- •621 Г 464
- •Лабораторная работа № 1 изучение конструкций гидравлической аппаратуры
- •Регулирующая гидроаппаратура
- •1.1. Гидроклапаны давления
- •1.2. Гидродроссели
- •2. Направляющая гидроаппаратура
- •4. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2
- •Цель работы
- •Введение
- •1. Шестеренные насосы
- •2. Пластинчатые насосы
- •3. Основные рабочие параметры насосов
- •4.Описание лабораторной установки
- •5. Порядок выполнения работы
- •6.Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3
- •1. Аксиально-поршневой гидромотор
- •2. Объемные параметры гидромотора
- •3. Экспериментальная установка
- •4. Порядок выполнения работы
- •5. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 5
- •Цель работы
- •1. Энергетические параметры и
- •2. Экспериментальная установка
- •3.Порядок выполнения работы
- •4. Контрольные вопросы
Министерство образования Российской Федерации НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
621 Г 464
ГИДРОПРИВОД
и
ГИДРОАВТОМАТИКА
№ 2636
«Гидравлика и гидропривод» для студентов МТФ всех специальностей и форм обучения
НОВОСИБИРСК 2011
УДК 621.226 (076.5) Г 464
Составители: канд. техн. наук, доц. В.И. Каплин, …….
Рецензент: д-р техн. наук, проф. …….
Работа подготовлена на кафедре автоматизации производственных процессов в машиностроении
© Новосибирский государственный технический университет, 2011
Лабораторная работа № 1 изучение конструкций гидравлической аппаратуры
Любой гидропривод в общем случае включает в себя следующие элементы: источник гидравлической энергии (насос); преобразователь энергии давления жидкости в механическую работу (гидродвигатель); направляющую и регулирующую аппаратуру; контролирующие устройства, предназначенные для измерения параметров работы звеньев системы и рабочей жидкости; вспомогательные устройства.
В лабораторной работе рассматриваются некоторые наиболее важные элементы гидроприводов, входящие в группу регулирующей и направляющей аппаратуры.
Регулирующая гидроаппаратура
Регулирующая гидроаппаратура изменяет давление или расход потока жидкости путем частичного или полного открытия рабочего проходного сечения. К таким аппаратам относятся различные клапаны давления, ограничивающие, поддерживающие или регулирующие давление в гидросистеме, дроссели и регуляторы потока, а также дросселирующие распределители.
1.1. Гидроклапаны давления
По характеру регулирования клапаны давления подразделяются на напорные, редукционные и клапаны разности давления.
По воздействию потока на запорно-регулирующий элемент гидроклапаны бывают прямого действия и непрямого действия (рис.1).
……………….
……………….
в)
Рис. 1. Принципиальные схемы напорных гидроклапанов прямого и непрямого действия и их условное обозначение на схемах.
По функциям, которые напорные клапаны выполняют в гидросистеме, они могут обеспечивать 3 режима работы (см. рис.2):
- предохранение системы от перегрузки (рис.2а);
- поддержание постоянного давления в системе (рис.2б);
- дистанционное управление работой клапана, и как следствие, давлением в системе (2в).
v v F
QН
Qдр R
R
Pсл≈0
Pсл≈0
QКЛ
PН=const
QН
F v
R
Pсл≈0 Qдр QН
PН=const
QКЛ
Рис.2.Примеры схем, иллюстрирующих работу напорных клапанов в различных режимах.
1.1.1. Напорные гидроклапаны прямого действия. Схема напорного клапана прямого действия, подключённого в варианте его установки на входе в гидросистему, показана на рис.1,а. Давление масла Рн на входе в напорный клапан подводится под нижний горец золотника 1 через демпферное отверстие 2. Сверху на золотник 1 действует усилие Rпр пружины 3, которое можно регулировать винтом 4.
В режиме предохранения от перегрузки золотник 1 находится в нижнем положении и перекрывает щель Хзoл. Давление Рн в напорной линии устанавливается в соответствии с нагрузкой на гидродвигателе и гидравлическими потерями в гидросистеме. Если давление возрастает, например в аварийной ситуации, и достигает значения, на которое настроен аппарат, золотник, преодолевая предварительно настроенное усилие пружины, поднимается, приоткрывает щель и пропускает масло на слив, ограничивая дальнейшее возрастание давления.
В режиме поддержания постоянного давления (переливном) золотник всегда находится в равновесном состоянии под действием пружины сверху и давления снизу, а щель открыта на некоторую величину, зависящую от проходящего через нее расхода. Такая ситуация (рис.2б) возникает при подключении в систему дросселя, когда весь расход насоса пройти через дроссель не может, давление до дросселя повышается, открывает щель напорного клапана и «лишний» расход сливается через неё в бак. Если давление Рн стремится уменьшиться или увеличиться, то золотник перемещается, соответственно уменьшая или увеличивая величину щели.
Давление Рн в установившемся режиме работы при постоянном расходе через клапан может быть определено из условия равновесия золотника.
Рн * fзол = Rпр или Рн = _________(1)
где Rпр - усилие пружины; fзол - площадь нижнего торца золотника.
Различную величину давления в напорной линии Pн можно настраивать, изменяя усилие пружины Rпр. регулирующим винтом.
Если же расход через клапан изменится, то стремящееся измениться давление сместит золотник и он займет новое равновесное состояние. Усилие пружины при этом изменится на некоторую величину ∆Rпр.
Изменение давления, на которое клапан был настроен при первоначальном расходе, равно
, (2)
где
с
-
жесткость пружины;
∆Xзол
-
величина изменения щели
от первоначального положения.
Таким образом, напорный клапан прямого действия в переливном режиме при изменении расхода поддерживает заданное давление с некоторой погрешностью, пропорциональной жесткости пружины.
В режиме дистанционного управления внутренняя линия с демпферным отверстием 2 (рис.1,а) может быть отключена, а давление под нижний торец золотника подаётся по внешней линии дистанционного управления. Например (рис.2,в), если в гидросистеме нужно открывать или перекрывать какую-либо линию, то давление под нижний торец может быть подано (линия открыта) или снято (линия закрыта).
Для машиностроения специализированными отечественными заводами выпускаются напорные клапаны прямого действия моделей Г54 (напорные золотники) и Г66 (напорные золотники с обратными клапанами) различных конструктивных исполнений по присоединению, расходу (условному проходу) и давлению. Различные исполнения аппаратов по давлению отличаются размерами (жесткостью) пружин, а по расходу - диаметрами условных проходов Ду (проходных сечений) и диаметрами золотников.
1.1.2. Напорные гидроклапаны непрямого действия. Такие аппараты выполняют те же функции, что и предыдущие, однако являются значительно более сложными по конструкции и применяются, когда необходимо обеспечить более точную стабилизацию давления в переливном режиме (рис.2,б).
Аппарат (рис. 1, б) состоит из двух клапанов: шарикового 1 и золотникового 4. Шариковый является вспомогательным, а золотниковый - основным.
В режиме предохранения от перегрузки, когда давление в напорной линии системы Рн не достигло заданного (как правило, аварийного) значения, шариковый клапан закрыт, давление в полостях А, B и C одинаково и равно давлению Рн. Так как сумма нижних площадей золотника в полостях а и в равна верхней площади в полости С, то золотник 4 под действием пружины 3 находится в нижнем положении и перекрывает щель Хзол. Когда давление достигает настроенной величины, шариковый клапан открывается и масло через него небольшим потоком пропускается на слив. При появлении потока через дроссель 5 (рис.1,б) давление в полости С уменьшается и далее остаётся постоянным с большой степенью точности, так как деформации пружины 2 малы, усилие её меняется незначительно и это практически не влияет на изменение давления Рс. Золотник под действием давления Рн в полостях А и В перемещается вверх, щель Хзол приоткрывается и жидкость из напорной линии пропускается на слив. Таким образом, давление не превышает заданное и клапан предохраняет систему от перегрузки.
В переливном режиме через шариковый клапан постоянно проходит поток масла, щель Хзол устанавливается на определенном уровне и меняется в зависимости от изменения потока. Как и в клапанах прямого действия, золотник, занимая различные равновесные положения, изменяет сопротивление дросселирующей щели и поддерживает давление Рн постоянным.
Давление Рн может быть определенно из условия равновесия золотника
Рн (fa + fb) = Pc fc + Rпр.зол. , откуда
(3)
Различную величину давления Рн можно настраивать, изменяя давление Рс, путем регулирования усилия пружины 2.
Так как усилие пружины 2 меняется незначительно и давление Рс с большой степенью точности можно считать постоянным, таким образом, изменение настроенного давления при изменении расхода через клапан будет зависеть от изменения усилия пружины 3 и площади золотника и определяется, как и для напорного клапана прямого действия, по формуле (1). Пружина меньшей жесткости позволяет клапану непрямого действия стабилизировать давление значительно более точно по сравнению с клапаном прямого действия.
В режиме дистанционного управления (на рис.2 этот пример не показан) линия управления подаётся в полость С с целью принудительного изменения давления Рс и , соответственно, давления Рн. Например, если принудительно соединить полость С со сливом, то золотник 4 поднимется в крайнее верхнее положение и весь расход насоса будет уходить на слив, снижая давление Рн практически до нуля. В гидроприводе такая процедура называется разгрузкой системы от давления и часто применяется для остановки гидродвигателя без отключения насоса.
В машиностроении применяется два типа напорных клапанов непрямого действия: Г52 и клапан по ГОСТ 21148-75 разных типоразмеров.
1.1.3. Редукционные гидроклапаны непрямого действия. Основное назначение редукционных клапанов в машиностроении заключается в понижении основного (высокого) давления до более низкого, которое требуется для питания какого-либо участка гидросистемы. В машиностроительном гидроприводе применяются редукционные клапаны типа Г57 и клапаны по ГОСТ 21129-75, которые в значительной степени подобны по конструкции описанным выше напорным гидроклапанам непрямого действия.
Рис.
3.
Принципиальная схема редукционного
клапана
При достижении давления Р2 требуемого значения, шариковый клапан 2 приоткрывается т по линии Р2 через дроссель 5, полость С, шариковый клапан 2 и слив появляется поток жидкости. При этом на дросселе 5 падает давление, Рс уменьшается и под действием более высокого давления в полостях А и B золотник 4 приподнимается , образуя дросселирующую щель Xзол и приводя клапан в рабочее состояние.
В рабочем состоянии золотник 4 находится в равновесии и дросселирует поток жидкости, проходящий через клапан, вследствие чего давление на выходе Р2 всегда ниже давления на входе P1. Жидкость в небольшом количестве постоянно поступает из полости с через шариковый вспомогательный клапан 2 в линию слива. При этом давление в полости с поддерживается постоянным и будет ниже давления Р2 в полостях А и B из-за потерь давления на дросселе 5. Разность этих давлений определяется усилием пружины 3 (см. описание работы клапана в переливном режиме в п.1.1.2).
Изменение редуцированного давления Р2 вызывает осевое перемещение золотника в направлении уменьшения ошибки. Так, при повышении Р2 золотник 4 поднимается вверх, уменьшая дросселирующую щель. При понижении Р2 золотник под действием пружины 3 опускается вниз - дросселирование потока уменьшается. Изменение давления Р2 будет пропорционально изменению усилия пружины 3 и, таким образом, клапан автоматически поддерживает редуцированное давление практически постоянным.
Требуемая величина редуцированного давления настраивается изменением усилия пружины 1.