Лабораторная работа № 10 определение кпд нерегулируемого гидропривода

Цель работы: повышение уровня знаний о гидроприводах и приобретение навыков по определению их характеристик.

Задачи работы

1. Закрепить сведения о гидроприводах.

2. Определить КПД нерегулируемого гидропривода.

Теоретические основы

Объемный гидропривод - совокупность гидромашин, гидроаппаратуры, гидролиний (трубопроводов) и вспомогательных устройств, предназначенная для передачи энергии и преобразования движения посредством жидкости.

Гидромашины - устройства, преобразующие механическую энергию движения рабочих органов машин в энергию движения жидкости (насосы) или наоборот (гидродвигатели).

Гидроаппаратура - это устройства управления гидроприводом (дроссели, клапаны разного назначения и гидрораспределители), при помощи которых осуществляется управление потоком жидкости, т.е. изменение его давления, расхода или направления движения.

Вспомогательные устройства (фильтры, теплообменники, гидробаки, гидроаккумуляторы в т.п.) выполняют функции хранения рабочей жидкости и поддержания ее качества и состояния. Перечисленные элементы связаны между собой гидролиниями, по которым движется рабочая жидкость.

По возможности регулирования скорости движения выходного звена объемные гидроприводы подразделяются на гидроприводы регулируемые и нерегулируемые. В нерегулируемых гидроприводах скорость перемещения рабочего органа всегда остается неизменной.

Характеристикой нерегулируемого гидропривода всегда является КПД.

КПД нерегулируемого гидропривода (_г.п.) определяется потерями энергии в насосе, гидромоторе, а также в соединяющих их гидроаппаратах, через которые движется жидкость от насоса к гидродвигателю и обратно и определяется по формуле:

_г.п = = _н_г_тр, (5.5)

где N_п.г. – полезная мощность гидропривода;

N_н – потребляемая насосом мощность;

_н – КПД насоса;

_г – КПД гидродвигателя;

_тр – гидравлический КПД гидропривода, равный _тр = Р_г/Р_н и учитывающий суммарные гидравлические потери давления в гидролиниях.

Описание установки

В качестве лабораторной установки используется нерегулируемый гидропривод станка для изготовления стекол наручных часов.

Схема гидропривода представлена на рис. 5.13.

Гидропривод состоит из насоса пластинчатого (1), гидрораспределителя (3) с ручным управлением, клапана предохранительного (2), фильтра (6), гидроцилиндра (5), гидробака (7) и гидролиний (8).

Гидрораспределитель предназначен для изменения направления потока рабочей жидкости. Клапан предохранительный служит для предохранения гидросистемы от перегрузки. Настройка клапана на рабочее давление (1,9б10⁶ Па (20 кгс/см²)) осуществляется регулировочным винтом. Давление масла в гидросистеме контролируется по манометру (4). Фильтр установлен на трубопроводе, осуществляющем слив масла и служит для очистки рабочей жидкости от механических при-месей.

Рис.5.13 Схема нерегулируемого гидропривода

При включении насоса масло по трубопроводу через распределитель идет на слив, при положении рукоятки гидрораспределителя в нейтральном положении.

Переключением рукоятки гидрораспределителя к себе, рабочая жидкость от насоса через гидрораспределитель поступает в верхнюю полость (поршневую) гидроцилиндра. Поршень со штоком перемещается вниз, совершая рабочий ход. Находящаяся рабочая жидкость в штоковой полости гидроцилиндра выталкивается поршнем и через распределитель и фильтр поступает в гидробак.

После совершения рабочего хода поршня рукоятку гидрораспределителя переводят от себя в другое крайнее положение, и масло от насоса через гидрораспределитель поступает в нижнюю полость (штоковую), гидроцилиндр и поршень со штоком перемещаются вверх, совершая холостой ход. Находящаяся

в поршневой полости гидроцилиндра рабочая жидкость через распределитель и фильтр поступает в гидробак.

Исходные данные, необходимые для проведения расчетов предоставлены в табл. 5.9.

Последовательность выполнения работы

1. Экспериментальное определение КПД нерегулируемого гидропривода.

1.1 Нажатием на кнопку ПУСК включить двигатель гидронасоса.

1.2 Переключением рукоятки гидрораспределителя от себя в крайнее положение переместить поршень гидроцилиндра вверх (совершить рабочий ход).

1.3 Переключением рукоятки гидрораспределителя к себе в крайнее положение переместить поршень гидроцилиндра вниз (совершить рабочий ход).

1.4 При совершении рабочего хода измерить время движения поршня из крайнего верхнего положения в нижнее и повторить измерения времени движения поршня при совершении им рабочего хода не менее пять раз.

1.5 При каждом достижении поршнем крайнего нижнего положения снять показания давления в гидросистеме по манометру.

1.6 Обработать результаты измерений и записать в табл. 5.10.

2. Определение расчетного КПД нерегулируемого гидропривода.

2.1 Используя исходные данные установки (табл. 5.9) и экспе-риментальные данные расхода рабочей жидкости (табл. 5.10) произвести расчет КПД нерегулируемого гидропривода.

2.2 Заполнить табл. 5.11.

2.3 Определить статистическую значимость различий результатов определения _{г.п.рас.}, _{г.п.экспл.}.

Таблица 5.9

Исходные данные

Наименование	Обозначения	Единица измерений	Значение
Мощность на валу насоса	Nн	кВт	0,34
Диаметр поршня гидроцилиндра	D	мм	90
Ход поршня гидроцилиндра	S	мм	50
Диаметр штока гидроцилиндра	d	мм	25
Диаметр трубопровода	dтр	мм	6
Плотность жидкости		кг/м3	850
Осредненный коэффициент местных сопротивлений	ср	б/р	1,6
Количество местных сопротивлений	N	б/р	12
КПД насоса	н	шт	0,7
КПД гидроцилиндра	г	б/р	0,9

Таблица 5.10

Результаты экспериментальных измерений

Параметр	Еди-ницы изме-рения	Формула или способ определения	Результаты измерений по номерам экспериментов					Результаты стат. обработки
			1	2	3	4	5	М	
Давление Р	Па	Измерение по манометру
Время движения поршня от верхней крайней точки до нижней, t	С	Измерение секундомером
Скорость движения поршня от верхней крайней точки до нижней, с.п	м/с
Расход жидкости, Q	м3/с
Потребляемая мощность, Nп	кВт	Из табл. 9.1
Полезная мощность гидропривода, Nп.г	кВт
КПД гидропривода (экспериментальный), hг.п.эксп.	б/р	hг.п.эксп.= Nп.г./ Nн

Таблица 5.11

Результаты расчетов КПД гидропривода

Параметр	Единица измерения	Формулы и способ определения	Результаты расчета
Расход жидкости	м3/с	из табл. 5.9
Скорость движения жидкости в трубопроводе, тр	м/с
Потери давления на местные сопротивления, Рм	Н/м2
Потери давления на трение, Ртр	Н/м2
Суммарные потери давления на гидравлические сопротивления, Р	Н/м2	Р=Ртр+Рм
Полезная мощность насоса, Nп	кВт	Nп=Nнн
Гидравлический КПД гидропривода, тр	б/р
КПД гидропривода (расчетный), г.п.расч.	б/р	г.п.расч.=нгтр

Вопросы для контроля

1. Объяснить значение, устройство и принцип действия отдельных узлов объемного гидропривода.

2. Каков физический смысл составляющих КПД гидропривода?

Литература

1. Башта, Т.М. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: учебник для машиностроительных вузов /Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др. – 2-е изд., перераб. – М.: Машиностроение, 1982. – 423 с.

2. Статистическая обработка экспериментальных данных: методические указания по выполнению лабораторной работы. – Орел: ОФМИП, 1992. – 20 с.