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

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.

где: l – ход штока;

Страницы: 1, 2