Расчет гидравлических характеристик объёмного гидропривода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определение основных параметров привода

Основными параметрами гидропривода являются: скорость перемещения выходного звена, площадь поршня, максимальная подача насоса, настройка переливного клапана.

- скорость перемещения поршня при быстром подводе, м/с;

- перемещение выходного звена привода при быстром подводе, м;

- усилие на штоке при рабочем ходе, Н;

- время перемещения выходного звена привода при быстром подводе,;

- рабочее давление в цилиндре ,Па,

- максимальная подача, мІ/с

- давление настройки переливного клапана, Па

1. Расчет основных параметров привода

Необходимая площадь поршня (:

0,08 м.

По гост 6540-68 принимаем 80(мм).

По уточненному диаметру пересчитываем , далее уточняем рабочее давление.

=

= = Мпа=7,70 Па.

= 0,7; = 0,7 = 0,08*0,7 = 0,056 м. (уточн) = 56 мм.

Производительность насоса (мі/с)

= * =*0.24 = 0,0012= мі/с.

===0,24 м/с.

Давление настройки переливного клапана (Па)

=

=1.5*=1,5*7,70 = 11,55 МПа=11,55* Па=11550000 Па.

2. Расчет привода при быстром подводе

Путевые потери

Путевые потери - потери на трение по длине трубопровода, рассчитываются как для напорной, так и для сливной магистрали по формуле Дарси-Вейсбаха:

*,

где л- коэффициент гидравлического трения,

l - длина магистрали , м;

d - внутренний диаметр магистрали , м

с - плотность рабочей жидкости при заданной температуре, кг/ мі;

V - средняя скорость течения жидкости в трубопроводе , м/с.

Для того, чтобы определить коэффициент трения гидравлического трения, необходимо выяснить режим течения жидкости: ламинарный или турбулентный. Для этого вычисляют число Рейнольдса, а затем л.

Число Рейнольдса для цилиндрических труб определяется по формуле:

Re=v*d/v

v - кинематический коэффициент вязкости при заданной температуре, мІ/с

Внутренний диаметр трубопровода определяется из расчета толщины стенки и внешнего диаметра трубопровода.

d = D-2

= ,

где []-допускаемое напряжение при растяжении со знакопеременной нагрузкой, Па

, = 1+ = 1 + = 1+0,0722= 1,0722 м.

= = = 0,016 м.

(нап)= = 0,0006= м.

= 1+ = 1 + = 1,0722 м. = = = 0,0196 м.

(сл)= = 0,0007=7,06 м.

Считаем число Рейнольдса для сливной и напорной магистрали.

Re =,

= = м/с. =3200=3,2

Число Рейнольдса 2329,следовательно, режим течения турбулентный. При турбулентном режиме течения,л определяется по формуле Блазиуса, :

= = 0,04207

Расход жидкости в напорной магистрали при быстром подводе равен подаче насоса (=), а в сливной магистрали определяется по формуле (мі/с):

=*=* = 0,001189=11,89 мі/с.

где- площадь штока, (мІ).

мІ.

=м/с.

=2574,13=2,57

Число Рейнольдса 2329,следовательно, режим течения турбулентный. При турбулентном режиме течения,л определяется по формуле Блазиуса,:

= 0,44

У l нап=3, У l сл=6,2.

=1,249 Па.

=9,5 Па.

Местные потери

Местные потери обусловлены местными гидравлическими сопротивлениями, т. е такими элементами трубопроводов, в которых вследствие изменения размеров или конфигурации русла происходит изменение скорости потока, отрыв потока от стенок русла и возникновения вихрей.

Потери давления в каждом местном сопротивлении определяются по формуле Вейсбаха:

,

где о - коэффициент местного сопротивления.[3,5]

о - берется из [4]

о = оґ*,

где о - плавный поворот трубы

а) о = = 0,73

б) о = 1,41 = 0,94

в) о = 0 = 0,175

г) о = = 0,27

д) о = = 0,327

е) о = = 0,354

о-резкий поворот трубы., где о - берется из (Чугаев,стр196)[5]

о=А·В

к) о = = 0,8064

л) о = = 1,188

м) о = = 0,1554

н) о = = 3,204

Для напорной магистрали :

+ ++++++;

+0,73+0,94+5+0,175+0,27+3=12,115.

Для сливной магистрали:

+ ++++++++;

0,8064+1,188+2+0,1554+0,27+0,327+0,354+0,27=5,3708

Суммарные потери давления в напорной и сливной магистрали при быстром подводе (Па)

3,17 Па.

=9,87 Па.

Построение характеристики к сети

Гидравлической характеристикой сети называется зависимость потерь давлениям (напора) в сети от расхода жидкости Др=k·QІ

K - коэффициент сопротивления сети для турбулентного течения, Па//сІ

- коэффициент сопротивления сливной магистрали при быстром подводе,

- коэффициент сопротивления напорной магистрали при быстром подводе.

=2,18 .

Это давление вызывает усилие, действующие на поршень со стороны штоковой полости (H):

* ( = 2,53 Н.

Давление в поршневой полости цилиндра, необходимое для уравновешивания этого усилия (Па):

5,04 Па.

Давление, создаваемое насосом (Па) при быстром подводе определяется по формуле:

5,04+3,17= 8,21 Па.

где

=6,98 .

6,98*=9 .

.

Для качественного анализа работы гидросистемы при быстром подводе строятся характеристики сливной, приведенной сливной и напорной магистралей.

Затем графическим способом получается суммарная характеристика (суммирование ординат приведенной сливной и напорной характеристик) при быстром подводе.

На её пересечении с вертикальной прямой Q= определяется давление развиваемое насосом

3. Расчет привода при рабочем ходе

Рабочий ход характеризуется большими нагрузками на штоке поршня, малыми скоростями его движения, максимальными давлениями в системе.

Скорость перемещения поршня при рабочем ходе (м/с):

= 0,0083 м/с.

- перемещение выходного звена привода при рабочем ходе, м;

- время перемещения выходного звена привода при рабочем ходе, с;

Расход жидкости в напорной магистрали при рабочем ходе (мі/с):

Расход жидкости в напорной магистрали при рабочем ходе;

= * =*0,0083 = 4.17 мі/с.

=* = 4.17 * = 2,13 мі/с.

Путевые потери

Путевые потери при рабочем ходе определяется по формулам которые были в быстром подводе, с учетом изменившихся расходов жидкости и длин напорной и сливной магистралей.

Определим скорости в трубопроводе в напорной и сливной магистрали.

==м/с. =110,6

= м/с. =46,13

Режимы ламинарные, следовательно л определяем по формуле Пуазейля: ;

==1,39. ==0,5786.

=3, =3,4.

==2,1Па.

==5,28Па.

Местные потери

Для напорной магистрали:

+ ++++++;

+0,73+0,94+5+0,175+0,27+3=12,115.

Для сливной магистрали:

+ +++++++;

0,8064+1,188+2+0,1554+0,27++0,27;

Суммарные потери давления в напорной и сливной магистрали при рабочем ходе (Па)

Па.

Сопротивления дросселя

Коэффициент сопротивления дросселя находят из формулы Вейсбаха с учетом коэффициентов сопротивления других местных сопротивлений магистрали.

= 5,47.

=3,19.

= 1,58 .

Д=7,17 Па.

=2,2876

=-( 2,2876-(0,8064+1,188+0,1554+3,204+2) = 2,2875

4. Расчет дросселя

При выполнении дросселя в виде тонкой шайбы (диафрагмы) с круглыми отверстием, дросселирующее воздействие на протекающую через него жидкость обусловлено сжатием потока при входе в отверстие и внезапного его расширением на выходе.

Д= = 6,0569

Считая характер сопротивления дросселя близким к жиклеру, формула для расхода через него записывается следующим образом:

Q=·м0,62 = 2,34

коэффициент расхода через дроссель, берем из[6]

Площадь дросселирующего отверстия:

= = 1,016

= = 1,14

Найденный отсюда диаметр круглого отверстия шайбе , должен удовлетворять условию 1,2мм, в противном случае принимается решение о проектировании пакетного дросселя.

0,0012=1 (удовлетворяет)

Расстояние между шайбами (м):

=0,3= 0,31,14= 0,342

Толщина шайбы (м):

=0,5= 0, 51,14= 0,57

Диаметр шайбы (м):

=10= 1011,4

5. Проверка трубопровода на прочность при гидравлическом ударе

Гидравлическим ударом называется резкое повышение или понижение давления в напорном трубопроводе, вызванное изменением во времени скорости движения жидкости, связанным с быстрым срабатыванием запорного устройства трубопровода.

Гидравлический удар может привести к поломке и даже разрушения элементов системы, вызвать разрыв трубопровода. За время срабатывания (закрытия) () конечного переключателя 7 скорость движения рабочей жидкости в трубопроводах уменьшается от скорости, соответствующей холостому ходу поршня, до скорости, соответствующей режиму его рабочего хода.

Скорость распространения ударной волны (м/с):

м/с.

где - объемный модуль упругости рабочей жидкости, освобожденный от растворенных газов, Па (Приложение, таблица 2);

- объемный модуль упругости материала трубопровода, Па (Приложение, таблица 4).

Фаза гидроудара (с):

2,17 с.

L= ((0.8+0.9+0.9+0.5)=3,1 м.

Если время срабатывания переключателя, гидравлический удар будет прямым, в противоположном случае произойдет непрямой гидроудар с меньшим повышением давления. Тз=0,004с.

Следовательно будет непрямой гидроудар.

Повышение давления при непрямом гидроударе (Па):

Д--) 5,284 Па.

где - средняя скорость течения жидкости в расчетной магистрали при быстром подводе поршня, м/с.

- средняя скорость течения жидкости в расчетной магистрали при рабочем ходе поршня, м/с.

Максимальное давление в трубопроводе при гидроударе (Па):

11,55*-7,7+5,284=9,134Па.

Напряжение разрыва на стенке трубы (Па):

Па.

Заключение

Я освоил методику расчета гидравлических характеристик объёмного гидропривода и способы дроссельного регулирования, научился пользоваться уравнениями:

-уравнение Бернулли;

-уравнение неразрывности;

-режимы течения жидкости в трубах;

-гидравлические сопротивления;

-основы расчета трубопровода;

-гидравлический удар в трубопроводах.

привод магистраль трубопровод гидравлический

Литература

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3т. Т. 3. - 8-е изд., перераб. и доп./ Под ред, И.Н. Жестковой. - М.: Машиностроение, 2001.-864 с.

2. Башта Т.М., Руднев С.С., Некрасов Б.Б. Гидравлика, гидромашны и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов. - 2-е изд., перераб.-М.: Машиностроение, 1982.-423 с.

3. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / Под ред. М.О. Штейнберга. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: машиностроение, 1992. - 672 с.

4. Свешников В.К. Статочное гидроприводы: Справочник: Библиотека конструктора. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 2004. - 512 с.

5. Чугаев Р.Р. Гидравлика (техническая механика жидкоси). - 4-е изд., прераб. И доп. - Л.: Энергоиздат, Ленинградское отделение, 1982. - 672 с.

6. Методические указания к курсовой работе «Гидравлический расчет схемы гидропривода» для студентов специальности 15080062 « Гидромашины, гидропривод и гидропневмоавтоматика» Составители С.И. Харчук, А.В. Болдырев, А.А. Легошин. Набережные Челны: ИНЭКА, 2008, 27с.

Размещено на Allbest.ru

...