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.∙105Па |
t1 (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.
