Краны: проходной, трехходовой, манипуляторы

Измерительные трубы и их детали

а – измерительная труба со съемной втулкой; б – измерительная труба с приварной втулкой и штатной мерной рейкой (футштоком); в – клапан с самозапорной измерительной трубы; 1 – крышка втулки; 2 - втулка палубная; 3 – муфта соединительная; 4 – труба измерительная; 5 - кронштейн; 6 – планка под трубу приварная; 7 - корпус; 8 - тарелка; 9 - прокладка; 10 – рычаг; 11- груз.

Головки воздушных и воздушно- измерительных труб

а – приемно-выпускная головка воздушной трубы; б - приемно-выпускная головка воздушной трубы сварная, с предохранительной сеткой с поплавком; в – головка на воздушно – измерительной трубе; г - головка на воздушной трубе: из цистерн, хранящих нефтепродукты. 1 – труба воздушная; 2- колпак защитный; 3- отверстие для прохода воздуха в цистерну и из нее; 4 - корпус; 5 - поплавок; 6 - кольцо уплотнительное; 7 – сетка; 8- труба воздушно-измерительная; 9- крышка; 10- отверстие для прохода футштока (при снятой крышке); 11 – сетка медная - пламепрерыватель.

 

Практическая часть

 

Изучить и законспектировать устройство:

 

1. Запорный клапан.

2. Невозвратно-запорный клапан

3. Невозвратный клапан.

4. Дроссельный клапан.

5. Предохранительный клапан.

6. Захлопка.

7. Шпигатный клапан.

8. Невозвратно-управляемый клапан.

9. Редукционный клапан.

10. Клинкетная задвижка.

11. Спускной клапан

12.Краны: проходной, трехходовой, манипулятор.

 

 

Практическая работа №8. Типы, конструкции и принцип действия пневматических распределителей.

 

Цель работы – Научиться решать задачи на управление пневматическими распределителями.

 

Теоретическая часть

 

Распределители - это устройства, предназначенные для пуска, останова и изменения направления движения потока сжатого воздуха. Условное обозначение распределителя дает информацию о числе линий (каналов) для прохода воздуха, числе позиций переключения и виде управления. Это изображение, однако, не дает представление о конструкции распределителя, а указывает только на его функциональные возможности. За позицию покоя принимается позиция переключения распределителя с самодействующим возвратным устройством, например пружиной, которую занимают подвижные части распределителя, если он не находится под воздействием сигнала управления. Исходной позицией называется позиция переключения, которую принимают подвижные части распределителя после его монтажа на установке и включения источников энергии (питания сжатым воздухом и (или) электрическим током) и с которой начинается выполнение предусмотренной программы (последовательности) переключений. Конструкция распределителя оказывает существенное влияние на такие его характеристики, как срок службы, время переключения, усилие переключения, способ управления, виды присоединения к трубопроводам и размеры.

 

Практическая часть

 

Постановка задачи:

Прямое управление цилиндром двустороннего действия.

Шток цилиндра двустороннего действия выдвигается при нажатии пневмокнопки. При отпускании кнопки шток втягивается. Цилиндр имеет небольшой диаметр поршня (25 мм) и для работы на требуемой скорости потребляет небольшой расход воздуха.

Решение:

 

Решить задачу:

 

Практическая работа №9. Управление приводами по положению. Счетчики импульса.

 

Цель работы – Ознакомление с управлением гидравлического привода.

 

Теоретическая часть

 

Под следящим гидроприводом понимают гидропривод с автоматическим изменением регулируемого параметра в соответствии с изменением управляющего сигнала, заранее не предусмотренного программой.

Принцип действия следящих приводов состоит в непрерывном сравнении входного управляющего сигнала с выходным и в регулировании расхода или давления рабочей жидкости в исполнительном механизме пропорционально рассогласованию входного и выходного сигнала.

Это оказывается возможным благодаря наличию в системе элемента обратной связи и сравнивающего устройства, в котором и вырабатывается сигнал рассогласования между входным управляющим сигналом и сигналом обратной связи.

Сигнал рассогласования подается к исполнительному механизму, приводя выходной сигнал (давление, перемещение или скорость исполнительного гидравлического двигателя) в соответствие с входным управляющим сигналом. Гидравлическая система как бы отслеживает входной сигнал. Такие следящие системы называют следящими приводами прямого действия.

Структурная схема следящей системы прямого действия, показанная на рис.1, представляет собой замкнутый контур, соединяющий прямой и обратной связью (ОС) задающее устройство (ЗУ) и исполнительный механизм (ИМ).

Структурная схема следящей системы прямого действия

Задающее устройство (ЗУ) – устройство, содержащее программу, сообщаемую следящему приводу для воспроизведения.

Сравнивающее устройство (СУ) – устройство, воспринимающее программу (сигнал) х_упр от задающего устройства, сопоставляющее ее с программой (сигналом) х _ос, воспроизведенной гидроприводом, и вырабатывающее сигнал рассогласования х между ними.

Управляющий входной сигнал х_упр – величина воздействия (перемещение, скорость, давление), сообщаемая сравнивающему устройству (СУ) от задающего (ЗУ), иначе говоря, величина воздействия, заданная программой.

Выходной сигнал y – величина воздействия (перемещение, скорость, давление), развиваемого исполнительным гидравлическим двигателем.

Прямая цепь воздействия – цепь управления от задающего устройства (ЗУ) до рабочего органа.

Цепь обратной связи (ОС) – цепь управления, связывающая рабочий орган (выход) со сравнивающим устройством (входом) и служащая для измерения результата действия следящей системы. Обратная связь делает следящий привод замкнутым.

Большое распространение получили следящие приводы непрямого действия, в которых сигнал рассогласования поступает к исполнительному механизму не непосредственно, а через гидравлический усилитель.

Гидравлический усилитель (ГУ) – это гидравлическое устройство в системе управления, в котором происходит усиление мощности входного сигнала за счет энергии внешнего источника питания (ИП) – насоса, питающего гидросистему.

Электрогидравлический следящий привод, является также приводом непрямого действия, в котором от задающего устройства поступает электрический входной управляющий сигнал. Структурная схема электрогидравлического следящего привода показана на рис. 3.

Приведенные схемы отражают главную особенность следящего привода (СП) – наличие замкнутого контура регулирования, образуемого посредством отрицательной обратной связи.

Следящие приводы применяют в механизмах рулевого управления автомобилей и самолетов, для управления рабочими органами транспортных, строительных, горных машин, в станках с копировальными устройствами и с числовым программным управлением (ЧПУ), промышленных роботах и манипуляторах, авиационной и космической технике, а также технологической промышленности, медицине и многих других отраслях народного хозяйства.

Следящие приводы могут входить в состав более мощных гидравлических или пневматических приводов, выполняя вспомогательные функции. В этом случае их называют приборными следящими приводами, гидроусилителями или сервоприводами.

Следящие гидроприводы классифицируют по нескольким признакам.

По количеству и взаимосвязи следящих перемещений различают однокоординатные, двухкоординатные и комбинированные следящие приводы.

В однокоординатном следящем приводе рабочий орган совершает перемещение по одной координате.

В двухкоординатном следящем приводе перемещения осуществляются одновременно по двум координатам с взаимозависимыми скоростями, управляемыми от одного входного сигнала.

Комбинированный следящий привод состоит из нескольких одно- или двухкоординатных следящих приводов.

По характеру управления следящие приводы делят на приводы непрерывного управления и дискретного.

По виду средств, с помощью которых осуществляют непрерывное управление скоростью перемещения исполнительного механизма, различают следящие приводы с машинным (объемным) и дроссельным управлением. В следящем приводе с дроссельным управлением изменение расхода рабочей жидкости, поступающей в исполнительный гидродвигатель, осуществляется дросселированием потока в рабочих окнах гидравлических усилителей. В следящем приводе с объемным управлением изменение расхода осуществляется изменением рабочего объема или частоты вращения насоса, либо изменением рабочего объема гидродвигателя.

По количеству ступеней (каскадов) усиления гидроусилителя выделяют одноступенчатый, двух- или многоступенчатый следящие приводы. В одноступенчатом следящем приводе управляющий элемент гидроусилителя (золотник, струйная трубка или элемент сопло – заслонка) непосредственно управляет исполнительным гидродвигателем. В двух - или многоступенчатом следящем приводе управление исполнительным гидродвигателем осуществляется с помощью нескольких ступеней усиления.

По количеству в схеме замкнутых контуров управления следящие приводы можно разделить на одноконтурные и многоконтурные. В одноконтурном следящем приводе существует только один замкнутый контур, т.е. одна цепь управляющего воздействия и обратной связи. В многоконтурном следящем в работе участвуют два и более замкнутых контуров, образованных несколькими цепями прямого (управляющего) воздействия и обратной связи.

Основными требованиями, предъявляемыми к работе следящего привода, являются обеспечение точности, чувствительности и устойчивости системы.

Из рассмотрения принципа действия следящего привода следует, что исполнительный механизм (ИМ) работает лишь тогда, когда существует сигнал рассогласования между входным (управляющим) и выходным (отработанным исполнительным механизмом) сигналами. При отсутствии  рассогласования исполнительный механизм неподвижен.

При непрерывном изменении сигнала управления исполнительный механизм с определенной точностью (ошибкой слежения) будет совершать непрерывное перемещение, пропорциональное входному воздействию (слежение).

Скорость рабочего органа, автоматически управляемая сравнивающим устройством по величине и по знаку, называется скоростью слежения.

 

Практическая часть

 

Ответить на контрольные вопросы:

 

1. Каково назначение и принцип действия следящих приводов?

2. Поясните структурную схему следящего гидропривода прямого и непрямого действия, электрогидравлического следящего привода.

3. Назовите области применения следящего привода.

4. По каким признакам классифицируют следящие системы?

5. Какие требования предъявляют к работе следящих систем?

6. Что понимают под точностью следящей системы?

7. От каких факторов зависит установившаяся ошибка слежения?

8. Что представляет собой зона нечувствительности?

9. Что представляют собой статические характеристики следящего гидропривода?

10. Как определить статическую жесткость по скорости в установившемся режиме с помощью скоростной характеристики?

11. Что представляет собой коэффициент усиления по нагрузке?

12. Что представляет собой нагрузочная характеристика следящего гидропривода?

13. Что понимают под устойчивостью следящей системы?

14. Какие факторы влияют на устойчивость гидропривода?

15. Какие возможные способы повышения  устойчивости гидропривода Вы можете назвать?

 

 

Практическая работа №10. Типы, конструкции и принцип действия путевых выключателей.

 

Цель работы – Ознакомление с типами, конструкциями и принципом действия путевых выключателей.

 

Теоретическая часть

 

Приводы служат для включения и отключения масляных выключателей за счет энергии, поступающей в них от внешнего источника. По виду используемой энергий они могут быть электромагнитными, пневматическими и пружинными. По способу включения и отключения выключателей приводы подразделяют на полуавтоматические, осуществляющие включение выключателя с помощью приложения мускульной силы, а отключение как дистанционно от ключа (устройства релейной защиты), так и вручную, и автоматические, осуществляющие включение и отключение выключателя дистанционно (от релейной защиты), а также отключение вручную.

Пневматические приводы применяются для управления масляными выключателями серий У, С и др. Источником энергии для них является сжатый воздух. В качестве силовых элементов используются поршневые пневматические блоки одностороннего действия, в которых сжатый воздух при работе Привода подается с одной стороны поршня 5, а обратный ход поршня осуществляется действием пружины 4. Кинематическая схема пневматического привода подобна схеме электромагнитного привода.

На рис. показан пневматический привод типа ШПВ-46П для масляного выключателя У-220,.созданный на базе электромагнитного привода. В нем вместо Электромагнита включения установлен пневматический блок, который состоит из рабочего цилиндра 4, дутьевого клапана 5, патрубка 6, соединяющего дутьевой клапан с; воздухосборником сжатого воздуха 1, устройства, ручного отключений 3, электроподогревателя 7, включаемого при низких температурах наружного воздуха. К воздухосборнику присоединен контактный манометр 2, контролирующий давление сжатого воздуха. Привод рассчитан на номинальное давление сжатого воздуха 2 МПа. Объем воздуха в воздухосборнике достаточен для осуществления цикла АПВ.

Привод крепится на баке выключателя и соединяется тягой с механизмом полюса выключателя. Каждый полюс имеет самостоятельную схему управлений, обеспечивающую дистанционное трехполосное и пофазное управление выключателем.

Пружинные приводы предназначаются для маломасляных выключателей 6-10 кВ. Источником энергии в приводах служат мощные предварительно заведенные рабочие пружины. Завод пружины обычно осуществляется с помощью электродвигателя, соединенного с редуктором, но возможен и ручной завод съемным рычагом. Время завода пружин для разных типов приводов составляет от нескольких секунд до десятков секунд.

Операция включения выключателя, выполняемая за счет потенциальной энергии рабочих пружин, может происходить лишь после их полного завода, что контролируется специальной блокировкой и сигнализируется указателем готовности привода к работе. В пружинных приводах ППМ-10, ПП-67 рабочие пружины должны заводиться перед каждой операцией включения. Завод рабочих пружин возможен как при отключенном, так и при включенном выключателе — в последнем случае для осуществления электрического АПВ.

Принципиальная схема поршневого пневматического блока одностороннего действия

1 - подача сжатого воздуха; 2.. - цилиндр; 3 - поршень; 4 - пружина; 5 – шток.

Пневматический привод типа ШПВ – 46П для масляного выключателя с большим объемом масла типа У-220

 

Практическая часть

 

Порядок выполнения работы:

 

1. Рассмотреть принцип действия приводов выключателей.

2. Определить различия между видами приводов.

 

Практическая работа №11. Определение режима течения различных жидкостей.

 

Цель работы – приобрести практические навыки по определению режимов движения реальных жидкостей, приобрести умения анализировать произведенные расчеты параметров для заданных условий.

 

Теоретическая часть

 

Существуют два режима движения жидкостей: ламинарный и турбулентный.

При ламинарном режиме течения частицы жидкости перемещаются по траекториям, направленным вдоль потока без поперечного перемещения. Поток жидкости образуется как бы отдельными параллельными слоями; пульсации скорости потока и давления жидкости отсутствуют.

При турбулентном режиме течения частицы жидкости перемещаются по случайным хаотическим траекториям. Турбулентное течение сопровождается постоянным перемещением жидкости, характеризуется наличием пульсации скорости потока и давления жидкости.

Опытами было установлено, что наличие того или иного режима течения жидкости определяется: средней скоростью потока жидкости; характерным линейным размером сечения потока жидкости (для труб – диаметром) и кинематической вязкостью жидкости.

Исследования О. Рейнольдса показали, что режим движения жидкости в общем случае зависит от скорости движения, размеров потока, плотности и

вязкости жидкости. Комплекс указанных величин, характеризующий режим движения жидкости называют числом Рейнольдса:

Re = (р J R)/µ,                                                                               (1.1)

где R- гидравлический радиус потока; µ- динамическая вязкость; J- скорость потока жидкости м/с; р- давление жидкости, мПа

Число Рейнольдса - величина безразмерная.

Так как кинематическая вязкость представляет собой отношение динамической жидкости к её плотности, т.е.

Re= (J R)/ν                                                       (1.2)

где ν- кинематическая вязкость, м²/с.

Эту формулу применяют при определении числа Рейнольдса для потока любого сечения.

Для круглых цилиндрических труб с внутренним диаметром d, мм:

Re_d=(J d)/ν                                                                       (1.3)

Поскольку для таких труб гидравлический радиус R=4 d, то

Re=4 Re_d                                            (1.4)

Число Рейнольдса можно выразить также через расход Q, м³ /с жидкости из условия Q=J S, следовательно

J = Q/S=4Q/( d² )                                                 (1.5)

Re=(4 Q d)/(π d² ν)=(1,27 Q)/(d ν)                                          (1.6)

При Q - в л/мин, d- в мм, ν- в мм²/с

Re=1,27(1,67 10^-5)/(10^-3 10^-6) Q/(d ν)=21200 Q(d ν)                    (1.7)

Границы существования режимов движения жидкости определяются двумя критическими значениями Рейнольдса: нижнем Re_кр и верхнем Re^/_кр. При Rе≤ Re_кр наблюдается устойчивый ламинарный режим течения жидкости, при Rе ≥Re^/_кр- устойчивый турбулентный режим. В интервале число Рейнольдса Re^/_кр ≥ Rе ≥ Re_кр режим течения жидкости неустойчив: ламинарный режим легко переходит в турбулентный.

В настоящее время принимают нижнее критическое число Рейнольдса равным Re_кр=250…500; для цилиндрических труб Re_dкр=1000…2000. При проведении гидравлических расчётов очень часто принимают Re^/_кр =575 и Re_dкр =2300.

На практике часто наблюдается турбулентный режимов движения жидкости, например, при движении воды в трубах из-за её сравнительно малой вязкости и большой скорости течения. При движении вязких жидкостей (нефть, масло и др.), а также при движении жидкостей с малой вязкостью, но с небольшой скоростью, наблюдается ламинарный режим течения.

Скорость жидкости J,м/с определяется по формуле:

J=Q/ S = Q •4 /(π d²),                                                      (1.8)

где Q- расход жидкости, л/с;

d- диаметр трубы, м.

При протекании по трубопроводу жидкость испытывает сопротивление, зависящее от длины трубы, шероховатости её внутренних поверхностей, площади и формы её поперечного сечения. Что вызывает потери давления.

В общем случае потери давления (Па) в трубах круглого сечения определяются по формуле Дарси- Вейсбаха:

∆p_л= λ (L/d) (J²/2) p,                                          (1.9)

где λ- коэффициент гидравлического трения;L- длина трубы, м; d- внутренний диаметр трубы, м.

Для ламинарного трения жидкости коэффициент гидравлического трения:

λ =A/Re,                                                                   (1.10)

где А можно иметь значение от 64 до 150 (например, в идеальном случае при изотермическом потоке А=64; при течении потока в реальных металлических трубах и гибких рукавах А=75…85; при небольшом изгибе рукавов А=108; если поток движения по трубам, изогнутым на 90°, то А=75; при изгибе труб более 90°А=80; если поток движения по смятой на 40…50% трубе, то А=150.

Для турбулентного течения коэффициент гидравлического трения

λ _T=0,3164/                                                                   (1.11)

Потери давления при ламинарном течении являются линейной функцией скорости (так как в выражении Re содержится скорость), а при турбулентном течении - скорости в степени 1…2.

 

Практическая часть

 

Задачи практической работы:

1. Изучить режимы движения жидкости.

2. Ознакомиться с физическими основами функционирования гидравлических систем.

3. Оформить отчёт по практической работе.

 

Вопросы для закрепления теоретического материала к практической работе

1. Какое движение жидкости называют установившимся, равномерным, ламинарным, турбулентным?

2.Что представляет собой число Рейнольдса?

3. Что влияет на потери напора при движении жидкости по трубе?