РефератыТранспортГиГидравлика, гидропневмопривод

Гидравлика, гидропневмопривод

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ


Севастопольский национальный технический университет


МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ


для лабораторных работ по дисциплине


«ГИДРАВЛИКА И ГИДРОПНЕВМОПРИВОД»


для студентов дневной и заочной формы обучения специальностей:


7.090258 «Автомобили и автомобильное хозяйство»


7.090203 «Металлорежущие станки и системы»


7.090202 «Технология машиностроения»


(направление 6.090202 – «Инженерная механика»)


Лабораторные работы №№1-5


Севастополь 2007 г.


УДК 629.114.6


Методические указания для лабораторных работ по дисциплине «Гидравлика и гидропневмопривод» для студентов дневной и заочной формы обучения специальностей 7.090258 «Автомобили и автомобильное хозяйство» 7.090203 «Металлорежущие станки и системы» 7.090202 «Технология машиностроения» (направление 6.090202 – «Инженерная механика») Часть 1. Лабораторные работы №№1-5


Составил: Поливцев В.П., Рапацкий Ю.Л., -Севастополь: издательство СевНТУ, 2007-27с.


Целью методических указаний является оказание помощи студентам при подготовке к лабораторным работам, выполнении экспериментальных исследований, обработке их результатов и оформлении отчета. Методические указания предназначены для студентов дневной и заочной формы обучения специальностей 7.090258 «Автомобили и автомобильное хозяйство» 7.090203 «Металлорежущие станки и системы» 7.090202 «Технология машиностроения» (направление 6.090202 – «Инженерная механика»). Могут использоваться также студентами дневной и заочной формы обучения других специальностей 6.0902, 6.0925.


Методический указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры АТПП, протокол №7 от 14.04.2001г.


Рецензент: Харченко А.О., к.т.н., доцент кафедры машиностроения и транспорта, Заслуженный изобретатель Украины


Лабораторная работа №1


«Определение статической характеристики усилителя типа сопло-заслонка»


Цель работы:


Ознакомиться с конструкцией, принципом действия усилителя типа сопло-заслонка и установить его статическую характеристику


Содержание работы:


1. Ознакомиться с конструкцией усилителя, составить его схему,


определить назначение всех входящих в него элементов;


2. Снять и исследовать его статическую характеристику;


3. Определить чувствительность (передаточное отношение) системы;


4. Экспериментальные зависимости представить графически.


Общие сведения


1. Среди пневматических и гидравлических усилителей широко распространены усилители типа сопло-заслонка. Такие усилители включают дроссель 1 с постоянным проходным сечением, междроссельную камеру А, сопло 2 и заслонку 3 (Рис. 1). Сопло и заслонка составляют вместе дроссель с переменным проходным сечением. Рабочее тело (воздух, жидкость) подается в усилитель под постоянным давлением P0
, затем протекает через дроссель 1, междроссельную камеру А, сопло 2 и истекает в атмосферу (или бак) через зазор между торцом сопла и заслонкой.


Величина зазора S=S0
±h

,


Где S0

– начальный зазор между соплом и заслонкой;


h
- перемещение (ход) заслонки, считающееся положительным при удалении заслонки от сопла.





Заслонка перемещается управляющим элементом. Междроссельная камера А соединяется с рабочей полостью исполнительного механизма.


Усилители типа сопло-заслонка носят еще название механопневма-тических преобразователей, поскольку в них происходит преобразование механического перемещения в пневматический (гидравлический) сигнал.


Они используются также в датчиках давления, расхода, уровня, температуры, числа оборотов, эксцентриситета, линейных размеров, шероховатости поверхности, и т.д. Кроме того, они применяются в различных вычислительных устройствах.


Усилитель (преобразователь) работает следующим образом: при зазоре δ0


Давление воздуха (жидкости) в камере А равняется начальному, т.о. уравновешивающему нагрузку на исполнительном механизме, и воздух не поступает. Перемещение заслонки вызывает изменение сопротивления дросселя с переменным проходным сечением, а следовательно, и расхода воздуха через сопло-заслонку. Диаметр РА
в междроссельной камере и выходной линии усилителя при этом так же меняется, и исполнительный механизм приходит в движение.


Затрачивая небольшую мощность на управление усилителем (перемещение заслонки), можно управлять значительной мощностью потока рабочего тела на выходе усилителя, что следует из формулы:


N=PA
∙Q ,


где N

-
мощность усилителя; Q-

расход рабочего тела через проходное сечение.


В установившихся режимах работы каждому зазору δ между соплом и заслонкой соответствует определенное давление РА
в междроссельной камере при постоянном расходе жидкости выходной линии. Таким образом, статическая характеристика усилителя представляет собой зависимость давления в камере А от зазора δ между зазором и торцом сопла. При этом имеется ввиду что давление рабочего тела Р0
(воздуха, жидкости) на входе в усилитель давление РС
среды , в которую воздух вытекает, остается неизменным.


В статических режимах расход рабочего тела через дроссель 1 равен его расходу через сопло с заслонкой. Предполагая, что истечение происходит в атмосферу (Р0
= 0 атм.), эти расходу могут быть найдены по выражениям:




где μ1
и μ – коэффициенты расхода через дроссель 1 и сопло с заслонкой соответственно ;


f1

и f
– площади их проходных сечений;


g
– ускорение силы тяжести;


γ
– удельный вес рабочего тела.


В установившемся режиме Q1
= Q2 .
Поэтом у из уравнения (1) после преобразований получаем, что



где σn

– проводимость дросселя; a
- коэффициент пропорциональности Из формулы (2) видно, что при δ=0
давление РА
=Р0
, а при δ>0
– давление в междроссельной камере уменьшается, поскольку оно зависит от δ2
.


Чувствительность усилителя определяется как



Она может быть определена геометрически как тангенс угла наклона касательной, проведенной к кривой РА
=f(δ) .

Поскольку эта зависимость не линейная, то чувствительность К также изменяется при изменении δ.


Указания к проведению работы


1. Ознакомиться с стендом и всеми входящими в него элементами Составить полную схему усилителя;


2. Подключить усилитель к пневмосети , предварительно обратив с помощью обратного клапана давление на входе в усилитель порядка 0.04 МПа (0.4 атм.);


3. Снять статическую характеристику РА
=f(δ) . Измерения начинать с δ=0, для чего подвернуть винт микрометра (заслонку) до упора в сопло. Установить, регулируя винтом стабилизатора, давление Р0.
Максимально давление определяется по V-образному манометру так, чтобы размах уровней воды в трубках был максимальный. Необходимо следить за тем чтобы вода в манометре не выходила за красную черту.


4. после графического построения статической характеристики


5. определить чувствительность системы усилителя, использовав для этого любой способ графического или числового дифференцирования функции РА
=f(δ) .


Полученные экспериментальные данные снести в таблицу 1. , сделав при этом 20-25 измерений.


Таблица 1





















Пп
.


δ РА

К
1 0.02
2 0.04
.... ....
25 1.00

5. Отчет заканчивается развернутыми выводами, сделанными на основе проведенного исследования.












Литература


1. И.М. Красов. Гидравлические элементы в системах управления, изд. 2.-М.: Машиностроение, 1967, -с. 32-35; 48-52.


2. И.А.Ибрагимов и др. Элементы и системы пневмоавтоматики.- М.:Высшая школа, 1985, - с. 66-72


Лабораторная работа №2


«Исследование автоматизированного гидравлического привода»


Цель работы:


Ознакомиться с конструкцией и принципом действия автоматизированного гидравлического привода и определить его характеристики.


Содержание работы:


1. Ознакомиться и конструкцией привода и составить его принципиальную схему.


2. Определить назначение и работу отдельных элементов и привода в целом.


3. Определить характеристики привода.


4. Определить усилие и мощность привода.


Общие сведения

:


Гдропривод представляет собой автоматизированный агрегат для выполнения технологического воздействия на управляемый объект, например, стол станка или деталь.


По принципу действия гидроприводы делятся на объемные (статические) и динамические. В настоящей работе применяется объемный гидропривод Под объемным гидроприводом понимается в общем случае гидросистема, предназначенная для приведение в движение механизмов и машин, в состав которых входит объемный гидродвигатель.


Понятие «гидропривод» обычно отождествляется с понятием «гидросистема», под которой понимается совокупность средств , передающих энергию посредством использования жидкости под давлением.


Всякий гидропривод состоит из источника гидравлической энергии (расход жидкости), которым в большинстве случаев служит насос гидродвигателя (в нашем случае возвратно-поступательного движения гидроцилиндра) и прочих гидроаппаратов.


Гидроаппаратурой называют устройства, предназначенные для изменения параметров потока рабочей жидкости или для поддержания их на определенном уровне. Под параметром потока понимают давление, расход и направление давления.


Насосом называется машина, преобразующая механическую энергию, приложенную к его валу (поршню), в энергию жидкости, а гидродвигателем - машина, преобразующая энергию жидкости в механическую энергию на его валу (штоке).


Благодаря таким важным преимуществам, как малая масса и объем, приходящиеся на единицу передаваемой мощности, высокий КПД, надежность действия, а так же простота автоматизации управления, гидроприводы нашли широкое применение в самых разных отраслях машиностроения.


Приемуществом гидросистем является так же возможность бесступенчатого регулирования выходной скорости в широком диапазоне.


Различают:


- напорную гидролинию – часть основной гидролинии, на которой рабочая жидкость поступает от насоса к распределителю или непосредственно к гидродвигателю;


- исполнительную гидролинию – часть основной гидролинии, по которой рабочая жидкость движется от распределителя к гидродвигателю и обратно;


- сливную гидролинию – часть основной гидролинии, по которой рабочая жидкость движется в бак от распределителя или непосредственно от гидродвигателя.


Применительно к рассматриваемым объемным гидроприводам основным видом энергии является энергия давления, которая легко может быть преобразована в механическую работу с помощью гидродвигателей.


В лабораторной работе используется работа гидропривода, исполнительным органом которого служит гидроцилиндр. Такой гидроцилиндр может быть использован как привод перемещений стола станка, ползуна пресса, в качестве толкателя, зажима, и т.д.


Характерной особенностью гидроприводов является равномерное движение рабочего органа (штока гидроцилиндра) , легкость регулировки и большое усилие, развиваемое на штоке.


Гидропривод смонтирован на стенде, на котором установлены бак с маслом, шестеренчатый насос, развивающий давление Р=0.5 МПа.


Скорость вращения ротора насоса h=2000 об/мин. Исполнительный орган- несимметричный цилиндр двухстороннего действия, диаметр поршня которого D=50мм, диаметр штока d=15мм.


Управление работой гидропривода осуществляется от четырехходового двухпозиционного золотника с электромагнитным управлением.


На напорной магистрали установлен манометр для измерения давления масла и предохранительный клапан, регулирующий это давление.


На штоке установлены кулачки, воздействующие на контакты, управляющие подачей тока в обмотки магнитов золотника. Положения кулачков на штоке регулируются. У штока размещена линейка, по которой определяется величина хода штока. Для определения времени хода штока из одного крайнего положения в другое используют секундомер.


Указания по проведению работы


1. Ознакомиться с гидроприводом, смонтированным на стенде.


2. Составить его полную схему.


3. Для пяти различных положений винта предохранительного клапана замерить время прямого и обратного ходов. Для каждого случая замеров фиксировать давление Р в магистрали.


4. Определить средние скорости прямого и обратного ходов.


5. Рассчитать F усилие на штоке цилиндра для прямого и обратного ходов для всех пяти случаев.


6. Определить объемный расход Q масла в цилиндре. Объемный расход находить по формуле Q=S∙V ;


где S – площадь поперечного сечения цилиндра;


V – скорость движения поршня;


определить мощность привода по формуле N=Q∙P,


где Р – давление в напорной магистрали.


Все полученный данные свести в таблицу 1.


Таблица 1.






















l(м) Р.
∙105
Па
t1 <
br />(c)
t2
(c)
V (м/с) V2
(м/с)
F (H) Q (м3
/с)
N (Вт)

где: l – ход штока;


Р – давление в напорной магистрали;


t1
- время прямого хода;


t2
– время обратного хода;


V – скорость прямого хода;


V2
– скорость обратного хода;


F – усилия на штоке при прямом ходу;


Q – объемный расход;


N – мощность на штоке.


7. Зависимости скорости, усилия, расхода и мощности от давления Р представить в виде графиков.


8. На основании исследования сделать соответствующие выводы.


Обозначение элементов пневмоавтоматики











Литература


1. Башта Т.М. Гидропривод и гидроавтоматика. –М.: Машиностроение, 1979, - с. 3-6; 50-54; 67-74; 95-100.


Лабораторная работа №3


«Исследование основных характеристик гидравлического насоса»


Цель работы:


Ознакомиться с конструкцией и основными характеристиками гидравлического насоса


Содержание работы:


1.Ознакомиться с конструкцией насоса.


2.Ознакомиться со схемой регулирования насоса.


3.Составить гидравлическую схему установки.


4.Снять характеристики насоса.


Общие сведения

:


Насосами называются машины для создания потока жидкой среды.


По характеру силового воздействия различают насосы динамические и объектные.


Агрегат, состоящий из насоса и приводящего двигателя, соединенные друг с другом называют насосным агрегатом. Различают объемную подачу насоса Qv (м³/с). Подача насоса зависит от геометрических размеров насоса и скорости его рабочих органов, а так же от гидравлического сопротивления трубопровода, связанного с насосом.


Давление насоса P определяется зависимостью



Где: PH
и Pв – соответственно давление на входе и на выходе в насосе; Vм , Vв – средние скорости жидкости на входе и выходе в насос; Zн , Zв – высоты центров тяжести сечений на входе и выходе.


Принципиальная схема шестеренчатого насоса показана на рис. 1.


При вращении шестерен 2 и 4 по направлению стрелок зубья выходят из зацепления и впадины зубьев (вследствие образовавшегося вакуума), заполняются жидкостью из полости 1 всасывания. Рабочие камеры ограничены профилями впадин зубьев, поверхностями статора и боковых дисков. В полости 3 нагнетания зубья входят в зацепление и жидкость из впадин выдавливается в нагнетательную магистраль. Геометрическая подача такого насоса определяется из выражения



Где: b - ширина шестерен; w – угловая скорость вращения шестерен; h – высота головок зубьев шестерен; R – радиус делительной окружности шестерен; f – расстояние между полюсом и точкой зацепления.



Рис. 1


На рис 1.б показан график геометрической подачи шестеренчатого насоса. Для практических расчетов минутную подачу можно рассчитывать по формуле


,


Где: - объемный кпд насоса (= 0.7+0.9); m –модуль зацепления; z – число зубьев шестерен; b – ширина шестерен; n –частота вращения шестерен об/мин.


В предлагаемой работе расход и мощность насоса будем определять косвенным путем через расходную характеристику дросселя, установленного на напорной магистрали гидравлического насоса. Рабочий расход жидкости, протекающей через дроссель, рассчитаем по формуле [3]:


,


Где S – площадь проходного сечения дросселя; - коэффициент расхода


(- плотность жидкости (=900 кг/м); P – перепад давления на входе и выходе дросселя.


Принимая, что расход через дроссель равен подаче, развиваемой насосом, определим мощность насоса по формуле:



На рисунке 2 представлены обозначения элементов гидропривода.


Из представленных элементов составить схему лабораторной установки.


Указания по проведению лабораторной работы:


1. Ознакомиться с элементами, входящими в состав лабораторной установки.


2. Составить гидравлическую схему установки.


3. Подготовить установку к работе, подключив ее к распределительному электрощиту.


4. Подать на электродвигатель напряжение постоянного тока.


ВНИМАНИЕ!!! Подаваемое напряжение постоянного тока не больше 24В. А ток не более 10А.



Рис. 2


5. Установить дроссель в положение 1. Это положение определяется при 16В напряжения на двигателе, при этом насос должен развивать давление на манометре до дросселя 1.5атм.


6. Меняя напряжение на электродвигателе, а следовательно его скорость, с 16В до 24В через 2В, снять с манометров давление до и после дросселя (24В соответствует 1450 об/мин., 2В – 120 об/мин.).


7. Установить дроссель в положение 2 и 3 и повторить п.6 Положению 2 и 3 соответствует напряжение на двигателе 16В, а давление, развиваемое насосом на манометре до дросселя 2.0 и 2.25 атм.


8. Результаты измерений занести в таблицу 1.


















Положение


Дросселя


S=8*10м S=6*10м S=4*10м
Напряжение P P P P P P

Таблица 1


9. Результаты исследований и расчетов представить в виде графических зависимостей Q=f(n), N=f(n).


10. Сделать вывод по работе.


Литература:


1. Некрасов В.В Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам, - 2-е изд. – Мн.: Высш. шк., 1985.-382 с., пл.


2.
Башта и др. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. –М.: Машиностроение, 1982. – 424 с.


3.
Башта Т.М. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем –М.: Машиностроение, 1974. – 606 с.


Лабораторная работа № 6


"Исследование центробежного вентилятора"


Цель работы:


Ознакомиться о конструкцией, принципом действия центробежного вентилятора и определить его характеристики.


1. Ознакомиться с конструкцией вентилятора и дать его схему.


2. Ознакомиться со схемой включения и регулирования вентилятора. Описать его работу.


3. Снять характеристики вентилятора.


Работа вентилятора


Вентиляторные установки используются для вентиляции, пневмотран­спорта, пневмоуборки, воздушного отопления, для проветривания, для тяги и дутья в котельных установках и многих технологических процессах. Вентиляторами называют воздуходувные Машины, предназначен­ные для подачи вoздуха или другого газа при потерях давления в воздухопроводах, не превышающих 0,015 МПа.


Наиболее распространены вентиляторы центробежные (радиальные) и осевые. В тех и других давление создается в результате закручивания и сжатия воздуха вращающимся колесом. Центробежный вентилятор (рис.1) представляет собой расположенное в спиральном кожухе колесо с лопатками, при вращении которого воздух, поступающий через входные отвер­стия* попадает в каналы между лопатками колеса и под действием цен­тробежных сил перемещается по этим каналам, собирается спиральным кожухом и направляется в его выпускное отверстие.


В центробежном вентиляторе три основные элемента: лопаточное колесо (рабочее колесо, ротор), спиральный кожух (корпус)" и станина с валом и подшипниками. Центробежные колеса состоят из лопаток, перед него и заднего дисков и ступицы. Если колесо вращается по часовой стрелке (при наблюдении со стороны, противоположной всасыванию), то вентилятор называется правым, если против часовой стрелки - то ле­вым. Правильным вращением колеса является вращение по ходу разворо­та спирального кожуха. При обратном вращении производительность резко падает, но реверсирования, т.е. изменения направления подачи, не происходит.


Поток воздуха, сбегающий с лопаточного колеса; собирается вко­жух, который также используется обычно для понижения скорости пото­ка и соответственно преобразования динамического давления в стати­ческое.


У центробежных вентиляторов кожух имеет спиральную форму (улитку)











Выходное


отверстие








Выходное


отверстие








Выходное


отверстие




Профиль улитки обычно соответствует архимедовой спирали.


В вентиляторных установках воздушный поток, как правило, имеет постоянную плотность, скорость движения его в каждой точке с течением времени не изменяете ни по величине, ни по направлению.


В этом случае для двух сечений потока (рис.2) можно написать уравнение расхода



где и площади поперечных сечений потока в ; и - средние скорости в м/с; - объемный расход(производительность)


в , т.е. количество перекаченного воздуха (по общему). Связь между значениями давлений в сечениях выражаются уравнением



где и - статические давления в сечениях и ;


и - динамические давления; - плотность воздуха


().


При давлениях, развиваемых вентилятором, плотность воздуха является постоянной величиной.



- потери давления (статического и динамического) между сече­ниями и на трение и местные потери.


При вращении колеса воздуху передается часть подводимой к двига­телю энергии, и идет процесс образования давления.


При движении воздуха (рис.З.) вдоль лопаток колеса абсолютная скорость движения может быть разложена на переносную



где - угловая скорость колеса в рад/с; - радиус на котором находится частица воздуха, и относительную скорость



Мощность вентилятора в ваттах



Здесь в и в , причем - динамическое давление развиваемое вентилятором ; - к.п.д. вентилятора равный 0,85. Для выполнения лабораторной работы используется вентилятор, установленный консольно на валу электродвигателя постоянного тока, но­минальная скорость вращения которого при напряжении 32 В равна 10000 об/мин. Электродвигатель питается от двухполупериодного выпря- мителя В, напряжение на который подается через регулируемый автотрансформатор ЛАТР-1 (рис.4).


Изменение скорости вращения ротора двигателя Д (колеса вентилятора ведется о помощью строботоскопа. Деление воздуха измеряют с помощью пневмометрической трубки.


Указания по проведению работы


1. Ознакомиться о конструкцией установки и зарисовать ее схему. Изобразить схему привода вентилятора. Описать работу вентилятора и его регулировку.


2. Экспериментально установить зависимость скорости V воздуха в вентиляторе в зависимости от скорости вращения колеса, а также зависимость мощности вентилятора от величины . Для этого пневмометрическая трубка вводится внутрь воздухопровода. При помощи трубок измеряется статическое и полное давление. Поскольку


,


то


.


Здесь в ; -


3.Изменяя скорость вращения ротора, определяем , для разных (шести-семи) скоростей вращения ротора ( брать равным 8000 об/мин).


Для измерения скорости в работе используется строботоскоп:


а) включить тумблер «Сеть» и через 2-3 мин тумблер «лампа»;


б) переключателем установить диапазон измерения частоты. Строботоскоп имеет три шкалы (красную, синюю и зеленую), что соответственно цветом показано как на шкале, так и на переключателе диапазоны. Красной шкале х10 соответствуют три положения переключателя: ½, 1, 2. Синей х100 соответствуют два положения переключателя: 1, 2. Зеленой х1000 соответствуют два положения переключателя: 1, 2;


в) например, вы поставили переключатель на красную 2, частота мигания лампы будет соответствовать об/мин;


г) направляете лампу на вращающуюся часть вентилятора. Вращая круглый тумблер до тех пор, пока четко не увидите одну метку, которая как бы «остановится»;


д) сделайте проверку, для этого переключите тумблер на один диапазон в большую сторону – вы увидите два изображения метки. Вернитесь на диапазон с одной меткой. Частота вращения подсчитывается по п. в). Если при переключении вы видите одно изображение, то диапазон выбран неправильно. Переключение в большую сторону делается до появления двух изображений метки с последующим возвратом на предыдущий диапазон.







4. Подсчитываем скорости воздушного потока, расход (производительность) вентилятора и мощность для тех же скоростей вращения ротора.


Данные сводим в таблицу


Таблица 1



















№ п.п
1
2
3
и т.д.

В расчетах учитывать, что давление, уравновешиваемое высотой водяного столба в 1 мм (1 мм вод. ст.), соответствует


P=9.81.


5. Проводя расчеты, следует следить за тем, чтобы размерности величин соответствовали друг другу.


Определяя сечение трубопровода (воздухопровода), принимать его как прямоугольник и измерить с помощью линейки.


6. Все зависимости представить в виде графиков.


7. По работе сделать необходимые выводы.


Литература


1. Калинушин Н.П. Вентиляторные установки. – изд.6 –М.:Высшая школа, 1967, -с. 136.


2. Вильмер Я.М. и др. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам, 2-е изд. –М: Высшая школа, 1985. –с. 381.

Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: Гидравлика, гидропневмопривод

Слов:3407
Символов:30915
Размер:60.38 Кб.