Лабораторна робота №3

ВИЗНАЧЕННЯ СТАТИЧНОЇ (НАВАНТАЖУВАЛЬНОЇ) ХАРАКТЕРИСТИКИ ГІДРОПРИВОДУ ІЗ ДРОСЕЛЬНИМ РЕГУЛЮВАННЯМ ШВИДКОСТІ

Мета роботи. Вивчити принцип роботи гідроприводу з дросельним регулюванням швидкості і методику експериментального визначення його навантажувальної характеристики; перевірити достовірність теоретичної формули для розрахунку навантажувальної характеристики.

3.1 Короткі теоретичні відомості

В залежності від способу, яким досягається зміна подачі рідини, що направляється у виконавчий двигун гідроприводу, розрізняють два основних способи регулювання його швидкості: об’ємний і дросельний.

При об’ємному регулюванні зміна подачі рідини, що поступає у гідродвигун, досягається зміною робочого об’єму або частоти обертання насоса, тобто об’ємне регулювання передбачає використання у гідроприводі насоса з регульованим робочим об’ємом або приводу із регульованою частотою обертання.

При дросельному регулюванні зміни подачі, що направляється в гідродвигун, здійснюється за рахунок зміни гідравлічного опору лінії, в яку він включений, і виводом частини подачі нерегульованого насоса в бак.

У техніці використовуються обидва способи регулювання, причому перший спосіб застосовується переважно в гідроприводах великої потужності (вище 5 кВт), а другий при більш низьких потужностях.

Основною перевагою гідроприводу з дросельним регулюванням швидкості являється простота конструкції і дешевизна основних гідроагрегатів (насоса і дроселя).

В даній лабораторній роботі досліджується гідропривід обертового руху з установкою дроселя на вході гідродвигуна. Гідравлічна схема такого приводу показана на рис. 3.1.

Основними елементами гідроприводу являються насосна станція 1, що включає в себе насос 3 постійного робочого об’єму і запобіжний клапан 2, гідродвигун 5 і регульований дросель 4.

Такий гідропривід працює у режимі постійного тиску, тобто тиск на виході насосу постійний і рівний тиску настройки запобіжного клапану 2. Частота обертання вала гідродвигуна регулюється за рахунок зміни гідравлічного опору дроселя 4.

Рис. 3.1. Гідравлічна схема гідроприводу з дросельним

регулюванням швидкості

Важливою характеристикою будь-якого приводу, у тому числі і гідравлічного, являється незалежність швидкості його веденої ланки (наприклад, штока гідроцидіндра або вала гідродвигуна) від навантаження, прикладеної до цієї ланки. Така залежність називається навантажувальною, або механічною, характеристикою приводу.

Знайдемо рівняння навантажувальної характеристики гідроприводу, що розглядаємо.

Крутний момент, що розвивається гідродвигуном

, (3.1)

де – робочий об’єм гідродвигуна; – тиск на вході гідродвигуна; – тиск зливу; – механічний ККД гідродвигуна.

Витрата рідини на виході гідродвигуна без врахування її стискування дорівнює теоретичній витраті на вході гідродвигуна і визначається відношенням

. (3.2)

Витрата рідини через дросель

, (3.3)

де – коефіцієнт витрати; – площа робочого отвору дроселя; –густина робочої рідини.

По умові нерозривності потоку

. (3.4)

Вважаючи, що = 0, = 1 і розв’язуючи разом рівняння
(3.1)-(3.4), отримаємо рівняння навантажувальної характеристики у вигляді

(3.5)

або

. (3.6)

На кінець рівняння навантажувальної характеристики гідроприводу запишемо у вигляді

, (3.7)

де – частота обертання ненавантаженого гідродвигуна;

; (3.8)

– граничний крутний момент, що розвивається гідродвигуном

. (3.9)

Із (3.7) випливає, що залежність представляє собою сімейство напівпарабол (рис. 3.2), причому кожна із них відповідає своєму відкриттю дроселя. Граничний крутний момент , при якому вихідний вал гідродвигуна повністю зупиняється, не залежить від ступеня відкриття дроселя.

Рис. 3.2. Навантажувальна характеристика гідроприводу з дросельним регулюванням швидкості

У даній лабораторній роботі пропонується експериментально визначити навантажувальну характеристику гідроприводу з дросельним регулюванням швидкості і перевірити справедливість теоретичної формули для її розрахунку (3.7).

3.2 Стенд для проведення досліджень

Принципова гідравлічна схема стенда показана на рис. 3.3.

Рис. 3.3. Гідравлічна схема стенда для дослідження гідроприводу

з дросельним регулюванням швидкості

Стенд представляє собою гідропривід з дросельним регулюванням швидкості, що включає в себе насосну станцію 1, регулюємий дросель 3 і гідродвигун 6, що навантажений магнітним порошковим гальмом 7. Необхідне значення встановлюється за допомогою регульованого джерела постійного струму 5.

Частота обертання вала гідродвигуна вимірюється за допомогою тахометра 9. Тиск настройки запобіжного клапана встановлюється по манометру 2. Манометри 4 і 8 використовуються для спостереження за характером зміни тиску на вході і виході гідродвигуна.

3.3 Пристрої і обладнання

1. Насосна станція Г48-21.

2. Регульований дросель ПГ77-1.

3. Гідродвигун Г15-24Н ( = 77 см³/об).

4. Порошкове гальмо ПТ-6М (ціна поділки динамометричного пристрою 0,2 Н∙м).

5. Регульоване джерело постійного струму.

6. Тахометр.

7. Манометри класу точності 1,0.

8. Рукава високого тиску.