Санкт-Петербург

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

_____________

Санкт-Петербургский институт машиностроения (ВТУЗ-ЛМЗ)

Кафедра резание, станки и инструменты

Гидравлика и гидропривод

Журнал лабораторных исследований

Методические указания

К лабораторным работам

Для студентов технологических специальностей

Санкт-Петербург

Гидравлика и гидропривод. Журнал лабораторных исследований: Методические указания к лабораторным работам, для студентов технологических специальностей: 151001, 151002, 150202, 150204, 150201 и др., изучающих курс «Гидравлика и гидропривод» для их практического знакомства с конструкциями гидроаппаратов, их обозначениями на схемах, а также с их гидравлическими параметрами, измеряемыми на опытных стендах.

Журнал для лабораторных исследований при его правильном оформлении (заполнении всех таблиц с опытными данными, проведении расчётов на калькуляторе или ПК с построением графиков гидравлических зависимостей) может служить отчётом по лабораторным исследованиям. По каждому лабораторному исследованию необходимо сформулировать выводы.

Составитель: к.т.н., доц. В.А.Иванов.

Методические указания утверждены на заседании кафедры.

Рецензент: к.т.н., проф. Братчиков А.Я. (ПИМаш).

П21(03)

Подписано в печать Формат 60x90 1/16

Бумага тип №3 Печать офсетная Усл.печ.л. 2,0

Уч.-изд. л. 2,0 Тираж 200 экз. Заказ

Издание Санкт-Петербургского института машиностроения

195197, Санкт-Петербург, Полюстровский пр., 14

ОП ПИмаш

ЛАБОРАТОРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ №1. Часть I

I. Изучение влияния свойств рабочих жидкостей на гидравлические параметры схемы

Схема гидравлической линии:

1 - гидробак; 2 - насос; 3 - предохранительный клапан; 4- напорный фильтр; 5 - трубопровод; l - длина; d_y - диаметр; 6 - обратный клапан.; 7 - дроссель; z - коэффициент местного сопротивления.

II. ИСХОДНЫЕ ДАННЬЕ

Марка масла; плотность масла r = кг/м³; кинематическая вязкость

n_50° = см²/с; показатель n_t =; температура масла t_м = ^°С; модуль упругости масла E_м = МПа; давление насоса р_н = МПа; класс точности манометра К = %; условный диаметр трубопровода d_y = мм; коэффициент местного сопротивления z =; длина трубопровода l = м; коэффициент расхода дросселя m = 0,75; стандартные перепады давлений на фильтре Dр_ф^*= 0,3 МПа; на обратном клапане Dр_ок^*=0,25 МПа; стандартные расходы: Q_ф^*= л/мин; Q_ок^*= л/мин; расход масла в трубопроводе: Q = л/мин.

III. АЛГОРИТМ РАСЧЕТА

1. Кинематическая вязкость масла при t_м

.

2. Кинематическая вязкость по международному стандарту

.

3. Динамическая вязкость масла

.

4. Сжимаемость масла при р_н

.

5. Площадь поперечного сечения трубопровода

.

6. Скорость масла в трубопроводе υ

.

7. Число Рейнольдса для движения масла в трубопроводе

.

8. Гидравлический коэффициент трения l

ламинарное течение: если Re<2300, то

турбулентное течение: Re>2300, то

9. Перепад давления масла в трубопроводе

.

10. Перепад давления в местном сопротивлении

.

11. Перепад давления в фильтре

.

12. Перепад давления в обратном клапане

.

13. Перепад давления в дросселе, измеряемый манометром

.

14. Требуемая площадь дроссельного отверстия

.

15. Погрешность измерения давления перед дросселем

(МПа).

IV. Таблица результатов расчета

nt

mt

DV

Re

l

Dpтр

Dpм

Dpф

Dpок

Dpдр

Wдр

δр

Па·c

%

-

-

МПа

МПа

МПа

МПа

МПа

мм^2

МПа

ЛАБОРАТОРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ №1. Часть 2

Знакомство с обозначениями и назначением элементов гидропневмоприводов.

1. СИЛОВАЯ ЧАСТЬ ГИДРОПНЕВМОПРИВОДОВ

К ней относятся объёмные насосы и компрессоры. Предназначена для преобразования механической энергии в гидромеханическую или пневмомеха-ническую энергию жидкости или газа под давлением.

	- жидкость		- газ		- регулирование параметра
	- насос нереверсивный, нерегулируемый;
	- насос реверсивный, нерегулируемый;
	- насос нереверсивный, регулируемый;
	- насос реверсивный, регулируемый;
	- компресcор для сжатия газа.

1.1. Конструктивные обозначения насосов и компрессоров

	- насос шестеренный;
	- насос пластинчатый нерегулируемый;
	- насос пластинчатый регулируемый;
	- насос аксиально-поршневой;
	- насос радиально-поршневой.

2. Исполнительная часть гидроприводов

К ней относятся силовые цлиндры, гидромоторы, поворотные гидропневмодвигатели. Предназначена для преобразования гидро- или пневмомеханической энергии среды под давлением в механическую энергию поступательного, вращательного или поворотного движения.

2.1. Гидропневмодвигатели вращательного движения

	- гидромотор нереверсивный, нерегулируемый;
	- гидромотор реверсивный, нерегулируемый;
	- гидромотор нереверсивный, регулируемый;
	- гидромотор реверсивный, регулируемый;
	- пневмомотор реверсивный (привод сверлильных машин, транспортеров, промышленных роботов).

Конструктивные обозначения гидромоторов аналогичны обозначениям насосов. Объёмные гидромашины являются принципиально обратимыми, т.е. конструкции насосов и гидромоторов принципиально похожи, поэтому типы гидромоторов аналогичны типам насосов: шестеренные, пластинчатые, аксиально-поршневые, радиально поршневые. Кроме того существуют конструкции гидромашин, которые могут выполнять функции насоса и гидромотора, их называют насос-моторы. К таким типам относятся аксиально-поршневые насос-моторы, например, типа МНА.

Достоинством конструкции подобных гидромашин является возможность использования их в качестве насоса или гидромотора в зависимости от участка рабочего цикла исполнительного механизма, для которого они применяются.

2.2. Силовые цилиндры

	- цилиндр одностороннего действия (фиксирующие, зажимные устройства);
	- двухстороннего действия с односторонним штоком (подача в станках, зажимные устройства);
	- двухстороннего действия с двухсторонним штоком (перемещения стола станка);
	- гидроцилиндр дифференциального типа (следящие гидроприводы);
	- плунжерный гидроцилиндр (толкающие устройства в станках, манипуляторах);
	-многопозиционный пневмоцилиндр (промышленные роботы);
	- вращающиеся пневмоцилиндры (зажимные устройства станков);
	- гидроцилиндр с подводом среды через шток;
	- гидроцилиндр с регулируемым торможением в конце хода с обеих сторон.

Гидропневмодвигатели поворотного типа

	- поворотный гидродвигатель (роботы-манипуляторы).
	- поворотный пневмодвигатель (агрегатные станки и роботы-манипуляторы).

Поворотные гидродвигатели и пневмодвигатели обеспечивают поворот выходного вала на угол до (3/2π), что соответствует 270˚ угла поворота. Это бывает необходимо, если в процессе эксплуатации привода не требуется поворот исполнительного механизма на угол 2π.

3. РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНО-УПРАВЛЯЮЩАЯ ЧАСТЬ

3.1. Гидропневмораспределители

НАЗНАЧЕНИЕ: пуск, остановка, реверс движения привода.

	- позиция;
	- число позиций (от двух до пяти);
	- прямое движение среды;
	- обратное движение (реверс);
	- нет прохода среды (остановка);
	- разделение потока на два;
	- среда вошла от насоса и возвратилась в гидробак;
	- ручной привод с оператором;
	- электромагнитный привод с одним магнитом, напряжение питания 24 В постоянного тока;
	- электромагнитный с двумя магнитами;
	- электромеханический с двумя магнитами и пружинами;
	- электрогидравлический привод, при dу ≥ 16мм.

3.2. Обратные клапаны

- пропускание среды в одном направлении (вверх).

3.3. Регулирующая гидропневмоаппаратура

	- нерегулируемый дроссель (дозирование расхода среды, демпфирование параметров);
	- регулируемый дроссель (изменение расхода среды и скорости привода);
	- регулятор потока (регулирование скорости привода при жесткой регулировочной характеристике);
	- редукционный клапан (снижение давления среды);
	- предохранительный клапан (защита привода от перегрузок);
	- делитель потока (точное деление потока на два).

4. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПНЕВМОПРИВОДОВ

	- трубопровод основной;
	- трубопровод вспомогательный (подключение манометров);
	- скрещивание трубопроводов (без наличия общей точки);
	- наличие общих точек трубопроводов;
	- напорная линия, Р – высокое давление;
	- сливная линия, Т – низкое давление;
	- гибкий армированный рукав, соединение с подвижными элементами;
	- фильтр (очистка среды от механических частиц);
	- охладитель среды (отвод тепла для стабилизации температуры среды);
	- нагреватель среды (для быстрого выхода на рабочий режим);
	- гидробак (хранение, охлаждение, отстой среды);
	- пневмогидроаккумулятор (аккумулирование и отдача жидкости, устранение пульсаций параметров);
	- термометр, термопара (контроль температуры среды);
	- манометр (контроль давления среды);
	- реле давления (управление электромагнитами гидроаппаратов в автоматическом режиме);
	- расходомер;
	- переключатель манометра (измерение давления в ряде точек одним манометром);
	- ресивер (аккумулирование и отдача газа, устранение пульсаций).

ЛАБОРАТОРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ №2. Часть 1

Изучение и исследование конструкции шестеренного насоса

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: посредством измерения элементов конструкции рабочей камеры ознакомиться с устройством насоса, исследовать рабочие параметры для заданного режима эксплуатации.

Схема зуба

Схема насоса: 1 – корпус; 2 - ведущее колесо; 3 – вал; 4 - входное окно;

5 - ведомое колесо; 6 - выходное окно.

I. Таблица замеренных конструктивных параметров

da	в	S	Z	K	Марка насоса
мм	мм	мм	шт	шт	-

II. Таблица эксплуатационных параметров

nн	n50°	Dpн	d	r	tм	Вариант
об/мин	см^2/с	МПа	МКМ	кг/м^3	°С	-

III. Последовательность расчёта параметров

1. Величина модуля зуба

(мм), где [m]=3,0; 3,25; 3,5…

2. Диаметр делительной окружности

(мм).

3. Рабочий объем насоса

(см³).

4.Теоретическая подача насоса

(л/мин).

5.Кинематическая вязкость масла при рабочей температуре

(см²/с) n_t – из табл.. 1.1.

6.Динамическая вязкость масла

(Па*с).

7.Угловая частота вращения колес

(1/с).

8.Линейная скорость вершины зуба

= (м/с).

9.Утечки жидкости через технологический зазор

(л/мин).

10.Действительная подача насоса

(л/мин).

11.Объемный КПД насоса

.

12.Эффективная мощность насоса

(Вт).

13.Полный КПД насоса

,где =0,78.

14.Потребляемая мощность насоса

(Вт).

Таблица результатов расчётов

[m]

d

q

QT

QH

h0

nt

m

DQ

Nэф

N

hН

мм

мм

см^3

л/мин

л/мин

-

см^2/с

Па×С

л/мин

м/с

Вт

Вт

-

ЛАБОРАТОРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ №2. Часть 2

Изучение конструкции и исследование рабочих параметров пластинчатого насоса.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: посредством измерения элементов конструкции рабочей камеры ознакомиться с устройством насоса, исследовать рабочие параметры для заданного режима эксплуатации.

Схема рабочей камеры насоса:1 – статор; 2 – ротор; 3 – пластины; 4 –вал;

В - входные окна; Н – нагнетательные окна

Таблица замеренных конструктивных параметров

R1	R2	в	d	Z	a	Тип насоса
мм	мм	мм	мм	шт	град	-

Таблица эксплуатационных параметров

nH	DpH	n50°	tM	Вариант
об/мин	МПа	см^2/с	°С	-

I. Последовательность расчёта параметров

1. Рабочий объем насоса

.
2. Теоретическая подача насоса

(л/мин).

Таблица 3

Таблица справочных данных по h^*₀ и h^*_М КПД насоса

QT, л/мин	2¸6	6¸10	10¸13	13¸21	21¸28	28¸36	36¸54
h^*0	0,72	0,76	0,81	0,83	0,88	0,91	0,93
h^*М	0,73	0,76	0,8	0,84	0,89	0,9	0,91

3. Вязкость масла при рабочей температуре

(см²/с).

4. Объемный КПД насоса при рабочих параметрах

,

где p_H^*=6,3 МПа; h^*₀ – из табл. справочных данных.

5. Действительная подача насоса

(л/мин).

6. Утечка жидкости через технологические зазоры

(л/мин).

7. Эффективная мощность насоса

(Вт).

8. Полный КПД насоса

, где h^*_М = – взять из табл. справочных данных.

9. Потребляемая мощность насоса

(Вт).

Таблица результатов расчёта

q	QT	nt	h0	QH	DQ	Nэф	N	hН
см^3	л/мин	см^2/с	-	л/мин	л/мин	Вт	Вт	-

ЛАБОРАТОРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ №2. Часть 3

Стендовые испытания объемного насоса.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: измерение рабочих параметров пластинчатого насоса на стенде для исследования его характеристик.

Схема стенда:

1 - гидробак; 2 -пластинчатый насос; 3 - электродвигатель; 4 - манометр;5 - регулируемый дроссель; 6 - предохранительный клапан; 7 – гидромотор-расходомер; 8 - тахометр механический; 9 - термометр; 10 - амперметр;11 - вольтметр.

Таблица опытных данных

№ п/п	nM	DpH	tM	J	U	n50°	nt
-	об/мин	МПа	°С	А	В	см^2/с	-

I. Алгоритм расчёта

1. Теоретическая подача насоса (считается 1 раз)

; n_H=1500 об/мин.

2. Действительная подача насоса

.

3. Кинематическая вязкость масла

(см²/с).

4. Объемный КПД насоса

h^*₀=0,81 при Р_Н^*=6,3 МПа.

5. Эффективная мощность насоса

.

6. Потребляемая мощность насоса

(Вт).

7. Полный КПД насоса

8. Механический КПД насоса

Таблица результатов

№ п/п	DpH	QH	Nэф	N	h0	hM	hH
-	МПа	л/мин	Вт	Вт	-	-	-

По результатам расчета построить рабочие характеристики насоса, с. 25.

ЛАБОРАТОРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ №2. Часть 4

Гидравлические испытания аксиально-поршневого гидромотора

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: стендовые испытания гидромотора для определения КПД.

Схема гидроматора:

1 - блок цилиндров; 2 - поршни; 3 - полости цилиндров;

4 - распределительная плита; 5 - наклонный диск; 6 - вал привода;

7 - входные окна; 8 – нагнетательные окна.

Схема стенда:

1- гидробак; 2-насос; 3- фильтр; 4- кран управления; 5- редукционный клапан; 6- дроссель; 7- регулятор потока; 8- гидромотор; 9- тахометр; 10- термометр; 11- предохранительный клапан; 12- пьезометр; 13- мерная емкость; 14- вентиль.

Таблица опытных данных

∆PМ, МПа
nМ, об/мин
τ, с
h, дм

I. Константы расчёта

q_M=11,2 см³; M_ном=9,4 Нм; Ω_б=

II. Последовательность расчёта

Расход гидромотора, определенный по частоте вращения его вала

(л/мин).

Расход гидромотора, определенный объемным методом

(л/мин).

1. Объемный КПД гидромотора

2. Момент трения гидромотора

(Н*м).

3. Механический КПД гидромотора

4. Полный КПД гидромотора

III. Таблица результатов расчёта

Qм1,л/мин
Qм2,л/мин
ηом
Мт, Н×М
ηмм
ηм

VII. Графики

ηом
ηмн
ηм
											nм, об/мин

ЛАБОРАТОРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ №3. Часть 1

Стендовое испытание крана управления

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: измерение рабочих параметров крана управления для исследования его гидравлических характеристик.

Схема гидроаппарата:

1 - корпус; 2 - золотник; 3 - отверстия в золотнике; 4 - ручка управления; Р - давление от насоса; Т-слив; А,В - коммутация гидродвигателя. Положение II: P→A, В→Т.
Положение I: P→В, А→Т.

Схема стенда (см. лабораторное исследование №2. Часть 4)

Таблица опытных данных

р1, МПа
Р2, МПа
nМ, об/мин
tM, °C

Константы расчёта

q_M= см³; d_y= мм; ν_50°= см²/с; ρ= кг/м³; n_t=; Ω= мм²

Последовательность расчёта гидравлических характеристик

1. Перепад давления на кране управления

(МПа).

2. Расход масла через кран управления

.

3. Скорость масла в трубопроводе

(м/с).

4. Кинематическая вязкость

(см²/с).

5. Число Рейнольдса для движения масла в трубопроводе

6. Коэффициент местного сопротивления крана управления

7. Коэффициент расхода крана управления

Таблица результатов расчёта

№ п/п	Δpку	Qку		νt	Rе	z	m
-	МПа	л/мин	м/с	см^2/с	-	-	-

Результаты представить графически в виде зависимостей на с. 25:

-расход через кран управления в зависимости от перепада давлений
ЛАБОРАТОРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ №3. Часть 2

Стендовое испытание регулируемого дросселя

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: измерение рабочих параметров регулируемого дросселя для исследования его характеристик

схема гидроаппарата:

1-корпус; 2-золотник; 3-дроссельное отверстие; 4-лимб; 5-ручка управления.

Схема стенда:

1-гидробак; 2-насос; 3-фильтр; 4-кран управления; 5-редукционный клапан; 6-дроссель; 7-регулятор потока; 8-гидромотор; 9-тахометр; 10-термометр;11-предохранительный клапан.

Таблица опытных данных

Кдр, дел.
p1, MПа
p2, MПа
nм, об/мин
tM, °C
Wдр, мм^2
Lдр, мм

Константы расчёта

q_M= см³; d_y= мм; ν_50°= см²/с; ρ= кг/м³; n_t=.

Последовательность расчёта гидравлических характеристик

1. Перепад давления на дросселе

.

2. Расход масла через дроссель

.

3. Скорость масла в трубопроводе

(м/с).

4. Скорость масла в дроссельном отверстии

.

5. Кинематическая вязкость масла

.

6. Число Рейнольдса для масла в трубопроводе

=

7. Число Рейнольдса для масла в дроссельном отверстии

8. Коэффициент местного сопротивления дросселя

9. Коэффициент расхода дросселя

Таблица результатов расчёта

Кдр	ΔРдр	Q	V	Vдр	nt	Rе	Rе др	z	m
дел.	МПа	л/мин	м/с	м/с	см^2/с

Результаты представить графически: .

ЛАБОРАТОРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ №3. Часть 3

Стендовое испытание регулятора потока.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: измерение рабочих параметров регулятора потока для исследования его характеристик.

Схема гидроаппарата:

1 – корпус; 2 – золотник; 3 – дроссель; 4 – пружина; Q=const; h – var; DP_др=const.

Схема стенда:

1-гидробак; 2-насос; 3-фильтр; 4-кран управления; 5-редукц. клапан;..6-дроссель; 7-регулятор потока; 8-гидромотор; 9-тахометр; 10-термометр; 11-предохранительный клапан.

Таблица опытных данных

Крп, дел.
P1, MПа
P2, MПа
nм, об/мин
tM, °C
Wдр, мм^2
Lдр, мм

Константы расчёта

q_M= см³; d_y= мм; ν_50°= см²/с; ρ= кг/м³; n_t=.

I.Последовательность расчёта гидравлических характеристик:

1. Перепад давления на регуляторе потока

.

2. Расход масла через регулятор потока

.

3. Скорость масла в трубопроводе

.

4. Скорость масла в дроссельном отверстии, где Q_РП = Q_др

.

5. Кинематическая вязкость масла

(см²/с).

6. Число Рейнольдса для масла в трубопроводе

7. Число Рейнольдса для масла в регуляторе потока

8. Коэффициент местного сопротивления регулятора потока

9. Коэффициент расхода регулятора потока

Таблица результатов расчёта

КРП	DрРП	QРП		др	nt	Rе	Rе РП	z	m
дел.	МПа	л/мин	м/с	м/с	см^2/с

Результаты представить графически: .

І. Пластинчатый насос

Q

N

h0

л/мин

Nэ

hм

BТ

hн

DP_Н, МПа DP_н, МПа

ІІ. Кран управления

V

m

Qку

л/мин

Re DP_ку, МПа

ІІІ. Регулируемый дроссель

Дата добавления: 2015-11-26