Temat /6/: DYNAMIKA UKŁADÓW HYDRAULICZNYCH. WIADOMOŚCI PODSTAWOWE.

Podobne dokumenty
Hydrostatyczne Układy Napędowe Laboratorium. Temat: Dynamika układów hydraulicznych wiadomości podstawowe

Zajęcia laboratoryjne

Zajęcia laboratoryjne

Laboratorium. Hydrostatyczne Układy Napędowe

Wprowadzenie. Napędy hydrauliczne są to urządzenia służące do przekazywania energii mechanicznej z miejsca jej wytwarzania do urządzenia napędzanego.

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych. Sterowanie odbiornikiem hydraulicznym z rozdzielaczem typu Load-sensing

P O L I T E C H N I K A W A R S Z A W S K A

Ćwiczenie Nr 2. Temat: Zaprojektowanie i praktyczna realizacja prostych hydraulicznych układów sterujących i napędów

Zajęcia laboratoryjne

POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTYTUT OBRABIAREK I TECHNOLOGII BUDOWY MASZYN. Ćwiczenie H-4

Laboratorium. Hydrostatyczne Układy Napędowe

Ćwiczenie 1. Badanie aktuatora elektrohydraulicznego. Sterowanie Napędów Maszyn i Robotów Przemysłowych - laboratorium. Instrukcja laboratoryjna

Zajęcia laboratoryjne

symbol graficzny Kierunek przepływu i oznaczenie czynnika hydraulicznego Kierunek przepływu i oznaczenie czynnika pneumatycznego

Zajęcia laboratoryjne Napęd Hydrauliczny

Zawory liniowe. Zawór zwrotny bliźniaczy sterowany. Zawór zwrotny bliźniaczy sterowany. Opis:

Laboratorium. Hydrostatyczne Układy Napędowe

Napęd elektryczny. Główną funkcją jest sterowane przetwarzanie energii elektrycznej na mechaniczną i odwrotnie

MECHANIKA PŁYNÓW LABORATORIUM

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych. Układy rewersyjne

Zajęcia laboratoryjne

Zajęcia laboratoryjne

PROCEDURA DOBORU POMP DLA PRZEMYSŁU CUKROWNICZEGO

Przenośniki Układy napędowe

Hydrostatyczne Układy Napędowe Laboratorium. Temat: Badanie charakterystyk mikropompy zębatej. Opracował: Z. Kudźma, J. Rutański, M.

Wprowadzenie. - Napęd pneumatyczny. - Sterowanie pneumatyczne

WYKŁAD 11 POMPY I UKŁADY POMPOWE

Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska Katedra Ciepłownictwa. Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

Hydrostatyczne Układy Napędowe Laboratorium

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych Napęd hydrauliczny

P O L I T E C H N I K A Ł Ó D Z K A INSTYTUT ELEKTROENERGETYKI ZAKŁAD ELEKTROWNI LABORATORIUM POMIARÓW I AUTOMATYKI W ELEKTROWNIACH

Zmiana punktu pracy wentylatorów dużej mocy z regulowaną prędkością obrotową w obiektach wytwarzających energię cieplną lub elektryczną

Wprowadzenie. Budowa pompy

Własności dynamiczne przetworników pierwszego rzędu

Ćwiczenie Nr 6. Sterowanie objętościowe napędów hydrostatycznych przy zastosowaniu pompy z regulatorem działającym wg zasady stałej mocy.

BUDOWA I TESTOWANIE UKŁADÓW ELEKTROPNEUMATYKI

BADANIA EKSPERYMENTALNE ZAWORU CIŚNIENIOWEGO O ZMODYFIKOWANEJ KONSTRUKCJI

Wykaz ważniejszych oznaczeń Podstawowe informacje o napędzie z silnikami bezszczotkowymi... 13

SPIS TREŚCI PRZEDMOWA WYKAZ WAŻNIEJSZYCH OZNACZEŃ 1. PODSTAWOWE INFORMACJE O NAPĘDZIE Z SILNIKAMI BEZSZCZOTKOWYMI 1.1. Zasada działania i

Ćw. 4. BADANIE I OCENA WPŁYWU ODDZIAŁYWANIA WYBRANYCH CZYNNIKÓW NA ROZKŁAD CIŚNIEŃ W ŁOśYSKU HYDRODYNAMICZNYMM

UKŁADY NAPĘDOWE POMP I WENTYLATORÓW - OSZCZĘDNOŚĆ ENERGII. Mgr inż. Adam Tarłowski TAKOM Sp. z o.o.

Napęd Hydrauliczny. Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych. Funkcja i zastosowania akumulatora hydropneumatycznego

Próby ruchowe dźwigu osobowego

Napędy urządzeń mechatronicznych - projektowanie. Ćwiczenie 1 Dobór mikrosilnika prądu stałego z przekładnią do pracy w warunkach ustalonych

Urządzenia nastawcze

Napędy elektromechaniczne urządzeń precyzyjnych - projektowanie. Ćwiczenie 3 Dobór mikrosilnika prądu stałego do układu pozycjonującego

9.Tylko jedna odpowiedź jest poprawna. 10. Wybierz właściwą odpowiedź i zamaluj kratkę z odpowiadającą jej literą np., gdy wybrałeś odpowiedź A :

Ćwiczenie 1b. Silnik prądu stałego jako element wykonawczy Modelowanie i symulacja napędu CZUJNIKI POMIAROWE I ELEMENTY WYKONAWCZE

Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie Laboratorium z Elektrotechniki z Napędami Elektrycznymi

symbol graficzny kierunek przepływu i oznaczenie czynnika hydraulicznego kierunek przepływu i oznaczenie czynnika pneumatycznego

Zajęcia laboratoryjne

P O L I T E C H N I K A W A R S Z A W S K A

Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska Katedra Ciepłownictwa. Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

Uniwersalne elektrohydrauliczne stanowisko dydaktyczno-badawcze

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

TEMAT: PARAMETRY PRACY I CHARAKTERYSTYKI SILNIKA TŁOKOWEGO

ĆWICZENIE WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYK POMPY WIROWEJ

WYDZIAŁ MECHANICZNY Katedra Budowy i Eksploatacji Maszyn specjalność: konstrukcja i eksploatacja maszyn i pojazdów

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Dynamika układów hydraulicznych

PRACA PRZEJŚCIOWA SYMULACYJNA. Zadania projektowe

Ćwiczenie 1 Dobór mikrosilnika prądu stałego do napędu bezpośredniego przy pracy w warunkach ustalonych

Napędy urządzeń mechatronicznych

Politechnika Poznańska Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania Podstawy Automatyki laboratorium

1. Wstęp. dr inż. Piotr Pawełko / Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia patrz punkt 4!!!

BADANIE ZJAWISK PRZEMIESZCZANIA WSTRZĄSOWEGO

BADANIA PNEUMATYCZNEGO SIŁOWNIKA BEZTŁOCZYSKOWEGO

Matematyczne modele mikrosilników elektrycznych - silniki prądu stałego

Zajęcia laboratoryjne

Zakład Podstaw Konstrukcji i Maszyn Przepływowych. Politechnika Wrocławska. Wydział Mechaniczno-Energetyczny INSTRUKCJA

Materiały dydaktyczne. Semestr IV. Laboratorium

Praca dyplomowa inżynierska

Automatyka i sterowania

Silnik AKU. Jałowy bieg (ciepły silnik, temperatura płynu chłodzącego nie niższa niż 80 C). Numer 0 (dziesiętne wartości wskazań)

Siłownik liniowy z serwonapędem

Napęd pojęcia podstawowe

Spis treści 3. Spis treści

Napęd pojęcia podstawowe

Maksymalna wysokość podnoszenia: 17,56 m Maksymalny zasięg: 14,26 m Silnik: JCB ECOMAX 93 KW KM Przekładnia hydrostatyczna ze sterowaniem

Zajęcia laboratoryjne

Załącznik 1. Obejmuje zdjęcia wykonanych stanowisk i pomocy dydaktycznych do laboratorium Specjalnych Metod Odlewania

BUDOWA I TESTOWANIE UKŁADÓW PNEUMATYKI

POMPY. Seria STU4. CP wersja ze stałym ciśnieniem. Zakres mocy do ok. 8 m³/h i wysokość pompowania 140 m

Pomiar pompy wirowej

Charakterystyki prędkościowe silników spalinowych

Akademia Górniczo- Hutnicza Im. Stanisława Staszica w Krakowie

dr inż. Piotr Pawełko / Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia patrz punkt 6!!!

Napędy urządzeń mechatronicznych - projektowanie. Ćwiczenie 3 Dobór silnika skokowego do pracy w obszarze rozruchowym

Wyszczególnienie parametrów Jedn. Wartości graniczne Temperatura odparowania t o C od 30 do +5 Temperatura skraplania t k C od +20 do +40

PL B1. POLITECHNIKA ŚLĄSKA, Gliwice, PL BUP 20/10

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

Ćwiczenia laboratoryjne z przedmiotu : Napędy Elektryczne, Hydrauliczne i Pneumatyczne

Liczba cylindrów 4 4 4

Laboratorium Maszyny CNC

Wyznaczanie charakterystyk statycznych dwudrogowego regulatora przepływu i elementów dławiących

SPIS TREŚCI Wprowadzenie...str.3 Budowa oznaczenia...str.4 Dane techniczne pomp PZ4 3a. Grupa I...str.5 3b. Grupa II...str.5 3c. Grupa III...str.

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych. Układy ruchu szybkiego

Transkrypt:

1 Temat /6/: DYNAMIKA UKŁADÓW HYDRAULICZNYCH. WIADOMOŚCI PODSTAWOWE. Celem ćwiczenia jest doświadczalne określenie wskaźników charakteryzujących właściwości dynamiczne hydraulicznych układów sterujących i roboczych na podstawie wyznaczonych przebiegów czasowych ciśnienia w stanach przejściowych (rozruch, hamowanie).. Przykładowe opracowanie, przy przyjętych założeniach upraszczających modelu matematycznego, rozruchu hydrostatycznego układu napędowego. 1. WSTĘP. Hydrostatyczne układy napędowe z uwagi na swoje zalety: duża moc, wysoka sprawność, łatwość regulacji i sterowania, wysoki moment rozruchowy znajdują szerokie zastosowanie w maszynach roboczych ciężkich. Jako przykład można podać ładowarki, gdzie napęd osprzętu roboczego jest rozwiązywany wyłącznie na drodze hydrostatycznej, podczas gdy w mechanizmie jazdy spotyka się zarówno rozwiązania hydrostatyczne jak i hydromechaniczne z elementami hydrokinetycznymi. W hydrostatycznych układach napędowych osprzętu stosowane są dwa ogólne rozwiązania: napęd z pompami stałej wydajności; w większości przypadków są to pompy zębate, napęd z pompami o zmiennej wydajności, przeważnie z regulacją automatyczną. Pierwsze rozwiązanie mimo, iż bardziej energochłonne stosowane jest częściej. Podyktowane jest to niewątpliwie niższa cena jednostek zębatych, zwiększoną odpornością na zanieczyszczenia, jak tez i tym, że układ wyposażony w takie pompy jest prostszy w stosunku do układów zawierających pompy z automatyczną regulacją wydajności. Z tego też względu, określenie własności statycznych i dynamicznych oraz ocena poszczególnych obwodów wyposażonych w pompy stałego wydatku pod względem energetycznym nabiera szczególnego znaczenia. W przebiegu procesu pracy hydrostatycznych układów napędowych wyróżnić można dwa podstawowe cykle pracy: cykl pracy ustalonej, cykl pracy nieustalonej. Podczas cyklu ustalonego, parametry charakteryzujące pracę układu jak: ciśnienie, natężenie przepływu, prędkość obrotowa, prędkość liniowa, prędkość kątowa czy też amplituda drgań, mają wartość ustaloną, są niezmienne w czasie. Opisując zatem pracę układu na podstawie charakterystycznych parametrów ustalonych dokonujemy tym samym określenia jego własności statycznych. Cykl pracy nieustalonej jest związany z występowaniem procesów przejściowych wynikających z przejścia układu od pewnego początkowego stanu równowagi do ponownego nowego. Występowanie stanów przejściowych w pracy układu związane jest najczęściej z procesem rozruchu i hamowania, a zatem z dynamicznym charakterem pracy układu. Stan przejściowy jest to stan pracy układu hydrostatycznego lub maszyny odznaczający się zmiennością w czasie, charakterystycznych dla nich parametrów takich jak: ciśnienie, natężenie przepływu, prędkość obrotowa, prędkość liniowa, prędkość kątowa czy też amplituda drgań. Występuje on od momentu wprowadzenia wymuszenia ( uruchomienie, hamowanie), czy też wystąpienia zakłócenia, do momentu osiągnięcia stanu ustalonego tych parametrów. W naszym przypadku jest to wymuszenie skokowe zmiany kierunku przepływu

2 cieczy przez rozdzielacz zapewniające rozpoczęcie realizacji procesu podnoszenia, opuszczania lub hamowania. Znajomość przebiegu zmian parametrów charakterystycznych w funkcji czasu, podczas całego cyklu pracy układu hydraulicznego lub maszyny stwarza możliwość dokonania oceny jej własności dynamicznych. Badania własności dynamicznych hydrostatycznych układów napędowych można dokonać metodami doświadczalnymi na obiekcie rzeczywistym, lub metodą analityczną na drodze opracowania modelu matematycznego. Pomiary doświadczalne zapewniające dużą dokładność i wiarygodność wyników badań własności dynamicznych hydrostatycznego układu napędowego są kosztowne, pracochłonne i wymagają wykorzystywania kosztownej specjalistycznej aparatury. Określenie własności dynamicznych hydrostatycznych układów napędowych na drodze analitycznej jest niezwykle złożone, wymagające przyjęcia szeregu założeń upraszczających co w efekcie zapewnia mniejszą dokładność i wiarygodność wyznaczonych charakterystyk dynamicznych. Wynika to z faktu, że układy hydrostatyczne stanowią obiekty o złożonej strukturze fizycznej, w których podstawowe wielkości charakteryzujące układ przyjmują zmienne wartości, np lepkość czynnika roboczego zmienia się z temperaturą i w mniejszym stopniu z ciśnieniem. Pod wpływem drgań zmienia się przepływ przez szczeliny oraz siły tarcia, a więc straty wolumetryczne i tłumienie. Z tego powodu wielkości te w rozważaniach analitycznych przyjmuje się jako wartości uśrednione odnoszące się do stanów ustalonych. O trafności przyjętych założeń upraszczających, a w efekcie o poprawności rozwiązań analitycznych decydować powinno zawsze porównanie wyników uzyskanych na drodze obliczeń i wyznaczonych eksperymentalnie. 2.ANALIZA TEORETYCZNA. MODEL MATEMATYCZNY ROZRUCHU HYDROSTATYCZNEGO UKŁADU NAPĘDOWEGO. Analiza teoretyczna rozruchu typowego hydrostatycznego układu napędowego ma na celu analityczne ( obliczeniowe) wyznaczenie charakterystyk amplitudowo czasowych przebiegu ciśnienia i prędkości jakie występują podczas tego cyklu pracy. W dalszej kolejności, odczytane z przebiegów czasowych parametry umożliwiają określenie wskaźników charakteryzujących właściwości dynamiczne układu hydraulicznego. Charakterystyki amplitudowo czasowe wyznaczono w oparciu o rozwiązanie powszechnie przyjmowanego układu równań liniowych opisujących przebiegi ciśnień i prędkości tłoka podczas rozruchu. W równaniach tych przyjęto szereg założeń upraszczających: obroty silnika napędzającego pompę są stałe i nie zależą od obciążenia, luzy w elementach układu napędowego w czasie pracy mechanizmu nie ulegają zmianie a czynnik roboczy posiada niezmienne własności fizykalne, przyjmuje się parametry skupione, przecieki występujące w elementach układu napędowego odwzorowano o przepływie laminarnym, pomija się wpływ pulsacji pompy, przełączanie rozdzielacza a więc połączenie pompy z cylindrem odbywa się skokowo w czasie t = 0, przyjmuje się wiskotyczny charakter tłumienia..

3

4

5

6

7

8

9 4. STANOWISKO POMIAROWE. Na Rys.7 przedstawiono schemat hydrauliczny stanowiska do badan stanów przejściowych, który jest odwzorowaniem fizycznym mechanizmu podnoszenia. Układ hydrauliczny składa się z obwodów: napędzającego, sterującego, obciążającego, pomiarowego oraz zabezpieczającego przed przeciążeniem. Układ zasilający stanowi pompa wielotłoczkowa 6 typu PTOZ 40 R napędzana silnikiem elektrycznym 5 typu SZD 114 o mocy 11 kw i prędkości obrotowej n = 1400 obr/min. Układ sterujący składa się z rozdzielacza 8 typu RBS 20/160 P25L(4/3) sterowanego dźwignią, oraz z zaworu dławiącego jednostronnego 9. Obciążenie cylindra 12 stanowią obciążniki 14 prowadzone w prowadnicach 13 za pomocą układu linowego z krążkami linowymi 10. Zabezpieczenie układu przed nadmiernym przeciążeniem realizowane jest za pomocą zaworu maksymalnego 4 typu ZP 42.

10 Układ pomiarowy składa się z pojemnościowego czujnika ciśnienia 11, wzmacniacza 15, Rejestratora 16 oraz manometru 7. Podnoszenie ciężaru 14 realizowane jest za pomocą siłownika 12 zasilanego czynnikiem roboczym z pompy 6 przy położeniu I rozdzielacza 8. Opuszczanie obciążników 14 odbywa się pod wpływem własnego ciężaru po przesterowaniu rozdzielacza 8 z położenia neutralnego N w położenie II. Prędkość opuszczania ciężaru 14 można zmieniać przez odpowiednią regulację zaworu dławiącego jednostronnego 9. Rys.7. Schemat hydrauliczny stanowiska mechanizmu podnoszenia 1 zbiornik, 2 zawór zwrotny, 3 filtr, 4 zawór maksymalny, 5 silnik elektryczny, 6 pompa, 7 manometr, 8 rozdzielacz, 9 zawór dławiący jednostronny, 10 krążki linowe, 11 czujnik ciśnienia, 12 cylinder hydrauliczny, 13 prowadnica, 14 obciążniki, 15 wzmacniacz, 16 rejestrator, 17 zawór zwrotny, 18 zawór odcinający, 19 czujniki temperatury.

11 5. SPOSÓB WYZNACZENIA WIELKOŚCI CHARAKTERYZUJĄCYCH WŁAŚCIWOŚCI DYNAMICZNE HYDRAULICZNEGO UKŁADU PODNOSZENIA. Wyznaczenie wielkości charakteryzujących hydrauliczny układ roboczy, takich jak: czas rozruchu tr, maksymalne odchylenie sygnału pmax, oscylacyjność Osc, współczynnik nadwyżek dynamicznych фd, opiera się na pomiarze przebiegu ciśnienia w funkcji czasu p = f(pt). Ciśnienie w p. 11 mierzone jest za pomocą pojemnościowego czujnika ciśnienia współpracującego ze wzmacniaczem 15 i przedstawiane w postaci oscylogramu otrzymanego z rejestratora 16. Pomiary należy przeprowadzić po ruchu próbnym układu, którego celem jest wykazanie prawidłowości pracy układu. Podczas ruchu próbnego należy sprawdzić czujnikiem ciśnienia 11 nastawę zaworu bezpieczeństwa. Układ podnoszenia pozwala na realizację różnych cykli pracy np: - podnoszenie ciężaru skokami z zatrzymaniem aż do górnego krańcowego położenia, - podnoszenie ciężaru w sposób ciągły od położenia dolnego do górnego położenia krańcowego, - opuszczanie ciężaru z górnego położenia do dolnego z nagłymi zatrzymaniami w trakcie cyklu opuszczania, - opuszczanie ciężaru z górnego położenia do dolnego z nagłym zatrzymaniem tuż nad podłożem. Po wyborze odpowiedniego cyklu pracy i wykonanym ruchu próbnym układu należy zarejestrować przebieg ciśnienia w funkcji czasu pt = f(pt). 6.OPRACOWANIE WYNIKÓW POMIARÓW. Z zarejestrowanego w postaci oscylogramu, przebiegu ciśnienia pt = f(pt) należy wyznaczyć wielkości charakteryzujące właściwości dynamiczne układu podnoszenia: czas rozruchu tr, oscylacyjność Osc, współczynnik nadwyżek dynamicznych фd, częstotliwość drgań układu ω, okres drgań T i współczynnik tłumienia ζ. Przykładowy przebieg ciśnienia w układzie podnoszenia przedstawia rys.8.

12