Гидравлика методичка лаб. Методичка лаб ГО СК студ. Краткие сведения из теории общие сведения о гидропередачах и гидромашинах
 Скачать 1.17 Mb.
|
|
Контрольные вопросы 1. Рассказать о принципе действия, достоинствах и недостатках шестерен- ных насосов. 2. Указать основные каналы утечек в этих насосах. 3. Назвать основные характеристики насосов объемного типа. 4. Объяснить полученные зависимости КПД в функции от рабочего давления в насосе и частоты вращения его вала. 22 Работа № 2 ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА, ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМНОГО КПД И РАСЧЕТ СКОРОСТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГИДРОПРИВОДА ГСП-100 Цель работы – самостоятельно изучить принцип устройства и действия гидропривода ГСП-100, экспериментальным путем определить его объем- ный КПД при различных нагрузках, рассчитать и построить скоростную ха- рактеристику и характеристику объемного КПД в функции от параметра ре- гулирования при заданных условиях работы привода. Последовательность изучения устройства привода 1. Рассмотреть принципиальную схему привода по имеющимся в лаборато- рии учебному пособию «Описание устройства и действия ГСП-100» и плакату. 2. Ознакомиться с устройством и принципом действия основных элементов гидропривода, используя при этом вышеуказанное пособие и комплект специально подобранных узлов. 3. Составить эскиз и краткое описание одного из элементов гидропривода согласно индивидуальному заданию. Экспериментальная установка Для экспериментального определения объемного КПД привода при раз- личных нагрузках служит стенд, принципиальная схема которого приведена на рис. 3.1. В состав стенда входят: гидромеханическая часть привода, размещенная в общем корпусе (условно показан пунктирной линией), который одновре- менно выполняет функции масляного бака; основной насос 1 аксиально- плунжерного типа переменной производительности с наклонной шайбой (опорно-управляющим диском); гидромотор 8 аксиально-плунжерного типа постоянной производительности с наклонной шайбой; манометры 4 и 5, предназначенные для фиксирования давлений в полостях нагнетания и вса- сывания соответственно; нагрузочный генератор 11, в цепь якоря которого включен реостат 12,а в цепь возбуждения – реостат 14;термометр 16,галь- ванометр 15 и термопара 19,с помощью которых определяется температура рабочей жидкости (масла); приводной асинхронный электродвигатель 18;та- хометры 13 и 17,служащие для замера частоты вращения выходного и вход- ного валов гидропривода. Гидропривод состоит из двух основных элементов: реверсивного регу- лируемого насоса 1, который служит для преобразования механической энер- гии приводного двигателя 18 в гидравлическую энергию движущегося пото- ка жидкости; реверсивного нерегулируемого гидромотора 8, который служит для преобразования гидравлической энергии движущегося потока жидкости обратно в механическую, передающуюся через редуктор 10 нагрузочному ге- 23 нератору 11, служащего в данной схеме исполнительным органом. Также в гидропривод входит ряд вспомогательных устройств. Рис. 3.1. Принципиальная схема гидромеханической части ГСП-100 и стенда для его ис- пытаний: 1 – основной насос,2 – гидроусилитель,3 – клапанная коробка,4– манометры в основ- ных магистралях,5 – манометр в линии подпитки,6 – фильтр с предохранительным кла- паном, 7 – золотник-выключатель,8 – гидромотор, 9 – вспомогательный насос,10 – ре- дуктор,11 – генератор,12– нагрузочный реостат в цепи якоря,13 – цифровой тахометр, 14 – реостат в цепи индуктора, 15 – гальванометр, 16 – термометр, 17 – цифровой тахо- метр, 18 – приводной электродвигатель, 19 – термопара. К основным вспомогательным устройствам относятся: вспомогательный шестеренный насос 9, клапанная коробка 3, гидроусилитель 2, золотник- выключатель 7, фильтр 8 и ряд других, которые в схеме не приведены. Вспомогательный насос 9 служит для восполнения утечек из рабочих камер насоса 1 и гидромотора 8, а также надежного поджатия их плунжеров к рабочим поверхностям наклонных шайб. Клапанная коробка 3 предназначена для установки в ней двух предохра- нительных, одного сливного и двух подпиточных (обратных) клапанов. Пер- вые предохраняют основную гидросистему от давления, превышающего до- пустимое; сливной клапан поддерживает в полости нагнетания вспомога- тельного шестеренного насоса заданное давление, необходимое для осу- ществления подпитки, поджатия плунжеров к шайбам и нормальной работы гидроусилителя; через подпиточные клапаны производится восполнение неизбежных утечек рабочей жидкости из замкнутой гидросистемы. Гидроусилитель 2 предназначен для усиления момента до величины, до- статочной для поворота опорно-управляющего диска насоса 1. 24 Золотник-выключатель 7 предназначен для отключения гидропривода от механизма наведения пушки при переходе на ручную наводку или при непредвиденных аварийных ситуациях. При приведении его в действие по- лость нагнетания соединяется с полостью слива гидросистемы, и жидкость переходит из одной полости в другую, не создавая вращающего момента на валу гидромотора 8. Отметим, в гидроприводе объемные потери (утечки) имеют место в ра- бочих камерах основного насоса и гидромотора, поэтому объемный КПД всего гидропривода учитывает одновременно утечки в насосе и гидромоторе, и он определяется как произведение объемных КПД насоса 1 об и гидромо- тора 2 об : 2 об 1 об гп об То же относится к гидромеханическому гп гм и общему гп КПД гидро- привода, а именно, 2 гм 1 гм гп гм ; 2 1 гп , где 2 гм 1 гм , – гидромеханический КПД насоса и гидромотора соответствен- но; 2 1 , – общий КПД насоса и гидромотора соответственно. Объем и содержание эксперимента Эксперимент состоит из двух групп опытов (по числу направлений вра- щения выходного вала). Каждая группа подразделяется на пять опытов, про- водимых при следующих давлениях на стороне нагнетания: давление холо- стого хода p н хх , 20, 25, 30 и 35 кгс/см 2 В каждом из опытов замеряются давление в полости всасывания, частота вращения входного и выходного валов, температура окружающей среды (хо- лодного спая термопары) и отклонение стрелки гальванометра от нулевого положения. Рис. 3.2. Примерный вид экспериментальных графиков объемного КПД гидропривода 25 На основании результатов опытов и вычислений строится график объем- ного КПД в функции от перепада давлений, примерный вид которого показан на рис. 3.2. Примечание. График строится в укрупненном масштабе по оси ординат (с разрывом этой оси) до зна- чения ∆р, заданного каждому индивидуально. Последовательность проведения эксперимента 1. Распределить состав бригады по рабочим местам: а) кнопки пускателя и валик управления гидропривода; б) тахометр на валу насоса (приводного электродвигателя); в) тахометр на выходном валу гидропривода (нагрузочного генератора); г) манометры и термометр; д) гальванометр; е) рубильник в цепи возбуждения генератора и реостаты; ж) ведение протокола испытаний. 2. Подготовить бланк протокола испытаний по форме 3.1. 3. Совместно с преподавателем или лаборантом опробовать установку. 4. Провести эксперимент, соблюдая при этом следующие правила: а) перед включением приводного электродвигателя через посредство ва- лика управления 1 установить в нулевое (среднее) положение управляющий орган насоса; б) после включения электродвигателя плавно повернуть валик управле- ния в одно из двух крайних положений и застопорить его (при совпадении направлений вращения входного и выходного валов гидропривода условно считать, что параметр регулирования (e 01 ) имеет знак «+», при разных направлениях вращения – знак «–»); в) при работе гидропривода на холостом ходу снять показания с прибо- ров и записать результаты в протокол испытаний; г) подать напряжение в обмотку возбуждения генератора; д) воздействуя на рукоятки реостатов установить на стороне нагнетания требуемое давление и записать в протокол испытаний показания приборов при данной нагрузке; е)в каждом следующем опыте установить новую увеличенную нагрузку и записать показания приборов; ж) после окончания опытов первой группы снять нагрузку, произвести реверс привода и застопорить рычаг управления в другом крайнем положе- нии; з) провести вторую группу опытов, соблюдая последовательность опе- раций, изложенных в пп. «в–е»; и) вывести реостаты в исходное положение, отключить обмотку воз- буждения генератора, установить валик управления в нулевое (среднее) по- ложение и выключить приводной электродвигатель. 26 Форма 3.1 Протокол испытаний ГСП-100 № гр № опыта e 01 p н p в ∆p n 1xx n 1 n 2xx n 2 E ∆t м t окр t м η об гп 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1/1 +1 - - 1/2 +1 20 - - 1/3 +1 25 - - 1/4 +1 30 - - 1/5 +1 35 - - 2/1 -1 - - 2/2 -1 20 - - 2/3 -1 25 - - 2/4 -1 30 - - 2/5 -1 35 - - Обозначения в форме 3.1 е 01 – параметр регулирования в относительных величинах; p н – давление рабочей жидкости в полости нагнетания, кгс/см 2 ; р в – давление рабочей жидкости в полости всасывания, кгс/см 2 ; ∆р = р н – p в – перепад давлений (рабочее давление), кгс/см 2 ; n 1xx – частота вращения вала насоса при работе гидропривода вхоло- стую, об/мин; n 1 – частота вращения вала насоса при работе гидропривода под нагруз- кой, об/мин; n 2хх – частота вращения выходного вала при работе гидропривода вхо- лостую, об/мин; n 2 – частота вращения выходного вала при работе гидропривода под нагрузкой, об/мин; Е – показания гальванометра в цепи термопары, дел.; ∆t м – определяемая по имеющемуся в лаборатории графику разность между температурами горячего и холодного спаев термопары, 0 С; t окр – температура окружающей среды (холодного спая термопары), 0 С; t м = t окр +∆t м – температура рабочей жидкости, °С; 1 хх 1 хх 2 2 гп об n n n n – объемный КПД гидропривода. Порядок расчета скоростной характеристики и объемного КПД в функции от параметра регулирования Исходными теоретическими зависимостями для расчета скоростной характеристики n 2 = f(e 01 ) и объемного КПД в функции от параметра регули- рования η об гп = f(e 01 ) при заданных условиях работы гидропривода являются: n 2 = n 20 –∆n 2 об/мин (3.1) и 27 η об гп = 20 2 n n (3.2) Таким образом, чтобы рассчитать вышеуказанные характеристики, необходимо определить: n 2 – частоту вращения выходного вала гидропривода при текущем зна- чении параметра регулирования, заданной нагрузке и заданной скорости вращения вала насоса, об/мин; n 20 – частоту вращения выходного вала гидропривода при том же значе- нии параметра регулирования и той же скорости вращения вала насоса, но при условии отсутствия утечек рабочей жидкости в системе (в насосе и гид- ромоторе), об/мин; ∆n 2 – падение частоты вращения выходного вала гидропривода при за- данных условиях его работы вследствие наличия в системе утечек рабочей жидкости, об/мин. Определять значения этих величин можно двумя способами: либо с ис- пользованием заранее известных геометрических размеров насоса и гидро- двигателя, либо только по измерениям, полученным в процессе эксперимен- та. Первый способ Текущее теоретическое значение частоты вращения выходного вала при- вода ГСП-100 подчиняется зависимости: 20 10 Q Q ; 1 2 01 max 1 20 n i q e q n об/мин, где Q 10 , Q 20 – теоретические производительности насоса и гидромотора со- ответственно; q 1max – 32 см 3 /об – максимальный рабочий объем насоса; e 01 – параметр регулирования, выраженный в относительных величи- нах; q 2 = 25,2 см 3 /об – рабочий объем гидромотора; i = 2,48 – передаточное число редуктора, расположенного между валом гидромотора и выходным валом гидропривода; n 1 – частота вращения вала насоса, об/мин. Тогда, подставляя заранее известные параметры, получим: n 20 = 0,512·n 1 ·e 01 = n 20 max ·e 01 об/мин, где n 1 – заданная частота вращения вала насоса, об/мин; e 01 – текущее значение параметра регулирования (по модулю). Имея в виду формулу (3.2), максимальная действительная частота вра- щения выходного вала гидропривода при заданной нагрузке, очевидно, мо- жет быть найдена из выражения: p n n гп об max 20 max 2 об/мин, (3.3) где p гп об – значение объемного КПД гидропривода при заданной нагрузке, определяемое по экспериментальному графику η об гп = f(∆p). 28 Для определения значения объемного КПД гидропривода p гп об , необ- ходимо построить графики (продлить прямые) до заданного значения ∆p (см. рис. 3.2), и при этом значении ∆p найти объемный КПД. При неизменных рабочем давлении (∆p), частоте вращения вала насоса (n 1 ) и температуре рабочей жидкости (t м ) абсолютная величина падения ча- стоты вращения выходного вала гидропривода (∆n 2 ) будет постоянной при любом (одного знака) значении параметра регулирования. Поэтому в форму- лу (3.1) следует подставлять значение ∆n 2 , найденное из зависимости: max 2 max 20 2 n n n об/мин. (3.4) Второй способ Если геометрические размеры насоса и гидромотора неизвестны, то максимальную частоту вращения выходного валагидропривода при идеаль- ных условиях его работы и заданной частоте вращения вала насоса можно найти из выражения: xx 1 1 гп об xx 2 max 20 xx n n n n p об/мин, где n 2хх – взятая из данных эксперимента частота вращения выходного вала при максимальном значении параметра регулирования и работе гидро- привода вхолостую, об/мин; xx гп об p – определяемое по экспериментальному графику η об гп = f(∆p) значение объемного КПД гидропривода при перепаде давлений холостого хода; n 1хх – взятая из данных эксперимента частота вращения вала насоса при работе гидропривода вхолостую, об/мин; n 1 – частота вращения вала насоса, при которой требуется рассчитать скоростную характеристику и график объемного КПД гидропривода. Теоретическая текущая частота вращения выходного вала гидропривода вычисляется по формуле: 01 max 20 20 e n n об/мин. Действительная максимальная частота вращения и падение частоты вращения вследствие утечек рабочей жидкости определяются соответственно по формулам (3.3) и (3.4). Все расчеты следует свести в таблицу по нижеприведенной форме 3.2. Примечания. 1. Способ основного расчета выбирается по усмотрению расчетчика. В строках 11 и 12 для сравнения приводятся данные, подсчитанные иным способом. 2. Шаг параметра регулирования выбирается по усмотрению расчетчика, но не крупнее 0,2. 3. Значения n 1 и ∆р задаются каждому студенту индивидуально. 4. В графе 9 указывается среднее значение температуры рабочей жидкости для соответствующей группы опытов. 5. По результатам расчета строятся скоростная характеристика и графики объемного КПД, пример- ный вид которых показан на рис. 3.3 и 3.4. 29 Форма 3.2 N п/п e 01 n 1 ∆p n 20 ∆n 2 n 2 η об гп t м Значение пара- метров взятых из эксперимента 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 +1,0 +0,8 +0,6 +0,4 +0,2 При e 01 =+1 xx гп об p = n 1xx = n 2xx = η об гп ∆p = 6 7 8 9 10 -1,0 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 При e 01 =–1 xx гп об p = n 1xx = n 2xx = η об гп ∆p = 11 12 +1,0 -1,0 — Рис. 3.3. Примерный вид скоростной характеристики Рис. 3.4. Примерный вид графиков объемного КПД 30 Контрольные вопросы 1. Перечислить основные и вспомогательные устройства гидропривода. 2. Рассказать о назначении каждого устройства в отдельности. 3. Назвать элементы стенда и рассказать об их назначении 4. Показать вид идеальной скоростной характеристики гидропривода. 5. Дать определение понятию «мертвая зона». 6. Какие факторы влияют на величину «мертвой зоны»? |