ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5
ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОПРИВОДА ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ С ДРОССЕЛЬНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ Определение основных энергетических параметров гидропривода. ВВЕДЕНИЕ Гидроприводом называется совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение механизмов и машин посредством гидравлической энергии. Объемный гидропривод в общем случае состоит из насоса, гидродвигателя, гидроаппаратов управления потоком рабочей жидкости, вспомогательных устройств и гидролиний. Мощность, передаваемая жидкостью в гидросистеме, определяется давлением и расходом
N=P*Q (1)
Преобразование и передача энергии сопровождается объемными, гидравлическими и механическими потерями. Объемные - потери расхода, появляющиеся вследствие утечек и перетечек жидкости через неплотности и зазоры в гидравлических машинах и аппаратах. Сюда же относятся и потери энергии при дроссельном управлении, когда излишки жидкости сливаются в бак через переливной клапан. Объемные потери мощности зависят от давления. Гидравлические - потери давления, обусловленные гидравлическим сопротивлением при движении жидкости в трубопроводах и местных сопротивлениях (гидроаппаратах, поворотах, рас ширениях и сужениях). Гидравлические потери мощности зави сят от скорости течения жидкости. Механические - потери на трение в подшипниках и уплотне ниях гидромашин. На каждом гидроустройстве системы имеются свои виды потерь, которые характеризуются соответствующим КПД. В гидромашинах механическим КПД оценивают все потери мощности, кроме объемных. В гидросистеме наибольшую величину составляют объемные потери, особенно при дроссельном управлении. Гидравлические и механические потери в современных системах при правильном их проектировании и расчете относительно невелики. Вязкость жидкости положительно сказывается на объемном КПД и отрицательно - на гидравлическом и механическом.
1. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ГИДРОПРИВОДА ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ Полный КПД гидросистемы, состоящий из насоса, мотора и системы управления, можно представить следующими зависимостями:
где Nnoл - полезная (эффективная) мощность, отдаваемая гидро мотором; Nпотр - мощность, потребляемая насосом; ηн, ηм, ηс.у. - полные КПД насоса, мотора и системы управления, которые можно представить произведением частных КПД; Nм - мощность, подводимая к гидромотору; Nн - мощность на выходе из насоса. Мощность полезная отличается от мощности подводимой к гидромотору, на величину объемных, гидравлических и механических потерь гидромотора. Кроме того, ее можно выразить через мощность теоретическую NT, эквивалентную теоретическому расходу мотора (см. лаб. работу № 3), и его механический КПД (см.формулу 3), где: q - рабочий объем мотора; n - частота вращения мотора; ∆Р - перепад давления на моторе. Мощность, потребляемая насосом, определяется
где Qн - производительность насоса; Рн - давление на выходе из насоса. Таким образом, полный КПД гидросистемы можно определить по формуле
Полный КПД системы управления может быть представлен следующими зависимостями:
Гидравлический КПД системы управления
где ∆Р - перепад давления на гидромоторе (идет на преодоление полезной нагрузки и сил трения в гидромоторе). Выходными параметрами привода вращательного движения являются частота вращения и момент нагрузки. Анализ потерь мощности в отдельных устройствах привода можно провести, определив зависимости некоторых КПД от частоты вращения гидромотора при постоянном моменте нагрузки. С изменением момента нагрузки при дроссельном управлении изменяются перепад на дросселе, расход через дроссель, а следовательно, и частота вращения гидромотора. Механическая характеристика привода n=f(MH) математически выражается формулой
Определенная экспериментально, механическая характеристика позволяет судить о способности конкретного гидропривода сохранять настроенную первоначально частоту вращения в рабочем диапазоне нагрузок.
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА Гидрокинематическая схема и описание установки приведены в лабораторной работе № 3.
3.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1.Ознакомиться с принципом работы и органами управления экспериментальной установки. 2.Включить насосную станцию. 3.Распределителем Р1 включить вращение гидромотора. 4.Дросселем установить минимальную частоту вращения. 5.Рукояткой на суппорте включить его перемещение. 6.Снять и занести в таблицу отчета: частоту вращения ходового вала nх.в.; давления Рн, Р1, Р2 по манометрам МН1, МН2, МНЗ. 7.Изменяя дросселем частоту вращения гидромотора, провести пять-шесть опытов. 8.По формулам (1), (2), (3) вычислить полный КПД всей гидросистемы т|, полный ηс.у, объемный ηоб.с..у, и гидравлический η гидр.с.у КПД системы управления. В расчетах следует принять:
Примечание. Размерность всех параметров привести к единой системе. Расчет является приближенным, так как принятые значения могут отличаться от фактических, а также возможны некоторые изменения КПД мотора от частоты вращения. 9.Построить графики 10.Протачивая на станке деталь со ступенчатым припуском, определить по тахометру частоту вращения гидромотора при обработке каждой ступени. 11.Построить качественную зависимость n = f (Мн), считая, что момент нагрузки Мн изменяется пропорционально глубине резания.
4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1.Какие виды потерь существуют в гидроприводе? 2.От чего зависят потери в устройствах гидросхемы? 3.Как определяется полный КПД гидросхемы? 4.По результатам экспериментов проанализировать потери мощности в экспериментальной установке. 5.Дать объяснение полученной экспериментально механической характеристики гидропривода.
Литература: [1, 4, 5].
ЛИТЕРАТУРА 1. Богданович Л. Б. Гидравлические приводы: Учеб. пособие для вузов. - Киев: Вища школа, 1980. - 232 с. 2. Машиностроительный гидропривод / Под ред. В. Н. Прокофьева. - М.: Машиностроение, 1978. - 496 с 3. Свешников В. К., Усов А. А. Станочные гидроприводы: Справочник. - ML: Машиностроение, 1982. (1988). -464 с. 4. Башта Т. М. Гидравлика, гидравлические машины и гидроприводы.-М.: Машиностроение, 1982. - 562 с. 5. Гепер В. Г. и др. Гидравлика и гидропривод. - М.: Недра, 1981. - 295 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ Стр. Лабораторная работа № 1. Изучение конструкций гидравлической аппаратуры........................................ ……………………………………. 3
Лабораторная работа № 2. Изучение конструкций и рабочих характеристик объемных насосов............... ……………………………………. 13
Лабораторная работа № 3. Исследование характеристик гидромотора………………….19
Лабораторная работа № 4. Исследование гидропривода с дроссельным регулированием скорости........................................................................................ …………………………………….. 24
Лабораторная работа № 5. Исследование гидропривода вращательного движения с дроссельным управлением 34 Литература………………………………………………….32 По отношению к гидродвигателю дроссель может быть установлен последовательно (на входе потока жидкости в гидродвигатель или на выходе из него) или параллельно. В соответствии с этим различают дроссельное регулирование «на входе», «на выходе» и «параллельное». В лабораторной работе рассматриваются только методы последовательного подключения дросселей, как наиболее распространенные в гидроприводах машин.
|
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
и 
