Слайд 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГИДРОЦИЛИНДРОВ
Секция Эксплуатации
и сервиса ДСМ
Доц. к.т.н. Сабуренков С.Е
Слайд 2 ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучение методов определения основных параметров гидроцилиндров, основных
технических характеристик гидроцилиндров. Изучение метода расчета и экспериментального определения КПД
систем гидропривода дорожно-строительных машин на примере гидросистемы стенда и закрепление знания конструкции элементов гидропривода и их основных характеристик.
Слайд 3ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ
И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Стандарт ГОСТ Р 52543-2006. Гидроприводы объемные. Требования
безопасности распространяется на объемные гидравлические приводы, гидросистемы и входящие в
их состав гидроустройства в машинах.
Слайд 4Гидроцилиндр – объемный гидродвигатель с возвратно-поступательным движением выходного звена.
Предохранительный клапан
– напорный гидроклапан, предназначенный для предохранения объемного гидропривода от давления,
превышающего установленное.
Номинальное давление – наибольшее установленное значение давления рабочей жидкости, при котором гидроустройство должно работать в течение установленного срока с сохранением параметров в пределах заданных норм.
Слайд 5Максимальное давление - наибольшее допустимое давление рабочей жидкости во внутренних
полостях гидроустройства, при котором производится работа в течение определенного отрезка
времени.
Пробное давление – испытательное давление, не более максимального значения давления использования, не вызывающее ни остаточных деформаций, ни повреждений и ухудшения работы гидроустройства; направлено на подтверждение прочности сборки и монтажа гидроустройств, гидросистем и гидроприводов
Слайд 6ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГИДРОЦИЛИНДРОВ
1. ГОСТ Р 52543-2006. Гидроприводы объемные. Требования
безопасности;
2. ГОСТ 16514-96. Гидроприводы объемные. Гидроцилиндры. Общие технические требования;
3. ГОСТ
17411-91. Гидроприводы объемные. Общие технические требования;
Слайд 7
4. ГОСТ 28988-91. Гидроприводы объемные, пневмоприводы и смазочные системы. Вибрационные
характеристики, испытания на виброустойчивость и вибропрочность;
5. ГОСТ 20245-74 . Гидпроаппаратура.
Правила приемки и методы испытаний;
6. ГОСТ 18464-96. Гидроприводы объемные. Гидроцилиндры. Правила приемки и методы испытаний;
7. ГОСТ 22976-78. Гидроприводы, пневмоприводы и смазочные системы. Правила приемки.
Слайд 8Испытания гидроцилиндров в соответствии с требованиями ГОСТ 18464-96 проводятся по
следующим показателям
Таблица1
Слайд 10Решением Комиссии Таможенного союза от 18.10.2011 № 823 утвержден Перечень
стандартов, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение
требований технического регламента Таможенного союза «О безопасности машин и оборудования» (ТР ТС 010/2011)
Слайд 11ГОСТ 17411-91Гидроприводы объемные. Общие технические требования
ГОСТ 31177-2003 (ЕН 982:1996) Безопасность
оборудования. Требования безопасности к гидравлическим и пневматическим системам и их
компонентам. Гидравлика
ГОСТ 16514-96 Гидроприводы объемные. Гидроцилиндры. Общие технические требования
ГОСТ 16517-93 Гидроприводы объемные. Гидроаппараты.
Общие технические требования
ГОСТ 16769-84 Гидроаккумуляторы. Общие технические требования
ГОСТ 28761-90 Гидроприводы объемные. Гидродвигатели поворотные. Общие технические требования
Слайд 12ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ПРОВЕРОК И ИСПЫТАНИЙ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ХАРАКТЕРИСТИК И ПАРАМЕТРОВ
ГИДРОЦИЛИНДРОВ
Проверка внешнего вида: необработанные поверхности литых деталей, поковок и
сварные швы должны быть очищены от заусенцев, наплывов, шлака, флюса, окалины, пригара, брызг металла. Обработанные и рабочие поверхности не должны иметь следов коррозии, рисок, забоин, царапин, заусенцев, а также повреждений, которые влияют на функционирование или ухудшают внешний вид.
Слайд 13Наружные поверхности, изготовленные из коррозирующих материалов, должны быть предохранены защитными
покрытиями от коррозии. Лакокрасочные поверхности должны быть механически прочными и
образовывать сплошной слой без морщин, вздутий и загрязнений. Лакокрасочное покрытие монтажных и стыковых поверхностей, а также мест, предусмотренных для сварочных соединений, не допускается. Головки устройств для выпуска воздуха и сливные пробки должны быть окрашены в контрастный цвет;
Слайд 14 Гидроцилиндры должны иметь грязесъемник для очистки штока (плунжера). Допускается
его отсутствие, если гидроцилиндры оснащены другими защитными устройствами;
Неподвижные сопряжения,
наружные стенки, сварные и резьбовые соединения должны быть герметичными в диапазоне давлений от минимального до максимального значения. Не допускается подсос воздуха в систему;
Слайд 15 Габаритные и присоединительные размеры, масса, материал деталей проверяются на
соответствие данным технической документации и сертификатов, предъявляемых для сертификационных испытаний
образцов гидроцилиндров.
Масса гидроцилиндров определяется взвешиванием. Полости гидроцилиндра должны быть свободными от рабочей жидкости. Погрешность взвешивания - 3%.
Применяемые конструкционные материалы и покрытия должны быть совместимы между собой и с рабочей жидкостью;
:
Слайд 16 Проверка наличия сопроводительной документации и ее содержания, где должны
быть отражены требования стандартов и технических условий. В паспорте на
гидроцилиндр должны быть указаны:
наименование, тип, назначение и область применения;
условное обозначение и структура условного обозначения, децимальный или чертежный номер;
вид монтажа;
параметры (в том числе масса);
Слайд 17 значения параметров: давление (минимальное, номинальное, максимальное, номинальная сила гидроцилиндра
(толкающая, тянущая), основные размеры (диаметр поршня, диаметр штока, ход штока
гидроцилиндра, соотношение рабочих площадей поршня), скорость гидроцилиндра (минимальная, номинальная, максимальная), коэффициент полезного действия ( гидромеханический, общий), удельный объем выносимой рабочей жидкости через уплотнитель штока, ход торможения гидроцилиндра;
Слайд 18 установочные и присоединительные размеры, связь между ними с указанием
допускаемых отклонений, обеспечивающих правильное сопряжение соединительных элементов, а также габаритные
размеры;
рекомендуемые рабочие жидкости, диапазон их кинематической вязкости и температуры;
номинальная тонкость фильтрации;
климатическое исполнение;
допустимые продолжительность и периодичность работы на предельных значениях параметров (давления, расхода);
гарантии и обязательства изготовителя.
Слайд 19 Проверка функционирования проводится путем последовательного сообщения полостей (полости) с
напорной и сливной магистралями при троекратном перемещении штока по всей
длине в обе стороны. Допускается совмещение проверки функционирования с проверкой давления страгивания и холостого хода. Функционирование при предельных температурах проверяют при минимальной и максимальной температурах окружающей среды и при минимальной и максимальной вязкости рабочей жидкости;
Слайд 20 Проверка прочности производится при статическом пробном давлении в течение
не менее 30 с по ГОСТ 16514-96 «Гидроприводы объемные. Гидроцилиндры.
Общие технические требования». Прочность гидроцилиндров двухстороннего действия проверяют в двух крайних положениях поршня, гидроцилиндров одностороннего действия – в одном крайнем положении поршня. Не допускаются видимые признаки разрушения и деформации гидроцилиндра, прекращение функционирования, нарушение наружной герметичности или превышение установленных норм герметичности через уплотнитель штока
Слайд 21 Проверка наружной герметичности проводится при статическом пробном давлении не
менее 1,5 Рном по ГОСТ 16514-96 в рабочих полостях гидроцилиндра.
Потение наружных поверхностей, течь рабочей жидкости через стыки, сварные швы и неподвижные соединения не допускаются;
Определение удельного объема выносимой жидкости (утечки рабочей жидкости) через уплотнитель штока при работе гидроцилиндра с площади 1м2 уплотняемой поверхности при номинальном давлении, номинальной скорости цилиндра не менее 0,2 м/с и вязкости рабочей жидкости не более 40мм2/с не должен превышать значений, указанных в табл.2.
Слайд 22Таблица 2
Выбранный класс герметичности А, В или С устанавливают в
стандартах или технических документах для соответствующих типов гидроцилиндров.
Слайд 23Объем выносимой жидкости определяют по формуле
где Vz -объем утечки за
z двойных ходов, см3 ;
d -диаметр уплотняемой поверхности (диаметр штока),м;
S
-ход поршня гидроцилиндра, м;
Z -число двойных ходов (предварительно, до начало измерений, должно быть сделано не менее 50 ходов).
ВЫНОС ПЛЕНКИ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ ЧЕРЕЗ УПЛОТНИТЕЛЬНУЮ МАНЖЕТУ ШТОКА НЕ ДОЛЖЕН ПРИВОДИТЬ К КАПЛЕОБРАЗОВАНИЮ
Слайд 24БРАКОВОЧНЫЙ ПАРАМЕТР ГИДРОЦИЛИНДРОВ
УВЕЛИЧЕНИЕ ОБЪЕМА ВЫНОСИМОЙ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ БОЛЕЕ ЧЕМ В
1,2 РАЗА ПО СРАВНЕНИЮ С УСТАНОВЛЕННЫМ ЗНАЧЕНИЕМ ДЛЯ ГИДРОЦИЛИНДРОВ КОНКРЕТНОГО
ТИПА, НЕ УСТРАНЯЕМОЕ ЗАМЕНОЙ УПЛОТНИТЕЛЕЙ И ОПОРНЫХ КОЛЕЦ, ЯВЛЯЕТСЯ КРИТЕРИЕМ ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ;
Слайд 25 Определение внутренней утечки производится при номинальном давлении не менее
чем через 30 с после установки поршня в двух крайних
и среднем положениях. Утечку рабочей жидкости, поступающей из полости гидроцилиндра и не находящейся под давлением, определяют как объем вытекаемой жидкости за фиксированный интервал времени.
Определение внутренних утечек рабочей жидкости в гидроцилиндре производится при 5-10 двойных ходов поршня;
Слайд 26 Определение давления страгивания и холостого хода производят путем подвода
рабочей жидкости в одну из полостей гидроцилиндра, при этом другая
полость соединена со сливной гидролинией. Постепенно повышая давление напора, определяют давление страгивания поршня. При начавшемся после страгивания перемещении поршня давление плавно уменьшают до значения, при котором поршень начинает перемещаться рывками (определяется визуально). Это давление будет называться давлением холостого хода.
Слайд 27 Определение скорости гидроцилиндра производят при номинальном давлении и соответствующем
расходе рабочей жидкости и вычисляют по формуле
где S - длина
полного хода гидроцилиндра, м;
Sтрм- длина участка торможения, м;
T- время хода гидроцилиндра, с.
Слайд 28
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕГО КПД ГИДРОСИСТЕМЫ
Слайд 29Коэффициент полезного действия гидропривода позволяет установить эффективность спроектированной гидросистемы машины.
Для оптимально разработанной гидросистемы общий КПД находится в пределах ŋобщ
= 0,6...0,8.
Общий КПД ŋобщ гидропривода определяется произведением гидравлического ŋг , механического ŋм и объемного ŋоб КПД:
ŋобщ= ŋг • ŋм • ŋоб
Слайд 30При определении объемного КПД необходимо определить объемные потери жидкости в
гидросистеме, в результате которых фактическая подача (Qф ) жидкости, определяющая
скорость передвижения штока гидроцилиндра, меньше теоретической подачи насоса (Qт).
Меньшее значение подачи рабочей жидкости обусловлено наличием объемных потерь жидкости ( DQ):
DQ = Qт - Qф
Слайд 31ОБЪЕМНЫЕ ПОТЕРИ ЖИДКОСТИ ВОЗНИКАЮТ В РЕЗУЛЬТАТЕ ЕЕ ПЕРЕТЕКАНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ
ВЫСОКОГО В ОБЛАСТЬ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ, А ТАКЖЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ НЕПОЛНОГО
ЗАПОЛНЕНИЯ РАБОЧИХ КАМЕР НАСОСА В ПЕРИОД ВСАСЫВАНИЯ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ
Слайд 32
Рис.1. Зависимость объемного КПД насосов от частоты вращения вала насоса:
1 – для аксиально-поршневых насосов; 2 – для шестеренных насосов
Слайд 33Утечки жидкости через зазоры гидроагрегатов системы изменяются при всех прочих
равных условиях, пропорционально перепаду давления
где r - коэффициент утечек, который
для насосов и гидромоторов равен 1,5 – 3; для гидроцилиндров 1,7 – 2,3; для золотниковых распределителей 0,5 – 4
Слайд 34Рассмотренные выше объемные потери в гидроприводе характеризуются объемным КПД
Зависимость объемных
потерь от давления может быть представлена графиком зависимости
Q(DQ )
= f(P,DP)
Слайд 35
Рис.2. Зависимость потерь потока рабочей жидкости от рабочего давления
Слайд 36Объемный КПД может быть определен аналитическим методом по формуле
ŋоб= ŋоб.н
• ŋоб.р • ŋоб.гд
где ŋоб.н , ŋоб.р , ŋоб.гд -
объемный КПД насоса, гидрораспределителей, исполнительных гидродвигателей
Слайд 37Гидравлический КПД
Механический КПД
ŋмех= ŋмех.н • ŋмех.р • ŋмех.гд
где ŋмех.н, ŋмех.р,
ŋмех.гд - механический КПД насоса, гидрораспределителей, исполнительных гидродвигателей
Слайд 38В общем виде механический КПД
где Мт - теоретический крутящий момент
на валу гидродвигателя вращательного действия, кгс м;
DМ - потери крутящего
момента, возникающие при перемещении деталей гидрооборудования относительно друг друга, кгс м;
Тт - теоретическое усилие, получаемое на штоке гидроцилиндра, кгс;
DТ - потери усилия, возникающие при перемещении деталей гидрооборудования друг относительно друга, кгс.
Слайд 39Экспериментальное определение значений гидравлического и механического КПД требуют значительных затрат
времени и большой точности измерений. Для сокращения затрат времени при
выполнении лабораторной работы целесообразно использовать предварительно полученные графики зависимостей ŋмех,ŋмех = f(P) для данной гидросхемы стенда (рис.3).
Слайд 40
Рис. 3. Экспериментальная зависимость
гидравлического и механического КПД гидросистемы стенда
от рабочего давления при постоянном значении температуры рабочей жидкости
Слайд 41ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ РАБОТЫ
1. Проверка внешнего вида гидроцилиндра.
2. Проверка материалов деталей
гидроцилиндра.
3.Определение габаритных и присоединительных размеров гидроцилиндра :
диаметра штока;
диаметра поршня;
длины хода.
4. Определение массы гидроцилиндра.
Слайд 425. Проверка функционирования гидроцилиндра.
6. Проверка прочности гидроцилиндра.
7. Проверка функционирования гидроцилиндра
8. Проверка материала деталей.
9.Проверка герметичности внешних уплотнений гидроцилиндра.
10.Определение удельного объема
жидкости, выносимой через уплотнитель штока.
Слайд 4311.Проверка внутренних утечек (перетечек) в гидроцилиндре.
Определение величины давления страгивания гидроцилиндра.
13.Определение
величины давления холостого хода гидроцилиндра.
14.Определение скорости гидроцилиндра: минимальной, максимальной, номинальной.
15.Определение
фактической подачи рабочей жидкости в рабочую полость гидроцилиндра.
Слайд 4416. Определение фактической подачи рабочей жидкости в штоковую полость гидроцилиндра.
17.
Определение частоты вращения вала насоса.
18. Определение рабочего объема насоса.
19. Определение
теоретической подачи насоса.
20. Определение объемного КПД гидропривода.
21. Определение рабочего давления в гидросистеме.
22. Определение общего КПД.
Слайд 45Гидроцилиндр двустороннего действия и односторонним штоком
1 - головка цилиндра; 2
– дно цилиндра; 3 – шток; 4 – гильза; 5
– фланец; 6 – направляющая букса; 7 – поршень; 8 – грязесъемник; 9 – штоковое уплотнение; 10 – круглое резиновое кольцо; 11 – поршневое уплотнение;12 – опорное кольцо; 13 – поршневое уплотнение
Слайд 47Рис.4.Гидравлическая схема стенда
Слайд 48Обозначения на схеме
Н1 – насос гидросистемы; Н2 – насос контура
фильтрации; Н3 – насос нагрузочного контура; Р1 – гидрораспределитель включения
расходомера; РМ – расходомер; ЭД – электродвигатель; Р2- гидрораспределитель включения испытуемого гидроцилиндра;Р3 - гидрораспределитель включения нагрузочного гидроцилиндра; Ц1 – испытуемый гидроцилиндр; Ц2 – нагрузочный гидроцилиндр; ДР, – дроссель; КП1, КП2, КП3 – предохранительные клапаны; МН1, МН2, МН3, МН4, МН5 – манометры; ВН1, ВН2, ВН3, ВН4, ВН5, ВН6, ВН7 - вентили; МЕ1, МЕ 2, МЕ 3 – мерные емкости; Ф – фильтр; ТО – теплообменник; ДТ – датчик
Слайд 49Фактическая подача рабочей жидкости к поршню гидроцилиндра при подаче жидкости
в поршневую полость определяется выражением
, м /с;
при подаче рабочей жидкости в штоковую полость
где Vф - фактическая скорость движения выходного звена гидроцилиндра, м/с;
D,d - диаметр поршня и штока гидроцилиндра, м;
Ŋоб.ц- объемный КПД гидроцилиндра, равен 0,9.
Слайд 50Значение фактической скорости поршня (штока) гидроцилиндра Vф вычисляется по формуле
, м/с,
Где L - длина контрольного участка, м;
T - время прохождения контрольного участка поршнем, с
Слайд 51Теоретическая подача насоса определяется из выражения
где qн, nн - соответственно
рабочий объем насоса, м /об и частота вращения вала
насоса,
с .
С учетом всех измерений и вычислений объемный КПД определяет выражением
Слайд 52ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМНОГО И ОБЩЕГО КПД
ГИДДРОСИТЕМЫ И ВНУТРЕННИХ
УТЕЧЕК ЧЕРЕЗ
ПОРШНЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ГИДРОЦИЛИНДРА РАСЧЕТНЫМ МЕТОДОМ
При определении объемного КПД гидросистемы через
скорость движения выходного звена (штока) гидроцилиндра фактический расход определяется при двух вариантах подачи рабочей жидкости в поршневую и штоковую полости гидроцилиндра. Значение теоретического расхода определяется по при qн= 56 см3, nн= 1500 об/мин.
Слайд 53По результатам расчетов строится график зависимости объемного и общего КПД
гидросистемы в зависимости от давления нагрузки, которое в расчетах принимается
равным: Р1= 4 МПа; Р2= 8 МПа; Р3= 12 МПа; Р4= 16 МПа; Р5= 20 МПа. Объемный к.п.д. определяется по формуле.
Все необходимые значения параметров исходных значений и переменных показателей берутся из таблицы. Расчетная схема представлена на рис.5.
Вариант задания соответствует порядковому номеру по журналу посещаемости группы.
Слайд 54Рис. 5. Расчетная
Гидросхема стенда
Слайд 55
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВНЕШНИХ УТЕЧЕК ЧЕРЕЗ УПЛОТНЕНИЕ ШТОКА
Внешние утечки в гидроцилиндре через
уплотнение штока проверяются на стенде согласно рис.4. Для этой цели
используется мерная емкость МЕ 3 и требуется выполнить все действия согласно п.2.2.9. Для расчета величины утечек необходимо воспользоваться исходными данными из табл.4.
Слайд 56
Таблица 4
Исходных данные для расчета внешних утечек через уплотнение штока
Слайд 58В столбце 5 приведены результаты первого замера объема утечек за
50 двойных ходов через уплотнитель штока. По результатам расчета объема
утечек по формуле 1 и данным табл.3 принимается решение о необходимости замены уплотнений. В столбце 6 приведены результаты второго замера объема утечек за 50 двойных ходов через уплотнитель штока, которые проводятся после замены уплотнений по результатам первого замера. По результатам расчета объема утечек по формуле 1 ( по данным столбца 6 и табл.2) принимается решение о годности или отбраковки гидроцилиндра.
Слайд 60
Таблица 7
Расчетные данные общего КПД гидросистемы
Слайд 63В работе требуется:
Определить скорость движения штока гидроцилиндра;
Вычислить объемный
к.п.д. гидросистемы по произведенным замерам скорости движения штока гидроцилиндра;
Определить
значение гидравлического и механического к.п.д. по полученным значениям давления и по графику рис.3;
По полученным данным построить зависимости ŋобщ=f(P), ŋоб=f(P).
Слайд 64В отчет вносится гидравлическая схема установки и упрощенная схема для
расчета утечек;
В выводах следует сделать заключение о годности гидроцилиндра к
эксплуатации и о соответствии его требованиям по величине утечек через уплотнитель штока. С этой целью необходимо воспользоваться табл.2 и табл.4 предельных значений утечек для гидроцилиндров различного типа и результатов замеров утечек на стенде