4. Константы расчета

Выдаются преподавателем.

q_м – рабочий объем гидромотора-расходометра, см³;

d_y – условный внутренний диаметр трубопровода, мм;

_50 - кинематический коэффициент вязкости масла при 50С;

 - плотность масла, кг/м³;

 - площадь отверстия в полностью открытом гидроаппарате, мм²;

n_t – показатель степени при расчете кинематического коэффициента вязкости масла.

5. Алгоритм расчета характеристик

1. Перепад давлений р на гидроаппарате

2. Расход масла Q через гидроаппарат

3. Скорость движения масла в трубопроводе

,

где _Т – площадь поперечного сечения трубопровода, (мм²); d_y – условный диаметр прохода, (мм).

4. Кинематический коэффициент вязкости масла _t при рабочей температуре

5. Число Рейнольдса Re для движения масла в трубопроводе

.

6. Коэффициент местного сопротивления гидроаппарата

.

7. Коэффициент расхода гидроаппарата

.

Таблица 3.2

Результаты расчетов

Номер п/п	р	Q		t	Re		
1-6	МПа	л/мин	м/с	см2/с	-	-	-

6. Обработка опытных данных на эвм

1. Расчет осуществляется на персональном компьютере (пк)

Для расчета используется прикладной математический пакет Mathcad

6.0, являющимся полноценным Windows-приложением. Исходные данные вводятся в Mathcad 6.0 на места := . В левом квадрате оператора указывается имя переменной, а в правом – значение, которое ей присваивается (=).Для численных значений разделение целой и дробной части части осуществляется с помощью точки, например: р₁:= 2.3. Ввод опытных даннывх осуществлять указанным выше способом.

Таблица 3.3

Расшифровка величин (символов) для ЭВМ

Символ расчета на ПК	Расшифровка значения символа
qм	Рабочий объем гидромотора-расходометра, см3
dy	Внутренний диаметр трубопровода, мм
50	Кинематический коэффициент вязкости при 50С, см2/с
	Плотность масла, кг/м3
	Площадь дроссельного отверстия в кране управления, мм2
р1	Давление масла перед гидроаппаратом, МПа
р2	Давление масла за гидроаппаратом, МПа
nм	Частота вращения гидромотора-расходометра, об/мин
tм	Температура масла, С
Re	Число Рейнольдса
t	Действительный коэффициент вязкости масла, см2/с
р	Перепад давлений на гидроаппаратуре, МПа
	Коэффициент расхода гидроаппарата
	Коэффициент местного сопротивления гидроаппарата
	Скорость масла в трубопроводе, м/с
т	Площадь поперечного сечения трубопровода, мм2
Q	Расход масла через гидроаппарат, л/мин

Все целые числа вводятся с фиксированной точкой. Результаты расчетов распечатываются в виде таблицы.

Рис.3.4. Алгоритм расчета на ПК

Результаты расчетов представляются в виде зависимостей:

Q = f (p);  = f (Re);  = f(Re), которые представлены на рис. 3.5

Q,						
л/мин
			МПа	р,							Re

Рис.3.5. Графическое представление результатов исследования

В разделе «Выводы» пояснить характер полученных зависимостей.

Лабораторное исследование №3. Части II и III

СТЕНДОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ РЕГУЛИРУЕМОГО ДРОССЕЛЯ И РЕГУЛЯТОРА ПОТОКА С РАСЧЕТОМ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК НА ЭВМ

Общие сведения

Напомним, что дроссели предназначены для изменения расхода рабочей жидкости путем регулирования в них площади проходного отверстия, которая может изменяться от номинального значения (дроссель полностью открыт) до ноля (полностью закрыт). При установке дросселя в схему гидропривода его можно располагать перед гидродвигателем (на входе), за гидродвигателем (на выходе) и параллельно гидродвигателю. Дроссельное отверстие может быть выполнено в виде прямоугольной или ступенчатой щели либо более сложного по форме профиля (лыска, канавка, кольцевое или цилиндрическое отверстие и т.п.).

Изменение расхода жидкости с помощью дросселя приводит к изменению скорости движения гидродвигателя, а, следовательно, и скорости движения выходного звена (рабочих органов приспособления, станка, робота и т.п.), которая изменяется плавно, бесступенчато. Дроссели - достаточно простые по конструкции и дешевые гидроаппараты, поэтому в сочетании с нерегулируемыми насосами дроссели позволяют создавать дешевые и надежные схемы управления гидроприводами.

Основным недостатком дроссельного регулирования скорости является низкий КПД схемы гипропривода в связи с большими гидравлическими и объемными потерями энергии (при дроссельном регулировании скорости часть рабочей жидкости сбрасывается через предохранительный клапан в гидробак, минуя гидродвигатель).

Дроссели разделяют на нерегулируемые (постоянное местное сопротивление) и регулируемые (переменное местное сопротивление) и обозначают на схеме:

	- нерегулируемый дроссель;
	- регулируемый дроссель.

В качестве нерегулируемых дросселей используют отверстия постоянного сечения, щели, сужения для прохода жидкости (например, диафрагма с отверстием), жиклеры, а также капилляры - металлические трубки длиной 1 – 1,5 м малого сечения (часто применяют для гашения пульсаций давления и устанавливают перед манометрами для стабилизации их показаний).

При установке дросселей в схему гидропривода получаем нежесткую регулировочную характеристику, т.е. происходящее изменение сил и моментов, приложенных к рабочему органу технологического устройства, приводит к изменению скорости движения гидродвигателя и связанного с ним выходного звена станка, робота и т.п., что не всегда допустимо при выполнении с помощью гидроприводов требуемых технологических операций.

Дроссели стандартизированы по диаметру условного прохода

d_y. (6-32 мм), по рабочему давлению р* (6,3-32 МПа). Перепад давлений на полностью открытом дросселе р_др^* лежит в диапазоне 0,1-0,3 МПа. Утечка жидкости через полностью закрытый дроссель незначительна, относительная утечка, отнесенная к номинальному расходу жидкости через дроссель, составляет 0,1-2,5%.

Регулируемые дроссели имеют, как правило, лимб с делениями, поворотом ручки управления относительно лимба осуществляется изменение площади проходного отверстия в дросселе и настройка системы гидропривода на требуемую скорость движения выходного эвена. Рассмотрим основные параметры дросселя[3]. Расход рабочей жидкости через дроссель , (л/мин), равен

, (3.6)

где  - коэффициент расхода дросселя; _др – площадь проходного отверстия в дросселе, (мм²); р_др – перепад давлений на дросселе, (Па);  - плотность рабочей жидкости, (кг/м³).

Перепад давлений на дросселе , (МПа), можно определить по формуле Вейсбаха [2]:

(3.7)

где  - коэффициент местного сопротивления дросселя, зависящий от формы проходного отверстия в дросселе и степени его открытия; – скорость движения жидкости в трубопроводе, (м/с); - плотность жидкости, (кг/м³). Величины  и  могут зависеть от числа Рейнольдса при малых значениях Re300

(3.8)

где d_y – диаметр условного прохода дросселя, (м); _t – кинематический коэффициент вязкости рабочей жидкости (масла) при данной температуре, (м²/с); - скорость масла в трубопроводе (м/с).

(3.9)

где ₅₀^ - кинематический коэффициент вязкости масла при 50С; t_м - температура масла; n_t – показатель степени зависящей от марки масла.

При турбулентном режиме течения масла в дросселе р_др можно определить из формулы

(3.10)

г де р_др^* и Q_др^* - стандартные перепад давлений и расход жидкости через дроссель, - действительный расход жидкости через дроссель.

Рис.3.6. Схема конструкции регулируемого дросселя:

1-корпус; 2-золотник; 3-дроссельное отверстие; 4-лимб; 5-ручка управления

В корпусе 1 (рис. 3.6) располагается золотник 2, выполненный в виде полого цилиндра со ступенчатым поперечным дроссельным отверстием 3, имеющим форму ступенчатой щели. Золотник может смещаться относительно корпуса поворотом ручки управления 5. Степень открытия дроссельного отверстия контролируется по лимбу 4, на котором имеется восемнадцать делений: ноль делений, дроссель закрыт, восемнадцать делений, дроссель полностью открыт.

Регуляторы потока (рис.3.7) предназначены для регулирования скорости движения масла в схемах гидроприводов при обеспечении жесткой регулировочной характеристики, т.е. независимости скорости движения выходного звена (рабочий орган) от внешней приложенной нагрузки. Это достигается путем объединения в одной конструкции регулятора давления и регулируемого дросселя. Регулятор давления обеспечивает постоянный перепад давлений масла на дросселе независимо от давления на входе регулятора потока и состоит из корпуса 1, плунжера 2 и пружины 3, установленной с большим натягом h₀. Плунжер 2 находится в равновесии под действием упругой силы пружины жесткостью С и силы от разности давлений на его торцах - в полостях а и б перед дросселем 4 давление р₁, в полости d за дросселем - р₂. Полость е корпуса имеет расточку, относительно которой плунжер 2 установлен с зазором h, предназначенным для управления потоком масла. Если плунжер находится в состоянии равновесия, то зазор не меняется, и уравнение равновесия плунжера имеет вид

. (3.11)

Если регулятор потока установлен за гидродвигателем и нагрузка на гидродвигателе изменяется, то будет изменяться и давление перед регулятором потока и нарушаться равновесие плунжера 2.

При уменьшении нагрузки на гидродвигателе увеличивается давление перед регулятором потока, плунжер смещается вверх, уменьшая зазор h, и поддерживается постоянное давление р₁ перед дросселем 4. При увеличении нагрузки давление перед регулятором потока уменьшается, плунжер смещается вниз, увеличивается зазор h и тем самым давление p₁ вновь остается постоянным. Так как давление р₂ не зависит от нагрузки на гидродвигатель, а зависит лишь от сопротивления сливной магистрали, то на дросселе 4 автоматически поддерживается постоянным перепад давлений , поэтому расход через регулятор потока и скорость движения гидродвигателя будут постоянными независимо от нагрузки. Расход через регулятор потока равен расходу через встроенный в него дроссель

(3.12)

учитывая, что h  h₀ и решив (3.11) относительно , получим

(3.13)

т.е. Q_РП=Const, так как не зависит от перепада давлений на дросселе, а зависит лишь для данной степени открытия только от конструкционных и эксплуатационных параметров. В данном случае дроссельное отверстие – это ступенчатая щель, выполненная в полом цилиндрическом золотнике (см рис.3.6), то площадь дроссельного отверстия в диапазоне от 2-х до 10 делений на лимбе дросселя изменяется линейно и определяется из выражения

Ω_др= 1,2 + κ₁ ∙0,5 (мм²), (3.14)

где К₁ – коэффициент, изменяющийся в диапазоне от 1 до 9 (второго деления по лимбу – к₁= 1, для десятого - к₁= 9 ). Для делений по лимбу в диапазоне от 11 до 18 площадь дроссельного отверстия равна

Ω_др= Ω_др10 + κ₂ ∙0,125 (мм²), (3.15)

где К₂ – порядковый номер деления на лимбе после десятого, изменяется от 1 до 8, например, для полностью открытого дросселя площадь будет равна

Ω_др= 1,2 + 0,5 ∙ 9+0,125*8 = 6,7 (мм²)