POLITECHNIKA ŚLĄSKA

WYDZIAŁ MECHANICZNY TECHNOLOGICZNY

Elaborat

LABORATORIUM NAPĘDÓW I STEROWANIA HYDRAULICZNEGO I PNEUMAYTCZNEGO

Temat: Pomiar sprawności siłownika hydraulicznego.

I. Cel ćwiczenia .

1. Zapoznanie się z problematyką przekazywania mocy w układach hydraulicznych.

2. Określenie znaczenia i rodzajów strat w siłowniku hydraulicznym.

3. Określenie wpływu obciążenia i natężenia przepływu na prędkość rzeczywistą tłoka siłownika i jego sprawność.

II .Wstęp teoretyczny.

Jednym z podstawowych wymagań stawianych każdej maszynie posiadającej energetyczne wejścia i wyjścia jest wymaganie sprawnościowe.

Sprawność układu napędowego wyrażona jest stosunkiem mocy wyjściowej napędu do mocy pobieranej przez układ. Sprawność ta jest wyrażona zależnością:

,gdzie:

N_p - moc pobierana przez układ,

N_s - moc czynna na elemencie roboczym maszyny,

N_str - moc tracona w układzie .

W badanym przez nas elemencie - siłowniku hydraulicznym jednostronnego działania sprawność definiuje się stosunkiem mocy użytecznej na tłoku badanego siłownika do mocy doprowadzonej wraz z czynnikiem roboczym do tego siłownika.

Powyższe moce można wyrazić następująco :

,

gdzie :

F [N] - siła rzeczywista ,

v_rz [m/s] - rzeczywista prędkość tłoka ,

Q i Q' [m³/s] - odpowiednie natężenie oleju doprowadzanego i wytłaczanego z siłownika,

p₂ i p₃ [ pa] - ciśnienia po stronie spływowej i tłoczącej siłownika .

Prędkość rzeczywistą tłoka można wyrazić dwojako :

, co daje po skojarzeniu :

gdzie:

q [m³/s] - przecieki pomiędzy cylindrem i tłokiem,

A, A₁ [m²] - odpowiednie powierzchnie tłoka .

Należy również zdawać sobie sprawę iż w przypadku takiego siłownika rozpatrujemy sprawność całkowitą biorąc pod uwagę sprawność hydrauliczno- mechaniczną i sprawność objętościową .

Wprowadzając podane wcześniej zależności do wzoru na sprawność całkowitą otrzymujemy :

.

Zauważmy, że stosunek , co daje nam ostatecznie pełną i uproszczoną :

.

III. Zadania do wykonania.

1. Zapoznanie się z elementami stanowiska pomiarowego.

2. Analiza zachowania się układu nieobciążonego siłą zewnętrzną i z obciążeniem.

3. Graficzne określenie wpływu zmian natężenia przepływu na prędkość rzeczywistą tłoka przy obciążeniu zewnętrznym siłownika i bez.

4. Opracowanie wniosków z ćwiczenia.

IV. Analiza stanowiska pomiarowego.

Schemat stanowiska badawczego .

V. Wykonanie zadań ćwiczenia.

D= 50 mm - średnica tłoka

d= 16 mm - średnica tłoczyska

m=30 kg - masa ciężarka

l = 20 cm - odległość pomiarowa

Tabela pomiarowa

p3 [MPa]	p2 [MPa]	Q [dm^3/min]	t [s]	m [ kg]
0,6	0,32	2,87	10,25	0
0,49	0,36	2,85	11,83	0
0,5	0,3	2,49	13,76	0
0,37	0,25	1,85	17,61	0
0,3	0,2	1,41	22,2	0
0,19	0,15	0,93	32,97	0
0,09	0,15	0,945	31,47	30
0,19	0,2	1,57	20,25	30
0,25	0,22	2,08	16,48	30
0,3	0,24	2,45	14,33	30
0,55	0,39	4,35	9,12	30

Tablica wynikowa

Q [m3/s]	P3 [pa]	P2 [pa]	F [N]	vrz [m/s]	vt [m/s]	ηv	ηc
0,0000155	190000	150000	0	0,0060661	0,0170893	0,3549659	0,2802362
0,0000235	300000	200000	0	0,009009	0,0259096	0,3477094	0,2318063
3,08333E-05	370000	250000	0	0,0113572	0,0339949	0,3340854	0,2257334
0,0000415	500000	300000	0	0,0145349	0,0457552	0,317666	0,1905996
0,0000475	490000	360000	0	0,0169062	0,0523705	0,3228189	0,2371731
4,78333E-05	600000	320000	0	0,0195122	0,052738	0,3699839	0,1973247
0,00001575	90000	150000	294,3	0,0063553	0,0173649	0,3659822	0,262978
2,61667E-05	190000	200000	294,3	0,0098765	0,0288497	0,3423449	0,2274091
3,46667E-05	250000	220000	294,3	0,0121359	0,0382212	0,3175177	0,1978713
4,08333E-05	300000	240000	294,3	0,0139567	0,0450202	0,3100104	0,1857318
0,0000725	550000	390000	294,3	0,0219298	0,079933	0,274349	0,1674382

Do tabeli wynikowej dołączono wykresy.

VI. Wnioski końcowe.

1. W badanym układzie mogliśmy zauważyć wyraźną zależność proporcjonalną między natężeniem przepływu a prędkością rzeczywistą tłoczyska, przy czym stwierdziliśmy wyraźnie zmniejszenie prędkości rzeczywistej w stosunku do prędkości teoretycznej.

2. Badając sprawność wolumetryczną stwierdzono spadek sprawności wraz ze wzrostem natężenia przepływu i wzrostem obciążenia, co sugeruje niską szczelność tłoka siłownika .

3. Badając sprawność całkowitą siłownika hydraulicznego z niskiego jej poziomu można było potwierdzić zaznaczone wcześniej przypuszczenie o zły stanie uszczelnienia, a także można wnioskować o znacznym wpływie podnoszenia temperatury medium roboczego na jego lepkość, skłonność do kawitacji i pogorszone własności statyczne i dynamiczne.

4. Możemy ponadto stwierdzić, że w trakcie badań wykonano niewystarczającą ilość pomiarów z nie zadawalającą ich dokładnością, co nie pozwala na przeprowadzenie bardziej wnikliwej analizy.

7

3

---