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 ep 2 0 0
Ep p
Ep 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
eö
2
2 2 ö Ph ö Pbe 5,2083 10 4 16,68 2,213 10 4 19,2 Ph Pbe
Eö
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
ev
Ev
v
1
v Qg Qg 2
-->
2
0,08135 0,08282 0,07712 0,041252
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: