Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського

«Харківський авіаційний інститут»

Кафедра теоретичної механіки,

машинознавства та роботомеханічних систем

Пояснювальна записка

до розрахунково-графічної роботи

ГІДРАВЛІЧНИЙ РОЗРАХУНОК ГІДРОПРИВОДУ

з дисципліни «Гидравлика и основы пневматики»

Виконав студент 3 курсу, групи 239П,

напряму підготовки (спеціальності)

6.05.05.02 Інженерна механіка

Житченко О.П.

Керівник Степаненко Д.Р.

Харків - 2015



Составить электрогидравлическую схему модуля прессования автоматизированной линии по изготовлению фанерных плит, привести конструкционный вид привода, выполнить его расчет.

Фанерная плита состоит из 24 слоев деревянного шпона толщиной 1,5 мм с установленной длиной и шириной, скрепленных между собой термостойким клеем. Листы деревянного шпона, с помощью пневматического привода 1, снабженного вакуумными схватами 2, загружаются в специальную полуформу А. При обратном ходе привода 1, из установленных на схвате форсунок подается клей, который раскатывается валиками Б по поверхности листа шпона. Прижим валика и включение подачи клея при обратном ходе привода 1 прекращается после заполнения полуформы необходимым количеством листов шпона. Прижим валика осуществляется с помощью пневматического цилиндра 3, подача клея управляется клапаном 4. После заполнения полуформы листами шпона выполняется два этапа прессования с помощью гидропривода 5. На первом этапе осуществляется предварительное сжатие листов до получения толщины плиты 48 мм. После этого выполняется технологическая задержка времени на 6 секунд для равномерного распределения клея. На втором этапе выполняется окончательное прессование. После выдержки времени 10 секунд привод 5 пресса возвращается в верхнее положение. При прохождении приводом 5 положения предварительного сжатия листов (датчик толщины48 мм), гидропривод 6 начинает перемещать готовую плиту из полуформы в модуль термообработки. По завершению операции (через 3 сек. *) отгрузки плиты привод 6 возвращается в исходное положение.

После того, как все приводы возвратятся в исходное положение, система повторяет цикл. Контроль времени выполняется с помощью электрического реле времени или таймера. Составить электрогидравлическую схему среде FluidSim для управления работой приводов прессования и отгрузки плиты к модулю термообработки (используется привод 6). Контроль заполнения полуформы листами шпона имитируется электроконтактной кнопкой без фиксатора. Включение работы приводов в режиме длительного цикла по нажатию кнопки S1 выключение - выключением S1. Выполнить гидравлический расчет гидропривода по следующим данным:

Нагрузка F: 10 000 Н Скорость V: 1 м/с



ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГИДРОПРИВОДА ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ ФАСУЮЩИХ МАШИН

2. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

2.1 Разработка диаграммы «перемещение - шаг

2.2 Создание уравнений работы системы

2.3 Разработка принципиальной гидравлической схемы

3. ВЫБОР И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ И ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

3.1 Выбор номинального давления

3.2 Выбор рабочих жидкостей

4. РАСЧЕТ МОЩНОСТИ И ПОДАЧИ НАСОСОВ

5. ВЫБОР НАСОСОВ

6. ВЫБОР И РАСЧЕТ ГИДРОЦИЛИНДРОВ

7. ВЫБОР НАПРАВЛЯЮЩЕЙ И РЕГУЛИРУЮЩЕЙ ГИДРОАППАРАТУРЫ

8. ВЫБОР ФИЛЬТРОВ

9. ВЫБОР ТРУБОПРОВОДОВ

10. РАСЧЕТ ПОТЕРЬ ДАВЛЕНИЯ В ГИДРО-СИСТЕМЕ

11. ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ГИДРОПРИВОДА

12. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ И КПД ГИДРОПРИВОДА

13. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ГИДРОПРИВОДА

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК



ВВЕДЕНИЕ

Гидравлический привод получил широкое распространение в машиностроении. Этому способствует ряд преимуществ по сравнению с другими: простота бесступенчатого регулирования скорости рабочего органа в широких пределах, превращение поступательного движения в возвратно-поступательное; возможность быстрого и частого реверсирования с плавным торможением и разгоном; малая инертность; большая удельная энергоемкость; легкость автоматизации управления и защиты; самосмазываемость оборудования, их высокая надежность; возможность широкой унификации и стандартизации тепловых элементов.

Гидравлическим приводом оснащено около 2/3 гидропривода подъемно-транспортных фасующих машин. Масштабы применения гидравлических приводов непрерывно растут. Широкое распространение машин с гидроприводами требует улучшения подготовки специалистов, занимающихся проектированием, изготовлением эксплуатации и ремонта подъемно-транспортных фасующих машин

Выполнение учебных процессов, курсовых работ по гидроприводу и гидроавтоматике способствует решению этой задачи. В настоящей работе рассматриваются основные положения и порядок расчета гидропривода подъемно-транспортных фасующих машин



1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГИДРОПРИВОДА ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ ФАСУЮЩИХ МАШИН

Конструкция гидропривода должна обеспечивать надежную и бесперебойную работу с заданными технико-экономическими показателями и удовлетворять требованиям техники безопасности. Режим работы гидропривода определяется в зависимости от коэффициентов использования номинального давления, продолжительности работы под нагрузкой, а также числа включений в 1 ч. (табл. 1).

При конструировании и расчете гидроприводов машин основные параметры, геометрические и присоединительные размеры гидрооборудования следует выбирать в соответствии с ГОСТом. Основными параметрами систем объемного гидропривода являются номинальное давление (ГОСТ 12445-80) и расход (ГОСТ 13825-80)

Таблица 1.1-Режимы работы гидропривода

Режим работы гидропривода	Коэф. Исп ном дав.	Коэф. Продол. Раб под. нагр.	Чило включений в час	область применения
Легкий Средний Тяжелый Весьма тяжелый	< 0,4 0,4 … 0,7 0,7 … 0,9 <0,9	0,1….0,3 0,3…0,5 0,5…0,8 0,8…0,9	до 100 100-200 200-400 400-800	Системы управления: снегоочиститель, трубокладчик скреперы бульдозеры, автогрейды погрузчики автокраны экскаваторы,катки, машины непрерывного действия

Процесс проектирования гидропривода состоит из следующих этапов: анализ кинематики исполнительных механизмов, установления вида и требуемой последовательности движений в соответствии с характером технологического процесса работы машины: составления принципиальной гидравлической схемы; расчет гидропривода и подбор гидроаппаратуры.

Расчет рекомендуется вести в три этапа : выбор параметров и предварительный расчет, уточнение параметров с учетом потерь давления и расхода; поверочный расчет.

В предварительном расчете выбирают давление в гидросистеме, определяют мощность привода, подачу насосов, основные параметры гидродвигателей. Если при предварительной оценке выясняется невозможность выполнения условий технического задания, то выбранные расчетные данные корректируются.

Основной расчет включает в себя расчет и выбор насосов, идродвигателей, направляющей и регулирующей гидроаппаратуры, трубопроводов и других элементов, а также расчет потерь давления, в гидросистеме, к.п.д. привода, тепловой расчет гидропривода.

Поверочный расчет выполняется для деления степени расхождения между полученными и заданными выходными параметрами при использовании серийно выпускаемых гидроагрегатов с конкретными их характеристиками.



2. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

Конструкция и характеристики гидропривода обусловлены назначением и характеристиками исполнительных (рабочих) органов машины, для которых этот гидропривод предназначен. Поэтому студент должен хорошо ознакомиться с назначением машины, принципом ее действия, условий эксплуатации, возможным расположением и взаимодействием гидрооборудования.

При составлении гидравлической схемы необходимо широко использовать опыт разработки и эксплуатации гидрофицированных машин, типовых гидравлических схем, использованных на машинах подобного назначения.

В ходе разработки гидравлической схемы решают такие принципиальные вопросы, как число потоков гидросистемы, (одно- двух- или многопоточная), характер циркуляции рабочей жидкости (замкнутая или разомкнутая), регулирование скорости привода (нерегулируемый, дроссельный или машинный), способ управления (ручной, дистанционный или автоматический), вопросы размещения и компоновки элементов гидропривода. При выборе гидравлической схемы с питанием гидроцилиндров и гидромоторов от общего насоса следует иметь ввиду, что давление перед гидроцилиндрами должно мало отличаться от давления перед гидромотором. Если применение высокого давления в системе питания гидроцилиндров при малом давлении перед гидромоторами, почему-либо неизбежно, то следует перейти к двухпоточной схеме и для питания каждой группы гидродвигателей предусмотреть свой автономный насос. В противном случае для снижения давления в магистрали гидромотора придется использовать редукционный клапан, что увеличит гидравлические потери и снизит к.п.д. гидропривода. В строительно-дорожных и подъемно- транспортных машинах в основном применяются гидроприводы с разомкнутой циркуляцией жидкости, так как могут применяться на машинах любого назначения для привода гидродвигателей как поступательного, так и вращательного действия. Гидроприводы с замкнутой циркуляцией применяются только для привода гидромоторов, например, в приводах хода роторных траншейных экскаваторов, экскаваторов-каналокопателей, ротора снегоочистителей, вальцов самоходных катков, в объемных гидропередачах, колесных и гусеничных машин. При большой мощности привода (N>10кВт) в сочетании с регулятором мощности находит широкое применение в тягачах, землеройно-транспортных машинах объемное (машинное) регулирование скорости рабочего органа при замкнутой системе циркуляции жидкости.

Дроссельное регулирование менее экономично, чем объемное и может применяться в гидроприводах малой мощности и в случаях кратковременного регулирования, т.е. в гидроприводах, для которых вопросы экономичности не имеют решающего значения. В гидросистемах мобильных строительных и дорожных машин применяется в основном управление от оператора ручное и дистанционное. Автоматическое управление гидроприводом применяют в случае необходимости точного выполнения, например, планировочных работ на автогрейдерах, каналокопателях, бульдозерах.

2.1 Разработка диаграммы «Шаг-время»

принципиальной гидравлической схемы целесообразно начинать с составления схемы “от двигателей”, т.е. нанести на схему места расположения выбранных исполнительных гидродвигателей, затем на их рабочих гидролиниях - регулирующие и исполнительные аппараты в соответствии с режимом работы и другими конкретными требованиями к работе каждого двигателя. После этого объединить линии нагнетателя, слива и дренажа отдельных участков схемы; при необходимости определить места установки редукционных клапанов, дросселей с обратным клапаном (для пропускания потока в одном направлении и ограничения потока в обратном) и других гидроаппаратов. Последним этапом является разработка гидросхемы насосной установки, размещение фильтров и других вспомогательных элементов. Составленную гидравлическую схему необходимо анализировать на безаварийность работы, т.е. оценить поведение рабочих органов при возможных нарушениях в работе гидроаппаратов. При необходимости в схему вводят дополнительные блокирующие устройства, гидрозамки, исключающие возможность возникновения аварийных ситуаций.

Рис 2.1 -Диаграмма шаг-время

Таким образом, основная номенклатура оппонентов гидропривода определяется на стадии составления принципиальной гидравлической схемы, далее уточняется и выбирается в процессе расчета гидропривода.



2.2 Создание уравнений работы системы

Приведенные в этом разделе уравнения описывают порядок работы системы. Они создаются в соответствии в диаграммой «шаг время».

Y1=St & S1 & x1 (1)

Z1: T (2)

T: x2 (3)

Y1: x2 (4)

Z1: x3 (5)

При нажатии на кнопку St (1) включаются концевики S1 & x1 и срабатывает распределитель Y1. Далее срабатывает распределитель Z1 (2) и реле времени Т, концевик x2 (3) , и концевик x3 (5).

Функциональная схема представляет собой изображение последовательности выполнения операций, на котором весь процесс управления строго расчленен на отдельные шаги. Каждый из шагов в отдельности выполняется только после полного завершения предыдущего и при выполнении условий, делающих возможными последующие переключения.



Рис 2.2 - Электросхема гидравлической установки

2.3 Разработка принципиальной гидравлической схемы

Составление принципиальной гидравлической схемы целесообразно начинать с составления схемы “от двигателей”, т.е. нанести на схему места расположения выбранных исполнительных гидродвигателей, затем на их рабочих гидролиниях - регулирующие и исполнительные аппараты в соответствии с режимом работы и другими конкретными требованиями к работе каждого двигателя. После этого объединить линии нагнетателя, слива и дренажа отдельных участков схемы; при необходимости определить места



Рис 2.3 - Принципиальная гидравлическая схема

установки редукционных клапанов, дросселей с обратным клапаном (для пропускания потока в одном направлении и ограничения потока в обратном) и других гидроаппаратов. Последним этапом является разработка гидросхемы насосной установки, размещение фильтров и других вспомогательных элементов. Составленную гидравлическую схему необходимо анализировать на безаварийность работы, т.е. оценить поведение рабочих органов при возможных нарушениях в работе гидроаппаратов. При необходимости в схему вводят дополнительные блокирующие устройства, гидрозамки, исключающие возможность возникновения аварийных ситуаций.

Таким образом, основная номенклатура оппонентов гидроприводаопределяется на стадии составления принципиальной гидравлической схемы, далее уточняется и выбирается в процессе расчета гидропривода.



3. ВЫБОР И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ И ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

Для проектирования гидропривода необходимо иметь следующие данные:

* тип базовой машины, схема исполнительных рабочих органов и их техническая

характеристика;

* назначения гидропривода и требования, предъявляемые к нему;

* характеристика климатической зоны эксплуатации машины;

* принципиальная гидравлическая схема гидропривода;

* режим работы гидропривода;

* усилия на штоках гидроцилиндров и нагружающие моменты на валах гидромоторов;

* скорости перемещения истоков гидроцилиндров и частоты вращения валов гидромоторов.

От типа и назначения базовой машины, кинематики используемых рабочих органов, циклов и режимов работы зависят гидравлическая схема, компоновка элементов гидросистемы и режим работы гидропривода, каждый необходим при расчетах параметров гидромашин.

По характеристике климатической зоны эксплуатации машины определяются граничные значения температуры воздуха, которые учитываются при выборе рабочей жидкости. Усилия на истоках гидроцилиндров и нагружающие моменты на валах гидромоторов необходимы для расчета диаметров гидроцилиндров и для выбора типоразмеров гидромоторов. Скорости гидродвигателей зависят от режима работы гидропривода и прочих циклов.

Завышение скорости ведет к увеличению расходов в гидросистеме и размеров гидрооборудования, а занижение - к уменьшению производительности машины. При легком режиме работы гидропривода, скорости гидродвигателей исполнительных органов мало влияют на производительность машины, поэтому назначаются малые скорости гидродвигателей, а при тяжелых режимах - больше скорости, т. к. они увеличивают производительность базовой машины. Поэтому диапазон скоростей штоков гидроцилиндров принимается от 2 до 30 м/мин (0,03-0,5 м/с).

Величины усилий, крутящих моментов и скоростей подсчитываются при выполнении силовых расчетов силового оборудования и механизмов машины и расчета производительности машины. Для выполнения заданных внешних параметров гидропривода необходимо выбрать или рассчитать основные внутренние параметры на основном расчетном (номинальном) режиме. Такими параметрами для систем объемного гидропривода являются номинальные давления ( Pном ) и расход (Qном ). В системах объемного гидропривода с разветвлением мощности расчет необходимого давления и расхода производят по наиболее погруженному гидродвигателю.

3.1 Выбор номинального давления

Давление в гидросистеме зависит от типа насоса и назначения гидропривода на данной машине (для вспомогательных и устойчивых операций привода основного рабочего оборудования). Давления насоса должно быть тем больше, чем больше нагрузка или мощность приводимого в движение механизма. Малые давления приводят к возрастанию габарита и веса, но способствуют плавной и устойчивой работе; большие давления, снижая габариты и вес, усложняют конструкцию и эксплуатацию гидросистем, уменьшают долговечность гидрооборудования. Номинальное давление обычно выбирают на основании существующих рекомендаций и статистических данных, полученных при практическом использовании машин данного типа. При этом за величину расчетного давления принимают номинальное давление насосов, серийно выпускаемых промышленностью и использованных в машинах, аналогичных проектируемой. Номинальное давление в гидросистеме назначают в соответствии с нормальным рядом давлений по ГОСТ 6540-74 и ГОСТ 12445-77 (МПа): 20 МПа

3.2 Выбор рабочих жидкостей

Рабочая жидкость кроме основной функции - передача энергии от насоса к гидродвигателю - выполняет ряд важных функций: смазка трущихся поверхностей детали; удаление продуктов износа трущихся пар; предохранение их от коррозии; охлаждение гидравлической системы. Поэтому работоспособность и долговечность гидрооборудования зависит от правильности выбора рабочей жидкости.

В гидроприводах применяются только загущенные минеральные масла, обладающие хорошей смазывающей способностью, химической стабильностью при повышенных температурах, хорошими антикоррозийными и противопенными свойствами. В настоящее время широко применяются следующие масла: МГ-20, МГ-30, ВМГ-3, АМГ-10, И-12, И-20, И-30.

Выбор марки масла должен производиться с учетом режима работы гидропривода, климатических и температурных условий, соответствия вязкости номинальному давлению, а также рекомендации заводов-изготовителей гидромашин. При выборе марки масла температурные пределы применения рабочей жидкости определяются по таблице и рисунку приложений 1, 3. В гидроприводах, эксплуатируемых на открытом воздухе при температуре от +50є до -60є С, рекомендуется применять не более двух сортов рабочей жидкости (летнее и зимнее) [1]. Уровень вязкости рабочей жидкости в условиях эксплуатации должен находиться в пределах 20-200 сСт (ммІ/с). Допустимый диапазон вязкости масла при кратковременной эксплуатации может быть 10-2000 сСт (ммІ/с). Температура застывания рабочей жидкости должна быть на 15-20є С ниже наименьшей температуры окружающей среды, в которой будет эксплуатироваться гидросистема.

Максимальная температура рабочей жидкости в гидросистеме не должна превышать 70-80є С. Для обеспечения оптимального температурного режима гидросистем, работающих в тяжелых климатических условиях, необходимо предусматривать средства для охлаждения рабочей жидкости (маслорадиаторы) или прогрева (пропуск через предохранительный клапан насоса под максимальной нагрузкой). Для выбора рабочей жидкости необходимо знать граничные величины температуры окружающего воздуха, которые зависят от климатической зоны эксплуатации.

Граничные температуры окружающего воздуха для различных климатических зон :

* Крайний Север и Сибирь -50…+35є С;

* районы средней полосы РФ -35…+40є С;

* южные районы страны -25…+50є С.

Рабочую жидкость выбирают также с учетом типа насосов и рекомендации заводов- изготовителей. ГОСТ 14892-69 рекомендует определенные пределы вязкости масла для нормальной работы различных насосов.

Таблица 3.2.2 - Органичение вязкости рабочих жидкостей роторных насосов

Тип насоса	Вязкость, сСт (мм2/с)
	Минимальная	Маскимальная
Аксиально - поршневые	6-8	1800-200
Пластинчатые	10-12	3500-4500
Шестерннные	16-18	4500-5000

При минимальной вязкости масла обеспечивается смазка поверхностей трения при объемном КПД не менее 0,8, а при максимальной вязкости - прокачиваемость. Масла МГ-20 и МГ-30 предназначаются для гидроприводов, работающих на открытом воздухе в средних и южных районах (заменители: ИС-20, ИС-30); ВМГЗ пригодно для всесезонной эксплуатации гидроприводов в районах Крайнего Севера, Сибири и Дальнего Востока, а в средней и южных зонах - в зимний период (заменитель - АМГ- 10); МГ-30, силиконовая жидкость 7-50-С3 рекомендуются для условий тропиков. Выбираем номинальное давление: Рном = 20 МПа и рабочую жидкость типа: ВМГ3

ВМГЗ приготовлено из специальной глубокоочищенной низкозастывающей основы с вязкостной, антиокислительной, противоизносной, антикоррозионной и противопенной присадками

Таблица 3.2.3 -Характеристики ВМГ3

Наименование показателя	Норма
Вязкость кинематическая, мм2/с (сСт):
при 50°С, не менее	10
при минус 40°С, не более	1500
Индекс вязкости, не менее	160
Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, °С, не ниже	135
Температура застывания, °С, не выше	-60
Кислотное число, мгКОН/г, не более	-
Плотность при 20°С, кг/м3, не более	865

Область применения: ВМГЗ применяется в качестве рабочей жидкости для гидросистем наземной техники, эксплуатируемых на открытом воздухе при температуре от - 50 до + 60°С при длительном режиме эксплуатации.



4.РАСЧЕТ МОЩНОСТИ И ПОДАЧИ НАСОСОВ

При расчете гидропривода строительно-дорожных и подъемно-транспортных машин за основной параметр удобнее принимать мощность . Если выбранное номинальное давление Pном (Па) должно обеспечить заданную силу F (Н) или крутящий момент M(Н.м), то расход Q ( с м3) - скорость V ( см ) или частоту вращения щ ( с 1 ) гидродвигателя. Полезная мощность определяется: на штоке гидроцилиндра

Nц=10000*1/1000=10(кВт) (4.1)

При предварительном расчете гидропривода потери давления на путевые и местные сопротивления, сил трения и инерционных сил рекомендуется учитывать коэффициентом запаса по усилию Kз.у =1,2 утечки и уменьшение подачи вследствие перегрузки двигателя - коэффициентом запаса по скорости Kз.с =1,3 . Меньшие значения принимаются для приводов, работающих в легком и среднем режимах, а большие - в тяжелых и весьма тяжелых режимах эксплуатации.

Если в гидросистеме привод двигателей осуществляется от нескольких насосов, подающих жидкость в одну напорную магистраль, то мощность привода определяется так же, как и для насоса, а затем их подача рассчитывается для каждого отдельного насоса. В случае двухпоточной (многопоточной) гидросистемы с насосами, обеспечивающими работу различных групп гидродвигателей, то расчет мощности привода каждой насосной установки производится отдельно.

Мощность насосной установки

Nн.у = Kз.у*Kз.с*(Zц*Nц +Z м*Nм )=1,2*1,3*(1*10)=15.6(кВт), (4.2)



где Zц и Z м - число одновременно работающих гидроцилиндров и гидромоторов.

Определить мощность привода установки, можно определить расход рабочей жидкости в гидросистеме:

=( (4.3)



5. ВЫБОР НАСОСОВ

Тип насоса выбирается исходя из опыта проектирования и эксплуатации строительно-дорожных и подъемно-транспортных машин и зависимости от режима работы гидропривода. В гидроприводах легкого и среднего режимов работы рекомендуется применять шестеренные и пластинчатые насосы, для тяжелого режимов - аксиально-поршневые насосы.

При выборе насосов основными параметрами являются рабочий объем q , номинальное давление Р_ном (Мпа), номинальная частота вращения n_ном (, а дополнительными - номинальная подача Q_ном (, которая должна соответствовать расходу гидропривода Q_г.п.

Определяют рабочий объем q_{н.р. :}

(5.1)

з_об.н - объемный кпд, принимаемый из технической характеристики насоса

По значениям параметров q_{н. р} , n_ном , P_ном выбирают насос с ближайшим значением рабочего объема q _н (.

Рассчитывают действительную подачу насоса которая может отличаться от его расчетной подачи.

Q_н =10^?3 * q_н *n_ном *з_об.н ,

(л/мин) (5.2)

Выбранный насос должен развивать давление:

(5.3)

P - давление на входе в гидродвигатель;

У?P - суммарные потери давления в гидросистеме, которое расчитывается при гидравлическом расчете гидропривода.Максимальное давление P_н.мах , которое может создавать насос при перегрузках, ограничивается предохранительным клапаном

P_н.мах = (0,10 ч1,20) * P_н = 0,1*32,8=3,28(МПа) (5.4)

Оно не должно превышать максимально допустимое давление P_мах данного насоса, указанное в его технической характеристике. Также частота вращения n_н выбранного насоса должна быть меньше максимально допустимой ее величины n_мах , приведенной в его технической характеристике.

При работе насоса на режимах, отличающихся от номинального, подачу насоса определяют по формуле:

= (5.5)

Мощность, потребная для привода насоса, определяется по формуле:

(кВт) (5.6)

P - давление, развиваемое насосом;

Q - подача насоса;

??ном- общий КПД насоса по технической характеристике.

аксиально-поршневых ??н= (0,85 ч 0,90); ??об.н = (0,95 ч 0,98);



6. ВЫБОР И РАСЧЕТ ГИДРОЦИЛИНДРОВ

Основными параметрами гидроцилиндра являются: ход поршня X , диаметры поршня D , штоков - d , номинальное давление P_ц.ном . Ход поршня X обычно задают конструктивно в соответствии с ходом рабочего органа или определяют через кинематическую цепь, если между гидроцилиндром и рабочим органом имеется передача. Если гидроцилиндр непосредственно встроен в машину или является частью рабочего органа, то его размеры определяют конструктивно, а затем по выбранным диаметрам d - штока, D поршня определяют эффективную (рабочую) площадь f_эф .Необходимое давление P_{ц. р} . для создания (необходимого) заданного усилия F определяют из соотношения

Соотношение между диаметрами штока и поршня выбранные диаметры поршней D=50мм и штоков d=20мм



Таблица 3.1 - Параметры и расчетные зависимости гидроцилиндров с односторонним штоком.

Если конструкция привода не определяет диаметры d и D гидроцилиндра, то по рабочему давлению

??ц.р. ? 0,9 ? ??ном (6.2)



P - выбранное номинальное давление в гидросистеме) и заданному усилию ??н определяют эффективные площади и гидроцилиндра, затем диаметры поршня и штока. В предварительных расчетах могут быть приняты: давление в напорной полости сливной:

Рсл ? 0,5 МПа

КПД:

??ц.мех ? 0,95,

??ц.об. = 1.

Соотношение между диаметрами штока и поршня:

d/D=0,3ч0,7 (6.3)

Выбранные диаметры поршней и штоков d должны соответствовать ГОСТ 6540- 68. При номинальном давлении в гидросистеме Рном=20МПа, размеры гидроцилиндра рекомендуется выбирать по отраслевой нормали.



7.ВЫБОР НАПРАВЛЯЮЩЕЙ И РЕГУЛИРУЮЩЕЙ ГИДРОАППАРАТУРЫ

Направляющая гидроаппаратура предназначена для изменения направления потока жидкости путем полного открытия или полного закрытия проходных сечений отверстий. К ней относятся гидрораспределители, обратные клапаны, гидрозамки, гидроклапаны последовательности, блоки сервоуправления.

Предохранительные, переливные, подпиточные тормозные и редукционные клапаны, дроссели и регуляторы потока жидкости относятся к регулирующей аппаратуре. Они применяются для регулирования давления и потока рабочей жидкости путем изменения площади проходного сечения отверстия.

Основными параметрами направляющей и регулирующей гидроаппаратуры являются номинальное давление P_ном , условный проход D _у и номинальный поток Q_ном . При проектировании гидроприводов данная гидроаппаратура обычно не рассчитывается, а выбирается по основным параметрам при соблюдении следующих условий:

Рном ^? Рном.р ^, (7.1)

Qном ^? Qном.р



8.ВЫБОР ФИЛЬТРОВ

В гидросистемах применяют в основном линейные фильтры (ОСТ 22-883-75) с бумажным или сетчатым фильтрэлементом, обеспечивающим тонкость фильтрации 25 и 40 мкм. Могут применятся встроенные (ОН - 22-60-67), пластинчатые, магнитные, магнитно-сетчатые фильтры по нормалям ЭНИМСа.

Фильтры обычно включаются в сливной гидромагистрали и выбираются по номинальному потоку и необходимой тонкости фильтрации. При недостаточности одного фильтра можно выбрать два или три одинаковых фильтра и параллельно включить их в сливной гидролинии.

Фильтры магнитно-сетчатые типа ФМС-1М предназначены для очистки масел на минеральной основе от содержащихся в них механических примесей и ферромагнитных частиц в гидравлических системах станков и других гидрофицированных машин, работающих при номинальном давлении 20 кгс/смІ. Фильтры работают на маслах с кинематической вязкостью до 500 сСт и при температуре масла от плюс 10 до плюс 60 єC. Диапазон температуры окружающий среды от плюс 10 до плюс 55 єC



9.ВЫБОР ТРУБОПРОВОДОВ

Внутренний диаметр трубы или гибкого рукава d ( мм) определяется по формуле:

d=4.6* (9.1)

Q - расход жидкости на участке;

V- средняя скорость рабочей жидкости.

Полученное значение округляется до ближайшего стандартного по ГОСТ 8732-78, ГОСТ - 8734-75 (размеры стальных бесшовных труб) и ТУ-22-31-74, ТУ-38-40534-75 (размер рукавов). Затем по принятому стандартному диаметру определяется действительная скорость

V =21.2* (9.2)

V=21.2*= 1,02(м\с)

Сечения дренажных трубок выбирают в соответствии с паспортными данными гидроаппаратов и оборудования. Давление в дренажной системе не должно превышать 0,15 МПа.

Принятые и вычисленные значения скоростей, расходов и диаметров вносят в таблицу.



Таблица 4.1 -Исходные данные для расчета гидравлических потерь

№ уч.	Назначение	Скорость, м\с	Расход Q л\мин	Диаметр d, мм	Длина участка L, м
		Допуст.	Вычисл
1	Напорная	1	1,02	1649	1.85 2.05	1
2	Сливная	1	0,98	1963		1



10. РАСЧЕТ ПОТЕРЬ ДАВЛЕНИЯ В ГИДРОСИСТЕМЕ

Расчет потерь давления в гидросистеме производися для определения эффективности спроектированного гидропривода и уточнения выходных параметров при поверочном расчете. Потери давления не превышают 6% от номинального давления насосов, если гидросистема спроектирована нормально. В гидросистемах машин, эксплуатирующихся в районах Сибири и Крайнего Севера, потери давления в зимнее время допускается до 12%, а в период разогрева рабочей жидкости - до 20%.

Суммарные потери давления в гидросистеме складываются из потерь давления в отдельных элементах

У?P = У?P_l + У?P_м + У?P_г.а , (10.1)

У?P_l - суммарные потери давления на трение по длине всех участков трубоповода;

У?P_м - суммарные потери давления в местных сопротивлениях трубопровода; У?P_г.а - суммарные потери давления в гидроаппаратах.

Потери давления на трение по длине трубопровода ?P_l и местные потери ?P_м определяются по формулам:

(10.2)

² (10.3)

л и ж - коэффициенты гидравлического трения и местного сопротивления;

Q и V - расход и средняя скорость потока;

d и f - длина, диаметр и площадь сечения потока на расчетном учаcтке трубопровода;

с - плотность рабочей жидкости.

Определяется режим течения жидкости по числу Рейнольда:

(10.4)

Коэффициент гидравлического трения л рассчитывается:

при ламинарном движении (Re <2300) по формуле

л = 75/Re; (10.5)

При турбулентном движении по формулам, соответствующим области гладкого сопротивления. Потери давления в гидроаппаратах принимают по техническим характеристикам при номинальном расходе, а при других расходах определяется из соотношения:

(10.6)

При отсутствии данных о потерях давления в гидроаппаратах, их можно определить как потери в местных сопротивлениях, принимая ж г.а из справочных таблиц. Рекомендуется потери давления суммировать по отдельным участкам: напорной и сливной гидролиниям для каждого гидродвигателя. Если участки соединены последовательно, то общая потеря

давления равна сумме потерь на всех участках. Потери параллельно соединенных участков подсчитываются для каждой из них, но при определении давления, создаваемого насосом, учитывается наибольшее из них. Например, суммарные потери давления в гидросистеме (рис.1) определены из следующих выражений:

Напорная линия:

(10.7)

Сливная линия:

(10.8)

Д???? , Д??м - потери на трение и в местных сопротивлениях на расчетных участках;

ДPр, ДPдр, ДPф - потери давления в распределителе, дросселе с обратным клапаном и фильтре;

При расчете потерь давления необходимо учитывать, что в один и тот же промежуток времени в различных участках гидросистемы протекают разные расходы, следовательно, могут быть разные режимы течения. Например, кроме разделения потоков по гидролиниям при параллельном соединении, при работе цилиндра на выталкивание штока потерю давления в сливной гидролинии следует рассчитывать по расходу, выходящему из штоковой полости, а при работе цилиндра на втягивание - по расходу, вытесняемому из поршневой полости гидроцилиндра.



рис 10.1 - Принципиальная гидравлическая схема

Напорная линия:

*Потери на трение: Д???? = 0,32? 104 (Па);

*Потери в местных сопротивлениях: Д??м =0,26? 103 (Па).

Сливная линия:

*Потери на трение: Д???? = 0,34? 104 (Па);

*Потери в местных сопротивлениях: Д??м = 0,26? 103 (Па).

*Потери в распределителе: ДPр =0,38 ? 104 (Па).

*Потери в дросселе: ДPдр = 0,34? 104(Па).

*Суммарные потери в напорной линии: УДРнл = 3,8? 104(Па).

*Суммарные потери в сливной линии: УДРсл =5,3 ? 104(Па).



11. ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ГИДРОПРИВОДА

При проектировании гидропривода с использованием серийного гидрооборудования невозможно получить точные заданные значения выходных (внешних) параметров гидропривода, определяющих рабочий процесс базовой машины. Поэтому необходимо провести поверочный расчет с целью установления действительных параметров гидропривода при выбранной системе рабочих агрегатов. Действительное давление насоса, создаваемое при обслуживании гидроцилиндра:

На выталкивание штока:

=

P_H = (11.1)

На втягивании штока:

P_H (11.2)

F_н - внешняя нагрузка приложенная к штоку;

f₁ , f₂ - эффективные площади поршня;

У?P_нл , У?P_cл- суммарные потери давления напорной и сливной гидролиний (из предыдущего расчета);

T_п ,T_ш - силы трения в уплонениях поршня и штока гидроцилиндра.

Сила трения, возникающая в уплотнении определяется по формуле:

T = µ_ТР ? f _уп ? P_{уп (}11.3₎

µ_ТР - коэффициент трения;

f _уп - площадь поверхности трения в уплотнении;

P_уп - давление рабочей жидкости в уплотнении.

Если уплотнения поршня и штока выполнены резиновыми манжетами ( ГОСТ14896-74), то силы трения могут быть подсчитаны:

T_п = к_Т *р * D *b ;

T_п=0,3*40*10*3,14=377 (Н) (11.4)

f _уп T_ш = к_Т *р *d *b

Т_ш=0,3*20*10*3,14=188 (Н) (11.5)

D, d - уплотнительные диаметры;

b - ширина уплотнения;

к_Т - удельное трение ( по данным ЭНИМС, при работе на минеральном масле к_Т = 0,22 МПа) [9].



12.ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ И КПД ГИДРОПРИВОДА

Полная мощность гидропривода Nг.п (кВт) равна мощности, потребляемой насосом:

(кВт) (12.1)

Nг.п = УNн сумма мощностей установленных насосов;

??н(Па);

??н(м2\с).

Полезная мощность гидропривода определяется по действительным

выходным параметрам гидродвигателей

КПД гидропривода:

(12.2)



13. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ГИДРОПРИВОДА

Тепловой расчет гидропривода рекомендуется проводить для среднего,

тяжелого и весьма тяжелого режимов работы с целью определения температуры рабочей жидкости и выяснения необходимости установки специальных устройств. Тепловой поток (кВт) через стенки маслобака эквивалентен потерянной мощности и с учетом режима работы (??р - см. в таблице) определяется по формуле:

G=15.6*0.3*(1-0.79)=1(кВт) (13.1)

Суммарная площадь

(13.2)

S_p=

бт - коэффициент теплоотдачи наружных поверхностей гидросистемы в окружающую среду(воздух), Вт?м2 ? С°;

tм - температура рабочей жидкости (масла), С°;

tв - температура окружающего воздуха, С°



Приложение А

электрогидравлический гидропривод фасующий

Таблица А.1 - Библиографический список

Характеристика источника	Источник
Книги под именем автора	1.Анурьев В.И. Справочник конструктора - машиностроителя-.М: Машиностроение, 2003. - Т3 2.Башта Т.М. Гидропривод и гидроавтоматика - М.: Машиностроение,1972. 3.Лепешкин А.В. Гидравлика и гидропривод - М.: МГИУ,2005. - Ч2
Книги под заглавием	1. Festo TP 501 2. Festo TP 502
Электронные ресурсы	1.Тех. характеристики гидронасосов и гидромоторов аксиально-поршневых : http://www.rg-gidro.ru/stati/4 2. Гидроцилиндры и пневмоцилиндры ряды основных параметров: http://hidroservice.com.ua/index.php/features/motors-and-axial-piston-pumps/price-list 3. Гидронасосы. Типы. Характеристики преимущества и недостатки различных конструкций: http://www.finaros.ru/ru/documents/hydroparameter 4. Местные гидравлические cопротивления: http://infobos.ru/str/559.html 5. Особенности дроссельного регулирования гидроприводов: http://www.moluch.ru/archive/53/7248/ 6.Расчет мощности и подачи насоса. Выбор насоса: http://edu.dvgups.ru/METDOC/GDTRAN/NTS/VAGON/PRIV_VAG_MASH/METOD/MU_RASCHET/frame/2_6.htm

Размещено на Allbest.ru

...