Регулирующая и контрольная гидроаппаратура

Федеральное Агентство по образованию

Томский политехнический университет

Машиностроительный факультет

Кафедра АРМ

Лабораторная работа на тему:

«РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНО-РЕГУЛИРУЮЩАЯ И КОНТРОЛЬНАЯ ГИДРОАППАРАТУРА»

Исполнитель: студент гр.4В41

Конторин К. С.

Руководитель:Черкасов А. М.

Томск 2007.

Лабораторная работа:

Распределительно-регулирующая и контрольная гидроаппаратура

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

1. Ознакомиться с функциональным назначением, принципом работы, конструктивным исполнением и местом расположения в гидравлической схеме распределительно-регулирующей и контрольной гидроаппаратуры (рисунки, плакаты, модели, реальные элементы, принципиальные схемы).

2. Составить конструктивно-расчетную схему и получить уравнение для одной статистической характеристики элемента (по указанию преподавателя).

1. РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ ГИДРОАППАРАТУРА

С помощью распределительных устройств осуществляется пуск, остановка и реверс гидродвигателей. В практике находят применение распределители различного схемного и конструктивного исполнения.

Наиболее простыми являются крановые распределительные устройства (краны), рис.1 и рис.2.

Кран, типа Г 71-1, рис.1, состоит из корпуса 1, конической пробки 2, пружины 3, крышки 4, рукоятки 5. У неразгруженных пробок (рис.1, разрез А-А, вариант 1) диаметрально противоположные полости находятся под разным давлением, вследствие чего пробка получает радиальное смещение в сторону меньшего давления. Для устранения одностороннего прижатия, пробки гидравлически разгружают (рис.1, разрез А-А, вариант 2), соединения диаметрально противоположные полости между собой так, как это показано на рисунке.

Распределительное устройство кранового типа применяются в гидросистемах в основном для небольших расходов и используются самостоятельно ли для управления основными распределителями вспомогательными устройствами. По числу положений, которые может занимать кран во время работы, они могут быть 2-х и 3-х позиционными; по количеству основных трубопроводов подводимых к нему 2-х, 3-х, 4-х ходовыми (линейными).

Наибольшее распространение в гидросистемах станков и других производственных и технологических машинах получили ЗОЛОТНИКОВЫЕ распределительные устройства (золотники).

Основными конструктивными элементами золотниковых распределительных устройств является плунжер и гильза (корпус) золотника.

Изготавливаются золотники с цилиндрическими и плоскими плунжерами. Управление золотников может быть ручным, механическим, гидравлическим, электрическим и электромагнитным.

ПОЗИЦИОННЫЙ золотниковый распределитель часто называют краном.

Также еще существуют СЛЕДЯЩИЕ золотники, имеющие много общего с позиционными.

На рис.3 приведен позиционный золотниковый распределитель с ручным управлением двух исполнений: а - трехпозиционный типа Г 74-1 с фиксацией плунжера в любом из трех возможных положений (в левом, среднем и правом) при помощи шарикового фиксатора с пружиной: в – двухпозиционный типа БГ 74-1, плунжер которого автоматически возвращается в среднее положение при помощи пружины после снятия усилия с рукоятки.

Наряду с золотниковыми распределительными устройствами большое распространение имеют и КЛАПАННЫЕ распределительные устройства (рис.4). Клапанные распределительные устройства имеют преимущества перед золотниковыми распределительными устройствами в отношении долговечности работы, герметичности и надежности уплотнений, но уступают в отношении компактности и легкости управления.

2. РЕГУЛИРУЮЩАЯ ГИДРОАППАРАТУРА

С помощью регулирующей гидроаппаратуры, изменяющей расход и давление рабочей жидкости, осуществляется регулирование скорости движения, перестановочного усилия или момента на штоке или валу рабочего органа двигателя. Известны два способа регулирования скорости движения рабочего органа гидродвигателя: объемный и дроссельный.

2.2. Регуляторы расхода

Изменение расхода рабочей жидкости осуществляется путем дросселирования (мятия) потока при помощи регулируемых местных сопротивлений, называемых ДРОССЕЛЯМИ.

В зависимости от вида проходного отверстия конструкции дросселей (рис.5) могут быть ИГОЛЬЧАТЫЕ, ПРОБКОВЫЕ, на боковой поверхности пробки могут быть каналы треугольной или прямоугольной формы; ЩЕЛЕВЫЕ, в полой пробке, у которого сделана щель в виде прямоугольника; ПЛУНЖЕРНЫЕ, ВИНТОВЫЕ, ПЛАСТИНЧАТЫЕ.

Расход масла через дроссель определяется по формуле:

,

где - коэффициент расхода; - площадь проходного сечения дросселирующей щели; - плотность масла; - перепад давления на дросселирующей щели.

2.2. Регуляторы давления

Установление и поддержание с требуемой точностью величины давления в гидросистеме осуществляется гидроэлементами, получившими название КЛАПАНЫ.

Клапаны – это устройства, предназначенные для управления параметрами (давлением и расходом) потока жидкости, которое осуществляется изменением размеров рабочего органа окна под воздействием проходящей через него жидкости.

Основными элементами клапана являются – запорный элемент и седло клапана. В зависимости от конструкции запорного элемента, клапаны могут

быть – шариковые, конические, плунжерные и плоские.

По назначению клапаны делятся на предохранительные, переливные, редукционные, подпорные: обратные и некоторые другие.

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ (аварийные) клапаны предназначены для предохранения гидросистем от недопустимого повышения давления. Такие клапаны отрабатывают только в исключительных (аварийных) случаях.

ПЕРЕЛИВНЫЕ (пропускные, напорные) клапаны предназначены для поддержания определенного давления в системе, путем непрерывного слива части жидкости из напорной магистрали в магистраль слива.

По принципу действия применяют предохранительные и переливные клапаны ПРЯМОГО и НЕПРЯМОГО действия (рис.6, ).

Открытие клапана происходит при условии:

,

где - давление в напорной магистрали; - давление в камере клапана;

- площадь запорного элемента, воспринимающего давление; - сила пружины.

Конструкция клапанов прямого действия проста и надежна в работе при малых расходах жидкости.

РЕДУКЦИОННЫЕ клапаны применяются для понижения (редуцирования) давления на отдельных участках системы. Принципиальные схемы редукционных клапанов показаны на рис.

По принципу действия редукционные клапаны также могут быть

ПРЯМОГО и НЕПРЕРЫВНОГО действия.

ОБРАТНЫЕ клапаны, рис.7 типа Г 51-1 обеспечивают свободное движение жидкости по магистрали в одном направлении. В открытом положении обратные клапаны имеют минимальное гидравлическое сопротивление.

3. КОНТРОЛЬНАЯ ГИДРОАППАРАТУРА

Для количественного контроля параметров гидросистем – давления, расхода, температуры, уровня рабочей жидкости, скорости, усилия, момента, развиваемых рабочим органом гидродвигателя, а также обеспечения последовательности его движения: по времени, по давлению, по положению, в процессе их эксплуатации и стендовых испытаний используются разнообразные контрольные устройства и схемы их включения. К этой группе гидроустройств относятся: манометры, реле давления, реле контроля уровня жидкости, реле времени и температуры; датчики положения, давления, расхода и скорости, командоаппараты и т. д.

РЕЛЕ ДАВЛЕНИЯ (рис. 8, а) применяется для последовательного включения отдельных гидродвигателей путем подачи электрического сигнала при изменении давления в гидросистеме.

РЕЛЕ ВРЕМЕНИ (рис.8, б) применяется для тех же целей, что и реле давления, но переключение (включение и выключение) гидродвигателей осуществляется с выдержкой во времени, определенным циклом их работы.

Следует отметить, что самым надежным способом управления последовательностью движения рабочих органов гидродвигателей является управление по положению. В этом случае команда управления на начало движения каждого рабочего органа подается при условии, что предыдущий орган находится в определенном положении. Положение рабочих органов определяется с помощью КОНЕЧНЫХ (предельных) ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ или ПУТЕВЫХ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЙ (электрических, пневматических, гидравлических). В качестве гидравлических переключателей используются краны управления типа Г 71-2, золотниковые распределители с кулачковым управлением типа Г 74-2 и другие.

Практическая часть

Дан предохранительный клапан. По заданию преподавателя необходимо определить силу пружины при давлении P в напорной магистрали, равным 10 МПа.

Расчет ведется по формуле:

,

где - давление в напорной магистрали; - давление в камере клапана;

- площадь запорного элемента, воспринимающего давление; - сила пружины.

Так как давление в камере клапана равно нулю, то получим:

Приравняем обе части и получим:

Тогда:

.

Вывод:.