Laboratorieøvelser i Hydraulik

Studienr. Navn Underskrift

0108035 Christian Benjamin Martinen

Forfatter:

Vejleder: Kurt Madsen

Modulnavn: Hydraulik

Modulnr.:

Opgavetype: Case

Uddannelsesretning: Juniorofficersuddannelse

Eksamenstermin: 2010 – 1

Afleveringsdato: 01.06.2010 Hold BJ-5

Antal tegn rapport: Max antal tilladte tegn: 36.000 Nr.

Kvittering:

Dato Modtagerens underskrift

1

Hydraulikrapport

Øvelse1Formåletmeddenneøvelseeratundersøgeforskellenpåventilkarakteristikkerforhhv.direktestyret–ogpilotstyrettrykbegrænsningsventil.Vistartermedatindstilletrykbegrænsningsventilentil70barvedfuldtolieflow(flowetnoteres).Flowetnedsættesnui5l/minintervaller.

Direktestyrettrykbegrænsningsventil

”Direkte styrede trykbegrænsningsventiler er karakteriseret ved athydraulikanlæggets hoved oliestrøm, trykkerdirekte på ventilkeglen, kuglen,glideren. Når oliens tryk på ventilen netopkan overvinde fjederkraften påmodsatteside,begynderventilenatåbne.Jomereoliederskaligennemventilen,jo mere skal ventilen åbne, hvorved fjederens sammenpresningpå modsattesideøgesogdermedhøjeremaks.tryktilfølge.”1

1http://www.erhaars.dk/trykbventil/page.htm

Flow[l/min] Tryk[bar]28 7025 6520 5815 5310 485 42

Direktestyrettrykbe‐

grænsningsventil

2

Pilotstyrettrykbegrænsningsventil

For større oliemængder (> 35l/min) anvendes pilotstyrede trykbegrænsnings‐ventiler.Kendetegnfordisseventilerer,atdeharenfladerep‐V‐kurve.Sålængepilotventilenerlukketvilhovedventilenogsåforblivelukket.

7065585348

42

7068666464

01020304050607080

0 10 20 30

Tryk

Flow

Trykbegræsningsventil

Direktestyret

Pilotstyret

Flow[l/min] Tryk[bar]25 7020 6815 6610 645 64

Direktestyrettrykbe‐

grænsningsventil

3

Idenovenståendediagramkanmansedetop‐V‐kurver,somerkonvergerende.Trykketpådenpilotstyret ventil er i startenover50%større enddendirektestyretventil.Grundenhvorforbeggekurverkonvergerer til70barer, atdenneværdisvarertilsystemetsgrænseværdi.Dendirektestyretventilharnæstenenproportionalhældning.

Øvelse2Trykbegrænsningsventiler indstilles sådan, atmankan skiftemellem40og60barpumpetrykvedatskifteindstillingpå2/2retningsventilen.Forsøgetvarhermeretrial‐errorogtogderforenlidtmeretid.

4

Øvelse3

Forsøget opbygges, som vist ovenstående. Trykbegrænsningsventiler skalindstilles således, atman ved omskiftning af retningen på V4 og V5 kan skifteaflastet,40bar,50barog60bar.Dettegøres foratkunnese,hvordanpumpensydelseforandrersig,nårmanskiftermellemdeforskelligetrykke.

2

3,84,4

5

0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50 60 70

Effekt

Tryk

Effekt

Effekt

5

Udfrakurvenkanmankonstatere,attrykogeffekternæstenproportionaltilhinanden.

Øvelse4Formålet med denne øvelse er at indstille chokventiler korrekt og at afprøvedem. Derudover skal vi bestemme formålet af kontraventilerne V4 og V5.Forsøget opbygges som vist i den nedenstående tegning.TrykbegrænsningsventilenV3indstillessåtil60bar,menschockventilerneV1ogV2indstillestil75bar.

Formåletmedchockventilerneeratkompenseremegetkortvarigetrykstøde,derkanværemegetstørreend indstillingsværdierne for trykbegrænsningsventilenV3.Denbeskytterogsåmodkavitation,idetdenforhindrerenvoldsomtrykfald.Normalsituationen illustreres med de orange piler. Olien løber gennem 4/3‐retningsventil med håndtag aktivering til stemplet, som så bevæger sig til sin

6

yderstilling. V4 og V5 er kontraventiler og V1 og V2 er direkte styrettrykbegrænsningsventiler. En kontraventil tillader fri gennemstrømning i enretningogspærrerimodsatretning.Åbningstrykketerafhængigaffjedertrykketpåventilen.Nårtrykketnår75baråbnerV1ogV2,ogkontraventilernesamtidig,så at olien kan løbe videre igennem kontraventilerne. Er de derimod lukkede,kan olien ikke løbe igennem og løber til stemplet i stedet. Dvs. så længeventilerne er lukkede, løber olien kun til stemplet. Når stemplet når sinyderstilling, stiger trykket i systemet, indtilV1ogV2åbner,ogdermedaflastersystemet. Stemplet forbliver i sin yderstilling og den samme effekt. Oliencirkulerer altså i systemet, som illustreresmedde blå piler i den ovenståendetegning.Olieoverskuddetløbertilbagetiltanken(segrønpil).

Øvelse5

Vi opbygger systemet, som vist i den ovenstående tegning. Pumpetrykket p1indstilles til max 80bar og olieflowet til 10l/min, men systemet er aflastet.Trykketøgessåpå20,40og60bar.Derefterskiftesdrøvleventilenengangforentovejs trykkompenseret mængdereguleringsventil og en trevejsmængdereguleringsventil, hvori begge tilfældemålinger gentages, ligesom ved

Trykkompenseretmængde‐

reguleringsventil

Drøvleventil

Trevejsmængde‐reguleringsventil

7

drøvleventilen. Formålet med denne opgave er så at bestemme forskellenmellemdetreslagsmængdereguleringsventilervibruger.

Ventil Vp(l/min) Vl(l/min) Vt(l/min) P1(bar) P2(bar) Pel(kW)26 9 17 72 20 5,826 5 21 74 40 5,9

Drøvle‐ventil

26 0 26 75 60 6,025 10 15 74 20 5,925 8 17 76 40 5,9

Tovejsmængde‐regulerings‐ventil 25 0 25 78 60 5,9

21 11 10 86 20 5,921 11 10 86 40 5,9

Trevejsmængde‐regulerings‐ventil 21 11 10 86 60 5,9

Udfrakurvernekanmanse,atflowetstigeriforholdtiltrykketeksponentielveddrøvleventilen, proportional ved tovejs mængdereguleringsventilen og erkonstantvedtrevejsmængdereguleringsventilen.Sammenhængenmellemflowogtrykvedendrøvlingersomfølgende:

V = α ⋅ A ⋅Δp ⋅2ρ

hvor α er kontraktionkoefficienten, som ligger ml. 0,6 og 0,9

ρ er modstandkoefficienten for laminar strømning = k ⋅ l ⋅ vc ⋅dH

2

Dvs.,attrykfaldetΔperdenenestevariabelivoresligning,hvorforvijoogsåharlavetendiagram,derviserflowetovertrykfaldetpåhydratesteren.

9

5

0

10

8

0

111111

0

2

4

6

8

10

12

0 20 40 60 80Flow

etgennem

Hydratesteren

TrykfaldetoverHydratesteren

Ventilernesp­V­kurver

Drøvleventil

Tovejs

Trevejs

8

Detteskyldesvedtrevejsventilen,atdenlederdenoverskydendeolietilbagetiltanken, hvorfor flowet i systemet også er konstant, og ventilen altid prøver atskabeenligevægt.

Ved tovejsventilen stiger floweteksponentiel til trykket,mens trykdifferensenharenkonstanthældningpå2overdrøvlingen.

Drøvleventilen bevirker at flowet ændrer sig, når trykket forandrer sig. Ifølgedenovenståendediagramerforandringenproportional.

9

Øvelse6Formåletmedopgave6og6aeratfåkendskabtilopbygningafethejsespilpåenkranmedåbenthydraulisksystem.

Systemet opbygges, som vist itegningen. Da systemet er en lidtfølsom, skal her alle indstillingerforetages med en vis forsigtighed.Pumpetrykketindstillestilminimum,såwirenerhelt slæk.Dereftergivesfuld hejsekommando, dvs. viindstiller pumpetrykket således, atspilbremsen åbner (pb). Den næstetryk vi skal finde er når lasten ligehæves(pL).Nuskallastenhævesved1‐2m,ogpilotledningenskal fjernes.Igen skal pumpetrykket påminimum. Giv nu forsigtig fuldaffiringskommando (Vi har lagtmærk til, at det kan ske hurtig, atman giver for meget affiring og såfaldt lasten ned). Her skalbremseventilen indstilles således, atden åbner ved et lasttryk, der er ca.25% større end lasttrykket pL. Tilsidst skal detmaksimale pumpetrykpmax indstilles på trykbegrænsnings‐ventilen.pb=23barpL=52barpmax=‐pbremse=64bar Hvis olien ikke kan løbe igennem retningsventilen, løber den igennem denpilotstyredetrykbegrænsningsventiltilbagetiltanken.Bevæger man retningsventilen mod højre, vil olien løbe ind i den dobbeltvirkende kontraventil, så at pilotledningen aktiveres. Denne pilotledning vildeaktivere bremsen på spilinstallationen. Den anden pilotledningen aktiveressamtidig og bevirker at overcenterventilen/lastholdeventilen aktiveres, dvs.olienkanløbeigennemmotorentilbagetiltanken.Bremseventilensåbningstrykskal indstilles til ca. 1,3 gange det af lastens frembragte tryk.Slangebrudsventilensørgerforatmotorenerudsatforenvisarbejdstryk.Bevæger man retningsventilen mod venstre vil det have den modsatte effekt,dvs. systemet aflastes, så at lasten nedsænkes. Derved vil kun den enepilotledningaktiveres.

10

Øvelse6aSystemet opbygges, som vist itegningen. Bremseventilenindstilles så til et åbnetryk på70bar.2=Bremseventil(overcenter­ventil)medindbyggetveksel­ventilformekaniskbremse4=pilotstyrettrybegrænsningsventil

11

Systemet opbygges som vist itegningen.1=Spilinstallationmedhydraulikmotor,wiretromle,mekaniskbremseogslangebrudsventil

2=Bremseventil(overcenter­ventil)medindbyggetveksel­ventilformekaniskbremse

3=DanfossPVG32lastkompenseretproportionalventil

4=pilotstyrettrybegrænsningsventilDerefter har vi bestemt følgendemåleværdier:

pl=60barptrb(ubelastet)=25barptrb(belastet)=50bar

I dette system bruges en Danfoss PVG32 lastkompenseret proportionalventil.Formålet med denne ventil er at øge systemets fleksibilitet, idet den praktiskindeholder flere ventiler. Fordelen med det er, olieflowet er uafhængig aflasttrykket. Den erstatter her altså retningsventilen vi har brugt i en tidligereøvelse.NårAaktiveres, løsesbremsenog lastenbevægersignedad.NårdersåaktiveresB,løsesbremsenogovercenterventilenåbnes,nårtrykketerhøjtnok.Dettemedfører,atlastenhejses.

12

BibliografiErhversskolensForlag.(2004).Hydraulik(3.udg.).Odense,Danmark:ErhversskolensForlag.

Terkelsen,L.(2001).HydraulikforDriftsteknikere(4.udg.).Svendborg,Danmark:UdviklingsfondensForlag.

”Trykbegrænsningsventil”–lokaliseretd.01.05.2010på:http://www.erhaars.dk/trykbventil/page.htm