Гидравлический расчет объемного гидропривода возвратно-поступательного движения

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

1. Гидравлический расчет объемного гидропривода

1.1 Исходные данные

Требуется рассчитать гидропривод отвала бульдозера в соответствии с аксонометрической схемой, приведенной на рис.

Длины участков трубопроводов равны, м: = 1 ; = 3; = 2,5; =2,5. Необходимое усилие на отвале G = = 100 кН. Длина хода поршня L = 600 мм. Время рабочего цикла гидропривода t = 30 с.

1.2 Определение расчетных выходных параметров гидропривода

1.2.1 Поскольку гидропривод имеет два гидроцилиндра работающих в одинаковых условиях, необходимое усилие на штоке каждого гидроцилиндра составит

1.2.2 Принимая коэффициент запаса по усилию, вычисляем расчетное значение усилия

1.2.3 Исходя из условия устойчивости, определяем минимальный диаметр штока

где Е - модуль упругости материала штока (для стали Е = 2,1*10⁵ МПа)

к= коэффициент, учитывающий заделку концов штока

(к=2)

В соответствии с нормалью ОН 22-176-69 принимаем d_мин = 50 _мм и с учетом L = 600 _мм по прил. 2 выбираем = 1,65

1.2.4 Скорость рабочего хода поршня определяем по формуле (8), принимая = 1,0 с.

Принимая коэффициент запаса по скорости равным k_з.с = 1,10, получаем

1.2.4 Расчетная мощность гидропривода составит:

2. Назначение величины рабочего давления и выбор насоса

По величине F_p = 60 кН в соответствии с табл.1 принимаем давление в системе равным р = 10 МПа. При этом давлении расчетная производительность насоса составит

На основе значений р и Q_p выбираем насос марки НШ-32 с числом оборотов п= 1100 об/мин.

Производительность насоса равна

Где объемный к.п.д. насоса;

V₀ -- рабочий объем;

п -- частота вращения вала.

Что близко к Q_p

Насос приводится во вращение двигателем через редуктор, при расчете которого следует учесть, чтобы он при сниженных оборотах двигателя (в момент перегрузки) обеспечивал указанное число оборотов вала насоса.

Таким образом, принят насос НШ-32 с п = 1100 об/мин, р_и = 30 МПа и Q_н = 31,4 л/мин = 524 см³/с.

Предохранительный клапан в системе настраиваем на давление насоса, T.e.jо_н = 10 МПа.

3. Определение диаметров трубопроводов

В соответствии со схемой работы гидропривода определяем расходы на участках. Диаметры трубопроводов 11, 12, 13, 14 рассчитываем из условия пропуска половинного расхода насоса, остальные трубопроводы рассчитываем на пропуск расхода насоса.

Внутренний диаметр определяем по формуле (16), принимая рекомендуемую скорость в соответствии с табл. 3.

Затем определяем толщину стенок трубопровода по формуле (17), принимая тяжелый режим работы (к = 6).

По этим данным в соответствии с рекомендуемыми типоразмерами стальных бесшовных труб выбираем размеры трубопроводов (прил. 4).

По принятому внутреннему диаметру определяем действительную скорость движения жидкости по формуле (18).

Результаты вычислений сводим в табл. 4.

Таблица 4

Примечание. Во всасывающем трубопроводе толщина стенок расчетом не определялась вследствие незначительной величины действующего в нем давления

4. Определение потерь давления в гидросистеме

Для определения потерь давления на участках используем метод приведенных длин. Местные сопротивления принимаем в соответствии с аксонометрической схемой (см. рис. 2). Первоначально определяем приведенные длины участков, вычисление которых сводим в табл. 5

Примечание. Сопротивление в фильтре учитывается отдельно.

В качестве рабочей жидкости примем масло ВМГЗ с плотностью р = 865 кг/м³ и коэффициентом кинематической вязкости v = м²/с. Это масло обладает достаточно широким интервалом рабочих температур (от --50 до +50°С), что позволяет эксплуатировать гидропривод в зимнее и летнее время без замены рабочей жидкости.

Расчет потерь давления в гидросистеме сведен в табл. 6, причем расход в подающей линии принят равным подаче насоса, а в сливной линии вычислен по формуле (26) с учетом аккумулирующей способности гидроцилиндров и определен равным

Коэффициент гидравлического трения Я вычислен по формуле А.Д. Альтшуля при эквивалентной высоте шероховатости

А = 0,04 мм.

5. Расчет гидроцилиндров

Давление в поршневой полости гидроцилиндра равно

где р_п - потери давления в подающей линии.

Необходимая площадь гидроцилиндра составит

Требуемый минимальный диаметр гидроцилиндра равен

В соответствии с величинами L, , d_мин и D_мин по нормали ОН 22-176-69 подбираем унифицированный гидроцилиндр. В данном случае требуемым условиям удовлетворяет гидроцилиндр с параметрами: L = 600 мм; ф = 1,33; d- 50 мм и D = 90 мм.

Проверяем выбранный гидроцилиндр на создание требуемого усилия при рабочем ходе.

Сила трения в уплотнениях поршня

где - коэффициент трения (для резиновых манжет = 0,1-0,13).

b_раб- ширина рабочей части манжеты;

p_ц - давление в рабочей полости гидроцилиндра; р_к - контактное давление, возникающее от деформации усов манжеты при ее монтаже (р_к = 2-5 МПа);

Таблица 6

Сила трения в уплотнениях штока

где р_с - давление в сливной полости гидроцилиндра, которое в случае свободного слива принимается равным потере давления в сливной магистрали (р_с = р_с)

Сила сопротивления, обусловленная вытеснением жидкости с противоположной стороны поршня

Полезное усилие, создаваемое гидроцилиндром при рабочем ходе,

Так как F_ц = 55,5 кН > F = 50 кН, то выбранный гидроцилиндр удовлетворяет требованию по созданию заданного усилия. В соответствии со схемой гидропривода два таких гидроцилиндра обеспечат необходимое усилие на рабочем органе.

6. Определение внутренних утечек рабочей жидкости, расчет времени рабочего цикла и определение к.п.д. гидропривода

Рабочий расход в гидросистеме найдем по формуле

Внутренние утечки AQ складываются из утечек в распределителе и суммы утечек в гидроцилиндрах.

Утечки в распределителе равны

где _о.расп - объемный к.п.д. распределителя (_о.расп = 0,96-0,98)

Утечки в гидроцилиндрах составят

где _оц - объемный к.п.д гидроцилиндра( _оц =0,99).

Таким образом,

Общий рабочий расход

Рабочий расход одного гидроцилиндра

Определяем скорости рабочего и холостого ходов поршня:

Время одного двойного хода поршня гидроцилиндра составит (при времени переключения распределителя t = 1,0 с).

где L - длина хода поршня;

V_раб-- скорость рабочего хода;

V_хол - скорость холостого хода;

- время на переключение распределителя в крайнем положении поршня (при ручном управлении = 0,5-1,0 с).

В данном случае время двойного хода поршня гидроцилиндра будет равно времени рабочего цикла гидропривода, так как цилиндры работают параллельно.

Так как t = 22 с < t_зад= 30 с, то гидропривод удовлетворяет требованию по обеспечению проектной производительности машины.

Определяем общий к.п.д. гидропривода.

Мощность, потребляемая гидроприводом,

Полезная мощность гидропривода

где F - усилие на штоке гидроцилиндра;

V, - скорость движения штока при рабочем ходе;

- число одновременно работающих гидроцилиндров.

Общий к.п.д. гидропривода

7. Подбор и расчет остальных устройств гидропривода

Объем бака для рабочей жидкости принимаем равным трехминутной производительности насоса

Принимаем: бак типовой конструкции, применяющейся на строительных и дорожных машинах [7], емкостью 100 л; фильтр для очистки рабочей жидкости - в соответствии с прил. 8, проволочный плетеный сетчатый марки П С42-23 с тонкостью фильтрации 0,08 мм и расчетным расходом 35 л/мин; распределитель - золотниковый четырехпозиционный с ручным управлением марки РЧ-50, рассчитанный на расход до 50 л/мин [7]; предохранительный клапан - конический [7]; обратный клапан - также конический [7].

Диаметр канала предохранительного клапана вычисляем по формуле

где V -- скорость движения жидкости в канале; принята равной 12 м/с.

Принимаем d₀ = 8,0 мм.

Диаметр самого конического клапана берем равным

С помощью регулировочного винта клапан настраивается на давление, развиваемое насосом, и пломбируется.

Расчетные диаметры обратного конического клапана принимаем равными диаметрам, полученным для предохранительного клапана, т.е. d₀ = 8,0 мм, d_K = 12,0 мм.

Список литературы

1. Обозначения условные графические в схемах. - М.: Государственный комитет по стандартам, 1988. - 302 с.

2. Васильченко В.А. и др. Унифицированные силовые гидроцилиндры для строительных, дорожных и коммунальных машин / В.А. Васильченко, С.И. Коробов, М.Н. Соколов // Строительные и дорожные машины, 1970. - № 10.

3. Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин: Справочник. - М.: Машиностроение, 1983. - 301 с.

4. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам. Под ред. Б.Б. Некрасова. - Минск: Вышейшая школа, 1985.-382 с.

5. Абрамов Е.И. и др. Элементы гидропривода: Справочник / Е.И. Абрамов, К.А. Колесниченко, В.Т. Маслов. - Киев: Техника, 1969.-320 с.

6. Свешников В.К., Усов А.А. Станочные гидроприводы: Справочник. - 2-е изд. - М.: Машиностроение, 1988. - 512 с.

7. Вощинин А.И., Савин И.Ф. Гидравлические и пневматические устройства на строительных и дорожных машинах. - М.: Машиностроение, 1965.

Размещено на Allbest.ru