Определение основных характеристик объемного гидропривода

Задание: 1. Определить усилие и мощность на штоке гидроцилиндра, а также скорость его движения в зависимости от положения ручки дроссельного регулятора при различных давлениях в гидросистеме.

2. Найти значение КПД гидросистемы. Построить графические зависимости скорости движения штока от степени открытия дросселя гидропривода.

Общие сведения

В современной технике широкое применение находят гидравлические передачи, которые включают в себя насос, гидро­двигатель и соединяющие их гидролинии (магистрали). Гидравлические передачи, снабженные устройствами регулирования и обслуживания, называются гидроприводами. По принципу действия гидроприводы делят на объемные и динамические. Объемным называется гидропривод, в котором в качестве гидравлической передачи используются насосы и гидродвигатели объемного действия. Динамическим называют гидропривод, в котором в качестве основной гидродинамической передачи применяются насосы и гидродвигатели динамического действия.

В зависимости от вида движения выходного звена (гидродвигателя) гидроприводы могут быть поступательного и вращательного движения. В любых гидроприводах поступательного движения в качестве гидродвигателя используют силовые цилиндры, где энергия потока жидкости преобразуется в механическую энергию возвратно-поступательного движения штока (или плунжера) и связанных с ним элементов. При этом основными параметрами у гидропередач возвратно-поступательного действия являются скорость перемещения поршня (штока) силового цилиндра и усилие на нем. В гидропередачах вращательного движения такими параметрами являются крутящий момент и скорость вращения ротора гидродвигателя.

Регулирование или изменение в заданных пределах скорости перемещения штока силового цилиндра достигается либо за счет изменения расхода рабочей жидкости, либо за счет изменения рабочих объемов насоса или гидродвигателя, или обеих гидромашин одновременно.

Гидроприводы, в которых регулирование скорости перемещения штока осуществляется путем изменения расхода (подачи) рабочей жидкости дросселем, называются гидроприводами с дроссельным регулированием. Обычно при дроссельном регулировании подаваемая насосом рабочая жидкость только частично поступает в гидродвигатель другая часть жидкости сбрасывается в приемный резервуар, минуя гидродвигатель. Это является существенным недостатком рассматрива-емого способа регулирования гидроприводов.

В гидроприводах дроссели могут устанавливаться на напорной линии (рис. 9.1 а), на линии слива (рис. 9.1 б) или параллельного им (рис. 9.1 в).

У гидропривода с дросселем на входе (рис. 9.1 а) допускается регулирование скорости штока силового цилиндра путем изменения проходного сечения дросселя только в том случае, если направление действия нагрузки не совпадает с направлением движения выходного звена (отрицательная нагрузка). При положительной нагрузке, когда её направление совпадает с направлением движения выходного звена, последнее перемещается под действием этой нагрузки, преодолевая только силу трения и противодавление в сливной гидролинии.

У гидроприводов с дросселем на выходе (рис. 9.1 б) допускается регулирование скорости штока силового цилиндра при знакопеременной нагрузке, так как при любом направлении действия силы F на штоке измене­нию его скорости препятствует сопротивление дросселя, через который рабочая жидкость поступает из полости силового цилиндра на слив.

При установке на гидролинии слива теплота, выделившаяся при дросселировании потока рабочей жидкости, отводится в бак без нагрева гидродвигателя, как это имеет место в схеме с дросселем на входе. В результате гидродвигатель работает в более выгодном режиме.

Существенным недостатком рассмотренных схем последователь­ного включения дросселя является нестабильность скорости движения штока при изменении нагрузки.

При параллельном включении дросселя (рис. 9.1 в) рабочая жидкость, подаваемая насосом, разделяется на два потока. Один из потоков проходит через дроссель, другой – через силовой цилиндр. Регулирование скорости производится изменением величины проводи­мости дросселя, то есть увеличением или уменьшением расхода рабочей жидкости через гидролинию управления.

При таком способе включения дросселя регулировать скорость движения штока можно только при отрицательной нагрузке, а точность регулирования скорости и ее стабильность при изменении нагрузки ниже, чем в предыдущих схемах регулирования. Однако дросселирование происходит при меньшем перепаде давлений, и рабочая жидкость нагревается меньше. К тому же нагретая жидкость поступает прямо на слив.

Описание лабораторной установки

Лабораторная установка представляет собой гидропривод объемного действия, схема которого изображена па рис. 9.1 б.

Рабочая жидкость подается насосом 2 в напорную гидролинию через фильтр 7 и в соответствии с положением распределителя 5 попадает в поршневую область силового гидроцилиндра 6. При достижении в цилиндре давления определенной величины поршень перемешается слева направо и рабочая жидкость из штоковой области вытесняется в сливную магистраль и через распределитель 5 и дроссель 4 сливается в бак 1.

В зависимости от изменения пропускного сечения дросселя будет изменяться расход рабочей жидкости и скорость движения штока гидроцилидра. Чем больше пропускное сечение дросселя (степень его открытия), тем больше скорость движения штока цилиндра и наоборот

При положении распределителя 5, соответствующего обратному ходу поршня, рабочая жидкость подается в штоковую область гидроцилиндра 6 и вытесняется из поршневой области через распределитель 5, дроссель 4 и сливается в бак.

Заданное давление в системе обеспечивается предохранительным клапаном 3. При повышении давления в системе, а также при выдвижении штока до упора, предохранительный клапан открывается, и часть рабочей жидкости сливается в бак, что снижает давление во всей гидросистеме.

Порядок проведения работы

1. Ознакомиться со схемой гидропривода и устройством лабораторной установки.

2. Включить электродвигатель насоса и отрегулировать предохранительным клапаном давление в гидросистеме до 4-х атмосфер (при этом шток гидроцилиндра должен находиться в крайнем правом положении до упора).

3. Устанавливая ручку дросселя в положение 0, 3, 6, 9, 12, 15 и 18 измерить с помощью секундомера продолжительность перемещения штока вдоль фиксированного отрезка на линейке.

4. Устанавливая предохранительным клапаном давление в гидросистеме 6, 8, 10 атмосфер повторить замеры согласно п.З.

5. Для каждого давления определить усилие на штоке и мощность.

Обработка опытных данных

Определяем скорость движения штока:

, ,

где L – длина фиксированного отрезка, м; t – показания секундомера, сек.

Показания секундомера заносятся в табл. 9.1.

Таблица 9.1.

Степень открытия дросселя можно считать, как отношение положения ручки дросселя в момент измерений к положению при его полном открытии. Таким образом, степень открытия дросселя при различных положениях ручки составит:

Определяем усилие на штоке:

F = Р × S, Н

где Р – давление в ОГП, Па;

S – площадь поршня, м².

Мощность потока определяется по формуле:

N = F×u Вт.

Результаты расчетов для n F. и N заносятся в таблицу 9.2.

Таблица 9.2

На основе полученных данных строят графические зависимости скорости движения штока от степени открытия дросселя u = f (n).

Для одного из положений ручки дросселя и фиксированного давления определяют КПД гидропривода:

где N – мощность электродвигателя в ваттах.

Контрольные вопросы

1. Где используются гидроцилиндры?

2. От каких параметров зависит усилие на штоке, скорость штока?

3. Дать определение объемного гидропривода (ОГП).

4. Дать классификацию гидроприводов.

5. Объяснить по схеме назначение и принцип работы элементов ОГП дроссельного регулирования.

6. Основные параметры регулирования ОГП.

7. Как определить мощность потока и КПД гидропривода.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Греческий алфавит

Рекомендуемая литература

1. Кулагин В.А. Гидрогазодинамика [Электронный ресурс]: электрон. учеб. пособие / В.А. Кулагин, Е.П. Грищенко. – Красноярск: ИПК СФУ, 2009.

2. Давидсон В.Е. Основы гидрогазодинамики в примерах и задачах.— М. : Академкия, 2009.

3. Гидравлика: учеб. пособие для вузов доп. МО РФ / В.А. Кудинов, Э.М. Карташов .— 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 2007 .— 199с.

4. Алаи, СИ. и др. Практикум по машиноведению: Для пед. ин-тов по спец. 2120 Общетехнические дисциплины и труд" – М,: Просвещение, 1985.–304с.

5. Лепёшкин, А.В. Гидравлика и гидропневмопривод: учеб. пособие для вузов: Доп. УМО. Ч2. Гидравлические машины и гидропневмопривод/ Под ред. А.А. Шейпака.– М.: МГИУ, 2005. –350с.

6. Шейпак, А.А. Гидравлика и гидропневмопривод: учеб. пособие для вузов: Рек. МО РФ. Ч1. Основы механики жидкости и газа. .– М.: МГИУ, 2003. –192с.

7. Калицун В.И. Основы гидравлики и аэродинамики. 2-е изд. М.: Стройиздат, 2001г.

СОДЕРЖАНИЕ

Лабораторный практикум по гидрогазодинамике

Учебно-методическое пособие

Печатается в авторской редакции

Лицензия на издательскую деятельность

ИД №06248 от 12.11.2001 г.

Подписано к печати “____” _________ 2015 г.

Формат 60ч84/16.

Печать офсетная.

Усл. Печ. Л. 2,9. Тираж 30.

Заказ №______

Курский государственный университет

305000, г. Курск, ул. Радищева, 33

Отпечатано в лаборатории информационно-методическогообеспечения КГУ

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: