Файл: Уч пособие по лаб раб 1 часть.doc

Содержание отчета

В отчете приводятся гидравлическая схема испытаний, таблица с результатами измерений и расчетов зависимостей подачи насоса, объемного КПД и мощности насоса от давления на выходе из него, а также перечисленные выше основные параметры насоса.

Контрольные вопросы для домашней подготовки

1. Какие насосы относятся к объемным?

2. Что называют рабочим объемом насоса?

3. Чем определяется подача и давление в выходной гидролинии объемного насоса?

4. Какими причинами объясняется снижение подачи объемного насоса при увеличении давления?

5. Зачем необходим прогрев рабочей жидкости до начала испытаний насоса?

6. Что такое мощность насоса?

7. Каков состав экспериментальной установки для снятия характеристик объемного насоса и каково назначение используемых приборов и оборудования?

8. Как экспериментально, не проводя измерение размеров деталей насоса, определить его рабочий объем?

9. Каким образом исключается влияние возможных расходов рабочей жидкости через напорные клапаны на измерение подачи насоса?

10. За счет чего обеспечивается близкая к линейной зависимость подачи насоса от давления нагнетания?

Лабораторная работа №3 испытания напорных клапанов Устройство и принцип действия напорных клапанов

Напорные клапаны предназначены для ограничения давления в подводимом к ним потоке рабочей жидкости. Они могут работать как в режиме предохранительного, так и в режиме переливного клапанов. В режиме предохранительного клапана они защищают гидросистему от перегрузки давлением, т.е. являются клапанами эпизодического действия. В режиме переливных клапанов они поддерживают по возможности постоянным давление в напорной гидролинии насоса путем непрерывного слива той части его подачи, которую не может пропустить дроссельное устройство гидросистемы.

По схеме исполнения различают напорные клапаны прямого и непрямого действия. В напорных клапанах прямого действия рабочее проходное сечение изменяется в результате непосредственного воздействия потока жидкости. В напорных клапанах непрямого действия рабочее проходное сечение изменяется в результате воздействия потока жидкости на управляющий запорно-регулирующий элемент (ЗРЭ), изменяющий положение основного ЗРЭ.

На рис. 3.1 приведена схема напорного клапана прямого действия. Давление в подводимом к клапану потоку рабочей жидкости ограничено усилием регулируемой пружины, начальное сжатие которой изменяется с помощью винта и соответствует давлению настройки клапана. Такие клапаны применяются при небольших расходах и давлениях рабочей жидкости, что вызвано значительной зависимостью размеров пружины от указанных параметров.

Рис. 3.1. Схема напорного клапана прямого действия

Типовая схема напорного клапана непрямого действия приведена на рис. 3.2. Рассмотрим его работу в режиме переливного клапана. В этом режиме через основной ЗРЭ 1 всегда имеет место какой-то расход рабочей жидкости. Его открытое проходное сечение обусловлено разностью сил давления жидкости на торцевые поверхности золотника, возникающей в результате перепада давления на дросселе 2, которое в свою очередь является результатом течения жидкости через управляющий ЗРЭ 3. Давление настройки напорного клапана определяется усилием регулируемой пружины 4. При изменении расхода рабочей жидкости Q, например при увеличении, повышается давление на входе в клапан, в том числе и перед управляющим ЗРЭ, что приводит к увеличению его проходного сечения и расхода рабочей жидкости через дроссель 2. При этом возрастает перепад давления на дросселе, в результате чего золотник основного ЗРЭ перемещается вверх увеличивая свое рабочее проходное сечение. Гидравлическое сопротивление основного ЗРЭ уменьшается, что вызывает снижение давленияpперед напорным клапаном. Таким образом, напорный клапан работает как автоматическое устройство, стремящееся поддерживать давление во входной линии постоянным. Необходимо отметить, что начало открытия основного ЗРЭ происходит только при увеличении расхода через клапан до величины, при которой перепад давления на дросселе создает силу, преодолевающее усилие пружины 5.

Рис. 3.2. Схема напорного клапана непрямого действия

К основным параметрам напорных клапанов относятся: условный проход D_у, характеризующий размер проходного сечения; номинальные значения расходаQи давленияpна входе в клапан, а также точность поддержания давления постоянным Δpв рабочем диапазоне изменения расхода.

Теоретические характеристики

Статическая характеристика напорного клапана определяет зависимость давления на входе в клапан от расхода жидкости через него.

Для клапана прямого действия (см. рис. 3.1) она может быть получена из уравнения силового равновесия золотника и уравнения расхода жидкости через рабочее проходное сечение. При условии пренебрежения давлением на сливе, весом золотника, силой трения и гидродинамической силой по сравнению с усилием пружины и считая течение жидкости в рабочей щели турбулентным, они имеют следующий вид

, (3.1)

, (3.2)

где R₀ – усилие, развиваемое пружиной жесткостью c при нижнем положении золотника; h₀ – перекрытие рабочей щели клапана, h – открытие рабочей щели; μ – коэффициент расхода рабочей щели; ρ – плотность рабочей жидкости.

Для клапана непрямого действия (см. рис. 3.2) уравнение (3.2) с учетом уравнения силового равновесия золотника, приобретает вид

, (3.3)

где p₁ – давление над верхним торцом золотника, которое изменяется в меньшей степени, чем давление p, в силу малых расходов жидкости через управляющий ЗРЭ, и поэтому оно может быть принято постоянным, равным давлению настройки клапана.

Анализируя уравнения (3.1-3.3) можно заметить, что с увеличением расхода рабочей жидкости, давление, поддерживаемое напорным клапаном, увеличивается. Причем степень изменения давления уменьшается с увеличением условного прохода и уменьшением жесткости пружины. У напорных клапанов непрямого действия пружина основного ЗРЭ, предназначенная для преодоления сил трения на золотнике, несиловая, т.е. более мягкая. В результате этого они могут поддерживать давление более постоянным, чем клапаны прямого действия.

Цель и содержание работы

Целью работы является экспериментальное получение характеристик напорных клапанов прямого и непрямого действия. При выполнении работы определяются зависимости p = f(Q) и сравниваются между собой, в том числе и по точности поддержания давления постоянным в одинаковом диапазоне изменения расхода.

Описание схемы испытаний

Для получения характеристики напорного клапана собирается гидравлическая схема, приведенная на рис. 3.3. К выходному штуцеру насосной установки НУ подсоединяется испытуемый напорный клапан КН и регулируемый дроссель ДР, с помощью которого изменяется расход рабочей жидкости через клапан. Измерение расхода проводится с помощью мерного бака МБ, к которому подсоединяется сливной штуцер напорного клапана, по времени заполнения заданного объема, измеряемого секундомером. Давление на входе в напорный клапан определяется по показанию манометра М1. Чтобы исключить перелив жидкости через предохранительный клапан, установленный внутри насосной установки, необходимо, чтобы давление настройки напорного клапана КН было по крайней мере на 1 МПа меньше давления настройки клапана КП.

Рис. 3.3. Гидравлическая схема испытаний напорных клапанов

Порядок выполнения работы

1. Собрать гидравлическую схему приведенную на рис. 3.3. с напорным клапаном прямого действия.

2. Настроить напорный клапан КН на давление 4 МПа, обеспечив максимальный расход рабочей жидкости через него путем закрытия дросселя ДР и дать прогреться жидкости в течение 10 мин.

3. Измерить расход жидкости используя мерный бак и секундомер.

4. Выявить полный диапазон изменения давления на входе в напорный клапан при изменении расхода через него, при котором еще имеет место поступление жидкости в мерный бак. Изменяя проходное сечение дросселя, установить 6 – 8 промежуточных значений. Необходимо иметь в виду, что диапазон изменения давления в полном диапазоне изменения расхода, в соответствии с требованиями к характеристике напорного клапана, небольшой. Результаты испытаний записывать в таблицу по форме табл. 3.1.

Таблица 3.1