Министерство образования и науки Украины

Севастопольский национальный технический

университет

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторных работ на

оборудовании фирмы «Фесто»

по дисциплинам «Элементы и системы автоматизированного пневмогидропривода»

для студентов специальностей «Автоматизированное управление технологическими процессами», «Автоматизация и комютерно интегрированные технологии»

7.092501, 7. дневной и заочной форм обучения часть Севастополь Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) УДК 681. Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Элементы и системы автоматизированного пневмогидропривода» для студентов специальности 7.092501, 7. дневной и заочной формы обучения / Сост. канд. техн. наук, доц. В.П.

Поливцев, канд. техн. наук, доц. М.П.Карпов, ассистент В.В.Поливцев – Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2007. – 40 с.

Целью методических указаний является оказание помощи студентам в выполнении лабораторных работ В качестве лабораторных стендов представлены основные схемы гидровлических линейных приводов. Представлены гидравлические и электрогидравлические схемы управления приводами. Изложена методика построения гидравлической и электрогидравлической системы управления.

Приведены основные необходимые для расчетов справочные данные.

Для студентов технических вузов машиностроительных специальностей.

Методические указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры АТПП протокол № 8 от 26.01.2007 г.

Допущено учебно-методическим центром в качестве методических указаний.

Рецензент доктор техн. наук, проф. Копп В.Я.

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

СОДЕРЖАНИЕ

1. Лабороторная работа № «Экспериментальное исследование динамических характеристик линейного гидропривода способом регулирования начального давления» ………………………… Лабороторная работа № 2.

«Экспериментальное исследование динамических характеристик линейного гидропривода в схемах последовательной установки инерционного дросселя- регулятора» ………………………………………….. 3. Лабораторная работа № «Исследование влияния нагрузки на штоке гидроцилиндра при стабилизации его скорости» …………… 4. Лабораторная работа № «Исследование быстродействия элементов гидропривода с устройством времени задержки» …………………………. Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) характеристик линейного гидропривода способом регулирования 1. Цель работы: ознакомиться с принципами регулирования скорости перемещения рабочего органа гидравлического линейного привода и изучение его динамических характеристик способом регулирования 2.1. Ознакомление с принципами синтеза гидравлических схем с помощью программы “FluidSIM Hydraulics 3.6 English” 2.2. Синтез схем регулировки динамических характеристик двухпозиционного гидроцилиндра на универсальном стенде.

2.3. Снятие динамических характеристик гидропривода.

2.4. Графический анализ полученных динамических характеристик с помощью программы “Advanced Grapher 1.61”.

3. Основные теоретические положения, гидросхема регулирования скорости, описание конструкции переливного клапана Регулирование скорости исполнительных звеньев двигателей гидроприводов в основном осуществляется двумя способами: регулирование по давлению и регулирование по расходу. Регулирование по давлению осуществляется регулируемыми клапанами давления, которые устанавливаются обычно на входе в гидродвигатель.

Поскольку скорость перемещения поршня зависит от силы F, приложенной к поршню со стороны энергетической среды, в данном случае жидкости под давлением, которая пропорциональна давлению p, где S- площадь сечения исполнительного звена двигателя, например поршня гидроцилиндра. Изменяя давление р можно изменять скорость перемещения В качестве регулятора начального давления в гидромагистрали обычно используют переливные клапаны, которые устанавливают непосредственно за гидравлической станцией, параллельно основному потоку, замыкая клапан на слив в бак гидростанции. Гидросхема привода с регулировкой скорости перемещения поршня гидроцилиндра при помощи переливного клапана Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) Привод включает в себя гидростанцию 1 с встроенным переливным клапаном 2, который выполняет функцию предохранительного клапана, гидроцилиндр двухстороннего действия 3. Коммутация полостей гидроцилиндра осуществляется четырехлинейным треххпозиционным гидрораспределителем с ручным управлением 4. Параллельно основному потоку жидкости направленному в гидроцилиндр, в схему встроен переливной клапан 5 с измерителем расхода 6. Таким образом, образуется параллельный поток, по которому часть жидкости возвращается в бак гидростанции, не совершив никакой полезной работы. Давление перед клапаном и перед цилиндром контролируются манометрами М1 и М2.

Принцип работы переливного клапана поясняется конструктивной схемой изображенной на рисунке 2, где на рисунке 2а представлена конструкция клапана, на рисунке 2б – его схематическое изображение в Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) б) схематическое изображение переливного клапана в гидросхемах Работает клапан следующим образом. Жидкость, поступающая из гидростанции по магистрали Р под высоким давлением, (затемненная область), попадая в левую полость А клапана, по щелевому кольцевому зазору между корпусом клапана 1 и коническим пояском золотника 2, вытекает в полость Б соединенной со сливной магистралью Т. При этом часть высокого давления теряется за счет дросселирования жидкости в кольцевом зазоре. Таким образом, клапан все время подтравливает, сливая часть основного потока жидкости в бак. Силовое равновесие золотника клапана обеспечивается за счет усилия пружины 3 с одной стороны и силой давления жидкости в торец дифференциального золотника в полости А. При увеличении давления в полости Р золотник 2 перемещается вправо увеличивая площадь кольцевого зазора. При этом уменьшаются потери давления в зазоре, увеличивается расход жидкости через клапан и давление в полости Р восстанавливается до первоначального значения. При уменьшении давления в магистрали Р происходит обратный процесс. Таким образом переливной клапан выполняет роль стабилизатора давления, поддерживая его постоянным в магистрали поступления Р ( до него ).

Кроме этого переливной клапан может также изменять давление в магистрали поступления при помощи регулировочного винта 4. Поворачивая винт 4 на сжатие пружины 3 можно также уменьшить площадь кольцевого зазора между коническим пояском золотника 2 и корпусом 1, что приведет к возрастанию давления в полости Р. Если ослабить пружину, давление в Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) Вычисление скорости перемещения поршня производится по где L- величина хода штока цилиндра, м; t-время его перемещения, с.

Вычисление расхода жидкости поступившей в рабочую полость цилиндра производится по формуле:

где W- объем, м, рабочей полости гидроцилиндра, вычисляемый как произведение площади сечения рабочей полости цилиндра на величину хода Полезная мощность в ваттах гидропривода для выполнения необходимой полезной работы вычисляется как произведение общего давления в гидроцилиндре р гц в Па, на расход жидкости поступившей в гидроцилиндр, вычисляемого по уравнению (3).

Общее (суммарное) давление в гидроцилиндре р гц, в соответствии с уравнением Бернулли, складывается из статического и динамического давлений в гидроцилиндре. Поскольку измерить статическое давление непосредственно в гидроцилиндре при данной аппаратуре не представляется возможным, за статическое давление принимается давление жидкости перед цилиндром, регистрируемое манометром М2 рисунка 1. Тогда где =900 кг/м – плотность рабочей жидкости ( масло индустриальное);

v – скорость жидкости в гидроцилиндре, принимаемой равной скорости перемещения поршня, поскольку жидкость при движении поршня следует непосредственно за поршнем и с такой же скорость как и перемещение поршня, вычисляемую по уравнению (2).

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) Вся затраченная мощность гидропривода, включая ту, которая пошла на выполнения полезной работы по перемещению поршня и преодоления нагрузок сопротивления его перемещения и ту работу, которая была потеряна в результате слива части жидкости в бак через переливной клапан, где ргс снимается по манометру М1 или манометру гидростанции;

Критерием энергетических возможностей гидропривода со всеми встроенными в схему гидравлическими элементами является, как известно, коэффициент полезного действия гидропривода гп, который определяется как отношение мощностей полезной Nпол к затраченной Nзатр, и вычисляется где F- полезная нагрузка, приложенная к штоку поршня гидроцилиндра. В данной лабораторной это вес металлического набалдашника, соединенного ргц – полное давление жидкости в рабочей полости гидроцилиндра;

5.1. Ознакомиться с содержанием работы и теоретической частью.

5.2. С помощью программы “FluiSIM Hydraulics V3.6 English”, смоделировать схему регулировки скорости поршня гидроцилиндра двухстороннего действия в соответствии с рисунком 1. Убедиться в промоделированной схемы, используя соответствующие значки программы.

5.3. Используя элементную базу универсального стенда, собрать 5.4. Исследовать работу переливного клапана как стабилизатора давления в магистрали «до него». Для этого произвести следующие действия:

5.4.1. Полностью закрыть переливной клапан при помощи регулировочного винта. Рукоятка распределителя 4 должна находиться в 5.4.2. Включить гидростанцию и установить по манометру М давление 20 бар при помощи регулировочного винта гидростанции.

5.4.3. Полностью открыть переливной клапан и зарегистрировать Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) 5.4.4. Вращать регулировочный винт переливного клапана по часовой стрелке ( закрывая его) и зарегистрировать давление по манометру М которое не будет далее увеличиваться при закрытии клапана.

5.4.5. Вращать регулировочный винт гидростанции по часовой стрелке до полного закрытия, тем самым, увеличивая давление в системе до переливного клапана. Наблюдать при этом за показаниями манометра М1.

Если давление на манометре М1 не изменяется, то переливной клапан поддерживает давление в системе на постоянном уровне, то есть работает как стабилизатор давления при данной степени его настройки. Убедиться в этом, вращая регулировочный винт переливного клапана по часовой стрелке.

Давление на всех манометрах должно увеличиваться, то есть переливной клапан начинает выполнять функцию редукционного клапана, увеличивая – регулируя давление во всей магистрали.

5.4.6. Описать работу клапана как стабилизатора давления в отчете, 5.5. Исследовать работу переливного клапана как регулятора скорости перемещения поршня цилиндра. Для этого выполнить следующие действия:

5.5.1. Закрыть полностью переливной клапан, вращая регулировочный винт клапана по часовой стрелке и отрегулировать необходимое давление гидростанции - 40 бар. регулировочным винтом переливного клапана гидростанции. Убедится в работоспособности схемы, перекоммутировав распределитель 4 при помощи рукоятки распределителя. Поршень гидроцилиндра должен двигаться свободно в обе стороны.

5.5.2. Подключить к схеме универсальный индикатор, конечные выключатели, регистрирующие начало и окончание хода штока цилиндра и таймер - измеритель времени полного перемещения (хода) штока цилиндра, используя электрические блоки универсального стенда.

5.5.3. Открыть полностью переливной клапан 5 (рисунок 1) при помощи регулировочного винта 4 (рисунок 2 а). Перевести рукоятку трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя 4 в нейтральное положение. При этом гидравлическая станция будет обеспечивать максимальный расход. Жидкость будет проходить через клапан 5, измеритель расхода 6 и сливаться в бак, не поступая в цилиндр.

5.5.4. Зарегистрировать этот расход Qгс по шкале универсального установить давление в системе подачи жидкости – 15 бар по манометру М1.

5.5.7. Переведя рукоятку гидрораспределителя на подачу жидкости в безштоковую полость цилиндра зарегистрировать давление перед цилиндром р гц во время его перемещения по манометру М2 и время полного перемещения t штока цилиндра. Перекоммутацией распределителя вернуть шток цилиндра в исходную позицию и обнулить таймер. Опыт повторить три раза, определив время перемещения tср как среднеарифметическое от трех измерений. Если одно значение значительно отличается от остальных, его Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) следует отбросить и повторить измерение времени. Результаты занести в 5.5.8. Повторить измерения закрывая переливной клапан регулировочным винтом при давлении по манометру М1, соответственно при 20 бар, 25 бар, 30 бар, 35 бар и давлении, показываемом манометром М1, при полностью закрытом клапане. Результаты занести в таблицу 1.

5.5.9. Провести вычисление скоростей перемещения v м/с по формуле (2) при указанных давлениях гидростанции. Полный ход поршня цилиндра 5.5.10. Провести вычисления расходов жидкости, поступающих в гидроцилиндр, по уравнениям (3),(4). Площадь безштоковой полости гидроцилиндра – 2.009610 4 м. Результаты вычислений должны быть 5.5.11. Произвести вычисление полного давления в гидроцилиндре ргц и полезной мощности гидросистемы Nпол в соответствии с 5.5.12. Произвести вычисление затраченной мощности гидропривода Nзатр, и коэффициента полезного действия гидропривода гп в соответствии с 5.5.13. Построить графики зависимостей скорости, расхода, затраченной, полезной и КПД от давления в гидросистеме по манометру М1( всего 5 графиков) и произвести их графический анализ, в том числе аппроксимацию и регрессионный анализ, с помощью программы “ Advanced 6.1. Пояснить работу переливного клапана как стабилизатора давления.

6.2. Пояснить работу переливного клапана как регулятора скорости перемещения рабочего силового органа гидропривода.

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) 6.3. Подтверждают ли полученные графическим анализом кривые динамических характеристик теоретические выкладки, и к какому закону изменения функции они более всего соответствуют?

6.4. Объяснить поведение функций полезной и затраченных мощностей Nпол и Nзатр в зависимости от давления на входе (графики: возрастание функции, убывание, точка перегиба) и чем это, на ваш взгляд, физически 6.5. Объясните физический смысл КПД с точки зрения энергетической характеристики гидропривода. Что такое объемный, механический и гидравлический КПД? Чему равен общий КПД нерегулируемого 6.6. Объяснить поведение полученного графика функции КПД данного гидропривода от давления на входе ( возрастание, точку перегиба, если она имеется, убывание), причину такого поведения этой функции.

6.7. Чем объясняется такое низкое значение КПД гидропривода при данном способе регулировки скорости?

6.8. Какому способу регулирования скорости перемещения рабочего органа гидропривода вы бы отдали предпочтение: регулированию по расходу (дросселированием на входе, дросселированием на выходе, лаб № 20) или регулированием по давлению, и почему?

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) 1. Цель работы: ознакомиться с принципами регулирования скорости перемещения рабочего органа гидравлического линейного привода и изучение динамических характеристик привода в схемах последовательной установки инерционного дросселя- регулятора.

2.1. Ознакомление с принципами синтеза гидравлических схем с помощью программы “ FluidSIM Hydraulics V 3.6 English” 2.2. Синтез схем регулировки скорости перемещения поршня двухпозиционного гидроцилиндра на универсальном стенде.

2.3. Снятие динамических характеристик привода при последовательной установке инерционного дросселя на входе и на выходе 2.4. Графический анализ полученных динамических характеристик с помощью программы “Advanced Grapher 1.61”.

2.5. Сравнение динамических характеристик привода полученных экспериментально с данными имитационной модели.

Регулирование скорости исполнительных звеньев двигателей гидроприводов в основном осуществляется двумя способами: регулирование по давлению и регулирование по расходу. Регулирование по давлению осуществляется регулируемыми клапанами давления, которые устанавливаются обычно на входе в гидродвигатель.

Поскольку скорость перемещения поршня зависит от силы F, приложенной к поршню со стороны энергетической среды, в данном случае жидкости под давлением, которая пропорциональна давлению p, где S – площадь сечения исполнительного звена двигателя, например поршня гидроцилиндра, то, изменяя давление, можно изменять скорость перемещения. Однако следует иметь ввиду, что данное давление должно быть обеспечено соответствующим расходом. Связь между потребным давлением и потребным расходом всегда существует при регулировании скорости и по расходу и по давлению. Поэтому, говоря о способе Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) регулирования скорости, имеем в виду способ изменения давления или расхода непосредственно соответствующим аппаратом.

Способ регулирования скорости по расходу осуществляется при помощи дросселей. Под дросселем понимают регулируемый аппарат, предназначенный для поддержания заданного расхода рабочей жидкости в зависимости от перепада давлений в дросселе. Дроссели по принципу действия подразделяются на вязкостные и инерционные. Основной характеристикой дросселей любого исполнения является зависимость расхода рабочей жидкости от перепада давлений р в его полостях.

В дросселях вязкостного сопротивления зависимость (2) уточняется влиянием вязкости и температуры жидкости, режима течения, формы и длины канавки. Для расчета перепада давлений с дросселями с круглым сечением канала используется уравнение Дарси-Вейсбаха:

где l – длина трубопровода; d – диаметр трубопровода; v-скорость жидкости в проходном сечении дросселя; – плотность рабочей жидкости;

где R- гидравлический радиус, равный отношению площади проходного В гидродросселях инерционного сопротивления используются особенности истечения жидкости через отверстия с острыми кромками, характеризующиеся независимостью перепада давлений и расхода от вязкости, вследствие турбулентного режима течения жидкости в полости дросселя. Благодаря этому исключается влияние температуры жидкости на расходные характеристики устройства. Расход жидкости через такой дроссель определяется из выражения:

где S- площадь проходного сечения дросселя (м2); р – перепад давлений на дросселе (до и после дросселя) (Па); µ- коэффициент расхода дросселя.

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) Собственно зона регулировки проходного сечения (увеличение или уменьшение) конструктивно представляет собой регулируемое местное сопротивление, поэтому перепад давлений на дросселе определяется по формуле потерь давлений на местном сопротивлении - уравнением Борда.

где -коэффициент местного сопротивления конкретного запорного элемента инерционного дросселя; v- скорость жидкости в проходном сечении дросселя На рисунке 1 представлен дроссель с обратным клапаном. При движении жидкости от канала А к В, обратный клапан закрывается и Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) жидкость движется только через дроссель. Когда жидкость движется от канала В к А, обратный клапан открывается и жидкость в этом случае движется через обратный клапан и дроссель.

Дроссель в схемах регулировки скорости может быть установлен последовательно и параллельно по отношению к гидродвигателю. На рисунке 2 представлена схема установки последовательно: а) - на входе, Анализ уравнения (5) говорит о том, что уменьшение проходного сечения дросселя S при его установке на входе ведет к уменьшению расхода, а опыт показывает, что и давление за дросселем также снижается, следовательно, все это должно привести к уменьшению скорости движения поршня, поскольку скорость его перемещения определена как Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) где Sц – площадь сечения рабочей полости гидроцилиндра (м2).

Однако при этом растет перепад давлений р исходя из уравнения (5), который стоит под знаком квадратного корня, что приведет, по идее, к увеличению расхода. Все это говорит о том, что зависимость скорости перемещения поршня от степени перекрытия дроссельного отверстия будет носить явно нелинейный характер, и очевидно и другие динамические характеристики привода, как-то потребный расход, потребная мощность, его коэффициент полезного действия также будут нелинейными.

Установка дросселя последовательно на выходе цилиндра позволяет также регулировать скорость перемещения поршня за счет создания регулируемого подпора (давления) в полости стравливания цилиндра. Этот подпор также обеспечивается регулировкой расхода через дроссель, который описан уравнением (5), однако динамические характеристики привода здесь, очевидно, будут другими. Определение этих характеристик при установке дросселя последовательно на входе и на выходе экспериментально, сравнительный их анализ и является целью настоящей лабораторной работы.

Рисунок 3 – Гидравлический цилиндр двухстороннего действия На рисунке 3 представлен гидравлический цилиндр двухстороннего действия в двух положениях, когда давление подается в штоковую полость и поршень Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) со штоком движется влево и когда давление подается в безштоковую полость и поршень со штоком движется вправо, а с другой полости при этом Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) Рисунок 4 – Гидравлический распределитель 4/3 с односторонним На рисунке 4 представлен гидравлический четырехлинейный трехпозиционный распределитель в трех положениях а, б, в. В положении рисунок 4а от ручного переключения линия напорной магистрали Р соединяется с выходным каналом В. В положении рисунок 4б нейтральном положении при этом выходные магистрали А и В закрыты а напорная магистраль Р соединена с со сливной магистралью Т. И в положении рисунок 4в линия напорной магистрали Р соединяется с выходным каналом А. Такой распределитель позволяет управлять двумя полостями через нейтральное положение. Когда эти полости закрыты.

Вычисление скорости перемещения поршня производится по где L – величина хода штока цилиндра, м; t – время его перемещения, с.

Вычисление расхода жидкости в рабочей полости цилиндра (двигателя) Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) где W – объем в (м) рабочей полости гидроцилиндра, вычисляемый как произведение площади сечения рабочей полости цилиндра на величину хода Затраченная мощность в ваттах гидропривода для выполнения необходимой работы вычисляется как произведение давления ргс в (Па), развиваемого гидростанцией на максимальный расход, обеспечиваемый Критерием энергетических возможностей гидропривода со всеми встроенными в схему гидравлическими элементами является, как известно, коэффициент полезного действия гидропривода гп, который определяется как отношение мощностей полезной Nпол к затраченной Nзатр, и вычисляется где F – полезная нагрузка, приложенная к штоку поршня гидроцилиндра. В данной лабораторной это металлический набалдашник, соединенный со штоком; рдв – полное давление жидкости в рабочей полости гидроцилиндра;

гс = 0.92 – КПД гидростанции; дв = 0.9 –КПД двигателя (гидроцилиндра).

уравнения Бернулли, определяется суммой статического рст и динамического где рман = рст – манометрическое давление в Па, определяемое по прибору перед входом в гидроцилиндра. Здесь, поскольку мы не имеем возможности измерить давление непосредственно в полости цилиндра во время его движения, за статическое давление можно принять давление Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) непосредственно перед входом в гидроцилиндр, полагая, что они Плотность рабочей жидкости принять равным плотности масла 5.1. Ознакомиться с содержанием работы и теоретической частью.

5.2. С помощью программы “FluidSIM Hydraulics V 3.6 English” смоделировать схему регулировки скорости поршня, гидроцилиндра двухстороннего действия в соответствии с рисунком 2 а. Убедиться в правильности смоделированной схемы, используя соответствующие значки программы “ FluidSIM Hydrraulics V 3.6 ENGLISH ”.

5.3.Расставить в модели характеристики привода, соответствующие реальным элементам экспериментального стенда, а именно:

5.3.2. Распределитель 4/3 – четырехлинейный трехпозиционный с ручным 5.3.3. Гидроцилиндр двухстороннего действия:

- безштоковой полости с внутренним диаметром цилиндра d=16 мм - дроссель с встроенным обратным клапаном – применяется для регулирования скорости в одну сторону, жидкость в одну сторону идет через дроссель, обратный клапан закрыт, а в обратную сторону через открытый обратный клапан. Степень открытия проходного сечения дросселя – 100%.

5.4. Используя элементную базу универсального стенда, собрать схему регулирования скорости поршня при установке дросселя на входе ( рисунок 2,а), отрегулировав необходимое давление гидростанции – 40 бар регулировочным винтом редукционного клапана гидростанции. Убедится в работоспособности схемы, перекоммутировав распределитель при помощи рукоятки распределителя. Поршень гидроцилиндра должен двигаться 5.5. Полностью закрыть дроссель регулировочным маховиком.

Убедиться, что поршень не перемещается.

5.6. Слегка приоткрыть дроссель маховиком (порядка 0.1 оборота), убедиться что поршень движется в обе стороны. При помощи секундомера Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) произвести замер времени перемещения поршня. Замер произвести 3 раза, и вычислить, затем среднеарифметическое значение времени перемещения.

Если одно из измеренных значений значительно отличается от остальных, его необходимо отбросить и повторить измерение. Измерить давления на манометре М1. Результаты зафиксировать и занести в таблицу 1.

5.7. Зарегистрировать цифру на нониус шкале маховика дросселя, совпавшей с риской на корпусе дросселя. Повернуть на один оборот маховик дросселя относительно риски против часовой стрелки, приоткрывая при этом проходное сечение дросселя. Повторить замеры времени и давления по 5.8. Производить замеры времени перемещения поршня по п.5.6. до тех пор, пока регулировка не перестанет влиять на увеличение скорости перемещения поршня. Зафиксировать все результаты измерений, в том числе 5.9. Произвести вычисления скорости перемещения поршня по 5.10. Произвести вычисления остальных динамических характеристик гидропривода на каждом обороте маховика дросселя, то есть как функцию от степени открытия дросселя в оборотах, а именно, расхода, затраченной мощности, КПД гидропривода, воспользовавшись уравнениями, 5.11. Установить в имитационной модели по шкале регулировки степени открытия дросселя соответствующий процент открытия, добиваясь совпадения скорости перемещения поршня по модели с таким же значение, как и в эксперименте, для того, чтобы иметь численные значения функции скорости перемещения поршня по модели, от степени открытия дросселя.

Данные занести в таблицу 1. Последний пункт делается для сравнения данных имитационной модели и реальной. Произвести сравнение, сделать Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) 5.12. Построить графики зависимостей скорости, расхода, затраченной мощности и КПД от степени открытия дросселя (в оборотах открытия) и произвести графический анализ с помощью программы “ Advanced Grapher” 5.13.Собрать схему регулировки скорости перемещения поршня с установкой дросселя на выходе гидроцилиндра, в соответствии с рисунком 5.14.Повторить действия в последовательности по пп. 5.4 – 5.12 для схемы с регулировкой скорости с дросселем на выходе гидроцилиндра.

5.15. Произвести сравнение различных способов, регулирования скорости перемещения поршня гидроцилиндра, с установкой дросселя на его 6.1.Если график экспериментальной зависимости скорости перемещения поршня от степени открытия дросселя значительно отличаются от графика имитационной модели, о чем это говорит?

6.2. Подтверждают ли полученные графическим анализом кривые динамических характеристик теоретические выкладки, и к какому закону изменения функции они более всего соответствуют?

6.3. Объяснить поведение функций КПД (возрастание, убывание, точка перегиба), и факт различия в графиков КПД при установке дросселя на входе 6.4. В каком из способов регулировки функции динамических характеристик растут круче, и о чем это говорит?

6.5. Какому из исследованных способов регулировки скорости вы бы Учебное пособие. Том 1/ Д.Меркле, Б. Шрадер, М. Томес /. - Киев: Издво ДП «Фесто», 2002. - 130с.: ил.

2. Некрасов В.В. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам / В.В. Некрасов. — Минск: Вышейш. шк., 1985. - 282 с.

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) 1. Цель работы: изучить принципиальную гидравлическую схему с одним исполнительным устройством, цилиндром двух - стороннего Ознакомится с условными обозначениями гидроэлементов.

Ознакомится с элементной базой лабораторного стенда.

Ознакомится с гидравлической принципиальной схемой управления работой цилиндра двух- стороннего действия.

Собрать стенд управления цилиндром двух - стороннего действия.

Сделать необходимые измерения параметров привода.

Для управления исполнительным органом гидравлического двигателя существуют несколько видов управления. Самым распространенным является управление расходом с помощью дросселей. Другим способом является управление давлением жидкости подаваемой в двигатель. Такой способ применяется реже, так как он является косвенным способом, прежде всего влияющим на усилие или крутящий момент на гидродвигателе, а затем уже и на скорость. В практических задачах часто встречается необходимость поддерживать постоянство скорости исполнительного органа при воздействии на него переменного усилия. Возможны два варианта применения гидравлических схем: первой – дроссель с параллельным обратным клапаном устанавливают на выходе гидроцилиндра, второй - на выходе гидроцилиндра устанавливают поддерживающий клапан давления с параллельным обратным клапаном. В обоих случаях обратные клапаны устанавливаются для того, чтобы при обратном ходе дроссель и поддерживающий клапан не влияли на поток жидкости, подаваемый в штоковую полость гидроцилиндра.

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) На рисунке 1,а поток жидкости проходит только через дроссель, обратный клапан закрыт. На рисунке 1,б поток жидкости проходит через дроссель и Во втором способе используется поддерживающий клапан как разновидность Клапаны давления предназначены для управления давлением в гидросистемах и в отдельных ее частях. Клапаны давления можно разделить Напорные – с помощью которых осуществляется настройка и ограничение давления в гидравлической установке. Сигнал управляющего давления Редукционные – предназначенные для снижения поступающего на их вход переменного давления до заданной величины на выходе. Сигнал управляющего давления снимается с его выхода.

Напорные клапаны по исполнению запорной части бывают клапанного типа Напорные клапаны по функциональному назначению делятся на:

Предохранительный - защищающий гидравлическую магистраль от перегрузки. Клапан имеет фиксируемую настройку на максимальное давление и открывается в аварийных случаях при превышении этого Поддерживающий – противодействующий силам инерции движущихся масс, возникающих за счет тянущей нагрузки. Такой клапан должен быть Переливной – в гидравлической системе обеспечивает постоянное давление за счет перелива в сливную магистраль части жидкости.

Принцип работы напорного клапана заключается в следующем (рисунок 2) давление Р действует на поверхность запорно – регулирующего элемента где S – площадь запорного элемента (м2), p1 –давление на входе клапана (Па).

С другой стороны на запорный элемент действует пружина с усилием где с – жесткость пружины(Н/м), х0 – величина предварительного сжатия пружины(м), х – текущее сжатие пружины(м).

Усилие пружины, которым запорно – регулирующий элемент прижимается к седлу, можно настраивать на нужную величину.

Если сила, создаваемая давлением на входе, превышает усилие пружины, клапан открывается, часть жидкости сливается в гидробак. Давление на входе или остается постоянным в этом случае клапан остается постоянно открытым или падает и клапан закрывается.

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) Клапан представленный на рисунке 3 имеет золотниковую часть с уплотнительными элементами и запорно – регулирующий элемент клапанного типа. Клапан имеет обратную связь по давлению на входе.

Силы действующие на запорный элемент рисунок 3 когда он открыт и где Р1- давление на входе (Р) клапана, Р2 – давление на выходе (Т) клапана, D1 – наружный диаметр запорного элемента, D – диаметр золотника, с – жесткость пружины, х0 – величина предварительного поджатия пружины, х величина текущего сжатия пружины. В этом случае Р2 < Р1. Понижение давления происходит за счет дросселирования через кольцевой зазор образованный коническим запорным элементом и седлом клапана.

На рисунке 4 и 5 представлены две гидравлические схемы для обеспечения постоянства скорости штока цилиндра при действии сил инерции на этот шток (тянущего усилия груза). В схеме на рисунке 4 в качестве поддерживающего элемента на выходе из гидроцилиндра установлен дроссель (регулятор расхода). Во второй схеме на рисунке 5 в качестве поддерживающего элемента на выходе из гидроцилиндра установлен Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) где Р1, Р2 – давление в безштоковой и штоковой полостях цилиндра (Па), S1, S2 – площади поршня безштоковой и штоковой полостей цилиндра (м2), FH – тянущая нагрузка на штоке цилиндра FG = 89.9Н, F – усилие развиваемое приводом на штоке цилиндра (Н). Цилиндр имеет характеристики: ход – 0.2м, внутренний диаметр цилиндра и поршня - D = 0.016м, диаметр штока – Рисунок 4 – Гидравлическая принципиальная схема для поддержания постоянной скорости при тянущей нагрузке с установкой дросселя на выходе Рисунок 5 – Гидравлическая принципиальная схема для поддержания постоянной скорости при тянущей нагрузке с установкой поддерживающего Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) Расход цилиндра в штоковой полости определяется по зависимости:

где D –диаметр цилиндра(м), L – ход цилиндра(м), t – время перемещения Для измерения времени перемещения в схеме используется электро секундомер, включение и выключение, которого происходит автоматически от оптических датчиков установленных по ходу штока. Сброс (обнуление) результатов - вручную нажатием правой кнопки на секундомере.

В сливном клапане предусмотрено нахождение нулевой точки, при которой шток цилиндра перестает двигаться.

4.1. Ознакомится с условными обозначениями и элементной базой 4.2. Из набора гидроэлементов и шлангов по схеме рисунок 4 собрать 4.5. Установить рукоятку сливного клапана в положение 0 до упора.

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) 4.6. Отключить гидростанцию, разобрать гидравлическую часть 5.1. Объяснить назначение элементов гиравлической схемы?

5.2. Какими уравнениями описывается усилие на штоке цилиндра?

5.3. Каким образом в лабораторном стенде организована нагрузка на штоке 5.4.Какие параметры влияют на скорость движения штока цилиндра?

5.5. Для чего в схеме используется поддерживающий клапан?

Учебное пособие,Том 1/ Д. Меркле, Б. Шрадер, М.Томес /. - Киев: Изд-во 2. Некрасов В.В. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам / В.В. Некрасов. — Минск: Вышейш. шк., 1985. - 282 с.

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) Исследование быстродействия элементов гидропривода с 1. Цель работы: изучить принципиальную гидравлическую схему с одним исполнительным устройством гидроцилиндром и гидравлическим мотором. По заданной схеме из гидравлических элементов собрать лабораторный стенд, изучить работу привода в действии и влияние расхода и давления жидкости на быстродействие 2.1. Ознакомится с условными обозначениями гидроэлементов.

2.3. Ознакомится с принципиальной гидравлической и электрической 2.4. Собрать стенд управления работой гидроцилиндра. Сделать При работе гидравлического привода на его быстродействие влияет ряд параметров и характеристик элементов гидравлического привода.

быстродействия срабатывания распределителя(t1), времени распространения гидравлической волны от распределителя до цилиндра (t2), времени заполнения начального объема полости начинается движение поршня (t3). К начальному объему полости запаздывания от подачи электрического сигнала на распределитель и до момента движения штока цилиндра определяется зависимостью Быстродействие срабатывания современных гидравлических Время распространения гидравлической волны определяют по распространения звуковой волны в гидравлической среде (м/с).

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) Максимальная скорость распространения гидравлической волны не После открытия гидрораспределителя и начала движения поршня рабочего цилиндра давление pр в рабочей полости гидроцилиндра начинает двигаться по истечении некоторого времени tз от момента открытия распределителя, которое является временем запаздывания Время запаздывания командного сигнала представляет собой время, необходимое для повышения давления в гидроцилиндре до уровня, для преодоления сил сопротивления движению. Для его определения необходимо учесть сжимаемость жидкости и трубопроводов, т. е.

увеличение объема за счет деформации шлангов, начальный объем шлангов и полости гидроцилиндра. Поскольку возрастание давления сечения трубопроводов (м2), Sдр - площадь проходного сечения Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) установлен вертикально и в качестве нагрузки используется груз накопления и возврата энергии рабочей жидкости находящейся под давлением. В данной работе гидроаккумулятор используется как По способу накопления энергии различают грузовые, пружинные, пневматические (газовые). В лабораторной работе применяется газовый гидроаккумулятор с мембранным разделителем. В качестве Конструктивный объем гидрогазового-аккумулятора включает: объем газовой камеры, полезный объем (изменяемый объем жидкосной Полезный объем в гидроаккумуляторе определяем из выражения Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) Если гидроаккумулятор присоединить к штоковой полости цилиндра Максимальное давление в газовом гидроаккумуляторе определяют из где рг – начальное давление азота в гидроаккумуляторе, n –показатель Нарастание давления газа в пневмогидроаккумуляторе происходит гидравлическое давление в гидроаккумуляторе и полости цилиндра Время нарастания давления в гидроаккумуляторе и полости цилиндра Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) средний расход подаваемый в гидроаккумулятор и полость цилиндра, Т – постоянная времени апериодического звена определяется из температура азота (К), – проводимость гидравлической магистрали, Рисунок 2 – График нарастания давления в гидропневмоаккумуляторе Расход жидкости поступаемый в аккумулятор и полость цилиндра меняется от момента открытия распределителя до момента страгивания поршня С некоторым допущением считаем, что расход за это время изменяется (уменьшается) по линейной зависимости представленной Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) атмосферное давление pmax, pmin – максимальное и минимальное гидравлическое избыточное давление в гидроаккумуляторе. Максимальное гидравлическое давление в гидроаккумуляторе в данной схеме определяется давлением страгивания поршня со штоком гидроцилиндра, а минимальное гидравлическое давление давлением газа (азота) рг. Первый член уравнения (11) показывает, что нарастание избыточного гидравлического давления от нуля до 10 бар (равное давлению азота) происходит в полости начального объема жидкости гидроаккумулятора.

Второй член уравнения показывает, что нарастание давления от рГ = 10 бар и до давления страгивания (рд) происходит за счет сжатия газа – азота и газовой камеры гидроаккумулятора.

В качестве устройства измеряющего расход в работе используется гидромотор вал, которого соединен с датчиком вращения. Датчик вращения вырабатывает электрический сигнал в виде напряжения пропорциональный его скорости вращения. Учитывая, что гидравлический двигатель имеет устойчивую зависимость рабочего объема на оборот можно определить его Гидромотор – это гидродвигатель с вращательным движением - поршневые или плунжерные (радиально-поршневые и аксиальнопоршневые);

Если каждая рабочая камера гидромотора совершает один рабочий однократного действия. Гидромоторы, у которых каждая рабочая рабочих циклов, называются гидромоторами многократного действия.

Крутящий момент (Нм) для моторов многократного действия ходов рабочих органов за один оборот выходного звена; M Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) На рисунке 3 представлена гидравлическая и электрическая схема установки. К штоку гидравлического цилиндра подвешен груз. Для управления работой гидроцилиндра используется 4/3 распределитель электроуправлением установлен 4/3 распределитель с односторонним гидростанцией установлен датчик расхода в виде реверсивного распределителя предохранительного клапана и гидро- газовой Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) Рисунок 3 – Схема гидравлическая и электрическая принципиальная Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) замыкаются ее контакты К1(11,14), К1(21,24) и кнопка S1 находится таймер запускается. Контакт К1(21,24) замыкает катушку 1Y значения pД шток цилиндра начнет движение вверх замкнет контакты размыкает контакты К2 (11,12). Контакты К2 (11,12) размыкают К2 (31,34) замыкают катушку распределителя 1Y2. Распределитель повторения цикла сначала необходимо нажать S2, контакты которой 4.1. Ознакомится с условными обозначениями и элементной базой 4.3. Прикрепить к штоку цилиндра груз. Установить распределитель Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) 4.5. Установить распределитель гидроакккумулятора в нейтральное 4.6. Установить клапаном давления на манометре давление 4.7. Установить распределитель гидроакккумулятора в нейтральное В отчете представить экспериментальные и теоретические 5.1. От чего зависит время запаздывания командного сигнала для 5.2. Какие параметры и как влияют на запаздывание командного 5.3. Для чего в гидроприводе применяет гидроаккумулятор?

5.4. Что из себя представляет гидро - газовый аккумулятор и какими Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) 5.5. Какие бывают гидромоторы и как гидромотор используется в 5.6. Из каких основных элементов представлена гидравлическая схема 5.7. объяснить какой автоматический цикл обеспечивает электрическая 5.8. Какие параметры влияют на время запаздывания командного 1. Д. Меркле, «Электрогидравлика», Основной курс ТР601:

Учебник / Д. Меркле, К. Рупп, Д. Штольц/. - Киев: Изд-во ДП «Фесто», 2. Некрасов В.В. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и 3. Федорец В.А. Гидроприводы и гидропневмоавтоматика станков/ В.А.Федорец, М.Н. Педченко, А.Ф. Пичко и др. - К.: Вища шк., Головное Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)