Описання лабораторного стенду

Загальний вигляд експериментального стенду зображено на рисунку 6.7, де:

1, 2, 3 – манометри;

4 – дифернеційний манометр;

5 – пульт керування;

6 – кнопка включення в мережу;

7, 14 – слайди;

8 – потенціометр;

9 – кінцевий вімикач:

10 – шток гідроциліндра;

11 – корпус гідроциліндра;

12 – кран;

13 – панель подач УН 7416-02;

15 – міліамперметр;

16 – лічильник часу.

Рисунок 6.7 – Загальний вигляд експериментальної установки

Для керування зворотньо-поступальним рухом рухом штока гідроциліндра служить гідропанель подач УН 74016-02. Команди на виконання переходів циклу надходять від електричних кінцевих вимикачів 9. Контроль за тиском гідросистеми проводиться за допомогою манометрів 1, 2, 3 і деференційного манометру 4.

Для визначення залежності швидкості робочого ходу штока від площі прохідного перерізу дроселя використовується лічильник часу 16 і потенціометр 8.

Відстань, пройдена штоком, визначаться по показанням міліамперметра 15 і графіку (рисунок 6.8).

Рисунок 6.8 – Тарувальний графік

Реалізаця циклу «Швидке підведення – робоча подача – швидке відведення» відбувається за допомогою гідропанелі подач УН 7416-02. Вона працює спільно з двома насосами – насосом робочих подач та насосом швидких ходів. Команди на виконання переходів надходять від електричних кінцевих вимикачів.

Регулювальною характеристикою гідроприводу називається залежність швидкості переміщення вихідної ланки гідравлічного двигуна (штоку циліндра, валу гідромотора) від величини площі прохідного перерізу регулюючого органу.

Перетікання рідини через дросель буде рівне потрібним витратам рідини в гідроциліндрі

 

де v_р – швидкість руху штоку робочого гідроциліндра;

S_p – площа поршня;

p₁ – p₂ – перепад тиску на поршні гідроциліндру Ц1;

k – коефіцієнт підтікання рідини. k= 8,3·10^-14 м⁵с.н.

Діаметр поршня на лабораторному станді D_п = 0,05.

Тиски p₁ і p₂ визначаються по манометрам МН1 і МН2.

З формули

одержуємо площу поперечного перерізу дроселя S_{др .}

(1)

Формула (1) є розрахунково-експериментальною для визначення залежності v_p = f (S_др).

– перепад тиску на дроселі, який визначається по диференційному манометру.

Швидкість переміщення штока v_p визначається із співвідношення

де t – час переміщення штоку (заміряється) лічильником часу 16;

l – довжина ходу штока. Визначається на основі тарувального графіка по показникам міліамперметра 15.

 

Порядок виконання роботи

1. Ввімкнути стенд.

2. Установити ручку дроселя в положення «1» (дросель знаходиться на зворотній стороні стенда).

3. Виставити «0» на лічильнику часу.

4. Ввімкнути рух штоку гідроциліндра за циклом «швидке підведення-робоча подача-швидке відведення». Під час переміщення зняти показання: з диференційного манометра, манометрів на вході і виході в гідроциліндр та амперметра.

5. Після завершення циклу зняти показання з лічильника часу.

6. Аналогічні досліди провести при положенні ручки дроселя «2, 3, 4, 5, 6.».

7. Дані експериментальних досліджень внести до таблиці 5.1. Розрахувати площу прохідного перерізу дроселя по формулі (1) та занести до таблиці 6.3.

 

Таблиця 6.3 – Дані експериментальних досліджень

Положення ручки дроселя	Час, с	Пока- зання мілі- ампер- метра	Шлях, l м	Швид-кість, Vр, м/с	Показан-ня диф- маномет ра , МПа	Тиск на вході р1, МПа	Тиск на виході р2, МПа	Площа прохід-ного перерізу дроселя Sдр.
1 (0^0)
2 (72^0)
3 (144^0)
4 (216^0)
5 (288^0)
6 (360^0)

 

8. Побудувати залежність

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №7

ВИЗНАЧЕННЯ МЕХАНІЧНОЇ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГІДРОПРИВОДА З РЕГУЛЯТОРОМ ВИТРАТ

Мета роботи

Дослідити гідропривод з регулюванням швидкості руху вихідного органу за допомогою регулятора витрат та установити залежність швидкості переміщення штоку гідроциліндра при різних навантаженнях на нього і побудувати механічну характеристику

Теоретичні відомості

Регулятори витрат

Регулятор витрат – це гідроапарат, призначений для регулювання витрат робочої рідини незалежно від різниці тиску на вході та виході.

Суттєвим недоліком регулювання витрат робочої рідини з допомогою дроселя є їх залежність від різниці тисків. Під час зростання навантаження на гідроциліндр зростає тиск у ньому і відповідно на виході дроселя, відповідно зменшується різниця тисків, що приводить до зменшення витрат робочої рідини, і як наслідок зменшується швидкість руху поршня. У багатьох машинах не допускається коливання швидкості переміщення виконавчих органів за умови зміни навантаження. Для запобігання наведеного недоліку був розроблений регулятор витрат, у якому до дроселя був під'єднаний гідравлічний клапан (рисунок 7.1).

Рисунок 7.1 - Конструктивна схема (а) та умовне позначення (б) регулятора витрат

 

Робоча рідина протікає з входу до виходу через регульований дросель 1, за допомогою якого встановлюються задані витрати робочої рідини, а потім через щілину між золотником 2 та корпусом, яка регулюється положенням золотника. За умови зростання тиску на виході зростає зусилля на правий торець золотника, який переміщується вліво збільшуючи щілину, і відповідно, відновлюючи встановлену різницю тисків. Аналогічно реагує золотник на зміну вхідного тиску. Золотник 2 знаходиться у динамічній рівновазі і забезпечує постійну різницю вхідного (Р_вх) та вихідного (Р_вих) тисків на дроселі 1.

Розглянемо рівновагу золотника. На лівий торець золотника діє зусилля S₁·Р_вх, на правий S₂·Р_вих + F_пр (F_пр –зусилля пружини). З умови рівноваги

S₁·Р_вх = S₂·Р_вих + F_пр

звідси, враховуючи, що S₁ = S₂ = S, одержимо

Отже, у даній конструкції регулятора витрат різниця тисків залежить лише від двох постійних величин F_пр і S₁, і значить є величиною постійною. Переважно встановлюється різниця тисків р_вх- р_вих =0,2...0,25 МПа.

Регулятор витрат дає змогу забезпечити постійні витрати рідини, і відповідно постійну швидкість переміщення поршня циліндра, не залежно від коливань навантаження.

Регулятори витрат використовуються у приводах супортів верстатів, де необхідно забезпечити постійну швидкість переміщення супорта незалежно від коливань зусилля різання, в приводах механізмів переміщення, позиціювання та виконання інших технологічних операцій (таблиця 7.1).

 

Таблиця 7.1 – Схеми використання регуляторів витрат

Експериментальний стенд

Механічною характеристикою гідроприводу називається залежність швидкості переміщення виходної ланки гідродвигуна (штока гідроциліндра або вала гідродвигуна) від навантаження.

В даній лабораторній роботі навантаження на штоці робочого гідроциліндра (сила Р) утворюється за допомогою навантажуючого гідроциліндра.

Дослідний гідростенд (рисунок 6.2) складається:

1 – кнопка вмикання стенда;

2 – робочий гідроциліндр;

3 – диференційний манометр;

4, 6, 7, 10 – манометри;

5 – пульт керування;

8 – датчик переміщення;

9 – слайди;

11 – навантажуючий гідроциліндр;

12 – гідропанель подачі УН 74І6-02;

12.1 – клапан переливний;

13 – кінцевий електровимикач;

14 – штовхач;

15 – лічильник часу;

16 – міліамперметр;

17.І – регулятор потока ПГ 55-2.

 

Рисунок 7.2 – Загальний вигляд лабораторного стенду

Навантаження на штоці робочого гідроциліндра визначається за формулою

, (1)

де р_з – тиск в поршневій порожнині навантажуючого гідроциліндра;

D – діаметр поршня навантажуючого гідроциліндра (D= 0,05м);

Т – сила тертя в манжетах штока і поршня навантажуючого гідроцжліндра (Т = 530 Н).

Якщо в схему гідропривода входить звичайний дросель, то при збільшенні навантаження Р швидкість переміщення штока робочого гідроциліндра буде зменшуватись, так як при цьому збільшується злив рідини через переливний клапан (крива 1, рисунок 6.3).

В даній лабораторній роботі досліджується гідропривод а регулятором витрат який встановляється на вході до поршневої порожнини робочого гідроциліндра. Він забезпечує постійну швидкість переміщення штовхача робочого гідроциліндра незалежно від навантаження Р (крива 2, рисунок 7.3).

Рисунок 7.3 -Залежність швидкості переміщення штока робочого гідроциліндра від навантаження:

Принципова схема гідравлічного стенду приведена на рисунку 7.4.

 

Рисунок 7.4 -Принципова схема гідроприводу експериментального стенду:

Б1, Б2 - маслобаки; НІ, Н2 - насоси; ГП1 - гідропанель подач; РП1 - регулятор витрат; ЦІ - робочий гідроциліндр; Ц2 - навантажуючий гідроциліндр; КП1 - клапан переливний; МН1, МН2, МН3 - манометри.

 

Для визначення швидкості робочого ходу штока використовується лічильник часу і міліамперметр. Відстань, пройдена штоком, визначаться по показникам міліамперметра і тарувальному графіку (рисунок 7.5).

l, м

mA

Рисунок 7.5 – Тарувальний графік

Порядок виконання роботи

1. Ввімкнути насосну станцію.

2. Встановити ручку регулятора витрат у положення 2 (mіn). Регулятор витрат знаходиться із задньої сторони стенду.

3. Установити «0» на пульті лічильника часу.

4. Встановити ручку настройки переливного клапана 12.1 у положення 2 (клапан переливний знаходиться із задньої сторони стенда).

5. Ввімкнути навантажуючий гідроциліндр.

6. Ввімкнути робочий гідроциліндр.

7. За час робочої подачі зняти показання манометра 10 (тиск р_з), лічильника часу 15 (час t), міліамперметра 16 та по формулі 1 розрахувати навантаження на робочий гідроциліндр і внести в таблицю 7.2

8. Аналогічні досліди провести, встановивши ручки настройки переливного клапана у положення 3, 4 і 5

 

Таблиця 7.2 – Експериментальні дані та результати розрахунків

Положення ручки переливного клапана	Час t, с	Показання міліампер- метра, mА	Шлях, м	Швидкість м/с	Тиск рз, МПа	Навантаження кН

 

9. Побудувати механічну характеристику гідропривода

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №8