Гидропривод возвратно-поступательного движения

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«СИБИРСКИЙ  ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

______________________________________________

институт

_________________________________________________________________

кафедра

 

 

 

 

 

 

 

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

 

____________________________________________________

тема работы

_________________________________________________________________________

____________________________________________________

____________________________________________________

 

 

 

 

 

 

 

 

 

        Студент      ____________          __________       _________________

                                            номер группы                     подпись, дата                       инициалы, фамилия

 

Руководитель                               __________      _________________

                                                       подпись, дата                      инициалы, фамилия

 

 

 

 

 

 

 

Красноярск 2012

 

 

 

Гидропривод возвратно-поступательного движения

 

Цель работы - изучить устройство и принцип действия гидродвигателя возвратно поступательного движения ( силовых гидроцилиндров ); освоить методику расчета усилия на штоке гидроцилиндра и скорости движения штока в зависимости от схемы включения, конструктивных параметров и давления жидкости.

Оборудование: лабораторный стенд объемного гидропривода, макет и образцы силовых гидроцилиндров.

Описание  стенда

 Стенд состоит из бака Б,  из которого жидкость поступает  в насос Н, который качает  её в поршневую рабочую полость  цилиндра Ц, через трехпозиционный  трехлинейный гидрораспределитель  Р. При положении золотника  в рабочей позиции 2, жидкость  из штоковой рабочей полости  проходит через сливную линию  9-3 встречает на своем пути  фильтр Ф, через который жидкость  вновь поступает в бак. При положении золотника в рабочей позиции 3,  жидкость по напорной линии 1-9, поступает в штоковую полость, в это время по сливной линии 8-5 жидкость из поршневой полости сливается в бак Б. Если давление в системе превышает максимально допустимое значение, то жидкость из насоса поступает в бак, через предохранительный клапан КП.

 

 

Рисунок 1. Схема объемного гидропривода с гидродвигателем возвратно- поступательного  движения.

Исходные данные:

= 60 МПа = 60 ∙10⁶ Н/м²;

D_ц =80 мм = 0,08 м;

η_гм.ц. = 0,95;

φ = F_п / F_ш =1,33;

∆P= 4 МПа = 4 ∙10⁶ Н/м²;

∆P_сл = 2 МПа = 2 ∙10⁶ Н/м²;

Q=40 л/мин = 0,04 м³/мин;

Pном	D, мм	Q, л/мин
40	50	20
(60)	60	(40)
80	70	60
100	(80)	80
120	90	100

 

Расчеты

Усилие R_ц, развиваемое поршневым гидроцилиндром одностороннего действия при установленном движении, определяется по формуле (1.0):

                                           (1.0)

где - номинальное давление жидкости, МПа;

- гидравлические потери  в гидролинии напора, МПа;

- площадь поршневой  полости гидроцилиндра, м²;

- гидромеханический  КПД гидроцилиндра;

Подставляя  в формулу (1.0) исходные данные получим:

 

Скорость  штока гидроцилиндра одностороннего действия вычисляют по формуле (1.1):

                                                           (1.1)

где – расход жидкости на входе в гидроцилиндр;

Подставляя  в формулу (1.1) исходные данные получим:

 

Усилия, развиваемые поршневыми гидроцилиндрами  двухстороннего действия с односторонним  штоком при установившимся движении, определяется в зависимости от схемы  их включения по формулам:

с поршневой  рабочей полостью:

                          (1.2)

Подставляя  в формулу (1.2) исходные данные получим:

 

с штоковой рабочей полостью:

                          (1.3)

Подставляя  в формулу (1.3) исходные данные получим:

 

 

с дифференциальной схемой включения (одновременным подводом рабочей жидкости в поршневую  и штоковую полости):

                           (1.4)

Подставляя  в формулу (1.4) исходные данные получим:

 

где и - гидравлические потери соответственно в гидролиниях напора и слива, МПа;

 – полость  штоковой полости гидроцилиндра,  м²;

Скорость  штока гидроцилиндра  определяют в зависимости от схемы его включения по формулам:

с поршневой  рабочей полостью:

                                                           (1.5)

Подставляя  в формулу (1.5) исходные данные получим:

 

с штоковой рабочей полостью:

                                                           (1.6)

Подставляя  в формулу (1.6) исходные данные получим:

 

с дифференциальной схемой включения:

                                                          (1.7)

Подставляя  в формулу (1.7) исходные данные получим:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обработка и анализ результатов  наблюдений и расчетов

1. Построим графики зависимости усилия развиваемого гидроцилиндром от диаметра гидроцилиндра и от давления жидкости для  заданного значения  потерь  давления и коэффициента φ.

Чтобы построить первый график необходимо в формуле (1.2) поменять диаметр поршня, начиная с 50 мм, затем 60 мм и так до 90 мм.

Рисунок 2. График зависимости усилия развиваемого гидроцилиндром от диаметра гидроцилиндра.

D, мм	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
Rц ПРП	0	-	-	-	-	101,6	145,98	198,76	260,1	329,27	-
Rц ШРП	0	-	-	-	-	74,79	107,42	146,45	191,39	255,59	-

Таблица 1. Расчеты по графику зависимости  усилия развиваемого гидроцилиндром от диаметра гидроцилиндра.

Из рисунка  2 и таблицы 1 видно, что зависимость усилия развиваемого гидроцилиндром от диаметра гидроцилиндра не является линейной. Так же поршневая рабочая полость развивает более высокое усилие, чем штоковая. Это объясняется тем, что площадь соприкосновения поршневой и штоковой рабочей полости, имеют разную площадь соприкосновения с рабочей жидкостью.

 

 

Чтобы построить второй график необходимо в формуле (1.2) поменять номинальное давление P_ном, начиная с 40 МПа, далее 60 МПа и так до 120 МПа.

Рисунок 3. График зависимости усилия развиваемого гидроцилиндром от давления жидкости.

D, мм	0	20	40	60	80	100	120	140
Rц ПРП	0	-	164,521	260,1	355,281	450,66	546,04	-
Rц ШРП	0	-	119,63	191,39	263,16	334,92	406,68	-

Таблица 2. Расчеты по графику зависимости усилия развиваемого гидроцилиндром от давления жидкости.

Из рисунка  3 и таблицы 2 видно, что зависимость усилия развиваемого гидроцилиндром от давления жидкости является линейной. Так же поршневая рабочая полость развивает более высокое усилие, чем штоковая. Это объясняется тем, что площадь соприкосновения поршневой и штоковой рабочей полости, имеют разную площадь соприкосновения с рабочей жидкостью.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Построим график зависимости движения скорости штока гидроцилиндра от диаметра гидроцилиндра D при постоянном расходе жидкости Q.

Рисунок 4. График зависимости скорости штока от диаметра гидроцилиндра D при постоянном расходе жидкости Q.

D, мм	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
Rц ПРП	0	-	-	-	-	0,339	0,235	0,173	0,132	0,104	-
Rц ШРП	0	-	-	-	-	0,451	0,313	0,23	0,176	0,139	-

Таблица 3. График зависимости движения скорости штока гидроцилиндра от диаметра гидроцилиндра D при постоянном расходе жидкости Q.

Из рисунка 4 и таблицы 3 видно, что зависимость движения скорости штока от диаметра гидроцилиндра D при постоянном расходе жидкости Q не является линейной. Так же скорость движения штока будет быстрее, когда рабочая жидкость будет поступать в штоковую рабочую полость и меньше, если в поршневую. Это объясняется тем, что площадь сечения штоковой рабочей полости меньше, чем поршневой.

 

Вывод: Я изучил устройство и принцип действия гидродвигателя возвратно-поступательного движения, освоил методику расчета. Провел анализ полученных результатов.