POLITECHNIKA

ŚLĄSKA

WYDZIAŁ MECHANICZNY

TECHNOLOGICZNY

AUTOMATYKA I ROBOTYKA

LABORATORIUM

„NAPĘDY I STEROWANIE HYDRAULICZNE I PNEUMATYCZNE”

CHARAKTERYSTYKA STATYCZNA ZAWORU PRZELEWOWEGO

GRUPA AB1

16 październik 2000r

semestr VII

Mańka Adam

Sobańska Ilona

Augustyn Tomasz

Bojdoł Aleksandra

Gzik Bożena

Kajzer Wojciech

Kandora Arkadiusz

Kopeć Dariusz

Kowolik Rafał

Popiół Tomasz

Szołtysek Marcin

Świderski Krzysztof Trąba Jacek Zieliński Andrzej

Wstęp teoretyczny:

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z podstawowymi własnościami zaworów hydraulicznych, ich budową, zasadą działania, oraz zastosowaniem w przemyśle. W dobie automatyzacji wszelkich procesów przemysłowych i produkcyjnych, konieczna jest duża niezawodność budowanych układów oraz możliwość zapobiegania skutkom sytuacji awaryjnych.

Zawory mają na celu regulacje ciśnienia, ustalenie kierunku przepływu oraz ustalenie wartości natężenie przepływu.

Ogólnie zawory można podzielić na:

• ciśnieniowe:

• bezpieczeństwa (ograniczają ciśnienie)

• podporowe (podtrzymują ciśnienie)

• przelewowe (odprowadzają nadmiar medium roboczego)

• kolejności działania

• redukcyjne (redukują ciśnienie do żadanej wartości)

• różnicowe (utrzymują określoną różnicę ciśnień)

• proporcjonalne

• kierunkowe:

• odcinające

• zwrotne

• rozdzielające

• natężeniowe:

• dławiące

• regulatory przepływu (dwudrogowe i trójdrogowe)

Zawory można również podzielić na:

• konwencjonalne

• proporcjonalne

• typu serwo

Zawory konwencjonalne są z reguły zaworami, które mają ustawioną jedną wartość wielkości regulowanej i nie mają zdolności płynnej regulacji automatycznej ze sprzężeniem zwrotnym. Są za to zaworami najtańszymi i najłatwiejszymi do wykonania.

Zawory proporcjonalne są najczęściej zaworami jednostopniowymi, zamieniającymi sygnał sterujący wejściowy (np. prąd) na odpowiedni mu (proporcjonalny) sygnał wyjściowy (np. ciśnienie). Ze względu na ich stosunkowo niską cenę, a także na możliwość zdalnego regulowania procesem, są nieodzownymi elementami większości układów regulacji. Ich liniowy charakter zapewnia najczęściej elektromagnes połączony z układem przesłony i dyszy. Jako element wykonawczy regulatora stosuje się również elektryczne silniki liniowe oraz rzadziej silniki momentowe.

Stosuje się zawory proporcjonalne z regulatorami siły (regulacja ciśnienia - sprzężenie prądowe) oraz regulatorami położenia (regulacja natężenia przepływu - dodatkowy czujnik położenia).

Każdy taki zawór składa się zasadniczo z dwóch układów: układu przetwornika elektromechanicznego i układu wykonawczego ze wzmacniaczem.

Schemat ideowy zaworu proporcjonalnego:

I F P_z

Q_st p_s

Zawory typu serwo mają znacznie lepsze parametry niż zawory proporcjonalne, lecz ich główną wadą jest jednak wysoka cena związana z użytymi w nich materiałami i jakością wykonania (3 do 5 razy droższy od proporcjonalnych) oraz konieczność zachowania rygoru technicznego związanego z obsługą i filtracją medium roboczego (oleju).

zawór przelewowy

zawór maksymalny gdy ciśnienie jest większe od nastawionego

zawór bezpieczeństwa

Celem ćwiczenia było wyznaczenie charakterystyki statycznej zaworu przelewowego dwustopniowego typu DBD 6 302/315, na podstawie relacji pomiędzy zadawaną wartością ciśnienia a odczytywanym na częstotliwościomierzu i przeliczanym przepływie. Można wyznaczać kilka rodzai charakterystyk statycznych (badamy pracę zaworu w stanie ustalonym tzn. w momencie gdy zawór osiągnął równowagę statyczną): otwarcia elementu ruchomego w funkcji natężenia przepływu, strat przepływu, przelewowe i obciążeniowe.

Charakterystyka statyczna obciążeniowa Δp_z=f(Q_i) wynika z badania zachowania się danego elementu układu przy uwzględnieniu ciśnienia za danym elementem. W celu uproszczenia pomija się to ciśnienie uzyskując charakterystykę statyczną przepływową p_z=f(Q_i).

Do prawidłowego wyznaczenia charakterystyki badanego zaworu należy mierzyć:

• ciśnienie - manometrem tensometrycznym,

• netężenie przepływu - turbinką przepływową (podłączoną do częstotliwościomierza),

• temperaturę - czujnikiem termistorowym

Szkic układu pomiarowego:

Przykłady zaworów przelewowych:

Tabela pomiarowa:

Ciśnienie		Przpływ
Wolty	[V]*10=MPa	częstotliwość	1 kH=120 dm^3/min
1,035	10,35	0,774	92,88
1,012	10,12	0,759	91,08
1,011	10,11	0,685	82,2
0,993	9,93	0,682	81,84
0,993	9,93	0,633	75,96
0,972	9,72	0,556	66,72
0,956	9,56	0,493	59,16
0,935	9,35	0,408	48,96
0,934	9,34	0,404	48,48
0,844	8,44	0,001	0,12
0,902	9,02	0,196	23,52
0,923	9,23	0,203	24,36
0,93	9,3	0,382	45,84
0,944	9,44	0,416	49,92
0,939	9,39	0,43	51,6
0,955	9,55	0,495	59,4
0,955	9,55	0,494	59,28
0,975	9,75	0,574	68,88
0,991	9,91	0,586	70,32
0,997	9,97	0,675	81
1,023	10,23	0,77	92,4

Jak widać uzyskana charakterystyka przedstawia zmianę ciśnienia w układzie na skutek regulacji ilości doprowadzonego medium roboczego. Uzyskana charakterystyka jest charakterystyką układu rzeczywistego i dlatego nie przedstawia jednej idealnie poziomej prostej a dwie krzywe uwzględniające histerezę.

Nierównomierność ciśnienia ustalonego zaworem przelewowym przy danym jego nastawieniu określa się stosunkiem:

• p_max - ciśnienie przy maksymalnym natężeniu przepływu, na jakie

przewidziany jest zawór (w naszym przypadku ciśnienie to było

mniejsze z uwagi na zbyt małą moc silnika),

- p_max - ciśnienie początku otwierania zaworu.

Stanowi ona miarę jakości zaworu i powinna być jak najmniejsza. W naszym przypadku jest ona trzykrotnie większa.

Uzyskana charakterystyka odbiega nieco od rzeczywistej na skutek braku uwzględnienia zmian temperatury medium roboczego, błędów związanych z samym odczytem danych z mierników jak i zbyt niską temperaturą oleju, a co za tym idzie zwiększoną jego lepkością.

Na wykresie widoczna jest również pętla histerezy powstała na skutek tarcia elementów ruchomych oraz powstawania mikroprzecieków pomiędzy tymi elementami jak i samą histerezą obciążania sprężyny.

Stopień główny

Stopień sterujący

Magnes proporcjonalny

Zawór przelewowy

Pompa hydrauliczna

Filtr mechaniczny

Zawór czterodrogowy trójpołożeniowy dwóstopniowy

Siłownik

---