--PAGE_BREAK--
Формулы и данные для вычислений.
По измеренным величинам определяют мощность на зажимах якоря генератора на каждом из режимов нагружения NЭ=UI и электромагнитный момент
.
По формуле (8.1) определяется величина момента, расходуемого в генераторе на преобразование механической энергии в электрическую, а затем вычисляется момент на валу гидромотора МВ=МЭ+ΔМ.
По значениям n и МВ для каждого из положений дросселя строятся графики механических характеристик n=n(MВ). На участке до МВ=0 характеристика графически экстраполируется.
Опытные и расчетные величины.
Положение дросcеля
Номер замера
U, B
I, A
NЭ, Вт
МЭ, н·м
ДМ, н·м
МВ, н·м
n, об/мин
NC, Вт
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Указания к самостоятельной работе.
1. Проведя соответствующие опыты и пренебрегая сопротивлением трубопровода, для одного из положений дросселя постройте зависимость Дp=f(QДР), где Дp — перепад давления на дросселе;QДР — расход масла через дроссель.
2. Постройте зависимости полного КПД установки от момента на валу гидромотора
Работа №4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГИДРОПРИВОДА ПРИ РЕГУЛИРОВАНИИ ДРОССЕЛЬ-РЕГУЛЯТОРОМ, УСТАНОВЛЕННЫМ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО.
При дроссельном регулировании гидропривода получающиеся механические характеристики весьма чувствительны к изменению внешней нагрузки, т.е. малые изменения нагрузочного момента приводят к весьма значительным изменениям частоты вращения вала рабочей машины. Такие характеристики называются нежесткими.
Отличие дроссель-регулятора от регулируемого дросселя в том, что перепад давления на дроссель-регуляторе при данном его открытии не зависит от нагрузки на валу гидромотора, т.е. от перепада давления в гидромоторе, что обеспечивает постоянство расхода и, следовательно, жесткость характеристик гидропривода.
Цель работы: опытное определение механических характеристик гидропривода n=n(MВ) при различных фиксированных положениях дроссель-регулятора, последовательно установленного в напорной магистрали гидропривода.
Порядок выполнения работы.
После запуска стенда в работу руководитель лабораторной работы устанавливает три различных открытия дроссель-регулятора 11(см.рис.8.1), на каждом из которых при помощи автотрансформатора 22 изменяется нагрузка на валу гидромотора и снимаются показания приборов. Обработка экспериментальных данных производится в той же последовательности, что и в работе 2(ММАХ не определяется).
Формулы и данные для вычислений.
Вычислив мощность на зажимах якоря генератора в каждом из режимов нагружения NЭ=UI и электромагнитный момент
,
по формуле (8.1) определяется величина момента, теряемого в генераторе при преобразовании механической энергии в электрическую, ДМ, а затем вычисляется момент на валу гидромотора
МВ=МЭ+ΔМ.
На основе полученных данных строятся характеристики n=n(MВ) для каждого из положений дроссель-регулятора. На участке до МВ=0 характеристика графически экстраполируется.
Опытные и расчетные величины.
Положение дросcеля
Номер замера
U, B
I, A
NЭ, Вт
МЭ, н·м
ДМ, н·м
МВ, н·м
n, об/мин
NC, Вт
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Работа №5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГИДРОПРИВОДА ПРИ РЕГУЛИРОВАНИИ ДРОССЕЛЬ-РЕГУЛЯТОРОМ, УСТАНОВЛЕННЫМ ПАРАЛЛЕЛЬНО.
Механические характеристики гидропривода, получаемые при регулировании потока параллельно установленным дроссель-регулятором, по сравнению с характеристиками, получаемыми при последовательной установке, несколько более мягкие. Это объясняется тем, что при параллельной установке сброс расхода через дроссель-регулятора постоянен и не зависит от разности давлений в напорной и сливной магистралях, а производительность насоса, ввиду утечек, с ростом давлений в магистрали уменьшается, в связи с чем уменьшается и расход в гидромоторе, а значит, и частота его вращения.
Порядок выполнения работы.
После запуска стенда в работу руководитель лабораторной работы устанавливает три различных положения дроссель-регулятора 9 (см.рис.1.1), на каждом из которых при помощи автотрансформатора ЛАТР-2м изменяется нагрузка на валу гидромотора и снимаются показания приборов. Обработка экспериментальных данных производится в той же последовательности, что и в работе 4.
Формулы и данные для вычислений.
Рассчитав мощность на зажимах якоря генератора в каждом из нагружения NЭ=UI и электромагнитный момент
,
по формуле (1.1) определяется величина момента, расходуемого в генераторе постоянного тока на преобразование механической энергии в электрическую, ДМ, а затем вычисляют момент на валу гидромотора
МВ=МЭ+ΔМО
На основе полученных данных строятся характеристики n=n(MВ) для каждого из положений дроссель-регулятора. На участке до МВ=0 характеристика графически экстраполируется. Отчет по работе должен содержать три графика n=n(MВ) для каждого из трех положений дроссель-регулятора.
Опытные и расчетные величины.
Положение дросcеля
Номер замера
U, B
I, A
NЭ, Вт
МЭ, н·м
ДМ, н·м
МВ, н·м
n, об/мин
NC, Вт
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Работа №6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГИДРОПРИВОДА С ОБЪЕМНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ.
Механической характеристикой гидропривода называется зависимость угловой скорости щ или частоты вращения n от момента, приложенного к его валу при постоянном параметре регулирования е.
Для оценки эффективности привода на графике механической характеристики строят зависимости КПД и мощности в функции момента на его валу.
В качестве исследуемого привода в работе использован универсальный регулятор скорости (УРС), представляющий собой гидравлический вариатор, который дает возможность бесступенчатого регулирования скорости ведомого вала в обоих направлениях при неизменном направлении и скорости вращения электродвигателя, приводящего вариатор в движение. Регулятор типа УРС бывают раздельного и нераздельного типа. Раздельный тип характерен тем, что насос и двигатель представляют собой отдельные машины со своими корпусами. Они могут устанавливаться на различных расстояниях друг от друга и в различных сочетаниях.
Регулятор типа УРС состоит из объемного регулируемого аксиально-поршневого насоса и нерегулируемого аксиально-поршневого гидромотора. Насос и гидромотор соединены между собой короткой гидролинией. Устройство гидродвигателя аналогично устройству насоса. Отличие состоит в том, что чаша гидродвигателя закреплена неподвижно, а чаша насоса может поворачиваться на угол до 20о в обе стороны с помощью механизма управления винтового типа.
Аксиально-поршневой гидропривод типа УРС предназначен для работы в качестве силовых исполнительных агрегатов в различных системах автоматического и полуавтоматического дистанционного или ручного управления. В горной промышленности УРС применяется в гидравлических механизмах подачи врубовых машин « Урал-33», «Урал-37» и угледобывающего комбайна IKIOI, а также в механизмах гидравлических лебедок и гидроподъемников.
Гидропривод предназначен для работы при нормальном давлении 1,5-1,8 Мпа с допустимой нагрузкой до 7,5 Мпа при изменении частоты вращения выходного вала в диапазоне от -500 до +500 об/мин.
Описание установки. Лабораторная установка (рис.6.1, а) состоит из асинхронного
электродвигателя 15, клиноременной передачи 3, регулируемого насоса 5 с устройством изменения подачи 8, нерегулируемого гидромотора 12, предохранительных клапанов 9 и 10, гидролинии 6,16, манометров 7,11, измерителей угловой скорости гидромотора 13 и насоса 4, ускоряющей клиноременной передачи 14, машины постоянного тока 20, тиристорного преобразователя 17 со станцией управления 25, амперметров 18,21, вольтметров 19,22,30, ваттметра 2, задатчиков нагрузки: грубого 29 и точного 28, переключателей полярности тиристорного преобразователя 24 и вольтметра 27, кнопочного переключателя 23, автоматического переключателя 1, индикатора 26.
Приводной электродвигатель 15 через клиноременную передачу 3 вращает насос 5, который по трубопроводу 6 или 16 подает жидкость в гидромотор 12. Из гидромотора рабочая жидкость возвращается в насос. Управление скоростью и направлением вращения гидромотора производится изменением подачи насоса без реверсирования электродвигателя.
Вал гидромотора через клиноременную передачу 14 соединен с нагружающим устройством, в качестве которого применена машина постоянного тока 20 с независимым возбуждением и тиристорный преобразователь 17, работающий в инверторном режиме. Управление нагрузкой осуществляется станцией управления 25 путем изменения тока якоря машины постоянного тока. Для предохранения системы от перегрузок предусмотрены предохранительные клапаны 9 и 10. Задания нагрузки и контроль параметров производятся по приборам, расположенным на панели управления 25, а также манометрами 7,11. На панели управления (рис.6.1б) расположены: амперметр 18 для измерения тока в цепи якоря нагрузочной машины постоянного тока, вольтметр 30 для контроля напряжения в цепи задания нагрузки, грубый 29 и точный 28 задатчики нагрузки, вторичные приборы измерений 13 и 4 для измерения частоты вращения валов гидромотора и насоса, ваттметр 2 для измерения мощности
электродвигателя, переключатель 27 шкалы вольтметра 19 в зависимости от направления вращения вала гидромотора, кнопки 23 для включения (выключения ) нагрузки, индикатор включения питания 380В 26, переключатель полярности тиристорного преобразователя 24.
Формулы и данные для вычислений.
Для гидропривода с объемным регулируемым насосом частота вращения выходного вала гидромотора определяется зависимостью
,
где qН ,qм – рабочие объемы насоса (при еН=1) и гидромотора,
qН =qм=1,48 • 10-3 м3; еН – параметр регулирования насоса, задаваемый устройством 8 (рис.6.1, а); nН – частота вращения вала насоса, об/мин; p7, p11-давление в линиях нагнетания и слива, определяемое по манометрам 7 и 11 (рис.6.1, а), Па; ау – коэффициент утечек привода, об •м3/(мин •Па).
Поскольку характеристика должна сниматься при постоянной частоте вращения вала насоса, а асинхронный двигатель имеет скольжение, значения nм следует корректировать, умножая на величину
,
где nНS– приведенная частота вращения вала насоса, об/мин, в качестве приведенной удобнее использовать наибольшое полученное значение nH.
Тогда с учетом равенства qН=qM получим приведенную характеристику привода в функции давления
Значения теоретической частоты вращения вала гидромотора nM.T при р7-р11=0 найдем по графику экспериментальной зависимости nMS=n(p).
При значительном разбросе экспериментальных значений nMS величину nM.T определяют по методу наименьших квадратов:
, (13.1)
где К – количество опытных точек.
Перепад давлений на гидромоторе p7-p11 называется преодолением момента сопротивления на валу гидромотора и гидромеханическими потерями в самом гидромоторе. Момент сопротивления на валу гидромотора определяется по формуле:
;
;
.
где МЭ – электромагнитный момент машины постоянного тока (МПТ) 20, приведенный к валу гидромотора (рис.6.1, а), Н•м; КМ – коэффициент момента МПТ, КМ =1,6 В•с/рад; I18 – ток якоря МПТ, измеренный амперметром 18, А; u14 – передаточное число клиноременной передачи 14, u14=0,795; ДM – потери момента в МПТ и клиноременной передаче, определяемое экспериментально и аппроксимируемые полиномом второй степени, Н•м; Ао, А1, А2 – коэффициенты (задаются преподавателем); nMS – частота вращения вала гидромотора, определяемая по прибору 13, об/мин.
Механическая характеристика гидропривода при постоянной частоте вращения вала насоса определяется зависимостью
(6. 3)
Объемный КПД гидропривода
(6.4)
Мощность на валу гидромотора
(6.5)
Мощность на валу насоса
(6.6)
где N2 – мощность, потребляемая электродвигателем и определяемая по ваттметру 2 (рис.6.1, а); ∆
Nвх — механические потери мощности в электродвигателе 15, клиноременных передачах 3,14 и машине постоянного тока 20, , эта величина зависит от износа оборудования определяется экспериментально: В0, В1, В2 – коэффициенты (задаются преподавателем).
Общий КПД гидропривода определим по формуле
(6.7)
а гидромеханический КПД
(6.8)
Перепад давлений на валу гидромотора без учета гидромеханических потерь в насосе и гидромоторе
(6.9)
Тогда гидромеханический КПД насоса
(6.10)
а гидромотора
(6.11)
Порядок выполнения работы.
1. По вольтметру 30 установить задатчики нагрузки 28 и 29 в нулевое положение.
2. Установить штурвал устройства управления 8 в нулевое положение.
3. Включить асинхронный двигатель 15 и питание 380 В на нагрузочное устройство 17 переключателем 1. Подача питания контролируется индикатором 26.
4. Кнопкой 23 «Пуск» включить нагрузку.
5. Установить штурвал устройства 8 в положение, заданное преподавателем.
6. Записать полученные показания приборов 2, 4, 7, 11, 13, 18 по форме, приведенной ниже.
7. Задатчиками 28 и 29 установить пять-шесть значений нагрузки по прибору 18 или 30, показания приборов также записать по представленной форме.
8. Установить нулевое значение нагрузки по ампермеру 18, поставить штурвал устройства 8 в нулевое положение.
9. Кнопкой 23 «Стоп» включить нагрузку.
10. Переключателем 1 отключить электродвигатель 15 и питание 380 В и приступить к обработке данных.
11. Вычислить коэффициент К1 и значения приведенной частоты вращения вала гидромотора. Построить зависимость nMS=n(p7-p11). Полученную кривую продлить до пересечения с осью ординат и определить теоретическую частоту вращения вала гидромотора nM.T. В случае значительного разброса экспериментальных значений величину nM.T следует определить по формуле (13.1).
12. По формулам (13.2) вычислить значения потери момента ДМ, элекромагнитный момент МЭ и момента на валу гидромотора ММ. Построить механическую характеристику гидропривода nMS=n(MM) при еН=const (рис.13.2).
13. Используя формулу (13.4), построить график изменения объемного КПД (рис.13.2).
14. По формуле (13.5) вычислить выходную мощность гидропривода и построить зависимость NВЫХ=N(MM) (рис.13.2).
15. Определить по формуле (13.6) входную мощность NВХ и по формуле (13.7) общий КПД гидропривода. Построить график з=з(ММ).
16. По формуле (13.8) определить гидромеханический КПД привода и построить график зГ.М=з(ММ).
В отчете представить таблицу полученных и вычисленных данных, график для определения nМ.Т графики nMS=n(MM), NВЫХ=N(MM), з=з(ММ), зо=з(ММ), зГ.М=з(ММ), формулы, по которым проводились вычисления, результаты самостоятельной работы. продолжение
--PAGE_BREAK--