1) Ознакомиться со стендом и всеми входящими в него элементами.
2) Составить пневматическую схему привода используя таблицу 8.2.
3) Установить положение дросселя – полностью закрытым.
4) Подать сжатый воздух в привод открыв вентиль и установить редукционным клапаном подаваемое давление Р = 0,1 МПа. Переключая распределитель с ручным управлением добиться устойчивого движения штока вперед без рывков, открывая дроссель повернув при этом его рукоятку на два оборота.
5) Установить давление от 0,1 до 0,5 через 0,1 МПа. Переключив, распределитель измерить время прямого и обратного хода штока (ход штока –600 мм; диаметр цилиндра – 63 мм; диаметр штока – 20 мм). Данные записать в таблицу 8.1.
6) Установить дроссель в положение 2, повернув его рукоятку на 2 оборота. При давлениях Р= 0,1 до 0,5 МПа, измерить время прямого и обратного хода штока и записать в таблицу 8.1. Установить дроссель в положение 3, повернув рукоятку еще на 2 оборота. При давлениях Р= 0,1 до 0,5 МПа, измерить время прямого и обратного хода штока и записать в таблицу 8.1. Установить дроссель в положение 4, полностью открыто (повернуть рукоятку на 10 оборотов), измерить время прямого и обратного хода штока при указанных выше давлениях с шагом 0,1 МПа. Результаты измерения занести в таблицу №1 (см. таблицу 8.1). Таблица 1 отражает характеристики пневмоцилиндра на холостом ходу.
7) Установить на штоке пневмоцилиндра груз весом 84 Н. Повторить измерения п.п. 5–6. Результаты записать в таблицу №2 аналогичную таблице №1.
8) Установить на штоке пневмоцилиндра груз весом 174 Н. Повторить измерения п.п. 5–6, результаты записать в таблицу №3, аналогичную таблице №1.
9) Произвести расчет скорости перемещения штока V и усилие F при прямом и обратном ходе штока для разных положений дросселя и давления P в магистрали при холостом ходе пневмоцилиндра. Результаты расчетов занести в таблицу №4 (см. таблицу 8.2).
10) Произвести расчет скорости перемещения штока V и усилие F при прямом и обратном ходе штока для разных положений дросселя и давления P в магистрали при нагрузке 84Н. Результаты расчетов занести в таблицу №5 аналогичную таблице №4.
11) Произвести расчет скорости перемещения штока V и усилие F при прямом и обратном ходе штока для разных положений дросселя и давления P в магистрали при нагрузке 174Н. Результаты расчетов занести в таблицу №6 аналогичную таблице №4.
12) Представить в виде графиков зависимости скорости V и усилия F от давления Р прямого и обратного хода штока V=f(Р) и F=f(Р) при различных положениях дросселя, давления в магистрале и нагрузки на штоке. Рассчитать процентное отношение нагрузки на штоке с усилием развиваемым поршнем цилиндра.
13) На основании исследования сделать соответствующие выводы.
Таблица 8.1
| Р, МПа | Полож. дрос.1 | Полож. дрос.2 | Полож. дрос. 3 | Полож. дрос.4 | ||||
| Время пр. хода | Время обр. хода | Время пр. хода | Время обр. хода | Время пр. хода | Время обр. хода | Время пр. хода | Время обр. хода | |
| 0,1 | ||||||||
| 0,2 | ||||||||
| 0,3 | ||||||||
| 0,4 | ||||||||
| 0,5 |
Таблица 8.2
| Р, МПа | Полож. дрос.1 | Полож. дрос.2 | Полож. дрос. 3 | Полож. дрос.4 | ||||||||||||
| Vпр.x, м/с | Vобр.х, м/с | Fпр.х, Н | Fобр.х, Н | Vпр.x, м/с | Vобр.х, м/с | Fпр.х, Н | Fобр.х, Н | Vпр.x, м/с | Vобр.х, м/с | Fпр.х, Н | Fобр.х, Н | Vпр.x, м/с | Vобр.х, м/с | Fпр.х, Н | Fобр.х, Н | |
| 0,1 | ||||||||||||||||
| 0,2 | ||||||||||||||||
| 0,3 | ||||||||||||||||
| 0,4 | ||||||||||||||||
| 0,5 |
Содержание отчета
1. Цель работы;
2. Краткие теоретические сведения;
3. Схему пневматическую принципиальную лабораторного стенда с использованием элементов из таблицы 8.2;
4. Заполненную таблицу 8.1 результатами измерений и таблицу 8.2 с результатами вычислений;
5. Расчетные формулы с подстановкой числовых данных и результаты расчетов;
6. Представить в виде графиков зависимости скорости V и усилия F от давления Р прямого и обратного хода, т.е. V=f(Р) и F=f(Р).
7. Выводы по результатам исследований.
Таблица 8.2 – Условные графические обозначения элементов
| Пневмоцилиндр двухстороннего действия с демпфированием в конце хода |
| Дроссель регулируемый с обратным клапаном |
| 5/2 пневмораспределитель с ручным управлением |
| Редукционный клапан |
| Манометр |
| Подающая магистраль |
| Сливная магистраль |
Рисунок 8.1 Пневматическая схема лабораторного стенда
Контрольные вопросы
а) Из каких основных конструктивных элементов состоит пневмоцилиндр?
б) Объяснить принцип движения штока пневмоцилиндра?
в) Каким образом можно изменять скорость движения штока пневмоцилиндра?
г) Объяснить принцип дроссельного регулирования рабочего органа пневмоцилиндра?
д) Как влияет давление сжатого воздуха подаваемого в пневмоцилиндр на скорость движения его штока?
е) Как влияет нагрузка на штоке цилиндра на его динамические характеристики?
ж)
Библиографический список
1. Федорец Ю.П. Гидроприводы и гидропневмоавтоматика станков/ Федорец В. А. Педченко М. Н., Пичко А.Ф. и др. Под редакцией В.А. Федорца.- К.: Вища шк. Головное изд-во, 1987-375 с.
2. Герц Е.В. Динамика пневматических систем машин/ Е.В. Герц.-М.: Машиностроение.1985-256 с., ил.
9. Лабораторная работа №9.
«Исследование характеристик динамического воздушного насоса»
Цель работы: Ознакомиться с конструкцией принципом действия центробежного вентилятора и определить его характеристики.
Теоретический раздел
Общие положения
Вентиляторные установки используются для вентиляции, пневмотранспорта, пневмоуборки, воздушного отопления, для проветривания, для тяги и подачи воздуха в котельных установках и многих технологических процессах. Вентиляторами называются воздушные машины, предназначенные для подачи воздуха или другого газа при потерях давления и воздухопроводах, не превышающих 0,015 МПа.
Наиболее распространены вентиляторы центробежные (радиальные) и осевые. В тех и других создается напорная струя воздуха в результате закручивания и сжатия воздуха вращающимся колесом. Центробежный вентилятор (см. рис. 9.1) представляет собой расположенное в спиральном кожухе колесо с лопатками, при вращении которого воздух, поступающий через входные отверстия, попадает в каналы между лопатками колеса и под действием центробежных сил перемещается по этим каналам, собирается спиральным кожухом и направляется в его выходное отверстие.
В центробежный вентилятор (см. рис. 9.1) состоит из 3-х основных элементов: лопаточное колесо (рабочее колесо, ротор), спиральный кожух (корпус) и станина с валом и подшипниками. Центробежные колеса состоят из лопаток, переднего и заднего дисков и ступицы. Если колесо вращается по часовой стрелке (при наблюдении со стороны, противоположной всасыванию), то вентилятор называется правым, если против часовой стрелки – то левым. Правильным вращением колеса является вращение по ходу разворота спирального кожуха. При обратном вращении производительность резко падает, но реверсирования, т.е. изменения направления подачи, не происходит.
Поток воздуха, сбегающий с лопаточного колеса, собирается в кожухе, который также используется обычно для понижения скорости потока и соответственно преобразования динамического давления в статическое.
У центробежных вентиляторов кожух имеет спиральную форму (улитку).
Профиль улитки обычно соответствует архимедовой спирали.
В вентиляторных установках воздушный поток, как правило, имеет постоянную плотность, скорость движения его в каждой точке с течением времени не изменяется ни по величине, ни по направлению.
Рисунок 9.1 – Конструкция центробежного вентилятора
Рисунок 9.2 – Участок воздушного потока
В этом случае для двух сечений потока (см. рис. 9.2) можно написать уравнение расхода
, (9.1)
где 
– площади поперечных сечений потока (м2); 
– средняя скорость (м/с); 
– объемный расход или производительность (м3/с), т.е количество перекаченного воздуха (по объему).
Связь между значениями давлений в сечениях выражается уравнением Бернулли:
, (9.2)
где 
– статическое давление в сечениях (Па); 
– динамические давления (Па); 
– плотность воздуха (
); 
– потери давления (статического и динамического) между сечениями на трение и местные потери (Па).
При вращении колеса воздуху передается часть подводимой к двигателю энергии, и идет процесс образования давления.
При давлениях, развиваемых вентилятором, плотность воздуха является постоянной величиной.
При движении воздуха (см. рис. 9.3) вдоль лопаток колеса абсолютная скорость 
движения может быть разложена на 2 составляющие:
1) переносную 
, (9.3)
где 
– угловая скорость колеса в рад/с; r – радиус, на котором находится частица воздуха;
2) относительную скорость 
; (9.4)
; (9.5)
Рисунок 9.3 – Схем распределения сил действующих на поток воздуха
Мощность вентилятора в ваттах
, (9.6)
где Q – расход (м3/с); 
– динамическое давление, развиваемое вентилятором, (Н/м2); 
– к.п.д. вентилятора, равный 0,85.
Для выполнения лабораторной работы используется вентилятор, установленный на валу электродвигателя постоянного тока, номинальная скорость вращения которого при напряжении 32 В равна 10000 об/мин. Электродвигатель питается от двухполупериодного выпрямителя В, напряжение на который подается через регулируемый автотрансформатор ЛАТР-1 (см. рис. 9.4).
Рисунок 9.4 – Электрическая схема управления
центробежным вентилятором
Измерение давление воздуха ведется с помощью пневмометрической трубки по.
Программа исследования
· Ознакомиться с конструкцией вентилятора.
· Ознакомиться со схемой включения и регулирования вентилятора.
· Снять характеристики вентилятора.
