Методичні вказівки до лабораторних робіт за курсом "Основи теорії пневмоприводу"

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ “КПІ”

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до  лабораторних  робіт  за  курсом

“ОСНОВИ ТЕОРІЇ  ПНЕВМОПРИВОДУ“

для студентів фаху

“ГІДРАВЛІЧНІ  І  ПНЕВМАТИЧНІ  МАШИНИ“

КИЇВ НТУУ “КПІ” 2001

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ “КПІ”

ЗАТВЕРДЖЕНО

на засіданні кафедри гідропневмоавтоматики та гідравліки

Протокол № ___ від  «___»_____2001 р.          

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до  лабораторних  робіт  за  курсом 

“ОСНОВИ ТЕОРІЇ  ПНЕВМОПРИВОДУ”

для  студентів  фаху

“ГІДРАВЛІЧНІ  І  ПНЕВМАТИЧНІ  МАШИНИ”

КИЇВ НТУУ “КПІ” 2001

Методичні вказівки до  лабораторних  робіт  за  курсом 

“Основи теорії  пневмоприводу”.

Для студентів фаху “Гідравлічні і пневматичні машини”.

Київ: НТУУ “КПІ”, 2001 р. - 50 с.

Укладач: Володимир Кузьмович Буслов

Відповідальний редактор  О.М. Яхно

Рецензенти: В.С. Лисенко

Ю.В. Єлісеєв

Оформлення: Д.В. Литвиненко

            О.В. Пономаренко

ЛАБОРАТОРНА  РОБОТА №1

ВИЗНАЧЕННЯ ВИТРАТНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЕЛЕМЕНТІВ ПНЕВМОАПАРАТУРИ

Мета роботи:  1) вивчення методів визначення витратних характеристик пневматичних пристроїв та їх експериментальна перевірка;

2) ознайомлення з вимірювальною апаратурою та отримання практичних навичок работи з нею;

3)  розвиття навичок по обробці експериментальних даних та їх аналізу і оцінці.

Порядок виконання роботи

1.Вивчити існуючі методи визначення витратних характеристик  пневматичних пристроїв.

2. Ознайомитись з принциповою схемою та конструкцією лабораторного стенду. Навчитися проводити на ньому основні регулювання, перемикання та переналагодження.

3. Ознайомитись з вимірювальною апаратурою, яка є на стенді.

4.Вивчити методику проведення експериментів.

5.Експериментально визначити коефіцієнт витрати або ефективну площу прохідного перерізу пневматичних апаратів, вказаних викладачем, використовуючи вказані ним методи.

6. Обробити отримані результати та зробити висновки.

Методи визначення витратних характеристик пневматичних пристроїв

Пропускна здатність пневматичного пристрою визначається коефіцієнтом витрат і площею його прохідного перерізу , або ефективною площею прохідного перерізу . Від пропускної здатності окремих елементів залежить динаміка виконавчих механізмів пневматичної системи. Без знання витратних характеристик   динамічний розрахунок не можливий.

Існує декілька методів експериментального визначення коефіциєнта витрати (ефективної площі).

Перший метод. Визначення  прямим виміром витрати

Коефіцієнт витрати це відношення дійсної витрати G_д через пристрій, який випробовується до теоретичної G_т:

m=G_д/G_т                                                     (1).

Теоретична вагова витрата повітря визначається за загальною формулою для витрати, в якій величина  приймається рівною одиниці

,                        (2)

де:  Р м, Т м — абсолютний тиск та температура повітря перед пристроєм у підводящій магістралі;

 — відносний тиск в середовищі, куди відбувається витік повітря   (— абсолютний тиск в цьому середовищі);

 — функція витрати, значення якої визначається в залежності від режиму витіку: для надкритичного режиму, коли s£s_кр=0,528

, для підкритичного режиму (при s>s_кр)

.                                        (3)

Величина дійсної вагової витрати, яка проходить через випробуваний пристрій, визначається за допомогою витратоміра ДВ.

Другий метод. Визначення  за часом наповнення мірної ємності

Через випробуваний пристрій пропускається стиснуте повітря в мірну ємкість з об’ємом  за час . Коефіцієнт витрати визначається в залежності від величини об’єму, часу його наповнення та досягнутого за цей час тиску в об’ємі.

Процес наповнення порожнини постійного об’єму характеризується рівнянням теплового балансу [1]

                                               (4)

і є політропним зі змінним показником політропи.

Підстановка виразу для витрати (2) в рівняння теплового балансу (4), інтегрування одержаного виразу з послідуючим його рішенням відносно  дає розрахункову залежність для випадку надкритичного режиму наповнення, у рамках якого рекомендується проводити експеримент (витрата постійна).

           (5), де  і  — безрозмірний тиск в порожнині на початку та в кінці процесу наповнення;

R=287 Дж/(кг К⁰) — газова стала повітря;

Т_{M —} температура повітря в магістпалі (Т_M=290 К⁰);

,  .

При цьому кінцевий безрозмірний тиск в порожнині, з досягненням якого припиняється відлік часу повинен бути меньшим критичного тиску

.                                          (6)

Знайдене значення  є середньо-ефективним для діапазону зміни тиску від  до .

В залежності від тривалості процесу наповнення мірної ємності на точність вимірювання може робити вплив теплообмін. Експерименти показали, що вплив теплообміну практично не відбувається, якщо час наповнення не більше 2 с. Проте цей час не повинен бути меншим, ніж 0,5 с., тому що на вимірювання буде впливати нерівномірність розподілу параметрів повітря по об’єму. Отже,