Перейти на главную страницу
2. Освоить методику испытания гидропривода.
Дроссельный способ регулирования может быть: а) с постоянным давлением насоса (независимо от нагрузки), равным давлению настройки переливного клапана рн=рнк=const; б) с переменным давлением насоса, зависящим от нагрузки. В первом случае дроссель устанавливается последовательно гидродвигателю (на входе или на выходе из него), во втором — параллельно ему.
При рассмотрении дроссельного регулирования примем потери напора по длине и местные (за исключением потерь в дросселе), равными нулю.
Гидроприводы с дроссельным регулированием обычно являются гидроприводами с разомкнутой циркуляцией жидкости.
В состав гидропривода с дроссельным регулированием, кроме гидропередачи (нерегулируемые насос и гидродвигатель, гидролинии) могут входить: предохранительный (переливной) клапан, дроссель, регулятор потока, распределитель и т. д., которые являются специфическими элементами, влияющими на характеристики гидропривода. Для лучшего уяснения их роли рассмотрим их работу и свойства.
Клапан – устройство, в котором величина открытия проходного сечения изменяется под воздействием проходящего через него потока рабочей жидкости. У клапана прямого действия величина открытия проходного сечения изменяется в результате непосредственного воздействия потока рабочей жидкости на клапан, а у клапана непрямого действия – в результате воздействия потока рабочей жидкости на вспомогательный клапан.
Предохранительный клапан применяется для защиты гидропривода от превышения давления над установленным. Включается он в напорную гидролинию и находится в закрытом положении; в случае превышения установленного давления клапан открывается для слива части жидкости, а при восстановлении давления – закрывается. Принципиальная схема предохранительного клапана прямого действия шарикового типа показана на рис. 1а, а его условное изображение – на рис. 1в. Шариковый клапан обеспечивает надежную работу до давления 5 МПа, для более высоких давлений применяются конусные или плунжерные клапаны, которые обладают лучшими уплотняющими свойствами. На рис. 1 б приведена характеристика клапана – зависимость расхода через клапан Qкл от давления т. е. Qкл= f (р). Из характеристики следует, что при увеличении расхода через клапан давление за ним увеличивается за счет поджатия пружины, необходимого для пропуска большего количества жидкости.
Рис. 1. Схемы клапанов и их характеристики.
Вспомогательный клапан 8 настраивается на открытие при: заданном давлении Рнк и пропускает малый расход q. Поскольку в дросселе 4 теряется часть давления, за клапаном оно становится ниже, что и заставляет основной клапан подняться и пропустить жидкость. Можно подобрать размеры дросселя и вспомогательного клапана такими, которые обеспечат практически постоянное давление за клапаном (рис. 1д).
На рис. 2 приведен клапан непрямого действия типа Г52–1 (клапан предохранительный с переливным золотником), который состоит из основного клапана 5 с пружиной 4 и вспомогательного 2 с пружиной 1, настроенной на необходимое давление рнк. В качестве дросселя служит отверстие В. Принцип действия клапана аналогичен принципу для схемы на рис. 1 г.
Наличие предохранительного клапана в напорной гидролинии ломает (изменяет) напорную характеристику объемного насоса (см. рис. 2.7).
Рис.2. Клапан непрямого действия
Рис. 3. Схема редукционного клапана.
Рис. 4. Схемы дросселей.
Дроссели бывают с линейной и нелинейной характеристиками расхода. В линейных дросселях потери давления пропорциональны расходу в первой степени, а в нелинейных – во второй.
На рис. 4 а…г показаны дроссели: линейный (см. рис. 4 а), нелинейные (см. рис. 4 б, в, г). Расход через дроссель QДР определяется по формуле:
где μдр – коэффициент расхода дросселя (0,6–0,7); fдр – площадь проходного сечения дросселя; Δpдр – перепад давления на дросселе; ρ — плотность жидкости.
Из выражения (1) видно, что расход жидкости через дроссель зависит от перепада давления Δpдр и, поскольку в процессе работы величина Δpдр изменяется с изменением нагрузки на исполнительном органе, изменяется и расход жидкости. Следовательно, дроссель не обеспечивает постоянства расхода.
Регулятор потока – это регулирующее устройство, предназначенное для поддержания заданной величины расхода вне зависимости от величины перепада давлений в подводимом и отводимом потоках рабочей жидкости (рис. 5). Регулятор потока состоит из дросселя 2 и редукционного клапана 1, помещенных в одном корпусе. Необходимый расход обеспечивается дросселем, а постоянство перепада давления Δpдр — редукционным клапаном.
Рис. 5. Регулятор потока
При изображении распределителей на схемах число позиций изображается квадратами, каналы — линиями со стрелками, показывающими направление потоков в каждой позиции, места соединений отмечены точкой, а перекрытие канала — знаком «Т». На рис. 6 а, б, в, г даны условные изображения: четырехлинейного трехпозиционного распределителя (а – исходная позиция; б – в левой рабочей позиции; в – в правой рабочей позиции); г – распределителя непрерывного действия (дросселирующего распределителя).
Рабочим элементом является цилиндрический золотник 1 с кольцевыми выточками, перемещающийся в корпусе 2. Показанный на рисунке золотник смещается с исходной позиции в правую рабочую позицию на величину щели X; при этом жидкость поступает в штоковую полость гндроцилиндра 7 по каналам 4 и 8 и вытесняется из поршневой полости по каналам 6 и 5. При перемещении золотника в левую рабочую позицию жидкость в цилиндр будет поступать по каналам 4 и 6 и вытесняться из него по 8 и 3.
Управление распределителем может быть: ручным, электрическим, гидравлическим и электрогидравлическим. На рис. 7 показана конструкция золотникового распределителя с ручным управлением.
Рис. 7. Золотниковый распределитель с ручным управлением.
Расход жидкости Qдр через золотниковый дросселирующий распределитель (см. рис. 6 г) можно определить по формуле:
(2)
где μдр — коэффициент расхода дросселирующего распределителя;, Х – величина открытия щели: Δpдр – перепад давлений на распределителе; D – диаметр золотника.
Золотниковые распределители просты в изготовлении, надежны в работе, легко управляемы, однако в процессе эксплуатации происходит износ поверхности трущейся пары (золотник и корпус), что приводит к увеличению утечек. Значительно большей герметичностью обладают клапанные распределители.
Гидропривод поступательного движения с постоянным давлением насоса (с дросселем на входе в гидроцилиндр) – рис. 2.27 а, включает в себя: нерегулируемый насос 1, гидроцилиндр 6, гидролинию 4, систему управления, состоящую из распределителя 5, регулируемого дросселя 3, предохранительных клапанов 2 и 8, а также фильтр 7 и гидробак 9. Такой гидропривод применяют, когда направление действия нагрузки не совпадает с направлением движения выходного звена (в данном случае штока).
Среднюю скорость штока (поршня) v определяют по формуле:
(3)
где Qдр – расход через дроссель, равный расходу гидроцилиндра; pнк – давление настройки предохранительного (переливного) клапана; Р – нагрузка на шток гидроцилиндра; Fn – площадь поршня; Uдр= fдр/fдрmах – параметр дросселирования. Здесь fдр, fдрmах – площади проходного сечения дросселя (текущая и максимальная).
Рис. 8. Схемы гидропривода с дроссельным регулированием.
Если гидропривод вращательного движения, вместо средней скорости v определяют частоту вращения гидромотора nм по формуле:
(5)
где qм – рабочий объем гидромотора; Δpдр= рнк – (M/kм); М – момент на гидромоторе; kм=1/2π qм – коэффициент момента.
Гидропривод поступательного движения с постоянным давлением насоса (с дросселем на выходе из гидроцилиндра) допускает регулирование скорости гидродвигателя при знакопеременной нагрузке, так как при любом направлении действия силы Р изменению скорости препятствует сопротивление дросселя, через который рабочая жидкость поступает из штоковой полости гидроцилиндра на слив.
Скорость штока в этом случае определяется по формуле (3), где Δрдр=ршn— рсл (здесь рсл – давление в сливной гидролинии). Давление в штоковой полости ршn. определяется из условия равновесия поршня рнк∙Fn=Р+ршn ∙Fшn и равно Ршn=pнк Fn – P/Fшn (при рсл=0). В случае двухштокового гидроцилиндра ∆рдр определяется по формуле (4). В случае применения дросселирующего распределителя (см. рис. 8 г) скорость штока определяется по выражению:
где fдрmax= πDXmax; UДР= X/Xmax; D, X, Хmах – диаметр, ход и максимальный ход плунжера дросселирующего распределителя.
Дросселирующий распределитель можно рассматривать как два дросселя, установленных на входе и выходе. Зависимость от нагрузки в этом случае меньше, чем в рассмотренных выше случаях.
Мощность N, потребляемая насосом, во всех рассмотренных случаях остается постоянной и не зависит от нагрузки, поскольку давление и подача насоса остаются постоянными (рн= pнк= соnst; Q= const).
В случае гидропривода поступательного движения с переменным давлением насоса (при параллельном включении дросселя), рис. 8 в, рабочая жидкость, подаваемая насосом, распределяется на два потока. Один поток проходит к гидродвигателю 6, Другой – через дроссель 3 на слив. При этом скорость штока равна:
(7)
где Q – подача насоса;
Для рассматриваемого случая мощность, потребляемая насосом, уже зависит от нагрузки гидродвигателя, поэтому способ дроссельного регулирования с переменным давлением насоса более экономичный, чем с постоянным давлением, однако применять его можно только при несовпадении направлений действия нагрузки и движения выходного звена.
Все рассмотренные случаи дроссельного регулирования не обеспечивают постоянства скорости выходного звена гидропривода при изменении нагрузки, поэтому применяются только в гидроприводах при мало изменяющейся нагрузке.
Для обеспечения постоянства скорости (независимо от нагрузки) применяют регулятор потока (рис. 8 б), состоящий из регулируемого дросселя 3 и редукционного клапана 7. Необходимый расход обеспечивается дросселем, а его постоянство – редукционным клапаном, поддерживающим неизменный перепад давления на дросселе (Δрдр=соnst).
Основным достоинством дроссельного регулирования является простота конструкции и надежность в работе; основным недостатком – низкий КПД, обусловленный самим принципом дроссельного регулирования.
Характеристиками гидропривода поступательного движения с дроссельным регулированием называют зависимости скорости выходного звена, КПД и мощности гидропривода от приложенной к нему нагрузки, т. е. зависимости: v= f (P); η= f (P); N= f (P) или nм= f (M); η= f (M); N= f (M) при постоянном расходе. На рис. 9 а, б приведены типичные формы кривых v= f (P) или nм= f (M) для гидропривода с дроссельным регулированием при постоянном (а) и переменном (б) давлении насоса. Эти кривые называют механическими характеристиками гидропривода.
Рис. 9. Механические характеристики гидропривода.
ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
Установка (рис. 10) включает в себя гидропривод поступательного движения с дроссельным регулированием, устройство для создания нагрузки и контрольно-измерительную аппаратуру.
Рис. 10. Схема установки для испытания гидропривода
с дроссельным регулированием.
Гидропривод поступательного движения с разомкнутой циркуляцией жидкости состоит из насоса 11, который может быть регулируемым и нерегулируемым, гидроцилиндра 1, всасывающей 15, напорной 8 и сливной 23 гидролиний, предохранительного (переливного) клапана 20, трехпозиционного распределителя золотникового типа с ручным управлением 6, дросселей: 4 (ДР. 1), 5 (ДР. 2), 22 (ДР. 3), фильтра 21, охладителя 19 и бака 16.
Устройство для создания нагрузки 29, которое включает в себя гидроцилиндр нагрузки 28, дроссель 25 (ДР. Н), обратный клапан 26 и гидролинию 18.
Контрольно-измерительная аппаратура: расходомер 24 (для замера подачи); манометры 10 и 9 (для измерения давления на входе рвх и выходе рвых из насоса 11); манометры 2 и 36 (для измерения давления на входе рц и выходе р из гидроцилиндра 1); манометры 3 и 2 (для измерения перепада давления на дросселе Др. 1); манометр 27 (для измерения давления нагрузки рнаг в гидроцилиндре 28); устройство 33, состоящее из включателя секундомера 31, секундомера 32, рычага 34 для приведения в действие включателя (для измерения скорости движения поршня 37 гидроцилиндра 1); балансирный электродвигатель 12 с рычагом 14, весы и тахометр 13 (для измерения мощности насоса); устройство 7 (для измерения перемещений плунжера распределителя 6); термометр 17 для измерения температуры рабочей жидкости.
РАБОТА УСТАНОВКИ
I. Постоянное давление насоса рн=рнк независимо от нагрузки. Дроссели Др. 1 и Др. 2 установлены последовательно гидроцилиндру, причем Др. 1 расположен на входе в гидроцилиндр.
А. Дроссель Др. 2 открыт максимально, дроссель Др.3 закрыт.
Работа установки зависит от положения трехпозиционного распределителя 6. Если распределитель находится в исходной позиции, как показано на рис. 6 а, то при включенном насосе жидкость будет поступать через предохранительный клапан на слив. Давление насоса рн равно давлению настройки предохранительного клапана рн=рнк; подача насоса — максимальная.
При смещении распределителя в левую рабочую позицию (рис. 6 б) и частичном открытии дросселя Др.1 (UДР>0) жидкость по напорной линии 8 (через распределитель 6 и дроссель Др.1) поступает в гидроцилиндр 1 и перемещает поршень 37 влево. Из штоковой полости жидкость вытесняется в сливную гидролинию 23 через открытый дроссель Др. 2, распредитель 6, рас расходомер 24, фильтр 21, охладитель 19 в бак 16.
Перемещение поршня 37 влево вызывает перемещение штока 35 и связанного с ним штока 30 и поршня нагрузочного гидроцилиндра 28, который вытесняет жидкость, находящуюся в поршневой полости. Изменением сопротивления дросселя нагрузки Др. н можно изменять давление на нем, а следовательно и нагрузку на поршень нагрузочного цилиндра 28 Pнаг=pнаг ∙ Fнаг, где pнаг – давление нагрузки, показываемое манометром 27.
Для возвращения поршня 37 в исходное положение распредитель следует сместить в правую рабочую позицию (рис. 8 в). Жидкость от насоса по напорной гидролинии поступит к распределителю 6, затем через дроссель Др.2 – в штоковую полость гидроцилиндра перемещает поршень вправо, который вытесняет жидкость из поршневой полости через дроссель Др. 1, распредитель 6, расходомер 24, фильтр и охладитель в бак. При этом поршень нагрузочного гидроцилиндра 28 перемещается вправо, вытеснив жидкость из штоковой полости в гидросеть, через обратный клапан 26 в поршневую полость. Недостающий объем жидкости в поршневой полости компенсируется поступлением её из бака под атмосферным давлением. Б. Дроссель Др. 1 открыт максимально, а дроссель Др. 3 закрыт.
II. Переменное давление насоса рн=рд≠соnst, зависящее от нагрузки. Работа установки аналогична предыдущей. Дроссель Др. 3 установлен параллельно гидроцилиндру 1 (Дроссели Др. 1 и Др.2 открыты максимально).
В этом случае жидкость после насоса разделяется на два потока. Один поток через распределитель поступает в гидроцилиндр 1 (полностью, если дроссель Др.3 закрыт, Uдр=0 или, что то же, Qдр=0 или частично (Q – Qдр), Другой поток (Qдр) через дроссель Др. 3 и охладитель идет на слив, не выполнив никакой работы.
Работа устройства 33 для замера скорости движения поршня заключается в следующем. Перемещаясь влево вместе со штоком 35, рычаг с роликом 34 набегает на планку включателя 31 и включает секундомер 32, а после схода ролика с планки — выключает его. За это время Т поршень пройдет путь 1, который заранее известен.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:
Для получения характеристик гидропривода необходимо:
1. Подготовить установку к работе, для чего установить: дроссель Др последовательно или параллельно гидроцилиндру, распределитель в исходную (нейтральную) позицию и максимальную площадь проходного сечения нагрузочного дросселя Др. н.
2. Включить установку и обеспечить температурный режим.
3. Установить заданное положение дросселя Uдр
4. Поставить секундомер в исходное положение, а нагрузочный дросель Др. н. – в положение, обеспечивающее нагрузку.
5. Установить распределитель в рабочую позицию, обеспечивающую поступление жидкости в поршневую полость.
6. Снять показания: манометра 27 – рнаг; секундомера 32 – Т; весов 14 – G; тахометра 13 – nн; термометра 17 – t °C. Полученные данные записать в табл. 1.
7. Перевести распределитель в позицию, обеспечивающую возвращение поршня в исходное для работы положение.
8. Не изменяя положения дросселя Др. (α=const), выполнить еще шесть – восемь опытов, изменяя в каждом нагрузку гидроцилиндра ступенями до максимального значения.
9. При необходимости получить характеристики при других значениях α повторить опыты, как указано в пунктах 3 – 8.
10. Выключить установку.
11. Вычислить следующие параметры, необходимые для построения характеристики гидропривода:
параметр регулирования
(10)
где α, αmах – текущее и максимальное значения деления на шкале дросселя;
нагрузку на гидроцилиндр
(11)
где рнаг – давление нагрузки; Fнаг – площадь поршня нагрузочного гидроцилиндра;
скорость поршня
(12)
где l – путь поршня во время, которого автоматически включен секундомер;
полезная мощность гидропривода
мощность гидропривода
(14)
КПД гидропривода
12. Результаты вычислений записать в табл. 1.
Измеряемые параметры |
Вычисляемые величины | |||||||||
Uдр |
Uf |
рнаг, Па |
Мн, Н·м |
nн, об/мин |
Fц, Н |
pц, МПа |
vц, м/с |
Nц, кВт |
Nн, кВт |
ηгп |
Последовательное включение дросселя | ||||||||||
1.0 |
0.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.0 |
0.25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.0 |
0.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.0 |
0.75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.0 |
1.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.6 |
0.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.6 |
0.25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.6 |
0.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.6 |
0.75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.6 |
1.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Параллельное включение дросселя | ||||||||||
0.0 |
0.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.0 |
0.25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.0 |
0.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.0 |
0.75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.0 |
1.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.6 |
0.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.6 |
0.25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.6 |
0.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.6 |
0.75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.6 |
1.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13. Построить по данным табл. 1 механические v= f (P) и энергетические η= f (P), N= f (P) характеристики гидропривода. Типичная форма характеристик для гидропривода поступательного движения с дросселем, установленным на входе в гидроцилиндр, приведена на рис. 11.
Рис. 11. Типичная форма характеристик гидропривода с дроссельным
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. В чем заключается сущность дроссельного способа регулирования скорости выходного звена гидропривода?
2. Что входит в состав гидропривода с дроссельным регулированием?
3. Для чего служат предохранительный и редукционный клапаны?
4. Что такое дроссель, чему равен расход через него?
5. Что такое регулятор потока и для чего он предназначен?
6. Для чего предназначен распределитель непрерывного действия, его условное обозначение на схемах, расход через него?
7. Как определить скорость выходного звена гидропривода с дроссельным регулированием при расположении дросселя последовательно и параллельно гидроцилиндру?
8. Назовите достоинства и недостатки гидропривода с дроссельным регулирова-нием?.
9. Что называется характеристикой гидропривода с дроссельным регулирова- нием? Типичные формы характеристик.
10. Назовите и укажите на схеме установки основные ее узлы и объясните их назначение.
11. Как определить нагрузку на поршень и его скорость при испытаниях?
12. Как определить полезную мощность, мощность и КПД гидропривода?
2. Лепешкин А.В., Михайлин А.А., Шейпак А.А. Гидравлика и гидропривод: Учебник. Ч. 2. Гидравлические машины и гидропневмопривод./ Под ред. А.А. Шейпака. – М.: 2005.
ПРАВИЛА ОФОРМЛЕНИЯ ОТЧЕТА ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ
2. Первая страница отчета содержит титульный лист методического пособия с указанием фамилии студента, выполняющего работу и преподавателя, принимающего работу.
3. Последующие страницы содержат:
- цель работы;
- основные теоретические сведения (кратко);
- схема лабораторной установки;
- основные формулы для расчета;
- итоговую таблицу с результатами опытов и вычислений;
- выводы по результатам работы.
ДЛЯ ЗАМЕТОК
ДЛЯ ЗАМЕТОК
![]() |
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» |
К а ф е д р а «Теоретические основы теплотехники и гидромеханика»
Методические указания предназначены для студентов технических специальностей при выполнении ими лабораторных работ по курсу «Основы гидравлики и гидропривода».
Илл. 11. Табл. 1. Библиогр. 2 назв.
УДК 536.24 (07).
Составители: Л.Ф. Черняева, В.А. Кудинов
Рецензент д-р техн. наук, проф. А.А. Кудинов
© Л.Ф. Черняева, В.А. Кудинов,
составление, 2008
© Самарский государственный технический университет, 2008
Испытания гидропривода поступательного движения
с дроссельным регулированием
Составители: Черняева Людмила Федоровна
Кудинов Василий Александрович
Редактор В. Ф. Е л и с е е в а
Технический редактор В. Ф. Е л и с е е в а
Подп. в печать 07.06.08. Формат 60х84 1/16.
Бум. офсетная. Печать офсетная.
Усл. п. л. 0,7. Усл. кр.-отт.
Уч-изд. л. 0,69. Тираж 50. Рег № 224.
__________________________________________________________________________
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Самарский государственный технический университет»
443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244.
Главный корпус.
Отпечатано в типографии
Самарского государственного технического университета
443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244.
Корпус № 8.
Получить характеристики гидропривода поступательного движения с дроссельным регулированием при постоянном и переменном давлении насоса
12 10 2014
1 стр.
Средняя скорость точки равна отношению перемещения точки к промежутку времени, в течение которого это перемещение совершено
02 10 2014
4 стр.
Механическое движение материальной точки и твердого тела. Кинематика поступательного и вращательного движения
10 10 2014
1 стр.
Аллюр – способ поступательного движения лошади. Подразделяется на естественные (шаг, рысь, галоп, иноходь, прыжок) и искусственные
08 10 2014
1 стр.
Основные узы и принцип действия бестрансформаторных источников вторичного питания (бивп)
13 10 2014
1 стр.
Изучение назначения, принципа действия, устройства и характеристик тензорезисторов; экспериментальное определение их характеристик
13 10 2014
1 стр.
Цель урока: Ввести понятия траектории, перемещения, пути, поступательного движения
14 10 2014
1 стр.
Перед началом движения выберите направление движения: «F» для движения вперед или «R» для движения назад. Выберете скорость движения, «high»-быстро, «low»-медленно
18 12 2014
1 стр.