Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Приводы технологического оборудования. Лабораторный практикум. Учебное пособие
.pdf
Лабораторная работа № 2
Выполнение работы и расчеты
Результаты испытаний
№
п/п
1
2
3
4
5
t, c n, c
P1,
–1
МПа
График зависимости n = f(Δp)
P2,
МПа
V, м3t1, c
Q,
м3/c
η
о
Выводы по результатам лабораторной работы: …
M,
Нм
1. Объясните, в чем заключается принцип действия объем
ных гидромоторов.
2. Изложите основные характеристики гидронасосов.
3. Опишите факторы, которые определяют скорость движе
ния вала гидромотора.
4. Изложите параметры, от которых зависит частота враще
ния выходного вала гидромотора.
5. Опишите способы регулирования частоты вращения вы
ходного вала гидромотора.
31
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3.
СНЯТИЕ ОСНОВНЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК ГИДРОЦИЛИНДРА
Цель: научиться определять характеристики гидроцилиндра.
Задание: собрать гидравлическую схему и произвести испы
тание гидроцилиндра; построить графики зависимости.
Оснащение: лабораторный стенд; испытуемый гидроци
линдр; насос; манометры; клапан давления; дроссель; гидрорас
пределитель; калькулятор; чертежные принадлежности (каран
даш, линейка); программное обеспечение FLUIDSIM.
Гидравлическим цилиндром (гидроцилиндром) называют объ
емный гидродвигатель с возвратнопоступательным движением
выходного звена. Гидроцилиндры широко применяют в качестве
исполнительных механизмов различных машин. По конструк
ции и принципу действия гидроцилиндры очень разнообразны,
их классифицируют в соответствии с ГОСТ 1775281.
Конструкция гидроцилиндра представлена на рисунке 1. Он
состоит из следующих основных деталей: поршня 3 диаметром D,
штока 6 диаметром d, корпуса 1 с отверстиями для подвода и
отвода жидкости 7 и 8, крышек цилиндра 4 и 9, уплотнений
поршня 2 и штока 5.
В гидроцилиндре одностороннего действия (рис. 2) рабочий
ход поршня совершается под действием давления жидкости, а
возврат − под действием внешних сил (например, пружины).
32
Лабораторная работа № 3
2
1 3
9
D
P
P
1
S
8
1
2
S
2
d
4
5
6
F
7
Рис. 1. Конструкция гидроцилиндра
а б в
Рис. 2. Гидроцилиндры одностороннего действия:
а – с пружинным возвратом; б – телескопический; в – плунжерный
Более широкое применение получили поршневые гидроци
линдры двухстороннего действия (рис. 3), у которых движение
выходного звена в обоих направлениях осуществляется под дей
ствием потока рабочей жидкости. Их выполняют в двух вариан
тах: с односторонним и двухсторонним штоком.
v
р
d
d
P
v
р
D
d
P
D
v
х
v
х
а б
Рис. 3. Гидроцилиндр двухстороннего действия:
а – с односторонним штоком; б – с двухсторонним штоком
Поршневые гидроцилиндры двухстороннего действия с од
носторонним штоком применяют с целью уменьшения габаритов
гидропривода. В таких гидроцилиндрах при одинаковом расходе
жидкости Q скорости рабочего vр и холостого vх хода поршня
будут различными:
33
Приводы технологического оборудования. Лабораторный практикум
44
QQ Q Q
π
4
π
12
4
ππ
22
44
4
QQ
4
x
, ,v
px
SS
π
D
где S – площадь давления жидкости на поршень; D, d – диаметр
соответственно поршня и штока.
Усилие на штоке рассчитывают по формулам:
• при прямом ходе
P РD Р D d
• обратном ходе
P Р D d РD
где Р1, Р2 – давление на входе и выходе из гидроцилиндра соот
ветственно, Па; ηг, ηм – гидравлический и механический КПД
соответственно.
Значения гидравлического и механического КПД зависят от
типа применяемых уплотнений. Так, в гидроцилиндрах с резино
выми кольцевыми уплотнениями ηг ≈ 1, ηм = 0,85−0,95.
Если в гидроприводе с гидроцилиндром, имеющим односто
ронний шток, необходимо получить одинаковые скорости рабо
чего и холостого хода, то используют дифференциальную схему
подключения (рис. 4). В этом случае должно соблюдаться усло
вие Sп = 2Sшт, где Sп и Sшт – площадь поршня и штока, т. е.
Dd
v
2
2 22
12 гм
22 2
2
или 2,
Dd
22
π
Dd
ηη
ηη
гм
,
;
т. е. d = 0,7D.
В гидроцилиндрах с двухсторонним штоком поршень будет
двигаться с одинаковой скоростью в обоих направлениях, если
диаметры обоих штоков одинаковы и в обе полости подается
один и тот же расход Q. В этом случае
Усилие на штоке при прямом и обратном ходе вычисляют по
следующей формуле:
P РРD d
34
vv
px
12 гм
S
22
π
Dd
22
.
ηη
.
Лабораторная работа № 3
v
р
d
D
v
х
Рис. 4. Дифференциальная схема подключения гидроцилиндра
P
Разные соотношения между скоростями в гидроцилиндре с
двухсторон ним штоком мож но пол у чи т ь за сче т подбора со о твет
ствующих диаметров штоков.
Гидравлическая принципиальная схема испытания гидроци
линдра представлена на рисунке 5. Из бака 1 насос 8 подает мас
ло к четырехлинейному трехпозиционному распределителю 3. От
распределителя две линии идут к гидроцилиндру 5, а еще одна –
на слив через дроссель 2. После насоса имеется ответвление че
рез напорный клапан 9. Давление после насоса определяется ма
нометром 7, на входах в гидроцилиндр – манометрами 4 и 6.
5
6
4
7
3
2
1
Рис. 5. Гидравлическая принципиальная схема испытания гидроцилиндра
8
9
35
Приводы технологического оборудования. Лабораторный практикум
Техническими характеристиками гидроцилиндра являются
масса груза m, ход штока L, диаметр поршня D, диаметр штока d.
1. Открыть программное обеспечение FLUIDSIM.
2. Выбрать необходимые элементы для разработки гидрав
лической схемы для испытания гидроцилиндра, перенести их на
рабочее поле. Разработанную гидравлическую схему сравнить с
рисунком 4.5 и дорисовать недостающие элементы.
3. Начертить принципиальную схему и подобрать соответ
ствующее оборудование на основе пневматического стенда.
4. Собрать на стенде принципиальную гидравлическую схе
му, включить стенд, проверить работу схемы.
5. После запуска насоса переливным клапаном установить
заданное давление Р = 3 МПа.
6. Закрыть дроссель.
7. Открыть дроссель на 180° (на полоборота).
8. Замерить давления Р1 и Р2 с помощью манометров 4 и 6 во
время хода поршня.
9. Определить секундомером время поднятия поршня.
10. Результаты измерений занести в таблицу отчета.
11. Повторить п.п. 5–8 4 раза.
12. Рассчитать эффективные площади поршневой и штоко
вой полостей по следующим формулам:
2
D
π
4
22
(
Dd
4
;
)
.
S
п
π
S
шт
13. Вычислить скорость поршня по формуле
L
.
vt
14. Определить расход жидкости в поршневой и штоковой
полостях по следующим формулам:
Qп = Sпv;
Qшт = Sшv.
36
Лабораторная работа № 3
N
15. Рассчитать нагрузку на поршень при рабочем ходе:
F = P2Sшт + mg.
16. Вычислить полезную мощность гидроцилиндра:
Nп = Fv.
17. Определить потребляемую мощность гидроцилиндра:
N = Р1Qп.
18. Найти КПД гидроцилиндра:
N
п
η
.
19. Результаты расчетов занести в таблицу отчета.
20. По полученным данным построить графики зависимости
КПД гидроцилиндра и скорости поршня от нагрузки.
21. Оформить отчет по рекомендуемой форме.
Лабораторная работа № 3
Снятие характеристик гидроцилиндра
Цель: …
Задание:
Оснащение:
Выполнение работы и расчеты
Результаты испытаний
Показатель
Давление в поршневой полости Pп, МПа
Давление в штоковой полости Ршт, МПа
Время хода поршня t, c
Скорость поршня v, м/c
Расход поршневой полости Qп, л/c
Расход штоковой полости Qшт, л/c
Нагрузка, действующая на поршень, F, H
Потребляемая мощность гидроцилиндра N,
кВт
Полезная мощность гидроцилиндра Nп, кВт
КПД гидроцилиндра η, %
Номер опыта
1 2 3 4 5
37
Приводы технологического оборудования. Лабораторный практикум
Графики зависимости η = f (F), v = f(F).
Выводы по результатам лабораторной работы: …
1. Объясните, почему скорость пря мого и обратного хода раз
личная.
2. Опишите области применения гидроцилиндров.
3. Об ъясн и те, как ая до л ж н а бы т ь п роп о рци я площ ад е й по рш
ня, чтобы скорость прямого и обратного хода была 1/2.
4. Объясните, чем определяются потери мощности при пря
мом и обратном ходе поршня.
5. Назовите факторы, которые определяют скорость выдви
жения штока гидроцилиндра.
38
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4.
РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ РАБОЧЕГО ОРГАНА
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Цель: научиться производить регулирование скорости рабо
чего органа технологического оборудования.
Задание: собрать гидравлическую схему и произвести регу
лирование скорости рабочего органа технологического оборудо
вания.
Оснащение: лабораторный стенд; гидроцилиндр; насос; ма
номет р; клапан давления; дроссели (2 шт.); ги дрораспределитель;
вентиль; калькулятор; чертежные принадлежности (карандаш,
линейка); программное обеспечение FLUIDSIM.
Регулирование скорости исполнительных звеньев двигателей
гидроприводов в основном осуществляется двумя способами: по
давлению и расходу. Регулирование по давлению производится
переливными клапанами, которые устанавливают обычно на
входе в гидродвигатель. Скорость перемещения поршня зависит
от силы F, приложенной к поршню со стороны энергетической
среды (жидкости под давлением), которая пропорциональна дав
лению P:
F = PS,
где S – площадь сечения исполнительного звена двигателя (на
пример, поршня гидроцилиндра).
Следовательно, изменяя давление, можно изменять скорость
перемещения. Однако следует учитывать, что данное давление
39
Приводы технологического оборудования. Лабораторный практикум
должно быть обеспечено соответствующим расходом. Связь меж
ду потребным давлением и пот ребным расходом всегда существу
ет при регулировании скорости и по расходу, и по давлению.
Поэтому говоря о способе регулирования скорости, имеем в виду
способ изменения давления или расхода непосредственно соот
ветствующим аппаратом.
Способ регулирования скорости по расходу осуществляется
при помощи дросселей. Дроссель в схемах регулировки скорости
может быть установлен последовательно и параллельно по отно
шению к гидродвигателю.
Схема установки дросселя последовательно гидродвигателю
представлена на рисунке 1, а. В схеме насос 5 нерегулируемый,
гидроцилиндр 2 с односторонним штоком, распределитель 3
трехпозиционный, клапан 1 переливной. При полном откры
тии дросселя 4 скорость поршня получается максимальной. При
уменьшении степени открытия дросселя давление перед ним по
вышается, клапан 1 приоткрывается и пропускает часть подачи
насоса. Скорость поршня при этом уменьшается. При полном
закрытии дросселя вся подача насоса направляется через клапан
на слив в бак, а скорость поршня равна нулю.
2
3
4
5
1
а б
Рис. 1. Схема установки дросселя последовательно
и параллельно гидроцилиндру
40
2
1
3
4
5
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]