методичка по гидравлике. Учебное пособие для студентов направления 250400. 62 Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств
 Скачать 9.89 Mb.
|
K 100% .n При эксплуатации и испытаниях гидроприводов и отдельных гидроагрегатов измеряют давление, расход и температуру рабочей жидкости, скорость движения, усилия, крутящие моменты, развиваемые на выходных звеньях гидродвигателей. Измерение давления. Для измерения избыточного давления применяют манометры. Манометры по своему назначению подразделяются на приборы общего назначения (типа М, МТ, ОБМ) и образцовые (типа МО). Рабочие манометры и общего назначения имеют класс точности 1; 1,5; 2,5 и 4. Образцовые манометры имеют более высокие класс точности (0,15; 0,25; 0,4), их применяют для поверки манометров общего назначения и в испытательных стендах. По принципу действия манометры подразделяются на жидкостные, грузопоршневые, деформационные и электрические. Жидкостные манометры применяют для измерений небольших давлений и чаще всего представляют собой стеклянную трубку, присоединенную к резервуару (рисунок 6.9). Рисунок 6.9 – Жидкостный манометр Грузопоршневые манометры (рисунок 6.10), состоящие из цилиндра 1 и поршня 2, преобразуют давление рабочей жидкости в усилие, развиваемое поршнем. Рисунок 6.10 – Грузопоршневой манометр Деформационные манометры (рисунок 6.11) получили в гидроприводе наибольшее распространение. Принцип их работы основан на зависимости деформации чувствительного элемента (мембраны, трубчатой пружины, сильфона) от измеряемого давления. Рисунок 6.11 – Деформационные манометры: а – мембранный; б – мембранный с двойной мембраной; в – с консольной балкой; г – сильфонный; 1 – мембрана; 2, 4 – активный и компенсирующий тензорезистор; 3 – консольная балочка В мембранных манометрах давление со стороны рабочей жидкости передается на мембрану (рисунок 6.11 а, б, в). На мембране установлены тензорезисторы 2, которые изгибаясь вместе с мембраной изменяют свое электрическое сопротивление. Изменение сопротивления регистрируется электрическими приборами и преобразуется в показания значения соответствующего давления. В сильфонных манометрах (рисунок 6.11 г) давление рабочей жидкости приводит к растяжению гофрированной упругой трубки пропорционально давлению. Мембранный и сильфонные манометры предназначены для измерения небольших давлений. Пружинный манометр (рисунок 6.12) имеет пружину в виде изогнутой латунной трубки (трубка Бурдона) 1 эллиптического поперечного сечения. Верхний конец трубки запаян, а нижний припаян к штуцеру 2, через который манометр присоединяется в гидросистему. При заполнении трубки рабочей средой под давлением она стремится выпрямиться. Через рычажный механизм 3, усиливающий деформацию трубки, перемещение ее свободного конца передается на стрелку 4, расположенную по центру шкалы прибора. Пружинные манометры просты по конструкции, ими можно измерять давление в широком диапазоне. Рисунок 6.12 – Пружинный манометр: а – схема; б – внутреннее устройство Шкала всех манометров градуируется в паскалях или мегапаскалях. На старых образцах давление указывается в кгс/см2. На шкале наносится заводское обозначение; класс точности; номер ГОСТ; год выпуска; номер манометра и название рабочей среды (жидкость, пар, газ), в которой измеряется давление. Электрические манометры (рисунок 6.13) применяют для непрерывного измерения мгновенного значения давления в комплекте с осциллографами. Рисунок 6.13 – Электрические манометры: а – с трубкой Бурдона; б – тонкостенный цилиндрический датчик с наклеенными тензодатчиками; в – с манганиновой проволокой; г – пьезоэлектрический; 1 – трубка Бурдона; 2 – тензодатчики; 3 – тонкостенный стакан; 4 – манганиновый датчик; 5 – узкая щель; 6 – корпус; 7 – заливка эпоксидной смолой; 8 – пьезоэлектрический датчик; 9 – перегородка Чувствительным элементом электрических манометров может служить трубка Бурдона (рисунок 6.13 а) или тонкостенный полый стакан (рисунок 6.13 б) с наклеенными на их стенки тензодатчиками. Датчики с манганиновой проволокой (рисунок 6.13в), электрическое сопротивление которой меняется при объемном сжатии, применяются для замера давления. Для замера пульсаций давления применяют пьезоэлектрические датчики (рисунок 6.13 г), регистрирующие только динамическую составляющую давления. Измерение расхода. Для определения подачи рабочей жидкости используют расходомеры. По принципу действия различают расходомеры: счетчиковые, струйные, электромагнитные, ультразвуковые, тахометрические (рисунок 6.14), а также основанные на перепаде давления и др. Рисунок 6.14 – Схемы расходомеров: а – струйный; б – ультразвуковой; в – турбинный; г – тепловой; 1 – мембрана; 2 – неподвижный электрод; 3 – трубопровод; 4 – направляющая; 5 – корпус; 6 – подшипник; 7 – турбина; 8 – успокоитель; 9 – преобразователь сигнала; 10 – излучатель сигнала; 11 – дополнительный излучатель; 12 – приемник; 13 – дополнительный приемник; 14 – пластина; 15 – термопара; 16 – теплоизоляция; 17 – нагреватель В струйных расходомерах (рисунок 6.14 а) на пути рабочей жидкости в трубопроводе 3 располагается некоторое препятствие типа плоской мембраны 1, отклонение которой α является функцией скорости струи, а регистрирующий ток – функцией взаимного положения мембраны 3 и неподвижного электрода 2. Ультразвуковые расходомеры (рисунок 6.14 б) работают на основе ультразвуковых колебаний. Благодаря эффекту Доплера частота и фаза ультразвукового сигнала, проходящего от излучателя 11 к приемнику 13, будет изменяться в функции скорости протекания рабочей жидкости. Введение дополнительной пары излучатель 10 – приемник 12 обеспечивает компенсацию температурной нестабильности. Тахометрические турбинные расходомеры (рисунок 6.14 в) работают с малогабаритными электронными преобразователями. В таком расходомере поток рабочей жидкости приводит во вращение турбину, каждый проход лопасти которой наводит импульс ЭДС в обмотке индукционного преобразователя. Скорость потока определяется через частоту электрических импульсов на выходе преобразователя путем как непосредственного измерения, так и выводом на цифровые приборы или преобразованием в аналоговый сигнал. Такими расходомерами можно измерять расходы до 360 л/мин. Тепловой неконтактный расходомер применяется для определения подачи насосом рабочей жидкости без разборки гидросистемы (рисунок 6.14 г). Он имеет стабилизированный источник питания (СИП), датчик и измерительный прибор (ИП). СИП обеспечивает питание нагревателя и ИП, включающий в себя дифференциальную термопару, позволяет определить скорость потока рабочей жидкости по разности температур входящего потока рабочей жидкости и нагревателя. Измерение_температуры.'>Измерение температуры. Температуру рабочей жидкости в гидроприводах измеряют термометрами, которые по принципу действия делятся на термометры расширения, сопротивления и теплоэлектрические. При диагностировании гидроприводов наибольшее распространение получили термометры расширения, имеющие границы измерений от – 60 до + 250 °С. Измерение крутящего момента на валах гидромашин определяют балансирными динамометрами или торсионометрами, первые из которых получили наибольшее распространение. Балансирные динамометры бывают электрические, тормозные, гидравлические и механические. 7 ТРУБОПРОВОДЫ Функциональная связь гидроагрегатов в гидроприводах осуществляется с помощью трубопроводов различной конструкции. Несмотря на относительную простоту этих элементов, от их правильного выбора во многом зависит надежность работы гидропривода. В гидроприводах обычно имеется:
Основной характеристикой трубопровода является его внутренний диаметр (условный проход). Исходными параметрами для определения внутреннего диаметра трубопровода являются: рабочее давление, развиваемое выбранным насосом PН; подача насоса QН при этом давлении; скорости движения во всасывающем и напорном трубопроводах. Внутренний диаметр трубопровода (условный проход) определяется по формуле: DУ 4QН πυ, (7.1) где QН – подача насоса; – значения скоростей движения в соответствующих гидролиниях. Опыт проектирования и эксплуатации гидроприводов позволил определить экономически приемлемые и технически допустимые скорости движения рабочей жидкости в гидролиниях:
В связи с повышением качества изготовления гидролиний скорость рабочей жидкости в напорных линиях допускается принимать в зависимости от рабочего давления в следующих пределах [4]:
При выборе внутреннего диаметра трубопровода необходимо учитывать соответствие его значений стандартному ряду ГОСТ 8734-75 (8; 10; 12; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80 мм). После определения значения условного прохода DУ в соответствии с ГОСТ необходимо уточнить фактическую скорость движения рабочей жидкости в трубопроводах. Фактическая скорость движения в трубопроводе может быть определена по формуле υ 4QН, (7.2) У Ф πD2 где Ф – фактическая скорость во всасывающем трубопроводе; QН – расход ( производительность насоса ); DУ – условный проход всасывающего трубопровода, принятый по ГОСТу. В системе гидропривода применяют жесткие и гибкие трубы. Наиболее употребительны: жесткие трубы стальные бесшовные холодно- деформируемые при DУ < 30 мм; горячекатанные – при DУ > 30 мм. Материал таких труб – сталь 10 и сталь 20. Для дренажных линий и линий управления с давлением до 6 МПа применяют тонкостенные трубы медные, из алюминиевых сплавов – при давлениях до 0,64 МПа и винилпластовые трубы – при давлениях до 0,6 МПа. В случае применения стальных или медных труб необходимо произвести расчет этих труб на прочность. Расчет на прочность сводится к определению толщины стенок , рассчитываемой по формуле δ PDУ , (7.3) 2σ где P – максимальное давление рабочей жидкости; – допускаемое напряжение материала трубы на разрыв; DУ – внутренний диаметр трубопровода. Допускаемое напряжение принимается для труб: из стали 20, 35, 40 = 400 ÷ 500 МПа;
Если расчетное значение оказалось малым, то, учитывая возможность внешних механических повреждений, это значение в любом случае не следует выбирать менее 0,8 ÷ 1,0 мм для цветных металлов и 0,5 мм – для стали. Гибкие трубопроводы применяют для соединения элементов гидропривода, которые расположены на подвижных частях и могут перемещаться относительно друг друга. В качестве гибкого трубопровода в основном применяют резинотканевые шланги, называемые рукавами высокого давления (РВД) . В зависимости от количества металлических оплеток рукава высокого давления делятся на три типа:
30 МПа;
Основные размеры РВД приведены в ГОСТ 6286 – 73. Для заданных условий работы гидросистемы гибкие трубопроводы могут быть выбраны в специальной литературе. Рукава навивочной конструкции типов РВД-20, РВД-25, РВД-32 применяются в гидросистемах с рабочим давлением 16 ÷ 25 МПа при работе на маслах МГ-15В, МГ-46Б, И-20А, И-30А в температурном диапазоне 50 ÷ 100 °С. При монтаже гидролиний необходимо соблюдать следующие требования:
диаметр трубопровода;
При движении жидкости по трубопроводам гидропривода, а также при прохождении жидкости через контрольно-регулирующую аппаратуру происходят потери напора. Поэтому давление выбранного насоса должно быть достаточным для обеспечения необходимого усилия и преодоления потерь напора, возникающих в трубопроводах, клапанах, дросселях и т.д. Суммарные потери давления в гидросистеме гидропривода P определяются по зависимости P = ТР М Г, (8.1) где ТР – потери давления при трении движущейся рабочей жидкости в трубопроводах; М – потери давления в местных сопротивлениях трубопроводов; Г – потери давления в гидроаппаратуре. При этом потери давления на трение, в свою очередь, определяются по формуле PТР |