Настройка переливного клапана определяет максимально возможный уровень давления в гидросистеме.

Объемный насос Напорный клапан

Гидравлические характеристики. Особенности совместной работы.

Цель работы

Познакомиться с конструкцией и принципом действия объемного насоса и напорного клапана. Научиться снимать гидравлические характеристики объемного насоса, напорного клапана, характеристику их совместной работы.

Задача 1

Постановка задачи	Валки прокатного стана приводятся во вращение гидромоторами. Оператор установил, что скорость вращения валков снизилась до предельно низкого значения. Принято решение о временном переходе на запасной контур управления. Основной насос необходимо отправить на диагностику.
Задание	Разработать гидравлическую принципиальную схему установки для проверки работоспособности объемного насоса, т.е. для снятия его гидравлической характеристики. Собрать схему на тренажере. Провести измерения согласно приведенной таблице. Построить гидравлическую характеристику насоса. Объяснить возможную причину снижения скорости вращения валков.

Таблица

Давление p , бар
Объем V (за 20 с), л
Расход Q, л/мин

Решение 1

Снятие характеристики объемного насоса

Схема установки для снятия статической характеристики объемного насоса составляется на аудиторной доске с помощью аппликационных моделей.

Принципиальная гидравлическая схема установки для снятия статической характеристики объемного насоса

На стенде-тренажере слушателями самостоятельно собирается схема установки для снятия статической характеристики объемного насоса. Насос 1, характеристику которого требуется снять, входит в состав гидроагрегата и расположен внутри гидравлического бака. Предохранительный клапан 2 насоса настроен на давление 60 бар.

Измерение расхода осуществляется объемным способом и может производиться двумя путями: а) засекается время, за которое набирается определенный объем масла, например, 1 литр, б) замеряется объем масла, который набирается за определенный временной интервал, например, за 20 сек.

В мерную емкость 6 поток масла подается при переключении распределителя 5. Требуемое давление р на выходе насоса устанавливается нагрузочным дросселем 4 и контролируется по манометру 3.

Перед включением гидростанции следует полностью открыть нагрузочный дроссель 4 и сливной кран 7 мерной емкости.

Для измерения объемного расхода сливной кран 7 мерной емкости 6 закрыть, и включить гидростанцию. Распределитель 5 переключить на 20 с. Зарегистрировать объем масла в мерной емкости. Расход Q (л/мин) определяется умножением измеренного объема на три.

Опыт повторить 3 раза. Среднее значение расхода занести в таблицу.

Регулировочным винтом нагрузочного дросселя 4 повысить давление р до следующего значения, указанного в таблице, и повторить опыт.

Таблица (пример заполнения)

p , бар
V (за 20 с), л	1,20	1,15	1,08	1,05	1,0
Q, л/мин	3,6	3,45	3,24	3,15	3,0

После заполнения таблицы построить гидравлическую характеристику насоса Q=f(р).

Гидравлическая характеристика насоса (пример)

Поскольку рабочий объем исследуемого насоса равен V ₀ = 2,5 cм³, а частота вращения приводного электродвигателя равна 1450 об/мин, теоретическая подача насоса составляет: Q _т = V ₀ × n = 2,5 × 1450 = 3625 (см³/мин) = 3, 6 л/мин

Теоретически характеристика насоса должна иметь вид горизонтальной линии. На практике при увеличении давления на выходе насоса его подача уменьшается из-за появления внутренних утечек (перетечек), которые увеличиваются с повышением давления. Внутренние утечки могут достигать значительной величины у насосов, детали которых изношены и зазоры между ними увеличены. Отношение реального значения подачи насоса к его теоретической подаче представляет собой объемный коэффициент полезного действия насоса:

h _о= Q / Q _т. (У исправных насосов h _о » 0,8 - 0,9)

Вывод: поскольку скорость вращения валков прокатного стана определяется расходом жидкости, поступающей в приводные гидромоторы, снижение скорости вращения валков могло произойти в результате износа насоса, т.е. уменьшения его подачи.

Задача 2

Постановка задачи	С целью обеспечения погрузки с причала двух, стоящих борт о борт барж, необходимо увеличить противовес автокрана. Это требует увеличения давления в гидроприводе, посредством которого вывешивается автокран. Чтобы знать возможности по настройке давления в приводе, нужно иметь гидравлическую характеристику его напорного клапана.
Задание	Предложить гидравлическую принципиальную схему для снятия характеристики напорного клапана. Определить давление открытия напорного клапана. Провести измерения. Построить гидравлические характеристики напорного клапана. Рассмотреть совместную работу насоса и напорного (переливного) клапана.

Решение 2

Снятие характеристики напорного клапана

Схема установки для снятия статической характеристики напорного клапана составляется на аудиторной доске с помощью аппликационных моделей.

Принципиальная гидравлическая схема установки для снятия статической характеристики напорного клапана

Примечание

Как правило, в гидросхемах устанавливаются два напорных клапана:

предохранительный (2) - установлен на гидроагрегате, предохраняет насос от разрушения при забросах давления, срабатывает очень редко;

переливной (5) - задает и поддерживает рабочее давление в гидросистеме (ниже давления настройки предохранительного клапана), постоянно в работе.

На стенде-тренажере собрать схему для снятия статической характеристики напорного (переливного) клапана 5.

Предохранительный клапан 2 насоса 1 настроен на давление 60 бар. Распределитель 6 служит для переключения потока масла на мерную емкость 7. Давление на выходе насоса устанавливается нагрузочным дросселем 4, имитирующем нагрузку в реальном гидроприводе, и контролируется по манометру 3.

После сборки и проверки гидравлической системы пружину переливного (испытуемого) клапана 5 посредством регулировочного винта максимально ослабить. Дроссель 4 полностью закрыть, включить гидростанцию (при этом вся подача насоса будет проходить через переливной клапан 5 на слив). Регулировочным винтом переливного клапана 5 установить на манометре 3 давление 40 бар (имитируется давление настройки переливного клапана в гидроприводе автокрана до установки дополнительных противовесов).

Важно подчеркнуть, что режим работы, когда вся подача насоса через напорный клапан подается на слив, отражает понятие «клапан настроен на давление 40 бар».

Для измерения объемного расхода закрыть сливной кран 8 мерной емкости 7. Распределитель 6 переключить на 20 с. Зарегистрировать объем масла в мерной емкости 7. Расход Q (л/мин) определяется умножением измеренного объема на три. Опыт повторить три раза. Среднее значение расхода Q занести в таблицу.

Дроссель 4 полностью открыть. Необходимо как можно более точно установить значение давления, при котором клапан начинает открываться. Для этого необходимо: при полностью открытом дросселе 4 распределитель 6 переключить на мерную емкость 7; плавно закрывая дроссель 4, следить за появлением признаков течения жидкости в мерный бак. Зафиксировать в таблице значение давления, при котором клапан начинает открываться.

Заданные в таблице значения давления устанавливать путем постепенного закрытия дросселя 4, измеряя каждый раз соответствующие значения объемного расхода.

Таблица (пример заполнения)

p , бар			32,5		37,5
V (за 20 с), л			0,21	0,43	0,82	1,2
Q, л/мин			0,63	1,3	2,45	3,6

По полученным данным построить гидравлическую характеристику клапана.

Статическая характеристика напорного клапана

Повторить эксперимент, настроив предварительно переливной клапан на давление 50 бар (имитируется настройка переливного клапана после установки дополнительных противовесов), и аналогично заполнить таблицу.

Таблица (пример заполнения)

p , бар			42,5		47,5
V (за 20 с), л			0,21	0,43	0,82	1,2
Q, л/мин			0,63	1,3	2,45	3,6

Характеристика переливного клапана после регулировки сместится параллельно самой себе в зону повышенного давления.

Вывод: напорные клапаны (предохранительные, переливные) имеют определенное давление открытия, обусловленное силой предварительного сжатия регулировочной пружины, при котором через них начинается протекание жидкости. Дальнейшее повышение давления в гидросистеме приводит к тому, что подача жидкости от насоса делится на два потока, один из которых поступает в систему к потребителю, а другой - через переливной (предохранительный) клапан на слив. При достижении в системе давления настройки клапана вся жидкость, подаваемая насосом, через напорный клапан поступает на слив; течения жидкости в гидросистеме нет, а давление – максимально.

Настройка переливного клапана определяет максимально возможный уровень давления в гидросистеме.

В задаче с автокраном давление в гидросистеме должно быть повышено путем поджатия регулировочной пружины переливного клапана, причем величина давления должна быть такой, чтобы усилия, развиваемые цилиндрами, были достаточны для вывешивания автокрана с грузом. Иначе, если вывесить только автокран с противовесом, при подъеме груза давление в гидроцилиндрах увеличится, переливной клапан, настроенный только на давление от веса крана, откроется, и рабочая жидкость будет уходить на слив. Гидроцилиндры «просядут», что может привести к аварии - опрокидыванию крана!

Основной особенностью совместной работы в гидросистеме объемного нерегулируемого насоса и напорного переливного клапана является периодическое деление подачи насоса между гидросистемой (потребитель) и сливом через переливной клапан.

Наглядное представление об этом можно получить, наложив характеристику переливного клапана на характеристику объемного насоса.

Гидравлическая характеристика гидроагрегата автокрана (нерегулируемый насос с предохранительным клапаном)

Примечание

Выбор давления настройки переливного клапана, которым устанавливается максимальное давление во время лабораторной работы, должен быть как минимум на 10 бар меньше настройки предохранительного клапана, установленного на гидроагрегате и настроенного на 60 бар, иначе неизбежны ошибки при определении величины расхода в гидросистеме, т.к. часть расхода будет уходить не только через переливной, но и через предохранительный клапан.

Дата добавления: 2015-12-08