Пропорційна гідравліка

где Q –

расход, л/мин; q – рабочий объем гидромотора (8 смз);

n – показания

счетчика импульсов, об; t – время опыта, с.

Регистрация данных эксперимента для задания 2.2.

Таблица 2.3.

Отрицательные значения управляющего сигнала

W2, В

IВ,

Р2,

Р4,

Р5,

РР-В,

РА-Т,

n, об

t, с

Q,

(1)

mA

МПа

МПа

МПа

МПа

МПа

л/мин

W2, В

IВ,

Р2,

Р4,

Р5,

РР-В,

РА-Т,

n, об

t, с

Q,

(2)

mA

МПа

МПа

МПа

МПа

МПа

л/мин

W2, В

IВ,

Р2,

Р4,

Р5,

РР-В,

РА-Т,

n, об

t, с

Q,

(3)

mA

МПа

МПа

МПа

МПа

МПа

л/мин

W2, В

IВ,

Р2,

Р4,

Р5,

РР-В,

РА-Т,

n, об

t, с

Q,

(4)

mA

МПа

МПа

МПа

МПа

МПа

л/мин

W2, В

IВ,

Р2,

Р4,

Р5,

РР-В,

РА-Т,

n, об

t, с

Q,

(5)

mA

МПа

МПа

МПа

МПа

МПа

л/мин

Построить графические зависимости расхода от перепада давлений в каждой линии клапана (Р-А, Р-В, А-Т, В-Т) для каждого уровня управляющего пропорционального сигнала (рис. 2.5а – г).

21

Q, л/мин

Рисунок 2.5а.

4,0

Зависимости расхода от

перепада давления

в

канале

Р-А

3,0

пропорционального

клапана при значениях

управляющего сигнала:

2,0

1: _____,

2: _____,

1,0

3: _____,

4: _____.

0

2,0

3,0

4,0 р (Р-А), МПа

1,0

Q, л/мин

4,0

3,0

2,0

1,0

0

Рисунок 2.5б. Зависимости расхода от перепада давления в канале Р-B пропорционального клапана при значениях управляющего сигнала:

1: ____, 2: ____, 3: ____, 4: ____.

1,0

2,0

3,0

4,0 р (Р-B), МПа

Сравнить падение давления в каналах Р-А и Р-В при одинаковых значениях управляющего сигнала и расхода.

Q, л/мин

Рисунок 2.5в.

4,0

Зависимости расхода от

перепада давления

в

канале

B-Т

3,0

пропорционального

клапана при значениях

управляющего сигнала:

2,0

1: ____,

2: ____,

3: ____,

1,0

4: ____.

0

2,0

3,0

4,0 р (B-Т), МПа

1,0

22

Q, л/мин

4,0

3,0

2,0

1,0

0

Рисунок 2.5г. Зависимости расхода от перепада давления в канале А-Т пропорционального клапана при значениях управляющего сигнала:

1: ____, 2: ____, 3: ____, 4: ____.

1,0

2,0

3,0

4,0 р (А-Т), МПа

Сравнить падение давления в каналах А-Т и В-Т при одинаковых значениях управляющего сигнала и расхода.

Постройте зависимость расхода в линии клапана А-Т от величины пропорционального сигнала управления при постоянном значении потерь давления в канале (рис. 2.6). Проверьте, как согласуется эта характеристика с зависимостью потерь давления в местном сопротивлении. При расчетах считать, что площадь проходного сечения f и смещение золотника h пропорциональны величине сигнала управления IA:

Q = μf (2 / ρ) p = μhπr 2 (2 / ρ) p ,

где Q – расход, л/мин; h – смещение золотника, мм; r – радиус золотника, мм; μ – коэффициент расхода (принять равным 0,6); ρ – плотность жидкости (принять равной 900 кг/мз).

Q, л/мин

4,0

3,0

2,0

1,0

0

Рисунок 2.6. Зависимость расхода в канале А-Т от значения управляющего сигнала при постоянном перепаде давления

1: _______, 2: _______, 3: _______, 4: _______.

200

400

600

800

IA, mA

Объясните нелинейность полученных характеристик. Рассчитайте значение диаметра золотника, используя данные экспериментов при максимальном расходе.

23

Задание 2.3. Знакомство с работой двухканального регулятора расхода с
пропорциональным управлением. Определение характеристик регулятора
расхода.
	Цель работы – построение характеристики, описывающей зависимость
уровня расхода от величины пропорционального сигнала управления.
Дополнительно определяется влияние внешней нагрузки на эту зависимость.
	Расходные
характеристики			регулятора				Р2	5	6	7	8
потока позволяют определить
требуемое				значение
пропорционального				сигнала			4	B
для	обеспечения			заданной							SI
величины расхода.
	Необходимо					под-	∩ G
ключить регулятор расхода и							3	A
«блок управления» согласно							Y		Р1
схеме, приведенной на рис.							2
2.7.	Электрорелейная				схема		1
системы		управления				вы-
полняется			аналогично
предыдущему			эксперименту
(рис. 2.2).
	Характеристика					ре-
гулятора имеет вид семейства							Рисунок 2.7. Схема системы для определения
зависимостей			расхода			от
уровня		пропорционального					характеристики регулятора расхода с
								пропорциональным управлением:
сигнала		для	различных
							1 – предохранительный клапан, 2 – насосный агрегат, 3 –
значений давления нагрузки.							клапан разгрузки насоса, 4 – пропорциональный магнит, 5 –
	Для		достижения				регулятора расхода, 6 – нагрузочный клапан давления, 7 –
поставленной			цели			вы-	мотор-расходомер, 8 – оптический датчик
полняется		серия			экспе-
риментов, охватывающая изменение двух параметров: уровня сигнала
управления и давления Р2 на выходе из регулятора расхода (рис. 2.7).
Дополнительное задание:

-определение расхода, проходящего через регулятор при отсутствии управляющего сигнала (отключении от блока управления);

-изучение влияния нагрузки на точность поддержания расхода.

Спомощью блока управления задаются 8 фиксированных значений управляющего сигнала Y для магнита 4 (рис. 2.7).

Спомощью нагрузочного клапана давления 6 (рис. 2.7), устанавливаются

пять фиксированных значений давления нагрузки Р2. Распределительный клапан 3 с ручным управлением используется для разгрузки насосного агрегата

впромежутках между опытами.

Значение расхода определяется с помощью гидромотора 7 и счетчика 5 (рис. 2.7, 2.2), определяющего число оборотов, выполненное за фиксированное

24

время, например, 30 секунд. Рабочий объем гидромотора равен 8 смз. Обороты вала определяются с помощью оптического датчика 8 (рис. 2.7) и флажка, установленного на валу мотора. Для отсчета времени при определении расхода используется электрореле 7 (рис. 2.2). Начало опыта задается сигналом от кнопки S (рис. 2.2), завершение опыта происходит автоматически – при выключении реле времени.

Длительность поддержания постоянного сигнала, установленная в задатчике, должна быть не меньше расчетного времени опыта. Давление в системе, настроенное клапаном 1 (рис. 2.7), сохраняет фиксированное значение для всех опытов (например, 8,0 МПа).

Порядок проведения работы. Выбрать восемь значений входного управляющего сигнала и занести их в таблицу 2.4. Задать с помощью реле времени длительность экспериментов t, измерить время опыта секундомером и занести показания в таблицу.

Установить в задатчике первый уровень входного пропорционального сигнала W1 (в соответствии с таблицей) и его длительность (не менее времени опыта). Задать первый уровень давления нагрузки Р2(1) с помощью клапана давления 6. Установить показания счетчика 5 (рис. 2.2) на «0».

Для начала опыта подать сигнал от кнопки S. После завершения работы показания счетчика занести в таблицу. Во время опыта определить давление на входе и выходе регулятора расхода, показания манометров Р1 и Р2 занести в таблицу.

Повторить опыт для остальных значений управляющего сигнала при фиксированном уровне давления нагрузки (настройка давления выполняется с помощью клапана давления 6 (рис. 2.7). Экспериментальные данные опытов занести в таблицу 2.4.

После завершения опыта с последним значением уровня пропорционального сигнала, установить следующее значение давления нагрузки. Повторить серию опытов с теми же значениями управляющего сигнала, что и при предыдущем уровне давления нагрузки. Данные опытов занести в таблицу.

По полученным экспериментальным данным рассчитать значения расхода:

= q n Q 0,06 t ,

где Q - расход, л/мин; q – рабочий объем гидромотора (8 смз); n – показания счетчика импульсов, об; t – время опыта, с.

Построить зависимости расхода от уровня входного пропорционального сигнала для всех значений давления нагрузки.

С использованием полученных зависимостей рассчитать величину требуемого управляющего сигнала для поддержания заданного уровня расхода Q при значении давления нагрузки Р, заданном преподавателем.

25

Регистрация данных эксперимента для задания 2.3.							Таблица 2.4.
	W1, B	IA, mA	Р1, МПа	Р2(1), МПа	n, об	t, с		Q, л/мин
	W1, B	IA, mA	Р1, МПа	Р2(2), МПа	n, об	t, с		Q, л/мин
	W1, B	IA, mA	Р1, МПа	Р2(3), МПа	n, об	t, с		Q, л/мин
	W1, B	IA, mA	Р1, МПа	Р2(4), МПа	n, об	t, с		Q, л/мин
	W1, B	IA, mA	Р1, МПа	Р2(5), МПа	n, об	t, с		Q, л/мин

26

Рассчитать погрешность поддержания постоянного уровня расхода при изменении давления нагрузки от Рmin до Рmax .

Построить семейство зависимостей расхода от давления нагрузки для разных уровней управляющего сигнала.

Q, л/мин

4,0

3,0

2,0

1,0

0

Рисунок 2.8. Зависимости расхода от давления нагрузки пропорционального регулятора расхода при разных значениях управляющего сигнала:

1: ____, 2: ____, 3: ____, 4: ____.

1,0

2,0

3,0

4,0

Р2, МПа

Q, л/мин

Рисунок 2.9.

4,0

Зависимости

расхода от

уровня пропорционального

сигнала при

разных

3,0

значениях

давления

нагрузки:

1: _____,

2,0

2: _____,

3: _____,

1,0

4: _____,

5: _____.

0

2,0

4,0

6,0

8,0

W1, B

Контрольные вопросы

1.Какую зависимость отражает расходная характеристика клапана?

2.Чем отличаются расходные характеристики пропорциональных устройств: распределительного клапана, регулятора потока, клапана давления?

3.Какие зависимости необходимо использовать при настройке на рабочие параметры системы пропорционального клапана давления?

4.Почему при постоянной величине управляющего сигнала может быть разный расход через пропорциональный распределительный клапан?

5.Какие зависимости необходимо использовать при настройке на рабочие параметры системы пропорционального распределительного клапана?

6.Какой параметр является управляющим сигналом при использовании контроллеров для управления пропорциональными устройствами?

27

Лабораторная работа №3

Построение многофункционального модуля на базе гидроцилиндра с пропорциональным управлением

Цель работы: Изучение принципов формирования функций гидроцилиндра с помощью клапанов с пропорциональным управлением и электрорелейных схем и объединения этих функций в работе модуля. Настройка рабочих характеристик функционального модуля.

Применение устройств с пропорциональным управлением позволяет более полно согласовывать действия исполнительных устройств с теми функциями, для выполнения которых эти устройства применяются. Благодаря этому решаются задачи автоматизации при выполнении сложных функций, повышения надежности и производительности систем, снижения энергопотребления.

Применение распределительного клапана с пропорциональным управлением позволяет задавать различные значения открытия клапана, устанавливать скорость перехода от одного значения к другому, формировать последовательность положений клапана и время их удержания. Таким образом, решаются задачи:

•движения и остановки штока гидроцилиндра;

•изменения направления движения штока;

•изменения скорости движения штока.

Применение клапана давления с пропорциональным управлением позволяет задавать различные значения давления в системе или отдельных её участках. При этом можно устанавливать скорость перехода от одного уровня давления к другому, формировать ступенчатый закон изменения давления в системе во время её работы. Таким образом, решаются задачи:

•разгрузки гидропривода;

•изменения развиваемого усилия на штоке гидроцилиндра или момента гидромотора;

•повышения давления во время ускоренного движения и уменьшения давления при замедлении движения.

Использование дискретных входов в задатчике (Работа №1, рис. 1.4) позволяет устанавливать 8 значений входного сигнала. Эти значения могут быть как положительными, так и отрицательными, то есть использоваться для реверсирования движения привода. Применение дополнительных реле в системе управления расширяет возможности задающего устройства.

Примечание. Обеспечивать реверсирование работы привода можно при использовании только положительных значений сигнала. Для этого сигнал управления одного значения поочередно передается на электромагнит соответствующего направления движения привода.

28

Задача 3.1. Программирование блока управления привода с заданной скоростью движения.

Цель работы – согласование параметров управляющих сигналов с функциональными параметрами привода.

Для достижения поставленной цели выполняется расчет параметров сигналов управления, собирается тестовая схема системы и проводится серия опытов для проверки правильности настройки блока управления.

Необходимо подключить гидроцилиндр, задатчик и усилитель по схеме рис. 3.1. С помощью кнопок S1, S2 и S3 обеспечить внешнее дискретное управление. Настроить параметры задатчика на управление скоростью выдвижения и втягивания штока в соответствии с таблицей 3.1. Давление в системе при неподвижном цилиндре настроить с помощью клапана давления на

A B

b a

P T

+24В

S1

S2

S3

а

b

0В

Рисунок 3.1. Схема управления работой гидроцилиндра с помощью пропорционального распределительного клапана и дискретных входов задатчика: S1, S2 и S3 – кнопки, подающие сигналы на дискретные входы задатчика, a – электромагнит, сигнал на котором приводит к выдвижению штока, b - электромагнит, сигнал на котором приводит к втягиванию штока

29

значение 6,0 МПа. Рассчитать необходимые значения токов управления по характеристикам пропорционального клапана, построенным по результатам работы №2 для выдвижения и втягивания штока. При расчетах учитывать величину перепада давления на клапане. Установить расчетные значения сигналов управления в задатчике. Экспериментально определить время полного хода и скорость движения штока. Сравнить расчетные и фактические значения.

Регистрация данных эксперимента задачи 3.1.																Таблица 3.1.
№		Значения
	дискретных						Выдвижение штока							Втягивание штока
опыта
		сигналов
						I		t,с	мV,/с	)		МПа,р	I	t,с	мV,/с		)		МПа,р
										мV,/с расчетн							мV,/с расчетн
	S1		S2		S3	mA,							mA,
						A							B
										(							(
1	0		0		0			3
2	0		0		1			5
3	0		1		0			8
4	0		1		1			10
5	1		0		0									3
6	1		0		1									4
7	1		1		0									5
8	1		1		1									8

Задача 3.2. Построение функционального модуля на базе гидропривода с пропорциональным управлением.

Цель работы – получение навыков применения дискретных схем, обеспечивающих работу клапанов с пропорциональным управлением.

Для выполнения технологических операций необходимо обеспечить возможность перемещения рабочего стола с несколькими значениями скорости. При подходе стола к рабочей позиции и возвращении стола к бункеру-дозатору необходимо обеспечивать максимальную скорость Vmax.

При выполнении технологических действий скорость стола должна быть одинаковой в двух направлениях и составлять Vт=0,3*Vmax. При позиционировании стола скорость перемещения должна быть минимальной в обоих направлениях Vпоз=0,1*Vmax.

Задание скорости движения стола оператор выполняет с помощью трех кнопок с фиксатором. Первая кнопка S1 задает направление движения стола. Нажатие второй кнопки S2 устанавливает максимальное значение скорости Vmax. Нажатие третьей кнопки S3 устанавливает значение скорости позиционирования Vпоз=0,1*Vmax.

Сигнал задания скорости позиционирования является приоритетным, по сравнению с сигналом максимальной скорости.

Если вторая и третья кнопки не нажаты, то установленное значение скорости равно Vт=0,3*Vmax.

30