Лабораторная работа №7. Изучение устройства и опре-деление характеристик аксиально-поршневого нерегулируе-мого гидромотора.

Цели работы:

- изучение устройства аксиально-поршневого нерегулируемого гидромотора; - изучение основных технических показателей гидромотора; - изучение методики и экспериментальное определение харак-теристик гидромотора.

Краткие теоретические сведения .

Гидродвигатель - машина, в которой энергия потока ра-бочей жидкости преобразуется в энергию движения выходного звена. Если выходное звено получает вращательное движение, то такой гидродвигатель называют гидромотором, если посту-пательное, то силовым цилиндром. Гидромашина, которая может работать в режиме насоса или гидромотора, называется об-ратимой.

Рабочий объем гидромашины в насосе - это объем жид-кости, вытесняемый в систему за один оборот вала насоса; в гидромоторе - объем жидкости, необходимый для получения одного оборота вала гидромотора. Гидромашины изготавлива-ются с постоянным и переменным рабочим объемом. В соот-ветствии с этим гидромашины с постоянным рабочим объемом называются нерегулируемые, а с переменным - регулируемые. Гидромоторы типа Г15-Р относятся к группе гидромоторов ак-сиально-поршневого типа и предназначены для бесступенчато-го регулирования скоростей, а также для работы в следящих приводах и в системах, где требуются реверсивные, частые вк-лючения, автоматическое и дистанционное управление. Так, на-пример, в гидроприводах самоходных машин наиболее часто применяют реверсивные по направлению вращения аксиально-поршневые и радиально-поршневые гидромоторы с нерегули-руемым и реже - с регулируемым рабочим объемом, обеспечи-вающие бесступенчатое изменение частоты вращения исполни-тельных механизмов с минимальными потерями энергии.

Гидромоторы, используемые при большой частоте враще-ния, условно называют средне- или высокооборотными (низко-моментными). Гидромоторы, предназначенные для создания большого крутящего момента при малой угловой скорости, принято условно называть высокомоментными.

Гидролиния (магистраль) - это трубопровод, по которо-му транспортируется рабочая жидкость. Различают магистрали всасывающие, напорные, сливные и дренажные.

Объемные потери и объемный к.п.д гидромотора. При работе машины в режиме гидромотора в приемную его полость поступает жидкость под давлением от насоса. Объемные поте-ри в гидромоторе сводятся в основном к утечкам жидкости че-рез зазоры между сопрягаемыми элементами. Это приводит к тому, что подводимый объем жидкости за единицу времени –(подача) расходQ - превышает теоретическое (идеальное) зна-чение Q_т. Поэтому объёмный к.п.д гидромотора:

η ₀ = = (7-1) где Q_у - величина утечек в гидромоторе (объемные потери).

Теоретический (идеальный) расход:

Q_ид= Q_т = V₀ n_м (7-2)Мощность и крутящий момент на валу гидромотора. Факти-ческая мощность, развиваемая гидромотором при данном пере-паде давлений ∆ P: N = ∆ P V₀ n_м η _м, (7-3) где V₀ - рабочий объем гидромотора; n_м- частота вращения гидромотора; η _м– механический к.п.д гидромотора.

Теоретическая (идеальная ) мощность:

N_т = ∆ P V₀ n_м. (7-4)

Выразив крутящий момент через теоретическую мощность и угловую скорость ω = 2π n, получим теоретическую величину крутящего момента для гидромашины:

 

Рисунок 7.1. Принципиальные схемы аксиально-порш-невых гидромашин: а) с наклонным диском, б) с наклонным блоком. 1-ведущий вал; 2-диск; 3-шток; 4-блок цилиндров; 5-поршень; 6-гидрораспределитель; 7- пазы; 8-шарнир; 9-шатун.

М= (7-5)

В объемных гидроприводах наряду с шестеренными ши-роко используют роторные аксиально-поршневые насосы и гид-ромоторы. Кинематической основой таких гидромашин служит кривошипно-шатунный механизм, в котором цилиндры переме-щаются параллельно один другому, а поршни движутся вместе с цилиндрами и одновременно из-за вращения вала кривошипа перемещаются относительно цилиндров. Аксиально-поршне-вые гидромашины (рис. 7.1) выполняют по двум основным схе-мам: с наклонным диском и с наклонным блоком цилиндров.

Гидромашина с наклонным диском включает в себя блок цилиндров, ось которого совпадает с осью ведущего вала 1, а под углом а к нему расположена ось диска 2, с которым связаны штоки 3 поршней 5. Ниже рассмотрена схема работы гидрома-шины в режиме насоса. Ведущий вал приводит во вращение блок цилиндров. При повороте блока вокруг оси насоса на 180° поршень совершает поступательное движение, выталкивая жид-кость из цилиндра. При дальнейшем повороте на 180° поршень совершает ход всасывания. Блок цилиндров своей шлифованной торцовой поверхностью плотно прилегает к тщательно обрабо-танной поверхности неподвижного гидрораспределителя 6, в котором сделаны полукольцевые пазы 7. Один из этих пазов со-единен через каналы со всасывающим трубопроводом, другой — с напорным трубопроводом. В блоке цилиндров выполнены отверстия, соединяющие каждый из цилиндров блока с гидро-распределителем.

Если в гидромашину через каналы подавать под давле-нием рабочую жидкость, то, действуя на поршни, она заставляет их совершать возвратно-поступательное движение, а они, в свою очередь, вращают диск и связанный с ним вал.Таким об-разом работает аксиально-поршневой гидромотор.

Принцип действия аксиально-поршневого насоса-гидро-мотора с наклонным блоком цилиндров заключается в следую-щем. Блок 4 цилиндров с поршнями 5 и шатунами 9 наклонен относительно приводного диска 2 вала 1 на некоторый угол. Блок цилиндров получает вращение от вала через универсальный шарнир 8. При вращении вала поршни 5 и связанные с ними шатуны 9 начинают совершать возвратно-поступательные движения в цилиндрах блока, который вращается вместе с ва-лом. За время одного оборота блока каждый поршень произво-дит всасывание и нагнетание рабочей жидкости. Один из пазов 7 в гидрораспределителе 6 соединен со всасывающим трубо-проводом, другой — с напорным. Объемную подачу аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком цилиндров можно ре-гулировать, изменяя угол наклона оси блока относительно оси вала в пределах 25°. При соосном расположении блока цилин-дров с ведущим валом поршни не перемещаются и объемная подача насоса равна нулю.

Многообразие конструкций гидравлических моторов по-казывает, что при выборе какого-либо типа для конкретного привода следует учитывать многие факторы. Главным из них являются величина крутящего момента на выходном валу и час-тота его вращения.

Зная эти значения (а они задаются заказчиком при проек-тировании гидравлической системы или рассчитываются, исхо-дя из условий работы привода), можно по каталогу выбрать несколько гидромоторов различного принципа действия, но имеющих одинаковые параметры по вращающему моменту и частоте вращения. Далее следует анализиро­вать другие факто-ры, такие как коэффициент полезного действия гидромашины, шумовая характеристика, весовая характеристика, способ мон-тажа (фланцевый или на лапах), требования к регулированию частоты вращения вала, давление, при котором могут работать выб­ранные двигатели. Проанализировав соответствие выбран-ных гидромоторов усло­виям работы по всем параметрам, оста-навливают свой выбор на конк­ретной модели гидромотора, наи-более полно отвечающего всем требо­ваниям. При этом записы-ваются рабочий объем гидромотора, его коэффициент подачи и полный коэффициент полезного действия, преде­лы частот вра-щения, момент инерции вращающихся масс.

Выбрав нужный тип гидромотора, можно теперь опреде­лить и необходимое для работы гидромотора давление жид-кости P_ми его расход Q_м, используя известные формулы для вращающего момен­та гидромашин и расхода гидромотора Q_м:

P_м =∆ P= , Q_м = , (7-7)

где M_вр- вращающий момент на валу гидромотора, V₀- рабочий объ­ем гидромотора, n_м- частота вращения выходного вала гид-ромотора.

Выполнение работы.

1. Изучить установку.

Гидравлическая схема установки изображена на рис.7.2.

2. Провести измерения.

а ) Включить электропитание стенда, электродвигателя М1, секундомера, тахометра (n_м).Тумблер Р1 установить в положение “ВКЛ2.”.

б) Провести 2 – 3 серии опытов при различных настройках регулятора расхода РР1, то есть при различных частотах вра-щения вала гидромотора (при вращении маховика регулятора расхода РР1 по часовой стрелке расход жидкости, поступающей на вход гидромотора, увеличивается). При вращении вала гид-ромотора вращается также и вал насоса нагрузки Н2. Получен-ные значения P _м и Q_миспользуются для дальнейших рас­четов по выбору насосной станции.

В данной работе исследуются рабочие характеристики аксиально-поршневого нерегулируемого гидромотора модели Г15. Рабочие характеристики гидромотора Г15-21Р: рабочий объем V_ном = 11, 2 см; номинальный расход Q_ном = 10, 8 л/мин; номинальное давление Р_ном = 6, 3 МПа; номинальная потребля-емая мощность N_ном = 0, 96 кВт; номинальный момент на вы-ходном валу М_ном = 9, 4 н·м; полный к.п.д – 0, 87, объемный к.п.д – 0, 91.

Уровень нагрузки на валу гидромотора определяется нас-тройкой регулируемого дросселя ДР2. В каждой серии провести 2 –3 опытов при различных настройках регулируемого дросселя ДР2 (при повороте маховика регулируемого дросселя по часо-вой стрелке увеличивается площадь проходного сечения дроссе-ля и нагрузка на валу гидромотора уменьшается).

В каждом опыте необходимо измерять: – давления по манометрам МН6, МН7 и МН8; – частоту вращения вала гидромотора n_м(показание прибора надо делить на 2, чтобы получить об/с);

Рисунок 7.2 Гидравлическая схема установки.

– расход жидкости на выходе гидромотора (измеряется с помо-щью расходомера РА и электронного секундомера СЕК, при этом тумблер SA3 должен быть установлен в положение “РУЧН”); – расход утечек из корпуса гидромотора (измеряется с помощью мерного бачка Б2 с указателем уровня УУ и электронного се-кундомера).

в) После выполнения всех опытов необходимо отключить электропитание тахометра, секундомера, электродвигателя М1 и стенда. Данные занести в таблицу 7.1

3 . Обработка результатов. Пример проведения расчётов В эксперименте получены следующие значения измеряемых величин: Р₆ = 2, 4 МПа, Р₇ = 0, 25 МПа, Р₈ = 0 МПа, n_м = = 17, 5 ( ), V = 5 л, τ = 31 с. Провести расчёты для 3-х серий опытов: - идеального(теоретического) расхода жидкости через гидро-мотор Q_ид = Q_т= V₀ n_м; - фактического расхода Q= ; - давления на гидромоторе Р_м = ∆ P (разность давлений Р₆-Р₇); - теоретической мощности N_т = ∆ P V₀ n_м; -теоретического вращающего момента на валу гидромотора М_т = = . Полученные данные занести в таблицу 7.2

Таблица 7.1. Данные эксперимента по исследованию характеристик гидромотора.

N n/n	Давление Рм, МПа	Объём на выходе гидро-мотора Vм , л	τ, с	Число оборотов вала гидромотора nм, об/с	Объём утечек, Qу,
P6	P7	P8
Серия опытов 1, РР1-4/4 (ДР2-4/4; 3/4; 2/4)
Серия опытов 2, РР1-3/4 (ДР2-4/4; 3/4; 2/4)
Серия опытов 3, РР1-2/4 (ДР2-4/4; 3/4; 2/4)

Расчёты. Находим: а) идеальный (теоретический ) номинальный расход жидкости через гидромотор: Q_ид = Q_т=V₀ n_м =11, 2 см³ 17, 5 ( ) =196 =1, 96 10^{-4 ;} Q_ид= 11, 8 ; б) расход на выходе из гидромотора Q= = = 1, 61 10^-4 = 9, 7 ;

в) давление на гидромоторе Р_м = ∆ P = 2, 4 МПа – 0, 25 МПа = =2, 15 МПа, где ∆ P = Р₆-Р₇.; г) теоретическую мощность N_т = ∆ P V₀ n_м = = 2, 15 10⁶ Па 1, 9610^-4 = 4, 9 10² вт = 490 вт;

Таблица 7.2. Данные расчётов по исследованию характеристик гидромотора.

N n/n	Qт ,	Q,	Рм, МПа	Nт, вт	Мт, Н м	Объём- ный КПД, η 0
	Серия опытов 1, РР1-4/4 (ДР2-4/4; 3/4; 2/4)
	Серия опытов 2, РР1-3/4 (ДР2-4/4; 3/4; 2/4)
	Серия опытов 3, РР1-2/4 (ДР2-4/4; 3/4; 2/4)

д) теоретический вращающий момент на валу гидромотора М_т= = = =3, 83 н м.

Выводы. Контрольные вопросы. 1. Какая гидромашина называется обратимой? 2. Чем шестерённый гидромотор отличается от шестерённого насоса? 3. Объснить гидравлическую схему, используемую в работе. 4. Каким образом можно определить объёмный к.п.д гидро-мотора? 5.С какими параметрами связаны теоретический и фактический моменты на валу гидромотора? 6. Где используются аксиально-поршневые гидромоторы? Их достоинства и недостатки.

 

 

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться: