Áramlástechnikai gépek Hidraulikus tápegység mérése (jegyzőkönyv)

Áramlástechnikai gépek Hidraulikus tápegység mérése (jegyzőkönyv)

Mérés ideje: 2011. március. 01. Mérés helye: BME Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék Laboratóriuma Mérésvezető: Mérőszemélyzet névsora:

Budapest, 2011. 03. 01.

A mérés célja: A mérés célja egy volumetrikus (fogaskerék) szivattyúból és egy nyomáshatároló (túlfolyó) szelepből álló hidraulikus tápegység jellemző jelleggörbéinek megállapítása, a nyomáshatároló szelep állandó (80 bar) küszöbértékénél. A meghatározandó jelleggörbék:    

nyomáskülönbség a térfogatáram függvényében bevezetett teljesítmény a térfogatáram függvényében volumetrikus hatásfok a nyomáskülönbség függvényében gépcsoport összhatásfoka a térfogatáram függvényében

p(Q) Pb(Q) v(p) ö(Q)

A mérőberendezés vázlata:

1: táptartály 2: szűrő 3: volumterikus szivattyú 4: elosztótömb 5: változtatható fojtás 6: elektromágneses működtetésű útszelep

7: köbözőtartály 8: nyomáshatároló szelep 9: biztonsági nyomáshatároló szelep 10: leengedő csap 11: csőrugós dobozos manométer 12: higanytöltésű csőrugós hőmérő

A berendezés műszaki adatai: A fogaskerékszivattyú típusa:

A 18X

A fogaskerékszivattyú gyári száma:

11/1984

A fogaskerékszivattyú geometriai térfogata:

Vg = 8,25 cm3

A fogaskerékszivattyú névleges (maximális) nyomása:

160 bar

Hajtómotor típusa:

VZP 112 M4

Hajtómotor gyári száma:

3745/9

Hajtómotor névleges teljesítménye és ford.száma:

4 kW, 1440/perc

Nyomáshatároló típusa:

Danuvia DM10-2.10/315

Fojtás típusa:

Danuvia F10 G3 21/40L

A berendezésbe beépített köbözőtartály állandója:

  5.227 10 2

dm 3 mm

Számítási összefüggések: A szivattyú egy fordulatára jutó geometriai folyadékszállítás: V ahol: N: a körülfordulások száma, Vg  N V*: az N körülfordulások során szállított olajmennyiség A gép Δp=0-hoz tartozó geometriai (elméleti) szállítása:

Qg  n  V g

ahol: n: a szivattyú fordulatszáma

A szivattyú tényleges térfogatárama (köbözéssel): Qsziv   

h t

ahol: Δh : a köbözőtartálybeli szintemelkedés Δt : a szintemelkedéshez tartozó idő α : a köböző tartály állandója

A szivattyú hasznos teljesítménye: 

Ph  m ib  Q    ib  Q  p

ahol: Q

a szivattyú Δp>0 nyomáskülönbséghez tartozó tényleges térfogatárama

Δp

a szivattyúban megjelenő nyomáskülönbség

ρ

a közeg sűrűsége

Δib

a Bernoulli entalpia megváltozása

m

a közeg tömegárama

A bevezetett villamos teljesítmény: Pbe  PR  PS  PT  3Pközép

ahol: Pbe PR,PS,PT

az egyes fázisokhoz tartozó teljesítmény

Pközép

a közepes teljesítményű fázis teljesítménye

A gép összhatásfoka:

ö 

Ph Pbe

a bevezetett teljesítmény

Mért és számított adatok: Előzetesen megadott adatok: α= Vg= nnévl= Pnévl=

5,227x10-2 8,25 1440 4

[dm3/mm] [cm3] [1/min] [kW]

A számítandó értékeket excell táblázat segítségével határoztam meg a fenti képletek alapján, a mértékegységek figyelembe vételével:

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17.

hkezd mm 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50

mért idő s 39,5 40,72 41,01 40,89 39,8 40,66 40,65 40,39 61,9 14,38 134,84 124,95 90,74 69,19 26,57 36,43 30,37

hvég mm 200 200 200 200 200 200 200 200 200 100 200 150 150 150 100 150 150

Δp bar 5 10 20 30 40 50 60 70 80 80 80 80 80 80 80 80 80

Pbe kW 0,3 0,45 0,66 0,93 1,2 1,44 1,65 1,92 2,16 2,16 2,16 2,16 2,16 2,16 2,16 2,16 2,16

Qg dm3/min 12,4575 12,375 12,33375 12,2925 12,2925 12,2925 12,33375 12,2925 12,2925 12,2925 12,2925 12,2925 12,2925 12,2925 12,2925 12,2925 12,2925

n 1/min 1510 1500 1495 1490 1490 1490 1495 1490 1490 1490 1490 1490 1490 1490 1490 1490 1490

Qsziv dm3/min 11,9164557 11,55943026 11,47768837 11,51137197 11,82663317 11,57648795 11,57933579 11,65387472 7,604200323 10,91098748 3,490803916 2,511404562 3,458232312 4,535337477 5,905156191 8,613779852 10,33256503

ηö % 33,10126582 42,81270465 57,96812307 61,88909663 65,70351759 66,99356452 70,17779269 70,81347487 46,93950817 67,35177458 21,54817232 15,5024973 21,34711304 27,99591035 36,45158143 53,17148057 63,78126563

ηv % 95,65687896 93,40953742 93,05919423 93,64549094 96,21015388 94,17521211 93,8833347 94,80475673 61,86048666 88,76133807 28,39783539 20,43038082 28,13286404 36,89515946 48,03869181 70,07345822 84,05584732

Ph W 99,3038 192,6572 382,5896 575,5686 788,4422 964,7073 1157,934 1359,619 1013,893 1454,798 465,4405 334,8539 461,0976 604,7117 787,3542 1148,504 1377,675

A hidraulikus tápegység jelleggörbéi: 1.jelleggörbe: nyomáskülönbség a térfogatáram függvényében:

2.jelleggörbe: bevezetett teljesítmény a térfogatáram függvényében:

3.jelleggörbe: volumetrikus hatásfok a nyomáskülönbség függvényében:

4.jelleggörbe: gépcsoport összhatásfoka a térfogatáram függvényében:

Hibaszámítás: A hibaszámítást a legnagyobb hatásfokú munkapontban végezzük: =70,8134% =150mm =40,39s =70bar =1490 1/min =12,2925 dm3/min

max

∆h ∆t ∆p n Qg

A térfogatáram hibája: Qsziv   

h t

E ≈ 2σ E∆h = ±2mm -->

σ∆h = 1mm

3 Qsziv  3 dm   1,294  10 h t mm  s

E∆t = ±0,2s

σ∆t

3 Qsziv   h 3 dm    4 , 806  10 t t 2 s2

-->

= 0,1s

2 2  Q   Q    sziv   h    sziv   t   1,294  10 3  1   4,806  10 3  0,1  h   t  2



2 Qsziv

σQsziv = 0,00138 dm3/s

eQsziv 

EQsziv Qsziv

2



 



EQsziv = ±0,002761 dm3/s

-->

 0,0142

A hasznos teljesítmény hibája: Ph  Qsziv  p ep  2 0 0 

Ep p

 Ep  0,02  p  1,4bar  1,4  105 Pa

Ph dm3 m3  Qsziv  11,654  1,942  10 4 p min s

σ∆p = 70000 Pa

Ph  p  70bar  7  106 Pa Qsziv 2



2 Ph

2

 Ph   P      Qsziv    h   p   7  106  1,38  10 6   Qsziv   p

σPh = 16,68 W

ePh 

EPh Ph

 0,0245

-->



EPh = ±33,35 W

  1,942 10 2

4

 70000



2

A bevezetett teljesítmény hibája:(A villamos teljesítménymérő hibája a segédlet szerint)

ePbe 

EPbe Pbe

=2%

EPbe= ±38,4 W

σPbe = 19,2 W

-->

Az összhatásfok hibája: ö 

Ph Pbe

σ Ph

= 16,68 W

ö 1 1   5,2083  10 4 Ph Pbe W

ö P 1   h2  2,213  10 4 Pbe W Pbe

σPbe = 19,2 W 2



2 ö

σ = 0,009671

eö 

2

      2 2   ö   Ph    ö   Pbe   5,2083  10 4  16,68   2,213  10 4  19,2  Ph   Pbe 

Eö

ö



 

E = ±0,01934

-->

 0,0273

A volumetrikus hatásfok hibája: v 

Qsziv Qg

Qg hibája: Qg  n  Vg

Qg

σn = 5 1/min

n

 Q  2   g   n   8,25  10 3  5  n  2

 Q2

g



σQg = 0,04125 dm3/min

eQg 

EQg Qg

 0,006711

 Vg  8,25  10 3 dm3



-->

EQg = ±0,0825 dm3/min



 dm3   v 1    0,08135 Qsziv Qg  min 

1

 dm3   v Qsziv    2  0,07712 Qg Qg  min 

2

v

 v     Qsziv  Qsziv

σ v = 0,007449

ev 

Ev

v

1

  v      Qg    Qg 2

-->

2

   0,08135  0,08282   0,07712  0,041252  

E v = ±0,01489

 0,0157

A hibaszámításokból megállapítható, hogy a mérésünk elfogadható, mivel a relatív hiba mindenhol 5% alatt van.

Mérési feladat: 1.b.: A mért tápegységet munkahenger működtetésére használjuk. A munkahenger névleges terhelése ismeretében határozza meg a munkahenger dugattyújának sebességét (F – terhelő erő, D – munkahenger átmérő, d – dugattyúrúd átmérő, Fs – munkahengerben fellépő súrlódó erő.) F [N] 5500

d [mm] 36

D [mm] 50

Fs [N] 350

A rendszer túlfolyószelepét állítsa be úgy, hogy a munkahenger maximális terhelése a fenti sebesség mellett a névleges érték mintegy 1,5-szerese lehessen.

Megoldás: D 2  1,963  10 3 m 2 4 2 d  Arúd   1,018  10 3 m 2 4 Fmax=1,5xF=8250N Adug 

Akkor tapasztaljuk a maximális nyomást, ha a dugattyút nem azon az oldalán nyomjuk, amelyiken a dugattyú van: F1=Fmax+Fs pmax 

F1  4,381MPa -ra kell beállítani a nyomáshatároló szelepet. Adug

A dugattyú sebességét a szivattyú által szállított térfogatáramból számíthatjuk, amely a maximális hatásfokú munkapontban:

v

Q m  0,0989 Adug s

A laboron elkészített ellenőrző diagram: