Тема: Дослідження параметрів пневматичного приводу

Міністерство аграрної політики та продовольства україни

Львівський НАЦІОНАЛЬНИЙ аграрний університет

Гідпроприводи та гідромашини

Гідропневмоприводи

Робочий зошит

для виконання лабораторних робіт

студентами факультету

механіки та енергетики

Студент ________________________________ група _______

ЛЬВІВ 2012

Рекомендовано до друку

методичною радою ЛНАУ

Протокол № 4.

від __01.10.2012_р.

Укладачі: канд.техн.наук, професор В.М.Боярчук

канд.техн.наук, в.о. доцента Михалюк М.А.

ст. викладач Барабаш Р.І.

Рецензент:

Відповідальний за випуск: к.т.н., в.о. доцента Михалюк М.А.

За редакцією авторів

Ó Львівський національний аграрний університет, 2012

Лабораторна робота №1

«Дослідження робочих характеристик шестеренного насоса»

1. Мета роботи

Засвоїти методику проведення стендових випробувань об’ємного насоса та побудувати його напірну та енергетичну характеристики;

2. Завдання роботи

вибрати насос з пропонованого ряду;

зняти покази манометра, вакууметра, динамометра і тахометричного витратоміра;

обчислити параметри, необхідні для побудови напірної і енергетичних характеристик.

3. Загальні відомості

ПРОГРАМА імітує роботу об'ємного насоса в режимі стендових випробувань. ПРОГРАМА дозволяє зняти покази манометра, вакууметра, динамометра і тахометричного витратоміра, необхідні для отримання основних технічних показників насоса: напору, подачі, ккд, і потужності.

4. Порядок проведення роботи

Для отримання характеристик насоса необхідно

- провести не менше 8-10 різних режимів роботи насоса з допомогою дроселя, відкриття якого змінюється від 0 (min) до 1 (max);

-в кожному режимі зняти покази приладів, перерахованих вище;

-за відомими методиками обчислити параметри, необхідні для побудови напірної і енергетичних характеристик

5. Схема лабораторної установки

1-гідробак, 2- нерегульований насос, 3-регульований дросель, 4-тахометричний витратомір, 5-запобіжно-переливний клапан, 6-вакуумметр, 7-манометр, 8-привідний електродвигун.

6. Рузультати експериментів

Марка насоса ________________

№ п/п	Показник	Позначення	Розмірність	Коефіцієнт відкриття дроселя, Uдр.
	Покази вакуумметра	Рv	МПа
	Момент на валу насоса	Мн	Нм
	Число обертів насоса	n	об/хв
	Покази манометра	Pц	МПа
	Покази витратоміра	W1	дм3
	Час експерименту	t	сек
	Втрати	W0	дм3

7. Обробка експериментальних даних.

1. Визначити подачу за один оберт

см³/об.

2. Визначити частоту обертання

, с^-1.

3. Визначити подачу насоса

,дм³/с

4. Визначити потужність на валу

,кВт

Характеристика об’ємного нерегульованого насоса Q=f(P), N=f(P).

8. Питання для самопідготовки і контролю:

- Параметри, що характеризують роботу об’ємних насосів;

- Принцип роботи насоса;

- Робочий об’єм, подачанасоса;

- Переваги та недоліки шестеренних насосів;

- Як визначити коефіцієнт подачі насоса;

- Що таке корисна та споживана потужність?

- Як визначити об’ємний к.к.д. насоса?

- За якими параметрами будується характеристика об’ємних насосів?

Залежність подачі Q, потужності N,коефіцієнта подачі ε, к.к.д насоса НШ-32У-3 від тиску Р при різній частоті обертання в інтервалі температур робочої рідини Т від 30-80 ^оС.

9. Загальні висновки з роботи

Лабораторна робота №2

«Дослідження робочих характеристик об’ємного гідроприводу зворотно-поступальної дії»

1. Мета роботи

Засвоїти методику проведення стендових випробувань об’ємного гідроприводу зворотно-поступальної дії та побудувати його напірну та енергетичну характеристики;

2. Завдання роботи

вибрати насос та гідро двигун з пропонованого ряду;

зняти покази манометра, вакууметра, динамометра і тахометричного витратоміра;

обчислити параметри, необхідні для побудови напірної і енергетичних характеристик

3. Загальні відомості

Програма імітує роботу гідроприводу з послідовним дроселем

Програмою передбачено:

Вибір насоса і гідроциліндра з фіксованими параметрами з запропонованого ряду.

4. Порядок проведення роботи

Проведення випробувань гідроприводу в різних режимах роботи.

Програма дозволяє:

ознайомитись з принципом роботи випробувального стенду, вивчити схему гідроприводу поступальної дії з дроселем, включеним послідовно навантаженню, зняти покази вимірювальних приладів для розрахунку зовнішніх характеристик гідроприводу.

Для отримання характеристик гідроприводу слід встановити параметр регулювання дроселя в межах від 0 до 1, створити не менше 8-10 різних режимів роботи за допомогою дроселя навантаження, відкриття котрого змінюється від 0 до 1. В кожному режимі зняти покази приладів і по відомих методиках обчислити параметри, необхідні для побудови зовнішніх характеристик гідроприводу.

5. Схема лабораторної установки

1-гідробак, 2- нерегульований насос, 3-регульований дросель, 4-манометр, 5-запобіжно-переливний клапан, 6-вакуумметр, 7-гідроциліндр.

6. Рузультати експериментів

№ п/п	Показник	Позначення	Розмірність	Uдр.	Коефіцієнт навантаження, Uf
	Тиск насоса	Рн	МПа
	Момент насоса	Мн	Нм
	Число обертів насоса	n	об/хв
	Тиск гідроциліндра	Pц	МПа
	Швидкість переміщення штока гідроциліндра	Vц	м/с
	Час переміщення	t	с
	Зусилля на штоці гідроциліндра	Fw	кН

№ п/п	Показник	Позначення	Розмірність	Uf	Коефіцієнт відкриття дроселяUдр
	Тиск насоса	Рн	МПа
	Момент насоса	Мн	Нм
	Число обертів насоса	n	об/хв
	Тиск гідроциліндра	Pц	МПа
	Швидкість переміщення штока гідроциліндра	Vц	м/с
	Час переміщення	t	с
	Зусилля на штоці гідроциліндра	Fw	кН

Марка насоса та діаметр гідроциліндра ________________

Густина робочої рідини ρ=845,5кг/м³, коефіцієнт витрати μ=0,5÷0,65

7. Обробка експериментальних даних.

1. Визначити витрату рідини:

,

де V – робочий об’єм насоса, см³;

2. Визначити потужність насоса

,кВт;

3. Визначити теоретичне значення зусилля на штоці гідроциліндра

F= ΔPS_п

Показник	Перший варіант (Uдр.=const)
1	2	3	4	5	6
F= ΔPSп

Показник	Другий варіант (Uf.=const)
1	2	3	4	5	6
F= ΔPSп

Р, КПа

F, кН

Характеристика об’ємного гідроприводу зворотно-поступальної дії

8. Питання для самопідготовки і контролю:

1. Класифікація гідродвигунів та їх застосування

2. На які групи поділяються гідродвигуни за напрямом примусового руху?

3. Особливості будови та роботи плунжерних і поршневих гідродвигунів

4. Особливості будови і роботи поворотних гідродвигунів

5. Ососбливості будови та роботи сильфонних та мембранних гідродвигунів

6. Чи можна застосувати гідроциліндр двосторонньої дії як односторонньої?

7. Охарактеризуйте конструктивні схеми демпферних пристроїв

8. Призначення та принцип дії гідромеханічного клапана

9. Особливості регулювання гідромеханічного клапана

10. Яким чином можна змінювати швидкість руху штока гідроциліндра?

11. Охарактеризуйте схеми під’єднання гідродвигунів

12. Як визначити зусилля, яке розвиває гідродвигун?

13. Як визначити швидкість переміщення рухомої ланки гідродвигуна?

14. Як визначити тривалість переміщення рухомої ланки гідродвигуна?

15. Як визначити потужність, що необхідно підвести до гідродвигуна для забезпечення піднімальної сили?

16. Як розраховується механічний к.к.д. гідродвигуна?

9. Загальні висновки з роботи

________________________________________________________

Лабораторна робота №3

«Дослідження робочих характеристик золотника гідророзподільника»

1. Мета роботи

Засвоїти методику проведення стендових випробувань роботи золотника гідророзподільника та побудувати його характеристику;

2. Завдання роботи

вибрати насос та гідродвигун з пропонованого ряду;

зняти покази манометрів, динамометра і витратоміра;

обчислити параметри, необхідні для побудови напірної і енергетичних характеристик.

3. Загальні відомості

Програма імітує роботу гідроприводу з послідовним дроселем

Програмою передбачено:

Вибір насоса і гідроциліндра з фіксованими параметрами з запропонованого ряду.

4. Порядок проведення роботи

Для отримання характеристик гідроприводу слід встановити параметр регулювання дроселя в межах від 0 до 1, створити не менше 8-10 різних режимів роботи за допомогою дроселя навантаження, відкриття котрого змінюється від 0 до 1. В кожному режимі зняти покази приладів і по відомих методиках обчислити параметри, необхідні для побудови зовнішніх характеристик гідроприводу.

Схема для визначення параметрів золотникового розподільника:

1, 2, 4, 5 – вікна; 3 – торець зливної кромки; 6 – вихідна щілина

Гідравлічну вихідну характеристику золотника можна отримати із| формули

де - площа перетину прохідної щілини золотника при відкритті щілини на величину X; D - діаметр плунжера золотника; Р_h і P_g - тиск на вході (живлення) і виході (тиск навантаження двигуна); - коефіцієнт витрати рівний 0,624 0,65. D=18 мм. = 845,5 кг/м³

Осьова сила, що необхідна для зміщення золотника, визначається за формулою:

F=F_і +F_гд +F_т

де: F_і – сила інерції; F_гд – гідродинамічна сила; F_т – сила тертя. Сила інерції залежить від прискорення а і приведеної маси т золотника і з’єднаних з ними деталей:

F_i = та.

Сила тертя F_т дорівнює сумі сил тертя спокою F_т.с і сили тертя

F_т.м при переміщенні з мащенням.

Сила тертя спокою згідно з експериментальними даними становить

F_т.с = (0,23...0,34)F.

Силу тертя при переміщенні з мащенням визначають із залежності:

F_т.м = ρνSu/δ,

де ρ – густина рідини; ν – кінематична в’язкість; u – швидкість

руху золотника; δ – радіальний зазор між золотником і корпусом.

Гідродинамічна сила, наприклад для чотирилінійного розподільника, визначається за формулою:

де: F_гд1 – сила, що виникає в зоні кромок вихідної щілини; F_гд2 – сила, що виникає в результаті натікання потоку на торець зливної кромки 3; (рис.1.7) α – кут нахилу потоку відносно осі золотника при витіканні із виточки золотника, α = 69°.

5. Схема дослідної установки

Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.

1-гідробак, 2- нерегульований насос, 3-регульований дросель, 4-манометр, 5-запобіжно-переливний клапан, 6-вакуумметр, 7-гідроциліндр,

№ п/п	Показник	Позначення	Розмірність	Uдр.	Коефіцієнт навантаження, Uf
	Тиск насоса	Рн	МПа
	Момент насоса	Мн	Нм
	Число обертів насоса	n	об/хв
	Тиск гідроциліндра	Pц	МПа
	Швидкість переміщення штока гідроциліндра	Vц	м/с
	Час переміщення	t	с
	Зусилля на штоці гідроциліндра	Fw	кН

6. Обробка експериментальних даних.

Показник
1	2	3	4	5	6
F= ΔPSп
Fі
Fт.с
Fт.м
Fгд
F

F, кН

Р, МПа

Характеристика золотника гідророзподільника

7. Питання для самопідготовки і контролю:

1. Типи гідророзподільників, щозастосовуються у гідроприводах сільськогосподарської техніки.

2. Принцип роботи гідророзподільників.

3. Способи розвантаження золотників гідророзподільників від дії радіальних сил.

4. призначення та принцип роботи перепускного клапана.

5. призначення та принцип роботи запобіжного клапана.

6. призначення та принцип фіксуючого пристрою.

7. призначення та принцип бустерного пристрою.

8. Будова золотника гідророзподільника Р-75

9. Характеристика гідророзподільників.

10.Призначення та принцип роботи секції гідророзподільника з двостороннім замком.

11. Призначення та принцип роботи секції гідророзподільника з одностороннім замком.

12. Призначення та принцип роботи гідророзподільника копнувача

13. Принцип роботи секції гідророзподільника з електрогідрівлічним керуванням

14. Характерні недоліки гідророзподільників.

15. Конструктивні елементи гідророзподільників з електрогідравлічним керуванням

9. Загальні висновки з роботи

Лабораторна робота № 5.

Тема: Дослідження параметрів пневматичного приводу

Мета роботи: Опанування навиків виконання розрахунково-графічних схем приводу .

Зміст завдання: Виконання схеми та розрахунку параметрів пневмоприводу на прикладі промислового робота мод. „Циклон-ЗБ”.

Порядок виконання роботи. Робота складається з наступних процедур:

Виконання в векторному редакторові Компас-Графік розрахункової схеми одно- штокового пневматичного приводу (рис. 5.1). Відображення на виконаному креслені схеми всіх сил та реакцій, що діють на елементи приводу.

Виконання в середовищі математичного редактора MathCAD 12.0 Standard (за наданою методикою) розрахунку параметрів пневмоприводу ПР згідно варіанту табл. 5.1.

1. Сфера застосування пневматичного приводу ПР.

Пневмоприводи через низькі жорсткі характеристики і обмеженої гнучкості програмування застосовують для маніпуляторів з жорстким циклом роботи та невисокої точності позиціонування.

Переваги: 1) висока бистродія (робоча швидкість руху до 0,5 м/с); 2) відносна простота конструкції, а значить низька вартість.

Недоліки: 1) низька точність позиціонування (потребує наявності в приводі жорстких упорів та демпферуючих пристроїв для зменшення швидкості при підході до упора в точці позиціонування; 2) циклічне жорстке програмування (за виключенням крокових з низькою точністю позиціонування.

Рис. 5.1. Схема пневматичного поршневого приводу .

2. Виконати в векторному редакторові Компас-Графік розрахункову схему одноштокового пневматичного приводу (рис. 5.1). Відобразити на виконаному креслені схеми всіх сил та реакцій, що діють на елементи приводу

3. Визначити в середовищі математичного редактора MathCAD 12.0 Standard параметри пневматичного приводу.

3.1. Враховуючи схему навантаження пневмоприводу визначають силу сумарного навантаження на штоку пневматичного циліндра (див. рис. 5.1):

(5.1)

де Fк - сила корисного навантаження, Н: Силу тертя можна визначити як (див. схему 5.1.):

(5.2)

де: — маса корисного навантаження з урахуванням маси консольної частини штоку, що виходить з циліндру; — прискорення вільного падіння, 9,8 м/с ² ; Lmax — довжина консолі штоку пневмоприводу, м; lmin — довжина частини штоку, що знаходиться в пневмоциліндрі, м.

Принципова схема пневмосистеми з системою керування

Таблиця 5.1.

№№	Найменування параметру	Позначення	Один. виміру	№ варіанту значення
	Маса корисного навантаження		кг
	Довжина консолі штоку пневмоприводу	Lmax	м	0,65
	Довжина частини штоку, що знаходиться в пневматичному циліндрі	lmin	м	0,15
	Коефіцієнт тертя між поршнем та циліндром		—	0,2
	Діаметр поршня пневмоприводу		м	0,06
	Діаметр штока пневмоприводу		м	0,03
	Тиск в циліндрі

3.2. Сила, що передається штоком поршневих пневмоприводів, залежить від напряму руху штока (див. схему). Так у напрямку штовхання (праворуч наліво), тобто сила на поршні:

, (5.3)

а у зворотному напрямку, тобто при втягуванні поршня (сила на штоку) пневморпиводу:

, (5.4)

де: — коефіцієнт корисної дії пневмоциліндра, =0,85; решту значень дивись табл. 5.1.

3.3. Для стабільної роботи пневмоприводу необхідно, щоб виконувалась умова:

, (5.5)

де: — коефіцієнт запасу ( ), що враховує подолання сили тертя покою.

3.4. Далі розраховують час спрацювання (с) пневмоприводу. Для поршневих пневмоприводів час спрацювання складає:

, (5.6)

де: — величина ходу поршня пневмоціліндра, в м; м; — внутрішній діаметр воздухопровода, що підводить стисле повітря до циліндра, в м; — швидкість стислого повітря (зазвичай для заводських мереж м/с).

3.5. Загальна площа перерізів (м³) повітропровідних каналів визначається так:

, (5.7)

де: — об’єм поршневої порожнини пневмоциліндру, що забезпечує робочий хід його штока, м3.

. Визначення параметрів цієї формули дивись вище.

3.6. В середовищі математичного редактора MathCAD 12.0 Standard побудуйте декартов 2D-графік залежності (5.4), тобто:

,

задаючи: діаметр циліндра в діапазоні значень м; за умови, що , а тиск в діапазоні Па. Вкажіть на графіку область, в якої виконується умова (5.5) стабільної роботи пневматичного приводу промислового робота.