Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Приводы технологического оборудования. Лабораторный практикум. Учебное пособие

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
08.09.2026
Размер:
2 Мб
Скачать
☆
Лабораторная работа № 4
Схема установки дросселя параллельно гидродвигателю представлена на рисунке 1, б. В схеме насос 5 нерегулируемый, гидроцилиндр 2 с односторонним штоком, распределитель 3 трехпозиционный, клапан 1 предохранительный. Скорость што ка гидроцилиндра регулируется изменением степени открытия дросселя 4. Чем она меньше, тем бо льшая доля подачи насоса направляется в гидроцилиндр и тем больше скорость штока. При полном закрытии дросселя скорость максимальная. При полном открытии дросселя скорость уменьшается до нуля или до мини мального значения в зависимости от нагрузки F.
В данной лабораторной работе нагрузка создается металли ческим грузом, соединенным со штоком.
Вычисление скорости перемещения поршня производят по формуле
L
vt
,
п
где L, t – соответственно длина и время перемещения штока цилиндра.
Полезную мощность гидропривода находят по формуле
N
= Fvп = mgvп.
г.п
Потребляемую насосом мощность рассчитывают из следую щего соотношения:
Q Р
нн
N
н
,
η
н
где Qн – подача насоса; Рн – давление насоса; ηн – КПД насоса.
Критерием энергетических возможностей гидропривода со всеми встроенными в схему гидравлическими элементами яв ляется коэффициент полезного действия гидропривода, который определяется как отношение полезной мощности к затраченной:
N
η
г.п
г.п
.
N
н
Гидравлическая принципиальная схема регулирования ско рости рабочего органа представлена на рисунке 2.
41
Приводы технологического оборудования. Лабораторный практикум
3
2
1
Рис. 2. Гидравлическая принципиальная схема регулирования
скорости рабочего органа
4
6
5
9
7
8
Из бака 1 насос 9 через дроссель 4 подает масло к четырехли нейному трехпозиционному распределителю 2. От распределите ля одна линия идет в гидроцилиндр 3, а другая – на слив. После насоса имеется ответвление, на котором установлен переливной клапан 8 и дроссель 7. Давление после насоса определяется мано метром 5. Вентиль 6 служит для подключения к напорной линии переливного клапана 8.
Техническими характеристиками гидропривода являются ход штока L, масса груза m, подача насоса Qн, КПД насоса ηн.
1. Открыть программное обеспечение FLUIDSIM.
2. Выбрать необходимые элементы для разработки гидрав лической схемы регулирования скорости рабочего органа, пере нести их на рабочее поле. Разработанную гидравлическую схему сравнить с рисунком 5.2 и дорисовать недостающие элементы.
42
Лабораторная работа № 4
3. Начертить принципиальную схему и подобрать соответ
ствующее оборудование на основе гидравлического стенда.
4. Собрать на стенде принципиальную гидравлическую схе
му, включить стенд, проверить работу схемы.
5. Открыть вентиль, закрыть дроссель 7, установив тем са
мым регулируемый дроссель 4 последовательно гидроцилиндру.
6. Закрыть полностью проходное сечение дросселя 4.
7. Открытием дросселя 4 на 180° (на полоборота) задать сте
пень открытия дросселя 10 % (ψ = 0,1).
8. Включить общий рубильник и нажать кнопку «Пуск на
соса ».
9. Перевести распределитель 2 в кра й нее положение и во вре мя рабочего хода поршня измерить время выдвижения штока и давление на выходе из насоса (показание манометра 5 ). Занести результаты измерений в таблицу отчета.
10. Перевести распределитель 2 в противоположное положе ние и осуществить холостой ход гидроцилиндра.
11. Последовательным открытием дросселя 4 на 180° задать несколько возрастающих значений степени открытия дросселя (ψ = 0,2; 0,3; 0,4; 0,5) и для каждого из них определить время выдвижения штока и показание манометра 5.
12. Полностью открыть дроссели 4 и 7, закрыть вентиль 6, установив тем самым регулируемый дроссель 7 параллельно гид роцилиндру.
13. Закрытием дросселя 7 на 180° задать степень закрытия дросселя 10 % (ψ = 0,1).
14. Перевести распределитель 2 в крайнее положение и во время рабочего хода поршня определить время выдвижения што ка и показание манометра 5.
15. Занести результаты измерений в таблицу отчета.
16. Последовательным прикрытием дросселя 7 задать не сколько возрастающих значений степени закрытия дросселя (ψ = 0,2; 0,3; 0,4; 0,5) и для каждого из них определить время выдвижения штока и показание манометра 5.
17. Нажать кнопку «Стоп насоса» и отключить общий ру бильник.
18. Для каждого опыта определить скорость поршня, полез ную мощность гидропривода, затраченную мощность гидропри вода и КПД гидропривода. Результаты опытов и расчетов занести в таблицу отчета.
43
Приводы технологического оборудования. Лабораторный практикум
19. Сравнить способы регулирования гидропривода по ве личине энергетических потерь и плавности хода выходного зве на. Сделать вывод о преимуществе какоголибо способа рег ули рования.
20. Оформить отчет по рекомендуемой форме.
Лабораторная работа № 4
Регулирование скорости рабочего органа
технологического оборудования
Цель: … Задание: Оснащение:
Выполнение работы и расчеты
Результаты испытаний
Ψ, % t, c vп, м/с Рн, Па N
Последовательное подключение дросселя 10 20 30 40 50
Параллельное подк лючение дросселя 10 20 30 40 50
, Вт Nн, Вт η
г.п
, %
г.п
Выводы по результатам лабораторной работы: …
1. Опишите способы регулирования скорости рабочего орга
на технологического оборудования.
2. Изложите преимущества и недостатки дроссельного регу
лирования.
3. Объясните суть объемнодроссельного регулирования.
44
Лабораторная работа № 4
4. Изложите места подключения дросселей в гидравлических
принципиальных схемах при дроссельном регулировании.
5. Объясните способы выбора регулирования гидропривода по показателям величины энергетических потерь и плавности хода выходного звена.
45
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1.
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ГИДРОПРИВОДА
Цель: научиться производить расчет параметров гидропривода.
Задание: произвести расчет параметров гидропривода.
Оснащение: чертежные принадлежности (карандаш, линей
ка); программное обеспечение FLUIDSIM.
Основные параметры гидропривода определяются типом ма шины, для которой он предназначен. Поэтому перед расчетом не обходимо иметь сведения о рабочем органе машины или механиз ма, режимах его движения и характеристиках внешней нагрузки. Необходимо иметь предварительную компоновку гидропривода.
Разработка принципиальной схемы
Выбор способа регулирования гидропривода. Дроссельное регyлирование скорости движения выходного звена гидродви гателя осуществляется за счет ограничения подачи жидкости к гид родвигателю путем введения в гидролинию дополнительного, в данном слу чае – регулируемого, гидравлического сопротивле ния – дросселя. При этом избыток рабочей жидкости, подавае мой насосом, через переливной клапан поступает непосредствен но в сливную линию (минуя гидродвигатель). При выборе спосо ба регулировки скорости следует учесть следующие особенности дроссельного регулирования. Оборудование гидропривода в этом случае в целом дешевле, чем при объемном регулировании: уста навливаются более простые, а именно – нерегулируемые, насос и (или) гидродвигатель. КПД гидропривода существенно ниже, чем при объемном регулировании: в самом принципе заложе
46
Практическая работа № 1
ны объемные и гидравлические потери. В результате гидравли ческих потерь при дросселировании жидкость нагревается, что, при большой передаваемой мощности и ограниченности тепло отдающих поверхностей, потребует установки теплообменников (холодильников). По указанным выше причинам передаваемая мощность при этом способе регулирования ограничивается (при мерно до 3 кВт – при дл ител ьном и до 5 кВт – при крат ковремен ном режиме работы). Скорость движения выходного звена опре деляется не только воздействием дросселя на поток жидкости, но и нагрузкой на выходном звене гидродвигателя: с увеличением нагрузки скорость уменьшается. Поэтому, если нагрузка суще ственно меняется, а скорость должна оставаться постоянной, не обходимо предусмотреть установку регулятора скорости устрой ства, сочетающего дроссель и редукционный клапан.
В гидроприводе дроссель может быть установлен на входе в гидродвигатель, на выходе из него или на ответвлении – парал лельно с гидродвигателем.
В первом слу чае регулирование дросселем возможно лишь при отрицательной нагрузке, т. е. тогда, когда направление дей ствия нагрузки не совпадает с направлением движения выходного звена. Кроме того, при положительной нагрузке (при совпадении указанных направлений) возможен разрыв потока в напорной полости гидродвигателя и падение груза – следствие отсутствия ощутимого сопротивления в сливной линии. При установке дрос селя на входе жидкость поступает в гидродвигатель нагретой, что ухудшает условия работы последнего. При установке дроссе ля на выходе регулирование возможно при любом направлении действия нагрузки. Преимуществом этого варианта перед первым является и то, что в гидродвигатель жидкость поступает менее нагретой: нагрев ее в дросселе происходит после гидродвигателя. Нагретая жидкость сливается в гидробак, где охлаждается. При параллельном подключении дросселя регулирование, как и в пер вом варианте, возможно лишь при отрицательной нагрузке. Точ ность регулирования скорости и ее стабильность при изменении нагрузки ниже, чем в первых двух случаях. Преимущество этого варианта – наименьший нагрев жидкости. Это связано с тем, что дросселируется лишь часть потока жидкости. Объемное регули рование осуществляется за счет изменения рабочего объема или насоса, или гидродвигателя, или насоса и гидродвигателя вместе.
47
Приводы технологического оборудования. Лабораторный практикум
Fv
12000 0,03
1000
Отличительные особенности этого способа:
• более высокий КПД (до 0,65–0,75), чем при дроссельном
регулировании;
• значительно меньший нагрев рабочей жидкости;
• нет необходимости устанавливать гидрораспределители: реверсирование выполняется регулируемым насосом, причем этот процесс идет более плавно, чем при реверсировании гидро распредeлителем;
• более широкий диапазон регулирования скорости.
Недостаток схем с объемным регулированием – необходи мость установки более сложного и дорогого оборудования, а имен но – насоса, и при вращательном движении – гидродвигателя. Этот способ целесообразно использовать в гидроприводах средней и большой мощности, так как именно в этих случаях экономия энергии будет наиболее ощутима (за счет повышения КПД). Как следует из вышеизложенного, одним из важнейших и первооче редных вопросов, который надо решить при выборе способа регу лирования, является оценка мощности, передаваемой гидропри водом. Вопрос решается на основании исходных данных, с учетом заданного характера движения выходного звена гидропривода.
Мощность, реализуемую гидродвигателем при поступатель ном движении, определяют по формуле
1000
,
N
дв
где F – усилие на рабочем органе (на штоке), Н; v – скорость движения выходного звена, м/с.
Например, F = 12 000 Н, v = 0,03 м/с, тогда
N
дв
0, 36 кВт .
Из вышесказанного следует, что при Nдв = 0,36 кВт надо вы брать дроссельное регулирование, так как установка получается малой мощности.
Выбор схемы циркуляции жидкости. При решении этого во проса надо учесть следующие обстоятельства. В открытой схеме всасывающая линия насоса и сливная гидродвигателя разомкну ты между собой. Они сообщаются с гидробаком, давление на по верхности жидкости в котором атмосферное. Наличие гидроба ка, содержащего запас жидкости, обеспечивает лучшие условия
48
Практическая работа № 1
для отвода тепла из системы. Эта схема позволяет питать одним насосом несколько гидродвигателей. Однако реверсирование на сосом в этом случае осуществить нельзя: необходима установка гидрораспределителя. Разряжение во всасывающей линии насоса способствует возникновению кавитации и подсосу воздуха в си стему.
В закрытой схеме рабочая жидкость после гидродвигателя направляется непосредственно в насос. Таким образом, основной контур циркуляции не связан с атмосферой, что защищает си стему от загрязнений, например при работе в запыленной среде. Кроме того, наличие повышенного давления в низконапорной магистрали уменьшает возможность возникновения кавитации. В этой схеме реверсирование легко осуществляется регулируе мым насосом. К недостаткам закрытой схемы следует отнести сложность охлаждения и необходимость установки дополнитель ного оборудования (системы подпитки) для компенсации утечки жидкости через неплотности во внешнюю среду.
Изза сложности охлаждения и необходимости установки дополнительного оборудования следует выбрать открытую схему циркуляции жидкости. Схема данного гидропривода представле на на рисунке.
4
3
5
2
1
Принципиальная гидравлическая схема:
1 – бак; 2 – насос; 3 – гидрораспределитель; 4 – гидроцилиндр;
5 – переливной клапан; 6 – фильтр; 7 – дроссель
6
7
49
Приводы технологического оборудования. Лабораторный практикум
Расчет параметров и подбор элементов гидропривода
Выбор номинального рабочего давления. Давление в гидроси стеме зависит от типа насоса и назначения данного гидропривода. Давление насоса должно быть тем больше, чем больше нагрузка или мощность приводимого в движение механизма. Малые дав ления приводят к возрастанию габаритов и веса, но способству ют плавной и устойчивой работе гидропривода. Большие давле ния снижают вес, но усложняют конструкцию и эксплуатацию гидросистем, уменьшают долговечность гидрооборудования.
Чем выше давление, тем выше требования к качеству (класс точности, шероховатость, материал) сопрягаемых дета лей, к жесткости конструкции в целом. При давлениях свыше 20–25 МПа в жидкости могут возникать упругие колебания, вы зывающие гидравлические удары в системе и вибрацию подвиж ных деталей, усложняется уплотнение подвижных и неподвиж ных соединений.
Поэтому из стандартного ряда принимаем давление Рн = = 10 МПа.
Расчет размеров, выбор типа гидродвигателя и определение давления, реализуемого на нем. Тип гидродвигателя (гидроци
линдр, поворотный гидродвигатель или гидромотор) определя ется в соответствии с заданным характером движения выходного звена. От параметров гидродвигателя (номинального давления Рдв и номинального расхода Qдв) зависят аналогичные параметры на соса.
Принимаем вид движения выходного звена – возвратнопо ступательный, значит, тип гидродвигателя – гидроцилиндр.
Ориентировочное давление в рабочей полости гидродвига теля:
Рдв = Рнηг,
где Рн – давление, развиваемое насосом, соответствующее номи нальному рабочему давлению (Рн = 10 МПа); ηг – гидравличе ский КПД системы (0,7–0,8) (принимаем ηг = 0,75):
Рдв = 10 ∙ 0,75 = 7,5 (МПа).
Для открытой схемы реализуемое гидродвигателем давление составит
∆Рдв = Рдв = 7,5 МПа.
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]