close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

13.Гидромеханические системы управления и элементы приводов

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Московский государственный технический университет
имени Н.Э. Баумана
Д.Н. Попов, Н.Г. Сосновский, М.В. Сиухин
ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
УПРАВЛЕНИЯ И ЭЛЕМЕНТЫ ПРИВОДОВ
Методические указания к лабораторным работам
по курсу «Динамика и регулирование гидро- и пневмосистем»
Под редакцией Д.Н. Попова
Москва
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана
2008
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК 62.82
ББК 34.447
П58
Рецензент А.Г. Кузнецов
П58
Попов Д.Н., Сосновский Н.Г., Сиухин М.В.
Гидромеханические системы управления и элементы приводов: Метод. указания к лабораторным работам по курсу «Динамика и регулирование гидро- и пневмосистем» / Под ред.
Д.Н. Попова. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. –
27 с.: ил.
В методических указаниях описаны две экспериментальные
установки и аппаратура, используемые при испытаниях гидромеханического следящего привода и электрогидравлического усилителя
(ЭГУ). Изложена методика экспериментального определения статических характеристик гидромеханического следящего привода с
дроссельным регулированием и ЭГУ, частоты автоколебаний гидромеханического следящего привода, показателей частотных характеристик ЭГУ.
Для студентов 5-го курса, изучающих дисциплину «Динамика
и регулирование гидро- и пневмосистем».
УДК 62.82
ББК 34.447
© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ПРЕДИСЛОВИЕ
Данные методические указания содержат руководства по выполнению лабораторных работ, с которых начинается изучение
студентами ряда базовых вопросов дисциплины «Динамика и регулирование гидро- и пневмосистем» [1]. При выполнении этих
лабораторных работ студенты изучают конструкции реальных
устройств, применяемых в следящих гидроприводах, методы экспериментального определения характеристик таких устройств и
имеют возможность сравнивать результаты экспериментов с теоретическими положениями, изучаемыми на лекциях. Выполняя
наряду с домашним заданием, посвященным расчетам электрогидравлических следящих приводов, лабораторные работы, студенты
приобретают навыки, необходимые в следующем семестре при
курсовом проектировании. Указанным путем достигается объединение теории и практики в подготовке будущих инженеров по одному из важных направлений специальности «Гидравлические
машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика».
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
РАБОТА № 1. ИСПЫТАНИЯ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОГО
СЛЕДЯЩЕГО ПРИВОДА С ДРОССЕЛЬНЫМ
РЕГУЛИРОВАНИЕМ
Цель работы – ознакомление с устройством, принципом действия и основными характеристиками гидромеханического следящего привода с дроссельным регулированием.
При выполнении лабораторной работы студенты определяют:
1) коэффициент обратной связи и коэффициент передачи гидропривода;
2) нечувствительность гидропривода к изменению сигнала управления;
3) давление, при котором включается стопор золотника;
4) давление, при котором открывается клапан кольцевания;
5) расход утечки по золотнику;
6) расходную характеристику золотника;
7) частоту автоколебаний гидропривода с подключенными к полостям гидроцилиндра дополнительными емкостями.
1.1. Устройство и принцип действия гидропривода
Схема гидромеханического следящего привода с дроссельным
регулированием дана на рис. 1.1.
Основными устройствами гидропривода являются:
– гидроцилиндр 1 с поршнем 12 (диаметр поршня D = 42 мм,
диаметр штока поршня d = 25 мм, полный ход поршня из одного
крайнего положения в другое L = 58 мм);
– золотник 3 – цилиндрический, четырехщелевой с положительными перекрытиями;
– демпфер 5 предназначен для обеспечения устойчивости гидропривода, регулируется иглой 6.
Кроме уже перечисленных устройств, в гидроприводе установлены:
– обратный клапан 4;
– клапаны 7, которые служат для защиты полостей демпфера от
падения давления ниже допустимого при резких смещениях золотника;
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
– стопор золотника, состоящий из кулачков 2, дифференциального поршня 8, нагруженного пружиной 10, и штока 9;
– клапан кольцевания 11.
Рис. 1.1. Схема гидромеханического следящего привода
с дроссельным регулированием
В случае падения рабочего давления ниже допустимого дифференциальный поршень 8 под действием пружины смещается вправо,
и кулачки 2, поворачиваясь на оси, закрепленной в корпусе, входят в
паз золотника 3. Если в любой из полостей гидроцилиндра 1 давление
рабочей жидкости превышает минимально допустимое, то под действием этого давления поршень 8 отжимается в крайнее левое положение, показанное на схеме, и стопор золотника выключается.
Клапан кольцевания 11 соединяет полости гидроцилиндра друг
с другом, когда вследствие падения давления рабочей жидкости
управление положением штока поршня 12 должно осуществляться
вручную. При падении давления в обеих полостях гидроцилиндра 1
ниже заранее установленного значения клапан кольцевания 11 открывается под действием пружины. Если хотя бы в одной из полостей гидроцилиндра 1 давление жидкости превысит установленное значение, то клапан будет закрыт.
Механизм управления гидропривода выполнен в виде рычагов
AB и CD, соединяющих между собой ручку управления, шток золотника и шток поршня гидроцилиндра.
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рабочей жидкостью для данного гидропривода служит масло
АМГ-10.
Гидропривод работает следующим образом (см. рис. 1.1). При
подаче от насосной станции рабочей жидкости под давлением открывается обратный клапан 4. Под действием давления дифференциальный поршень 8 смещается влево, выводя кулачки 2 из паза
штока золотника. При этом стопор золотника выключается. Если
теперь оператор переместит ручку управления по стрелке на некоторую постоянную величину, то точка A рычага AB сместится в том
же направлении и рычаг AB повернется вокруг оси O против хода
часовой стрелки. Соответственно точка B вместе со штоком золотника переместится влево, золотник займет относительно корпуса
положение, показанное на схеме. Левая полость гидроцилиндра через
центральное окно золотника соединится с линией высокого давления,
а правая полость гидроцилиндра через левое окно золотника – со
сливом. Под действием создавшейся разности давлений в полостях
гидроцилиндра его поршень начнет перемещаться вправо. Одновременно будет перемещаться вправо и точка С рычага СD, который, поворачиваясь на неподвижной оси D, будет перемещать вправо ось O. При неподвижной ручке управления точка A неподвижна,
поэтому при перемещении оси О вправо точка B вместе с золотником будут перемещаться вправо до тех пор, пока золотник не займет
нейтральное положение, что приведет к остановке поршня гидроцилиндра. Ход будет пропорциональным перемещению ручки управления. При перемещении ручки управления в противоположную
сторону перемещения золотника, рычагов и поршня гидроцилиндра
будут происходить в обратных направлениях.
Во время движения на поршень действует сила, равная произведению рабочей площади поршня и разности давлений в полостях
гидроцилиндра. Эта сила во много раз превосходит силу, которую
необходимо прикладывать к ручке управления. Таким образом,
гидропривод, повторяя (отслеживая) движение руки оператора,
одновременно увеличивает силу, прикладываемую к регулирующему органу управляемого объекта.
1.2. Описание лабораторной установки
Для испытания гидропривода используют лабораторную установку (стенд), схема которой изображена на рис. 1.2. Устройства
гидропривода показаны на схеме внутри контура, обведенного
штриховой линией.
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 1.2. Схема лабораторной установки для испытания гидропривода
Кроме привода в лабораторный стенд входят:
– мерный бак 1 для определения расхода жидкости, протекающей через золотник;
– пружина 2 и маятник 3, которые служат для имитации позиционной и инерционной нагрузок на выходное звено гидропривода
(шток поршня гидроцилиндра);
– соединительная муфта 4;
– R и r – плечи рычага, на котором закреплен маятник;
– манометры М1, М2 и М3 для измерения соответственно давлений в напорной линии перед входом в гидропривод и в полостях
гидроцилиндра;
– вентиль В1, который служит для регулирования расхода
жидкости, поступающей из напорной линии на слив;
– вентили В2 и В3, используемые для снятия расходной характеристики;
– емкости 5, подключаемые с помощью вентилей В4 и В5 к полостям гидроцилиндра, для изменения приведенного модуля упругости гидроцилиндра;
– счетчик электрических импульсов (СЭИ), включаемый от
контактов 6;
– электросекундомер (ЭС);
– регулируемый упор 7 золотника;
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
– индуктивный датчик (ИД) линейных перемещений золотника
с вторичной аппаратурой.
Рис. 1.3. Схема насосной
станции
Для питания гидропривода рабочей жидкостью под давлением служит насосная станция, схема которой дана на рис. 1.3. Насос 1 всасывает рабочую жидкость из бака и через фильтр 2 подает ее в линию питания гидропривода. Регулирование расхода
жидкости, поступающей к гидроприводу, осуществляется автоматически с помощью переливного клапана 3. Кроме того, можно
изменять производительность насоса 1, меняя настройку регулятора давления насоса.
1.3. Порядок проведения испытаний
и обработка полученных результатов
ВНИМАНИЕ! Перед началом работы необходимо ознакомиться с инструкцией по технике безопасности.
Определение коэффициента обратной связи и коэффициента
передачи гидропривода
Коэффициент обратной связи K о.с характеризуется отношением
K о.с =
xо.с
,
y
(1)
где xо.с – перемещение золотника, вызванное действием обратной
связи при смещении поршня гидроцилиндра на величину y.
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для гидропривода с механическим управлением при малых
значениях xо.с и y коэффициент K о.с можно найти по отношению
плеч рычагов AB и CD:
K о.с =
AB OD
.
AO CD
(2)
Коэффициент передачи гидропривода K yh рассчитывают по
формуле
y
K yh = h ,
(3)
h
где h – перемещение входного звена, связанного с ручкой управления (точка А на рис. 1.1); yh – перемещение штока поршня гидроцилиндра (выходного звена) при перемещении входного звена
на величину h.
При перемещении точки A (см. рис. 1.2) на величину h точка C
вместе со штоком гидроцилиндра перемещается на величину yh .
Поршень гидроцилиндра всегда занимает установившееся положение при нейтральном положении золотника, поэтому при определении связи между установившимися значениями h и yh точку
B можно считать неподвижной. В случае малых значений h и yh
связь между ними можно найти по отношению плеч рычагов AB и
СD при зафиксированных точках D и B. Соответственно вместо
формулы (3) можно использовать формулу
K yh =
OB CD
.
AB OD
(4)
Для определения K о.с и K yh по формулам (2) и (4) необходимо
предварительно измерить линейкой плечи рычагов AB и CD механизма управления.
Определение нечувствительности гидропривода
к изменению сигнала управления
Вследствие положительных перекрытий золотника и наличия
трения, создаваемого уплотнениями поршня и штока гидроцилиндра, гидропривод имеет зону нечувствительности. Смещение зо9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
лотника в пределах этой зоны не вызывает движения поршня гидроцилиндра.
Испытания для определения зоны нечувствительности гидропривода проводят в такой последовательности (см. рис. 1.2).
Вентилем В1 устанавливают рабочее давление 4 МПа. Давление контролируют по манометру М1. Ручку управления гидропривода медленно перемещают из среднего положения в одну сторону
до тех пор, пока не начнется движение штока поршня гидроцилиндра. В этот момент регистрируют показания датчика перемещения золотника. Затем ручку управления перемещают в противоположную сторону и вновь регистрируют значение перемещения
золотника из среднего положения.
Зону нечувствительности e определяют как среднее арифметическое показаний датчика перемещения золотника П1 и П 2 (в мм),
зарегистрированных при отклонении ручки управления в обе
П + П2
стороны: e = 1
.
2
Испытания повторяют 3 раза.
Определение давления, при котором включается
стопор золотника
Испытания начинают при давлении в напорной линии, равном
4 МПа (контролируют по манометру М1), и среднем положении
ручки управления. Постепенным открытием вентиля В1 (см. рис. 1.2)
давление в напорной линии снижают до значения, при котором
кулачки 2 стопора золотника (см. рис. 1.1) начинают входить в паз
штока золотника.
Испытания повторяют 3 раза. Значение давления, при котором
включается стопор, берут как среднее арифметическое трех показаний манометра М1.
Определение давления, при котором открывается
клапан кольцевания
Начальное давление в напорной линии не должно превышать
4 МПа. Изменяя открытие вентиля В1 (см. рис. 1.2), давление в
напорной линии медленно снижают. После включения стопора
золотника по манометру М1 определяют наибольшее давление,
при котором шток поршня гидроцилиндра перемещается при от10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
клонении ручки управления в ту или иную сторону от среднего
положения.
Испытания повторяют 3 раза. Определяемое значение давления
находят как среднее арифметическое трех зарегистрированных
показаний манометра М1.
Определение расхода утечки жидкости
в золотниковом распределителе
Расход утечки жидкости определяют с помощью мерного бака 1
(см. рис. 1.2) и электросекундомера при постоянном давлении в
напорной линии. Ручку управления удерживают в среднем положении так, чтобы во время опыта шток поршня гидроцилиндра не
перемещался. При измерении расхода вентиль B3 должен быть открыт, а B2 – закрыт. Вследствие малого значения измеряемого расхода утечки, а следовательно, большого промежутка времени, необходимого для заполнения объема, с которого начинается отсчет
на шкале мерного стекла, рекомендуется предварительно заполнить мерный бак рабочей жидкостью до определенного уровня
(переместив ручку управления).
Расход вычисляют по формуле Q = W t , где W – объем, заполненный жидкостью в мерном баке за время t.
Определение расходной характеристики золотника
Расходной характеристикой золотника называют зависимость
Qз = f ( xз ) , где Qз – расход жидкости, протекающей через окна
золотника; xз – смещение золотника.
Давление в напорной линии с помощью вентиля В1 (см. рис. 1.2)
устанавливают равным 4 МПа и затем поддерживают постоянным.
Гайку 7 вращением на резьбовом участке штока подводят к корпусу гидропривода так, чтобы при перемещении ручки управления
от нейтрального положения в сторону гидропривода до упора перемещение золотника составило 0,1…0,15 мм. При этом перемещении золотника определяют первую точку расходной характеристики.
Для измерения расхода открывают вентиль В3, и жидкость из
канала, соединяющего золотник с правой полостью гидроцилиндра, направляется в мерный бак 1 (вентиль В2 должен быть закрыт).
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
После первого замера гайку 7 отворачивают настолько, чтобы при
отведенной в сторону гидропривода (до упора) ручке управления
золотник отклонился от нейтрального положения на 0,2…0,3 мм.
Затем снова измеряют расход жидкости, протекающей через золотник.
В описанной последовательности определяют расходы жидкости для ряда перемещений золотника. Последнее измерение расхода жидкости, протекающей через золотник, проводят при перемещении золотника из нейтрального положения на 0,9…1,0 мм.
Во время испытаний результаты измерений заносят в таблицу
(табл. 1.1). В последнем столбце этой таблицы записывают вычисленные значения расходов жидкости.
Таблица 1.1
№ x , мм М1, М2,
п/п з
МПа МПа
Wн,
см3
Wк,
см3
t, c
W = Wк – Wн,
см3
Qз = W t ,
см3/с
Примечание. Здесь Wн и Wк – соответственно начальный и конечный
объем, заполненный жидкостью в мерном баке.
По данным табл. 1.1 строят расходную характеристику
Qз = f ( xз ), причем масштаб графика выбирают так, чтобы на характеристике была заметна зона, влияющая на нечувствительность
гидропривода (рис. 1.4).
Рис. 1.4. Расходная характеристика золотника
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В характеристике указывают значение перепада давления на
золотнике, при котором определяли расходную характеристику.
Этот перепад находят по разности показаний манометров М1 и М2.
Определение частоты автоколебаний гидропривода
с подключенными к полостям гидроцилиндра
дополнительными емкостями
При определенном сочетании параметров гидропривода в нем
возникают автоколебания. Одним из таких параметров является
собственная частота нагруженного гидроцилиндра
ω 0ц =
2 Fц2 Eц
V0 m
,
(5)
где Fц – рабочая площадь поршня гидроцилиндра; Eц – приведенный модуль упругости гидроцилиндра; V0 – объем жидкости, заключенной в одной полости гидроцилиндра (при среднем положении поршня) и в присоединенных к этой полости каналах;
m – приведенная к штоку поршня гидроцилиндра масса маятника 3 (см. рис. 1.2).
Уменьшение значения ω 0ц способствует возникновению автоколебаний, что подтверждают следующие испытания.
При закрытых вентилях В3, В4 и В5 вентилем В1 в напорной
линии устанавливают давление, равное 4 МПа. После этого проверяют работу гидропривода при плавных и резких перемещениях ручки управления. Гидропривод будет работать без автоколебаний.
Уменьшения значения ω 0ц , как ясно из формулы (5), можно достигнуть, увеличив объем V0 . На стенде с этой целью
предусмотрены емкости 5 (см. рис. 1.2), заполненные рабочей
жидкостью. При открытии вентилей В4 и В5 эти емкости подсоединяются к полостям гидроцилиндра. Теперь после резкого
перемещения ручки управления в гидроприводе будут возникать автоколебания.
Для определения частоты автоколебаний служит счетчик электрических импульсов. Эти импульсы создаются вследствие замы13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
кания электрической цепи двумя контактами 6 (см. рис. 1.2), один
из которых колеблется вместе со штоком золотника, а другой неподвижно закреплен на корпусе гидропривода. Счетчик электрических импульсов приводят в действие тумблером одновременно с
пуском электросекундомера. Измерение числа импульсов проводят в течение определенного промежутка времени, после чего
счетчик и секундомер отключают. Частота автоколебаний f а = n t ,
где n – число колебаний, измеренное по счетчику за время t , определяемое по секундомеру.
Измерение п и t повторяют 3 раза. Окончательное значение
f а принимают как среднее арифметическое из трех полученных
результатов.
Частота автоколебаний в гидроприводе с механическим
управлением практически совпадает с его собственной частотой, поэтому экспериментально значение ω 0ц можно опреде-
( ) э = 2π f а .
( )э
лить так: ω 0ц
Расчетное значение ω 0ц находят по формуле (5), причем объем
V0 принимают с учетом объема дополнительной емкости, подключенной к каждой полости гидроцилиндра при эксперименте. Из-за
невозможности точного учета податливости крепления гидроцилиндра к станине стенда, наличия нелинейностей в характеристиках
привода, а также в связи с неизвестным содержанием нерастворенного воздуха в жидкости вместо приведенного модуля упругости
гидроцилиндра Eц при расчете приходится принимать значение
модуля объемной упругости жидкости Bж . При этих условиях в
формулу (5) подставляют следующие значения: Fц = 8,94 ⋅ 10−4 м 2 ;
Bж = 1372 ⋅ 106 Па (для масла АМГ-10): V0 = 3,88 ⋅ 10−3 м 2 ;
mм = 150 кг , где mм – масса маятника; значение m определяется по
формуле m = mм ( R / r ) 2 .
Содержание отчета
Отчет должен содержать:
1) замеренные при испытаниях гидропривода данные и результаты их обработки;
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2) расходную характеристику Qз = f ( xз );
3) вычисленное и измеренное значения частоты автоколебаний.
Контрольные вопросы
1. Как устроен и как работает гидропривод?
2. Какими устройствами снабжена лабораторная установка и каково назначение каждого устройства?
5. В какой последовательности проводят испытания гидропривода?
4. Чем вызвана нечувствительность гидропривода к сигналам
управления?
5. От чего зависит расход жидкости, протекающей через золотник при одном и том же отклонении его от нейтрали?
6. Как влияет на собственную частоту гидропривода объем жидкости в полостях гидроцилиндра и в присоединенных к ним емкостях?
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
РАБОТА № 2. ИЗУЧЕНИЕ СХЕМ И КОНСТРУКЦИЙ
ДВУХКАСКАДНЫХ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИХ
УСИЛИТЕЛЕЙ. ИСПЫТАНИЯ УСИЛИТЕЛЯ
Цель работы – изучение устройства и принципа действия
двухкаскадных электрогидравлических усилителей (ЭГУ) разных
видов; определение статических и динамических характеристик
ЭГУ с соплом-заслонкой [2].
В первой части этой работы студенты изучают двухкаскадные
ЭГУ (схемы и конструкции ЭГУ [3], а также образцы их деталей),
выпускаемые отечественными и западными производителями гидрооборудования.
Во второй части работы студенты проводят испытания ЭГУ
для определения следующих характеристик:
1) расход утечки рабочей жидкости в отсутствие сигнала
управления;
2) расходная характеристика при гидравлически ненагруженных выходных каналах усилителя;
3) расходно-перепадная характеристика при различной гидравлической нагруженности выходных каналов усилителя;
4) перепадная характеристика при полностью закрытых выходных каналах усилителя;
5) показатели амплитудной и фазовой частотных характеристик усилителя.
2.1. Описание лабораторной установки
В этой установке жидкость под давлением питания, контролируемым по манометру М1 (рис. 2.1), подводится от насосной станции (такой же, как в работе № 1) к центральной полости золотника
и входному дросселю гидравлического моста, который понижает
давление питания ЭГУ до необходимого значения, контролируемого по манометру М4 (в некоторых конструкциях входной дроссель отсутствует и жидкость под давлением питания поступает
непосредственно к гидравлическому мосту). Далее поток разветв16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ляется и через плечевые дроссели направляется к соплам, частично
прикрытым заслонкой, которая жестко связана с якорем
электромеханического преобразователя (ЭМП).
Рис. 2.1. Схема лабораторной установки для испытания ЭГУ
При отклонении якоря ЭМП от нейтрального положения зазор
между заслонкой и одним соплом уменьшается, а противоположный зазор увеличивается. Вследствие этого равенство расходов
через сопла нарушается, соответственно изменяются потери давления на плечевых дросселях и возникает разность давлений, действующих на торцы золотника. Такая разность давлений, измеряемая с помощью манометров М2 и М3, создает силу, смещающую
золотник до тех пор, пока она не будет уравновешена силой двух
нагружающих золотник пружин и гидродинамической пружины.
При смещении золотника жидкость из напорной линии поступает
в одну полость гидроцилиндра, а из другой полости – в сливную
линию. Для обеспечения одинаковых скоростей перемещения
штока гидроцилиндра (выходного звена гидропривода) в обоих
направлениях в сливной линии могут быть установлены два регулируемых дросселя.
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
При работе ЭГУ давление после входного дросселя (манометр
М4) остается почти постоянным в широком диапазоне отклонений
заслонки от нейтрали, если сохраняется постоянным давление питания (манометр М1). Это вызвано тем, что расход жидкости, протекающей через входной дроссель, изменяется незначительно, поскольку уменьшение расхода через одно из сопел компенсируется
увеличением расхода через противоположное сопло.
Гидроцилиндр с поршнем 1 (см. рис. 2.1), размеры которого
D = 55 мм, d = 22 мм, предназначен для изменения расхода жидкости, протекающей через золотник ЭГУ, и для создания гидравлической нагруженности выходных каналов усилителя. Рабочий ход
поршня при испытаниях может быть измерен линейкой 2 при соответствующей установке концевых выключателей 3.
Электрический пульт управления 4 предназначен для питания
обмотки подмагничивания, дополнительной обмотки и подачи командных электрических сигналов управления в обмотку управления ЭМП при повороте рукоятки потенциометра управления (ПУ).
Контроль за током управления в обмотках ЭМП ведется с помощью миллиамперметров А1 и А2. Кроме того, пульт управления
имеет клеммы для подсоединения электрического секундомера,
концевых электровыключателей 5 и электромагнитного клапана 6.
Электромагнитный клапан 6 служит для переключения потока
рабочей жидкости из сливной магистрали ЭГУ в мерный бак 5 при
подаче электрического сигнала с пульта управления.
С помощью мерного бака 5 определяется суммарный расход
жидкости, протекающей через оба сопла в ЭГУ.
Манометры М1 – М7 необходимы для измерения давлений при
определении статических характеристик ЭГУ.
2.2. Порядок проведения испытаний
и обработка полученных результатов
ВНИМАНИЕ! Перед началом работы необходимо ознакомиться с инструкцией по технике безопасности.
Определение расхода утечки рабочей жидкости
в отсутствие сигнала управления
Расход утечки определяется при нейтральном положении заслонки, которое она занимает в случае нулевого значения тока
управления.
18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
До начала испытаний необходимо убедиться в том, что рукоятка потенциометра управления находится в среднем положении,
переключатели электрических сигналов к обмоткам ЭМП и переключатель «Отсчет» (см. рис. 2.1) поставлены в положение «Выключено». Вентили B1 и В2 должны быть полностью открыты, а
вентили В3 и В4 – закрыты. После этого электрическую часть стенда подключают к сети питания. Вентилем В1, регулирующим расход жидкости, которая поступает из напорной линии на слив, устанавливают рабочее давление 9,8 МПа. Давление контролируют
по манометру М1. Рукояткой потенциометра устанавливают нулевое значение тока управления (показания миллиамперметров А1 и
А2 одинаковы). Для измерения расхода вентиль В2 закрывают и
переключатель «Отсчет» переводят в положение «Включено». При
этом одновременно происходит включение электросекундомера и
перемещение золотника электромагнитного крана в такое положение, при котором поток жидкости из сливной полости сопел ЭГУ
направляется в мерный бак 5. Переключатель «Отсчет» возвращается в положение «Выключено» после достижения уровнем жидкости указываемой преподавателем отметки на шкале мерного
стекла бака.
Расход утечки Qут вычисляют по формуле Qут = W t , где W –
объем бака, заполненный жидкостью за время t.
Опыт повторяют 3 раза. Окончательное значение Qут определяют как среднее арифметическое трех измерений.
Определение расходной характеристики ЭГУ
при ненагруженных выходных каналах
()
Расходной характеристикой ЭГУ Qз = f iу
называется зави-
симость расхода жидкости Qз , протекающей через окна распределительного золотника, от тока управления iу , подводимого к ЭМП
(см. рис. 2.1). Эта зависимость определяется в отсутствие гидравлической нагрузки на выходные каналы. При проведении этого
опыта вентили В3 и В4 должны быть полностью открыты. Давление
в напорной линии с помощью вентиля В1 устанавливают равным
9,8 МПа (контроль осуществляют по манометру М1). Перед установкой необходимых значений токов управления iу и замерами
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
значений Qз следует определить зону нечувствительности iу.н . С
этой целью по миллиамперметрам A1 и А2 регистрируют значения
токов управления ( −iу.min ) и ( +iу.max ), при которых начинается
движение штока поршня гидроцилиндра. Ток управления изменяют поворотом рукоятки потенциометра управления от среднего
положения сначала по ходу часовой стрелки, а затем – против.
Испытания повторяют 3 раза.
В дальнейшем для вычисления значений Qз , соответствующих
определенному значению iу , необходимо рассчитать скорость
движения штока поршня гидроцилиндра (по замеряемому с помощью электросекундомера времени t, за которое шток проходит
путь L между двумя концевыми электровыключателями 3).
Тогда Qз = vп Fп , где vп – установившаяся скорость движения
поршня; Fп – площадь поршня
(эффективная).
После каждого замера поршень
гидроцилиндра возвращается в
исходное крайнее положение, что
вызывается изменением знака
(с помощью переключателя «Реверс») управляющего сигнала,
подводимого к ЭМП. Результаты
измерений и вычислений заносят в
табл. 2.1, затем строят график
Рис. 2.2. Расходная характерифункции Qз = f iу , причем масстика ЭГУ
()
штаб графика выбирают так, чтобы на характеристике была заметна зона нечувствительности гидропривода (рис. 2.2).
Таблица 2.1
№ п/п
А1,
дел.
I1,
мА
А2,
дел.
I2,
мА
iу = I1 − I 2 ,
мА
t, c
vп ,
см/с
Qз ,
см3/с
Примечание. Здесь I1 и I2 – токи управления в обмотках ЭМП; А1 и А2 –
показания миллиамперметров А1 и А2 соответственно.
20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Определение расходно-перепадной характеристики ЭГУ
при нагруженных выходных каналах
Расходно-перепадная характеристика ЭГУ Qз = f ( pн ) – зависимость расхода Qз жидкости, протекающей через окна распределительного золотника, от разности давлений pн (давление нагрузки) в выходных каналах при постоянном токе управления
iу = const. Замеры производят при движении штока поршня гидроцилиндра в одну сторону, например вправо (см. рис. 2.1). Изменения pн добиваются постепенным закрытием вентиля В4, установленного в сливной линии, и фиксируют по манометрам М6 и
М7. Давление в напорной линии с помощью вентиля В1 устанавливают равным 9,8 МПа и затем поддерживают постоянным (контроль осуществляют по манометру М1). Управляющий сигнал iу
устанавливают поворотом рукоятки потенциометра и также поддерживают постоянным. Первую точку характеристики Qз = f ( pн )
снимают при открытом вентиле В4, т. е. при pн = 0, и соответствующем значении Qз . Затем проводят опыт при полностью закрытом вентиле В4, т. e. при Qз = 0 и pн = pн.max . Для определения
нескольких промежуточных точек характеристики необходимо
каждый раз изменять открытие вентиля В4. Замеры значений Qз
производят по методике, описанной ранее. Аналогичные характеристики могут быть получены для ряда других значений управляющего сигнала iу .
Результаты измерений и вычислений заносят в табл. 2.1, затем
(
)
строят график функции Qз = f pн , iу с указанием на нем значений управляющего тока iу (рис. 2.3).
Определение перепадной характеристики
при полностью закрытых выходных каналах
Перепадная характеристика ЭГУ представляет собой зависи-
()
мость pн = f iу при полностью закрытых выходных каналах, где
pн – разность давлений в выходных каналах; iу – ток управления.
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Эту характеристику определяют при полностью закрытых вентилях
В3 и В4. Значения pн определяют по разности показаний манометров М6 и М7 для нескольких значений iу , положительных и
отрицательных. По результатам измерений строят график (рис. 2.4).
Рис. 2.3. Расходно-перепадная
характеристика ЭГУ
Рис. 2.4. Перепадная
характеристика ЭГУ
Определение показателей амплитудной
и фазовой частотных характеристик ЭГУ
Амплитудные и фазовые частотные характеристики представляют собой зависимости относительной амплитуды и фазы выходной величины от частоты входного сигнала. Выходной величиной
для ЭГУ является xз , входной – электрический ток iу , подаваемый на вход ЭМП.
Блок-схема аппаратуры, используемой при испытаниях ЭГУ,
показана на рис. 2.5.
Низкочастотный генератор периодических колебаний (НГПК)
подает электрический синусоидальный сигнал U вх заданной частоты на вход электронного усилителя, с выхода которого электрический ток iу поступает в обмотки управления ЭГУ. Последний
откликается на него соответствующим перемещением золотника с
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
той же частотой, но со своей фазой и амплитудой, которые зависят
от частоты.
Рис. 2.5. Блок-схема аппаратуры для снятия
частотных характеристик ЭГУ
Электрический сигнал U вх поступает также на вход x горизонтальной развертки электронно-лучевого осциллографа.
Перемещение золотника преобразуется датчиком (см. «Датчик
перемещения» на рис. 2.5) в электрический сигнал U вых , который
подается на вход y вертикальной развертки электронно-лучевого
осциллографа. В результате этого на экране появляется замкнутая
кривая. Двойная амплитуда входного сигнала на этой кривой
представлена отрезком a. Отрезок b соответствует двойной амплитуде выходного сигнала. Отрезок а', отсекаемый замкнутой
кривой на горизонтальной оси координат, может быть использован
для определения сдвига фазы ϕ выходного сигнала относительно
входного с помощью соотношения ϕ = arcsin(a ′ a).
Динамические качества ЭГУ обычно характеризуют указанными в табл. 2.2 показателями.
При проведении опыта определяют только частоты, при которых ЭГУ имеет сдвиг фаз –90° и –180°, а амплитудную характеристику ЭГУ оценивают по частоте пропускания сигнала.
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 2.2
Показатели
Фазовый сдвиг:
–90°
Частота, Гц
fϕ=−90º = ...
–180°
Отношение амплитуд –3 дБ
fϕ=−180º = ...
f L =−3 дБ = ...
Содержание отчета
Отчет должен содержать:
1) значение расхода Qут при iу = 0;
2) таблицы, по которым построены все статические характеристики ЭГУ;
3) графики функций Qз = f (iу ) ; Qз = f ( pн , iу ) при iу = const;
()
pн = f iу ;
4) значения частот, определяемых при динамических испытаниях ЭГУ.
Контрольные вопросы
1. Как устроены и как действуют ЭГУ, рассмотренные в первой
части лабораторной работы?
2. Какими устройствами снабжена испытательная установка и
каково назначение каждого устройства?
3. В какой последовательности проводят испытания по определению статических характеристик ЭГУ?
4. Как измеряют расход Qз жидкости, протекающей через
окна распределительного золотника, при определении характеристик Qз = f (iу ) и Qз = f ( pн , iу ) ?
5. Как измеряют перепад давлений pн при определении расходно-перепадной характеристики ЭГУ с гидравлически нагруженными выходными каналами?
6. Как определяют характерные частоты ЭГУ?
24
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Попов Д.Н. Динамика и регулирование гидро- и пневмосистем. М.:
Машиностроение, 1987. 464 с.
2. Попов Д.Н. Механика гидро- и пневмоприводов: Учеб. для вузов.
М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 320 с.
3. Беязов Й.Й. Аналоговые гидроусилители/ Пер. с болг. С.И. Нейковского. Л.: Машиностроение, 1983. 151 с.
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие ................................................................................................
Работа № 1. Испытания гидромеханического следящего привода
с дроссельным регулированием .................................................................
1.1. Устройство и принцип действия гидропривода .........................
1.2. Описание лабораторной установки .............................................
1.3. Порядок проведения испытаний и обработка полученных
результатов......................................................................................
Содержание отчета ......................................................................................
Контрольные вопросы ................................................................................
Работа № 2. Изучение схем и конструкций двухкаскадных электрогидравлических усилителей. Испытания усилителя ................................
2.1. Описание лабораторной установки .............................................
2.2. Порядок проведения испытаний и обработка полученных
результатов .....................................................................................
Содержание отчета ......................................................................................
Контрольные вопросы ................................................................................
Список литературы .....................................................................................
26
3
4
4
6
8
14
15
16
16
18
24
24
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Учебное издание
Попов Дмитрий Николаевич
Сосновский Николай Геннадьевич
Сиухин Михаил Викторович
ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
И ЭЛЕМЕНТЫ ПРИВОДОВ
Редактор А.К. Яковлева
Корректор Г.С. Беляева
Компьютерная верстка А.Ю. Ураловой
Подписано в печать 20.05.2008. Формат 60×84/16. Бумага офсетная.
Усл. печ. л. 1,63. Уч.-изд. л. 1,55. Тираж 100 экз.
Изд. № 157. Заказ
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана
Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана
105005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5
Документ
Категория
Другое
Просмотров
58
Размер файла
391 Кб
Теги
элементы, гидромеханических, система, приводов, управления
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа