочный кран в сливной бак. Этот режим позволяет провести лабораторные работы по снятию характеристик центробежных насосов (закрыты краны В9, В10, В12 и В13).