Розробка інформаційно-вимірювальної системи для перевірки гідромоторів

(1.23)

Механічні втрати при обертанні ротора у в'язкому середовищі

 (1.24)

де -- довжина ротора; -- коефіцієнт динамічної в'язкості; -- кутова швидкість обертання ротора; -- зазор між ротором і корпусом; -- середній радіус дії сил тертя.

Теоретичний (індикаторний) момент об'ємної гідромашини з урахуванням виразу (1.15)

(1.25)

де -- теоретична потужність (потужність на виході насоса або на вході гідромотора).

Механічні втрати в об'ємних гідромашинах характеризуються механічним ККД. Механічний ККД [див. вирази (1.23), (1.25)] насоса

(1.26)

Механічний ККД гідромотора

(1.27)

При зростанні перепаду тисків (від 0 до Дp1) механічний ККД насоса зростає, тому що механічні втрати ДМ зростають значно повільніше, ніж момент Мн на валу насоса (рис. 1.2, а). В діапазоні зміни перепаду тисків від Дp1 до Дp2 механічний ККД практично не змінюється, тому що втрати збільшуються так само, як момент Мн. Подальше зростання тиску нагнітання призводить до зниження ККД, що зумовлено зростанням механічних втрат через зміну характеру тертя деталей насоса. Чисто рідинне тертя переходить в сухе через вичавлювання мастильної плівки в зоні взаємодії рухомих деталей, що зумовлено зростанням контактного тиску в ущільненнях.

Залежність механічного ККД гідромотора від перепаду тисків Др (рис. 1.2, б) характеризується зоною нечутливості 0...Др0. Перепад тисків Дp0 створює необхідний момент для зрушення вала гідромотора при подоланні опору тертя без зовнішнього навантаження. Для гідромоторів з регульованим робочим об'ємом Дp0 матиме більше значення при зменшенні робочого об'єму.

рис 1.2 Залежність механічного ККД насоса (а) та гідромотора(б) перепаду тисків.

Втрати на подолання сил тертя між частинками в'язкої рідини, яка рухається в каналах гідромашини, називають гідравлічними, а втрати моменту, викликані зменшенням тиску в напорній лінії через втрати по довжині каналів і в місцевих опорах об'ємної гідромашини, враховують гідравлічним ККД. Через складність вимірювання втрат напору, обумовлених гідравлічним опором, гідравлічні втрати окремо не обчислюють, а всі втрати на подолання сил тертя (контактних і між частинками рідини) враховують механічним ККД.

Загальним ККД гідромашини називають відношення корисної потужності (на виході) до витраченої потужності (на вході), враховуючи при цьому як об'ємні, так і механічні втрати енергії. Значення цього ККД обчислюється як добуток об'ємного і механічного ККД. Якщо через N позначити потужність на валу насоса або гідромотора, то з урахуванням (1.20), (1.22), (1.26), (1.27) загальні ККД насоса зн та гідромотора зм такі:

(1.28)

(1.29)

Для забезпечення високого значення загального ККД суттєву роль відіграє вибір рідини з відповідною динамічною в'язкістю. Застосування рідини з підвищеною динамічною в'язкістю позитивно впливає на об'ємний ККД гідромашини, зменшуючи витік. Однак підвищення в'язкості збільшує втрати на подолання сил тертя, зменшуючи механічний ККД. Вибір в'язкості, яка забезпечує в сумі найменші об'ємні та механічні втрати, дає можливість експлуатувати гідромашину з найбільшим загальним ККД.[2]

1.4 Гідромотори

Гідромотор -- це об'ємний гідродвигун обертального руху.

Завдяки властивості оборотності роторних насосів, кожної з них у принципі може бути використаний як гідромотор, тому гідромотори класифікують так само, як і роторні насоси, тобто розділяють на шестеренні, гвинтові, шиберні (пластинчасті) і поршневі (радіальні й аксіальні). У конструкції гідромоторів однак можна помітити деякі відмінності від відповідних роторних насосів, обумовлені різним функціональним призначенням цих гідромашин. Так, пластинчастий гідромотор на відміну від насоса має пружини, що виштовхують пластини з прорізів ротора і тим забезпечують пуск гідромотора. В аксіально-поршневих гідромоторах установлюється кут нахилу блоку циліндрів (до 40°) більший, ніж у таких же насосів (до 30°).

Найбільше поширення в гідроприводах літаків, тракторів, будівельно-дорожніх машин, верстатів і інших машин одержали роторно-поршневі гідромотори.

Так само як і роторний насос, гідромотор характеризується насамперед робочим обсягом, тобто ідеальною витратою рідини через гідромотор за один оберт ротора

Qи = V0n = Vкzkn (1.30)

Дійсна витрата через гідромотор більше, ніж ідеальний тому, що на відміну від насоса витоку в гідромоторі спрямовані в ту ж сторону, що й основний потік. Тому об'ємний ККД гідромотора виражається не так, як для насоса, а саме

(1.31)

Частота обертання вала гідромотора з обліком об'ємного ККД

(1.32)

Перепад тиску на гідромоторі визначається різницею між тисками на вході і на виході, тобто

pг.м.=p1-p2 (1.33)

Корисна потужність гідромотора дорівнює добуткові моменту, що крутить, на його валові на кутову швидкість вала:

(1.34)

Потужність, споживана гідромотором,

N=Q·pг.м (1.35)

Відношення Nп/N визначає загальний ККД гідромотора, що так само, як і у випадку роторного насоса, дорівнює добуткові Двох часток ККД -- об'ємного на механічний, тобто

(1.36)

Переписавши останнє вираження у виді

(1.37)

і замінивши з урахуванням попередніх формул після скорочення на n і з0, одержимо вираження для моменту на валові гідромотора називають ідеальним моментом, споживаним насосом або гідромотором, що розвивається, без обліку втрат енергії.

(1.38)

У цій формулі вираження

Ми = р0/2р (1.39)

ККД гідромоторів так само, як і роторних насосів, визначаються по теорії подоби роторних гідромашин як функції критерію подоби о. При цьому як і для насосів можна виявити оптимальні значення про, яким відповідають максимальні ККД. [3]

2. Методика повірки

2.1 Загальні вимоги до повірки

Похибка виміру параметрів при попередніх, приймальних, періодичних і типової повірки в не повинна перевищувати:

±0,5 % -- робочого об'єму ;

±1,5 % -- тиску;

±0,5'% -- частоти обертання;

±1,0% --обертальний момент;

±1,5 % -- витрати робочої рідини;

±2,0 % -- маси;

± 1 °С -- температури;

±3 % -- частоти реверса;

±0,02 з -- часу реверса;

±5 % -- кутової швидкості;

±0,1 з -- часу (крім часу реверса);

Похибка виміру параметрів при приймально-здавальної повірки не повинна перевищувати:

±2,5 % -- тиску;

±2,5 % -- витрати робочої рідини;

±2,0 % -- частоти обертання;

±2,0 % --обертального моменту;

±2 С -- температури.

При усіх видах повірка гідромоторів за схемою з рекуперацією енергій похибка виміру параметрів повинна бути зазначена в стандартах або технічних умовах на гідромотори конкретного типу.

Повірку гідромоторів варто починати з перевірки функціонування, міцності і герметичності.

Параметри варто вимірювати при сталому тепловому режимі. Відхилення температури робочої рідини в гідробаці від зазначеної в стандартах або технічних умовах на гідромотори конкретного типу при проведенні вимірів не повинні перевищувати:

±2°С -- при попередніх, приймальних, типових і періодичної повірки ;

±4°С -- при приймально-здавальних повірках .

Повірку варто проводити на робочій рідині, марка і клас чистоти якій зазначені в стандартах або технічних умовах на гідромашини конкретного типу. Перед повіркою гідромотори варто піддавати обкатуванню в обсязі і на режимах, установлених стандартами або технічними умовами на гідромотори конкретного типу. Допускається сполучати обкатування з перевіркою функціонування і герметичності.

Повірку варто проводити на стендах, що повинні бути атестовані. Допускаються інші схеми повірки , технічно й економічно обґрунтовані конкретним виробництвом гідромоторів і задовольняючих вимог похибки виміру параметрів.

Через 500 ч роботи стенда, але не рідше одного разу в шість місяців, варто перевіряти в'язкість робочої рідини і клас її чистоти за ДСТ 17216--71.

2.2 Проведення повірки

Параметри гідромоторів і насосів-моторів при усіх видах приймально-здавальних випробувань, варто перевіряти при номінальному значенні перепаду тисків. При випробуванні гідромоторів на стендах з рекуперацією потужності допускається перевіряти параметри, узагальнені для двох одночасно випробовуваних гідромоторів.

Параметри при приймально-здавальної повірки варто перевіряти при номінальній частоті обертання і максимальному значенні робочого об'єму (для гідромоторів з регульованим робочим об'ємом ).

Допускається перевіряти параметри при тиску і частоті обертання, менше номінальних значень: для гідромоторів номінальною потужністю від 75 до 200 квт -- на 20 %, більш 200 квт -- на 40 % з наступним розрахунковим приведенням параметрів до номінального режиму.

Тиск на вході в гідромотор, на виході з нього і тиск дренажу варто вимірювати манометрами, встановленими в напірній, зливальній і дренажній гідролініях на мінімально можливій відстані від гідромотора.

При проведенні повірки манометр для грубого виміру повинний бути включений постійно, а манометр для точного виміру тільки на період виміру.

При вимірі тиску методом осцилографування варто здійснювати манометрами одночасний візуальний контроль тиску.

Зовнішній вигляд гідромоторів і насосів-моторів (огляд зовнішнього виконання, покрить, маркірування) варто перевіряти на відповідність вимогам ДСТ 17411-81, ДСТ 13823-78, ДСТ 15108--80.

Перевірку габаритних і приєднувальних розмірів варто проводити засобами вимірів лінійних і кутових величин.

Масу варто перевіряти зважуванням, при цьому порожнина гідромотора повинні бути вільними від робочої рідини.

Перевірку матеріалів деталей варто проводити по сертифікатах.

При перевірці функціонування варто перевіряти:

- здійснення обертання вихідної ланки гідромотора шляхом підведення робочої рідини до робочих порожнин гідромотора;

- зміна частоти обертання вихідної ланки гідромотора шляхом підведення робочої рідини перемінної витрати до робочих порожнин гідромотора;

- зміна напрямку обертання вихідної ланки гідромотора при зміні підведення робочої рідини до робочих порожнин гідромотора (при іспитах реверсивних гідромоторів);

- відсутність підвищеної вібрації, ударів, стукотів, різкого шуму, поштовхів тиску в магістралях, підвищеного нагрівання;

- характер виходу робочої рідини з дренажного трубопроводу (рівномірність, наявність повітряних пухирців і т.п.); витік робочої рідини з-під пробок, кришок, фланців по валі і т.п.;

Перевірку функціонування варто проводити в два етапи: на початку повірки без навантаження не менш двох короткочасних включень гідромотора на 5--10 с, а потім під навантаженням до максимального значення тиску.

Гідромотори повинні функціонувати зі збереженням заданих параметрів після випробувань тиском до максимального включно при тривалості випробувань, встановленої в стандартах або. технічних умовах на вироби конкретного типу.

При попередніх, приймальних, періодичних і типової повірки функціонування варто перевіряти при максимальній температурі робочої рідини, а також при інших температурах, зазначених у стандартах або технічних умовах на гідромотори конкретного типу.

Перевірці на міцність варто піддавати всі порожнини, у яких під час роботи гідромотора може бути створений робочий тиск.

Міцність гідромоторів варто перевіряти шляхом підведення робочої рідини до порожнини гідромотора при тиску 1,5 номінального, (але не менш максимального) з витримкою не менш 3 хв.

При повірці потіння зовнішніх поверхонь, текти по різьбленнях і стикам не допускаються.

Перевірці на зовнішню герметичність варто піддавати всі порожнини, у яких під час роботи гідромотора може бути створений робочий тиск.

Зовнішню герметичність варто перевіряти візуально при підведенні робочої рідини в робочі порожнини гідромотора під тиском до максимального, але не нижче 1,25 номінального, при максимальній температурі робочої рідини і максимальному тиску дренажу.

При повірці потіння зовнішніх поверхонь, текти робочої рідини через нерухомі з'єднання й ущільнення, стінки, стики, зварені і нарізні сполучення не допускаються.

Не допускається витік робочої рідини через рухливі з'єднання, якщо в стандартах або технічних умовах на гідромотори конкретного типу не встановлене значення витоку.

Примітка. Допускається при приймально-здавальній повірці перевіряти гідромотори на зовнішню герметичність при температурі робочої рідини, при якій визначають основні параметри гідромоторів, і при тиску дренажу не вище максимального.

Робочий обсяг варто вимірювати за ДСТ 17108--79.

Номінального, максимального і максимального і мінімальну частоты обертання варто перевіряти при номінальному перепаді тисків або при перепадах тиску, зазначених у стандартах або технічних умовах на гідромотори конкретного типу.

Максимальну частоту обертання варто визначати як граничну частоту обертання вихідного, ланки гідромотора, при якому гідромотор нормально функціонує. Критерії нормального функціонування необхідно встановлювати в стандартах або технічних умовах на паромотори конкретного типу.

Примітка. Критеріями нормального функціонування можуть бути: відсутність неприпустимого шуму, вібрацій і перегріву безвідривний рух робочих ланок; відсутність збільшення або коливання перепаду тиску при збереженні сталості навантаження на вихідній ланці гідромотора і т.д.

Для гідромоторів, що не допускають роботу з потужністю вище номінальної, максимальну частоту обертання варто перевіряти при перепаді тисків, при якому потужність не перевищує номінальної.

Критерієм оцінки мінімальної частоти обертання гідромотора є коефіцієнт нерівномірності обертання при заданому моменті інерції навантаження, визначаться по формулі

(2.1)

де --відповідно максимальні і мінімальна кутові швидкості протягом

одного обороту вихідної ланки гідромотора, рад/с.

Значення моменту інерції навантаження на вихідній ланці гідромотора необхідно встановлювати в стандартах або технічних умовах на гідромотори конкретного типу.

Дані для розрахунку визначають осцилографірованіем сигналу аналогового вимірювального приладу кутової швидкості або інших методів, що забезпечують необхідну точність виміру. При цьому варто здійснювати одночасний візуальний контроль частоти обертання тахометром.

Номінальну частоту обертання варто визначати як частоту обертання при номінальній витраті,

Гідромеханічний ККД при повірці гідромоторів варто розраховувати по формулі:

(2.2)

де -- гідромеханічний ККД гідромотора;

М -- дійсний (ефективний) обертальний момент гідромотора, Н·м;

МТ --теоретичний обертальний момент гідромотора, Н·м;

Др- перепад тисків, МПа;

V0-дійсний робочій об'єм гідромотора, см3.

При гідромоторів за рекуперативною схемою навантажень необхідно визначати середнє значення гідромеханічного ККД випробовуваних гідромоторів. Середнє наближене значення гідромеханічного ККД одного гідромотора при випробуванні за рекуперативною схемою з взаємним навантаженям з твердим з'єднанням вихідних ланок випробуваних гідромоторів варто розраховувати по формулі:

Страницы: 1, 2, 3, 4