Проектирование блока управления гидроприводом

Гидродинамическая сила может быть рассчитана по формуле

Сила вязкого трения определяется по формуле

Длина контакта золотника с гильзой

Силу, связанную с нагрузкой золотника пружиной, можно определить по формуле

Суммарная сила, потребная для перемещения золотника, определяется выражением

Определим жесткость пружины, при предварительном поджатии

х=1мм и 10% запасом жесткости

Диаметр проволоки

Принимаем диаметр проволоки мм, наружный диаметр пружины мм.

Определим действительную жесткость пружины

Величина перекрытия a = 1,5 мм.

Усилие при максимальном сжатии пружины

Задавшись длиной пружины в свободном состоянии L = 17 мм и числом рабочих витков Z = 4.

Определим шаг пружины

Проверка на не соприкосновение витков пружины при сжатии

Условие выполняется.

3.3 Расчет клапанов

Расчет и выбор параметров предохранительного клапана КП1

Расчет проводится для предохранительного клапана прямого действия DBD10SK

Предохранительные и переливные гидроклапаны могут быть прямого и непрямого действия. В гидроклапане прямого действия величина открытия рабочего проходного сечения изменяется в результате непосредственного воздействия потока рабочей среды на запорно-регулирующий элемент. В гидроклапанах непрерывного действия величина открытия рабочего проходного сечения изменяется в результате воздействия потока рабочей среды на вспомогательный запорно-регулирующий элемент.

Исходные данные:

Расход: л/мин = м³/с;

Давление: МПа;

Температура: C;

Плотность: кг/м³;

Кинематическая вязкость: м²/с;

Коэффициент чувствительности: k=106.

Расчёт

Скорость протекания потока рабочей жидкости через клапан при данном давлении м/с.

Эффективная площадь проходного сечения клапана

Скорость в подводящих отверстиях клапана м/с.



Определим диаметр подводящих каналов при условии, что их количество n=4 шт.

Принимаем диаметр подводящих каналов мм.

Диаметр подводящего канала d_к и диаметр шейки золотника d_кш выбирается из соображения равенства сечения рабочего окна и сечения образованного проточкой золотника

Также диаметр золотника и диаметр шейки золотника должны обеспечивать условие жесткости

Выбираем диаметр золотника d_к и диаметр шейки золотника d_кш таким образом, чтобы выполнились вышеизложенные условия с учётом ГОСТ 12447-80.

Все условия выполняются.

Принимаем по ГОСТ 12447-80 диаметр мм и мм.

Угол конуса клапана примем равным б=20^о

Угол конуса ножки клапана примем равным в=30^о

Контактная поверхность конуса

Высота конуса

Диаметр основания конуса клапана

Принимаем м.

Средний диаметр конуса

Принимаем .

Эффективное проходное сечение клапана

Проходное сечение у контакта клапана с седлом

Высота подъема клапана

пределим усилие поднятия клапана

.

Определим жёсткость пружины, при предварительном поджатии х=2мм.



Определим диаметр проволок пружины

Принимаем диаметр проволоки мм, наружный диаметр пружины мм.

Усилие сжатия пружины

Задавшись длиной пружины в свободно состоянии L=60 мм и числом рабочих витков Z=6.

Определим шаг пружины

Проверка на не соприкосновение витков пружины при сжатии

Условие выполняется.

Определим длину проволоки

Определим массу проволоки с учётом, что масса 1 метра проволоки по ГОСТ 9398-75 m=0,151 кг

Определим объем золотника клапана

Определим массу клапана

Собственная частота клапана может быть выражена

Определим объём жидкости в напорной части клапана

Площадь поршня клапана

Определим пиковое значение перепада давления

Время подъёма насосом давления в системе

Время открытия клапана

Определим коэффициент чувствительности

Полученный коэффициент чувствительности не превышает заданного значения, значит расчёт выполнен верно.

Расчет и выбор параметров предохранительного клапана КП2,КП3

Расчет проводится для предохранительного клапана прямого действия DBD20SK.

Предохранительные и переливные гидроклапаны могут быть прямого и непрямого действия. В гидроклапане прямого действия величина открытия рабочего проходного сечения изменяется в результате непосредственного воздействия потока рабочей среды на запорно-регулирующий элемент. В гидроклапанах непрерывного действия величина открытия рабочего проходного сечения изменяется в результате воздействия потока рабочей среды на вспомогательный запорно-регулирующий элемент.

Исходные данные:

Расход: л/мин = м³/с;

Давление: МПа;

Температура: C;

Плотность: кг/м³;

Кинематическая вязкость: м²/с;

Коэффициент чувствительности: k=106.

Расчёт

Скорость протекания потока рабочей жидкости через клапан при данном давлении м/с.

Эффективная площадь проходного сечения клапана

Скорость в подводящих отверстиях клапана м/с.

Определим диаметр подводящих каналов при условии, что их количество n=4 шт.

Принимаем диаметр подводящих каналов мм.

Диаметр подводящего канала d_к и диаметр шейки золотника d_кш выбирается из соображения равенства сечения рабочего окна и сечения образованного проточкой золотника

Также диаметр золотника и диаметр шейки золотника должны обеспечивать условие жесткости



Выбираем диаметр золотника d_к и диаметр шейки золотника d_кш таким образом, чтобы выполнились вышеизложенные условия с учётом ГОСТ 12447-80.

Все условия выполняются.

Принимаем по ГОСТ 12447-80 диаметр мм и мм.

Угол конуса клапана примем равным б=20^о

Угол конуса ножки клапана примем равным в=30^о

Контактная поверхность конуса

Высота конуса

Диаметр основания конуса клапана

Принимаем м.

Средний диаметр конуса

Принимаем .

Эффективное проходное сечение клапана

Высота подъема клапана

Принимаем высоту подъема клапана мм

Определим усилие поднятия клапана

Определим жёсткость пружины, при предварительном поджатии х=2мм.

пределим диаметр проволок пружины

Принимаем диаметр проволоки мм, наружный диаметр пружины мм.

Определим жёсткость пружины, при предварительном поджатии х=2мм.

Определим действительную жесткость пружины

Усилие сжатия пружины

Задавшись длиной пружины в свободно состоянии L=60 мм и числом рабочих витков Z=6.

Определим шаг пружины



Проверка на не соприкосновение витков пружины при сжатии

Условие выполняется.

Определим длину проволоки

Определим массу проволоки с учётом, что масса 1 метра проволоки по ГОСТ 9398-75 m=0,255 кг

Определим объем золотника клапана

Определим массу клапана

обственная частота клапана может быть выражена

Определим объём жидкости в напорной части клапана

Площадь поршня клапана



Определим пиковое значение перепада давления

Время подъёма насосом давления в системе

Время открытия клапана

Определим коэффициент чувствительности

Полученный коэффициент чувствительности не превышает заданного значения, значит расчёт выполнен верно.

3.5 Расчет гидрозамка

Расчет проводится для предохранительного клапана прямого действия МКРН304266.004

Исходные данные:

Расход: л/мин = м³/с;

Давление: МПа;

Температура: C;

Плотность: кг/м³;

Кинематическая вязкость: м²/с;

Коэффициент чувствительности: k=106.

Расчёт

Скорость протекания потока рабочей жидкости через клапан при данном давлении м/с.

Эффективная площадь проходного сечения клапана

Скорость в подводящих отверстиях клапана м/с.

Определим диаметр подводящих каналов при условии, что их количество n=4 шт.

Принимаем диаметр подводящих каналов мм.

Диаметр подводящего канала d_к и диаметр шейки золотника d_кш выбирается из соображения равенства сечения рабочего окна и сечения образованного проточкой золотника

Также диаметр золотника и диаметр шейки золотника должны обеспечивать условие жесткости

Выбираем диаметр золотника d_к и диаметр шейки золотника d_кш таким образом, чтобы выполнились вышеизложенные условия с учётом ГОСТ 12447-80.

Все условия выполняются.

Принимаем по ГОСТ 12447-80 диаметр мм и мм.

Угол конуса клапана примем равным б=20^о

Угол конуса ножки клапана примем равным в=30^о

Контактная поверхность конуса

Высота конуса

Диаметр основания конуса клапана

Принимаем м.

Средний диаметр конуса

Принимаем .

Эффективное проходное сечение клапана

Высота подъема клапана

Определим усилие поднятия клапана

Определим жёсткость пружины, при предварительном поджатии х=2мм.

Определим диаметр проволок пружины

Принимаем диаметр проволоки мм, наружный диаметр пружины мм.

Усилие сжатия пружины

Задавшись длиной пружины в свободно состоянии L=60 мм и числом рабочих витков Z=6.

Определим шаг пружины

Проверка на не соприкосновение витков пружины при сжатии

уловие выполняется.

Определим длину проволоки

Определим массу проволоки с учётом, что масса 1 метра проволоки по ГОСТ 9398-75 m=0,396 кг

Определим объем золотника клапана

Определим массу клапана

Собственная частота клапана может быть выражена

Определим объём жидкости в напорной части клапана

Площадь поршня клапана

Определим пиковое значение перепада давления

Время подъёма насосом давления в системе

Время открытия клапана

Определим коэффициент чувствительности

Полученный коэффициент чувствительности не превышает заданного значения, значит расчёт выполнен верно.

3.6 Расчет регулятора потока

Расчет проводится для регулятора потока (регулятор расхода)

МПГ55 - 24 (ТУ 38.101479-00)

Данный гидроаппарат относится к комбинированной гидроаппаратуре и состоит из двух основных частей:

- Дроссель регулируемый;

- Клапан предохранительный.

Следовательно расчет проводится комбинированного гидроаппарата по отдельности, то есть расчет будет разделен на две основные части расчет регулируемого дросселя и расчет клапана предохранительного.

Дроссель квадратичный регулируемый.

Исходные данные

Расход РЖ

Давление

Температура РЖ

Плотность РЖ

Кинематическая вязкость РЖ

Коэффициент чувствительности

Переведем расход РЖ в

Скорость течения рабочей жидкости х = 6 м/с.

Определим потребную площадь проходного сечения дросселя:



Принимаем проходное отверстие в виде равнобедренного треугольника. Определим размеры сечения, исходя из площади:

где b - основание треугольника;

h - высота треугольника.

Примем основание треугольника ,

тогда высота треугольника будет равна:

Принимаем h=18 мм.

Исходя из того что сечение перекрывается за четыре оборота, определим шаг резьбы:

где n=4 - количество оборотов лимба.

По таблице 182 построим график зависимости n=f(Q)

Таблица №18

Расход дросселя Q л/мин	Количество оборотов лимба n
0	0
10.125	1
40.5	2
91.125	3
162	4

Определяем расход дросселя по формуле:

Данные расчета занесем в таблицу 19.

Определим скорость подводного канала:

Скорость течения жидкости в подводном канале:



Рисунок 16 - график зависимости расхода от оборотов лимба.

Примем внутренний диаметр корпуса дросселя при условии, что скорость течения жидкости не будет превышать 5 - 6 м/с

Площадь проходного сечения корпуса дросселя:

Скорость течения жидкости в проходном сечении корпуса дросселя:

Скорость течения жидкости в проходном сечении корпуса дросселя не превышает 6 м/с, следовательно диаметр корпуса дросселя принят верно

Определим диаметр входных отверстий корпуса дросселя:



Принимаем диаметр входных отверстий корпуса дросселя

Определим наружный диаметр корпуса дросселя:

Принимаем наружный диаметр корпуса дросселя

Расчет редукционного клапана

Определим скорость подводного канала:

Скорость течения жидкости в подводном канале:

Скорость течения жидкости в редукционном клапане примем равной 5-6 м/с

Эффективная площадь проходного сечения редукционного клапана определяется по формуле:

Диаметр шейки золотника выбирается из соображения равенства сечения рабочего окна и сечения образованного проточкой золотника по следующему неравенству:

Диаметр шейки золотника должен обеспечить достаточную жесткость всего золотника, обеспечивается выполнением следующего условия:

Выберем диаметр золотника и диаметр шейки золотника таким образом, чтобы выполнились вышеизложенные условия с учетом ГОСТ12447-80

Все условия выполняются.

Принимаем по ГОСТ 12447-80 диаметр и

Определим площадь сечения золотника:

Эффективная площадь золотника:

Определим диаметр входных отверстий в корпусе редукционного клапана:

Примем

Определим наружный диаметр корпуса редукционного клапана:



Усилие трения клапана при открытии определяется по формуле:

где vщ - скорость перемещения стенки щели, м/с;

- величины зазоров,

li - длинна щелей;

b_i - ширина щелей.

Для выбранного клапана формула будет иметь следующий вид:

Из посадки находим минимальное и максимально возможные зазоры

Примем

Сила трения от неуравновешенного давления при коэффициенте f_тр может быть определена по формуле:



Определим усилие пружины исходя из равенства сил:

Определим жесткость пружины, при предварительном поджатии x = 1 мм

Задавшись длиной пружины в свободном состоянии l_пр =30 мм и приняв число рабочих витков Z=4. Диаметр проволоки пружины определяют по формуле:

Принимаем диаметр проволоки

Определим действительную жесткость пружины



Принимаем диаметр проволоки , наружный диаметр пружины D_п = 32 мм

Величина перекрытия

Усилие при максимальном сжатии пружины:

Суммарная сила, действующая на золотник

Определяем шаг пружины:

Проверка на не соприкосновение витков пружины при сжатии:

Условие выполняется

Определим длину проволоки

Определим массу проволоки с учётом, что масса 1 метра проволоки по ГОСТ 9398-75 m=0,074 кг

Определим объем золотника клапана

Определим массу клапана

Собственная частота клапана может быть выражена

Определим объём жидкости в напорной части клапана

Площадь поршня клапана

Определим пиковое значение перепада давления

Время подъёма насосом давления в системе

Время открытия клапана

Определим коэффициент чувствительности

Полученный коэффициент чувствительности не превышает заданного значения, значит расчёт выполнен верно.

3.7 Расчет регулятора потока +КО

Расчет проводится для регулятора потока (регулятор расхода)

МПГ55 - 35 (ТУ 38.101479-00)

Данный гидроаппарат относится к комбинированной гидроаппаратуре и состоит из двух основных частей:

- Дроссель регулируемый;

- Клапан обратный.

Следовательно расчет проводится комбинированного гидроаппората по отдельности, то есть расчет будет разделен на две основные части расчет регулируемого дросселя и расчет клапана обратного.

Дроссель квадратичный регулируемый.

Исходные данные

Расход РЖ

Давление

Температура РЖ

Плотность РЖ

Кинематическая вязкость РЖ

Коэффициент чувствительности

Переведем расход РЖ в



Скорость течения рабочей жидкости х = 6 м/с.

Определим потребную площадь проходного сечения дросселя:

Принимаем проходное отверстие в виде равнобедренного треугольника. Определим размеры сечения, исходя из площади:

где b - основание треугольника;

h - высота треугольника.

Примем основание треугольника ,

тогда высота треугольника будет равна:

Принимаем h=8 мм.

Исходя из того что сечение перекрывается за четыре оборота, определим шаг резьбы:



где n=4 - количество оборотов лимба.

По таблице 19 построим график зависимости n=f(Q)

Таблица №19

Расход дросселя Q л/мин	Количество оборотов лимба n
0	0
1.8	1
7.2	2
16.2	3
28.2	4

Определяем расход дросселя по формуле:

Данные расчета занесем в таблицу.

Рисунок 17 - график зависимости расхода от оборотов лимба.

Определим скорость подводного канала:

Скорость течения жидкости в подводном канале:

Примем внутренний диаметр корпуса дросселя при условии, что скорость течения жидкости не будет превышать 5 - 6 м/с

Площадь проходного сечения корпуса дросселя:

Скорость течения жидкости в проходном сечении корпуса дросселя:

Скорость течения жидкости в проходном сечении корпуса дросселя не превышает 6 м/с, следовательно диаметр корпуса дросселя принят верно

Определим диаметр входных отверстий корпуса дросселя:

Принимаем диаметр входных отверстий корпуса дросселя

Определим наружный диаметр корпуса дросселя:

Принимаем наружный диаметр корпуса дросселя

Расчет обратного клапана

Определим скорость подводного канала:

Скорость течения жидкости в подводном канале:

Скорость течения жидкости в редукционном клапане примем равной 5-6 м/с

Эффективная площадь проходного сечения редукционного клапана определяется по формуле:

Диаметр шейки золотника выбирается из соображения равенства сечения рабочего окна и сечения образованного проточкой золотника по следующему неравенству:

Диаметр шейки золотника должен обеспечить достаточную жесткость всего золотника, обеспечивается выполнением следующего условия:

Выберем диаметр золотника и диаметр шейки золотника таким образом, чтобы выполнились вышеизложенные условия с учетом ГОСТ12447-80

Все условия выполняются.

Принимаем по ГОСТ 12447-80 диаметр и

Определим площадь сечения золотника:



Эффективная площадь золотника:

Определим диаметр входных отверстий в корпусе редукционного клапана:

Примем

Определим наружный диаметр корпуса редукционного клапана:

Усилие трения клапана при открытии определяется по формуле:

где v_щ - скорость перемещения стенки щели, м/с;

- велечины зазоров,

l_i - длинна щелей;

b_i - ширина щелей.

Для выбранного клапана формула будет иметь следующий вид:

Из посадки находим минимальное и максимально возможные зазоры

Примем

Сила трения от неуравновешенного давления при коэффициенте f_тр может быть определена по формуле:



Определим усилие пружины исходя из равенства сил:

Определим жесткость пружины, при предварительном поджатии x = 1 мм

Задавшись длиной пружины в свободном состоянии l_пр =30 мм и приняв число рабочих витков Z=4. Диаметр проволоки пружины определяют по формуле:

Принимаем диаметр проволоки

Определим действительную жесткость пружины



Принимаем диаметр проволоки , наружный диаметр пружины D_п = 32 мм

Величина перекрытия

Усилие при максимальном сжатии пружины:

Суммарная сила, действующая на золотник

Определяем шаг пружины:

Проверка на не соприкосновение витков пружины при сжатии:

Условие выполняется

Определим длину проволоки



Определим массу проволоки с учётом, что масса 1 метра проволоки по ГОСТ 9398-75 m=0,074 кг

Определим объем золотника клапана

Определим массу клапана

Собственная частота клапана может быть выражена

Определим объём жидкости в напорной части клапана

Площадь поршня клапана

Определим пиковое значение перепада давления

Время подъёма насосом давления в системе

Время открытия клапана

Определим коэффициент чувствительности

Полученный коэффициент чувствительности не превышает заданного значения, значит расчёт выполнен верно.

4. Проверочный расчет

4.1 Расчет потерь давления в гидроблоке

Потери давления в гидроблоке будут определятся суммой потерь на местных сопротивлениях в гидроплите и потерь на гидроаппаратах.

Определим потери давления в гидроблоке от первого контура.

Потери давления на местных сопротивлениях определяются по формуле

где - коэффициент местной потери напора, выбирается в зависимости от вида местного сопротивления, для угольника

Количество угольников определяем из чертежа гидроплиты.

Суммарные потери давления в гидроблоке первого контура определяются по формуле

Определим потери давления в гидроблоке от второго контура.

Потери давления на местных сопротивлениях определяются по формуле



Суммарные потери давления в гидроблоке первого контура определяются по формуле

(7.3)

4.2 Расчет потерь давления в гидроприводе

Рассчитаем потери давления в гидроприводе первого контура.

Потери давления в гидролиниях зависят от режима течения жидкости, определяемого числом Рейнольдса

Потери давления на трение при движении жидкости в трубопроводах определяются по формуле

где - коэффициент сопротивления, зависящий от числа Рейнольдса.

При ламинарном режиме течения жидкости коэффициент сопротивления определяется по формуле

При турбулентном режиме течения жидкости коэффициент сопротивления определяется по формуле

Потери давления на местных сопротивлениях определяются по формуле .

Расчеты потерь давления в гидролиниях сведем в таблицу 20.

Таблица 20 - Расчет потерь давления в гидролиниях

Участок	l, м	мм	, м/с	Re	л	, Па	Угольники	Па
От Н1 к Р1	2	32	3,3	5517	0,037	25383	3	4314
От А Р1 к ГЦ	0,9	32	3,3	5517	0,037	11422	3	4314
От В Р1 до ГЦ	0,7	32	3,3	5517	0,037	1421	6	8628
От Т Р1 к Б	3,5	50	1,4	3448	0,041	31973	2	460
Сумарные						70199		17716

Потери в гидроаппаратах

Суммарные потери давления в гидроприводе определяются по формуле



Рассчитаем потери давления в гидроприводе второго контура.

Расчеты потерь давления в гидролиниях сведем в таблицу 21.

Таблица 21 - Расчет потерь давления на трение

Участок	, м	мм	, м/с			, Па	Угольники	Па
От Н2 к Р2	6	5	4,2	714	0,09	200718	2	17173
От А Р2 к M	0,9	5	4,2	714	0,09	30108	6	51518
От В Р2 до М	0,7	5	4,2	714	0,09	23417	3	25759
От Т Р2 к Б	4	8	1,7	457	0,14	52658	3	4220
Сумарные						306901		98670

Потери в гидроаппаратах

Суммарные потери давления в гидроприводе определяются по формуле (7.9)

4.3 Определение КПД гидропривода

Произведем расчет для первого контура.

Полезную мощность привода определяем по фактическим максимальным нагрузкам и скоростям гидродвигателей.

Полезная мощность на гидроцилиндре



Затрачиваемая мощность привода насоса определяем по фактическим параметрам насоса

Общий КПД привода

Произведем расчет для второго контура.

Полезная мощность на гидромоторе

Затрачиваемая мощность привода насоса определяем по формуле

Общий КПД привода

4.4 Тепловой расчет гидропривода, выбор гидробака, теплообменника

Определим объем гидробака.

Вместимость гидробака принимается в 1,5…2 раза больше суммарного внутреннего объёма всех элементов гидропривода, но не менее 0,3Q_ном и не более 1…3 минутной подачи насоса Q_ном. На практике объем гидробака выбирается равным объему жидкости перекачиваемой насосом за время от 50 до 180 с.

По ГОСТ 12448-80 принимаем

Произведем тепловой расчет гидропривода первого контура.

Вся энергия, затраченная на преодоление различного рода сопротивлений в гидроприводе, в конечном итоге превращается в теплоту, поглощаемую маслом, что вызывает его нагрев и нежелательное уменьшение вязкости.

Потери мощности в гидроприводе, переходящие в тепло



Количество тепла , выделяемое в гидроприводе в единицу времени, эквивалентно теряемой мощности

Определим температуру масла в гидробаке

где - коэффициент теплопередачи от масла к окружающему воздуху, при спокойном воздухе и незначительной скорости рабочей жидкости в баке,

- коэффициент пропорциональности,

- объём масла в баке;

- температура окружающей среды,

Объем масла в баке определяется по формуле

Так как тепловой режим гидропривода не удовлетворяет необходимым требованиям, т.е. температура рабочей жидкости в течение работы поднимается выше допустимой, то появляется необходимости в использовании теплообменника.

Произведем расчет теплообменника первого контура.

Рассчитываем тепловой поток, рассеиваемый баком

где - допустимый перегрев масла.

Определяем тепловой поток рассеиваемый теплообменником

В соответствии с полученным значением выбираем теплообменник водяного типа фирмы «Гидравлик» МО 4 ([3],стр.393). Параметры теплообменника заносим в таблицу 22.

Таблица 22 - Параметры теплообменника МО 4

Характеристики	Параметры
Расход масла, л/мин
номинальный	160
максимальный	200
Расход охлаждающей воды, л/мин
номинальный	80
максимальный	100
Рассеиваемое количество теплоты, кВт	37,2

Произведем тепловой расчет гидропривода второго контура.

Потери мощности в гидроприводе, переходящие в тепло (

Количество тепла , выделяемое в гидроприводе в единицу времени, эквивалентно теряемой мощности

Определим температуру масла в гидробаке

5. Уточненный расчет гидропривода

5.1 Определение максимальных усилий и скоростей рабочих органов

Исходными данными для проверочного расчета являются: параметры и технические характеристики выбранного оборудования, а также результаты предварительного расчета.

Уточним подачу выбранного сдвоенного насоса по формуле (2):

Уточним частоту вращения вала гидромотора (9)

Момент, развиваемый гидромотором (10)

Уточним скорость движения штока и усилия гидроцилиндров (5) и (6):

- выдвижение штока:

- втягивание штока:

5.2 Определим потери давления на гидроаппаратах

Каждый гидроаппарат имеет характеристику зависимости перепада давления на гидроаппарате от расхода, которая является справочной. Перепады давления на гидроаппаратах, выбранных в данном курсовом проекте, представлены ниже

Распределители Р1, Р2 - Р_р = 0,044 МПа; Р3 - Р_р = 0,043 МПа;

Дросселя РП - Р_рп = 0,2 МПа;

Фильтр Ф - Р_ф = 0,085 МПа;

Теплообменник АТ - Р_АТ = 0,25 МПа.

Потери давления в гидролиниях зависят от режима течения жидкости, определяемого числом Рейнольдса:

где - кинематический коэффициент вязкости жидкости.

- для напорной линии при Q = 114,139 л/мин

- для напорной линии при Q = 91,844 л/мин

- для сливной линии

Потери давления на трение при движении жидкости в трубопроводах определяется по формуле:

(19)

- для напорной линии при Q = 114,139 л/мин

- для напорной линии при Q = 91,844 л/мин

- для сливной линии

где - коэффициент гидравлического трения;

- средняя скорость жидкости в трубопроводе;

- плотность рабочей жидкости.

При ламинарном режиме течения жидкости в жёстких трубопроводах (Re < 2300):

- для сливной линии

При турбулентном течении жидкости в гидравлических гладких трубах (2300 < Re < 10⁵):

- для напорной линии при Q = 114,139 л/мин

- для напорной линии при Q = 91,844 л/мин

Соединительные трубопроводы объёмных гидроприводов считаются гидравлически гладкими.

Определим потери давления в гидроплите:

- для Ду=16 мм

где - коэффициент гидравлического трения;

- средняя скорость жидкости в трубопроводе;

- плотность рабочей жидкости;

l - длина отверстий;

о - коэффициент местных сопротивлений.

Определим число Рейнольдса (18)

Коэффициент гидравлического трения

- для Ду=25 мм (Р=4МПа)

Определим число Рейнольдса (18)

Коэффициент гидравлического трения

- для Ду=25 мм (Р=12МПа)

Определим число Рейнольдса (18)

Коэффициент гидравлического трения

для Ду=32 мм

Определим число Рейнольдса (18)

Коэффициент гидравлического трения

Суммарные гидравлические потери в гидроприводе состоят из потерь давления в трубопроводах, на местных гидравлических сопротивлениях и в гидроаппаратах.

С учётом суммарных гидравлических потерь в гидросистеме и перепада давлений на гидродвигателе или , определяют потребное давление насоса т.к. в системе аппараты работают поочередно, то для расчета номинального давления принимаем наибольший перепад давления в гидродвигателе:

Расчетное давление не превышает номинального давления насоса, следовательно насос подобран верно.

4.3 Расчет мощности гидропривода

Полезную мощность привода определяют по фактическим максимальным нагрузкам и скоростям гидродвигателей:

- для привода с гидромотором:

- для привода с гидроцилиндром:

Затрачиваемая мощность привода насоса определяется по фактическим параметрам насоса Q_н и P_н:

где - общий КПД насоса при расчётных значениях давления, расхода, вязкости рабочей жидкости и частоты вращения приводного вала; принимается по его теоретической характеристики.

Общий КПД гидропривода:

 (23)

5. Описание спроектированного гидроблока управления и проектирование монтажной плиты

Проектирование гидравлической плиты производилось при непосредственной поддержки программного обеспечения (Компас - 3D V13) и ПК. Была спроектирована плита которая выполнена из цельного отрезного кубика металла. В ней рассверлены отверстия, по которым жидкость будет попадать в гидроаппаратуру. Так же в плите имеются так называемые технологические отверстия, предназначенные для соединения нескольких каналов между собой, которые в последующем заглушаются (закрываются наглухо). Соединение имеет штуцерные переходники, которые используются при переходе от трубы к гидравлической плите.Вся гидроаппаратура располагается на двух перпендикулярных гранях плиты, последовательно, по направлению движения рабочей жидкости, в один ряд.

Гидравлические плиты вместе с гидравлической аппаратурой легко крепится и встраивается в любую систему, они могут находиться непосредственно в корпусе мобильной машины или станка в последнем случаи могут быть закреплены на полу.

5.1 Тепловой расчёт гидропривода и выбор теплообменника, гидробака

Вся энергия, затраченная на преодоление различного рода сопротивлений в гидроприводе, в конечном итоге превращается в теплоту, поглощаемую маслом, что вызывает его нагрев и нежелательное уменьшение вязкости.

Потери мощности в гидроприводе, переходящие в тепло:

Количество тепла , выделяемое в гидроприводе в единицу времени, эквивалентно теряемой мощности:

Приближенно считается, что полученная маслом теплота отводится в окружающую среду в основном через поверхность стенок гидробака. Если площадь стенок гидробака оказывается недостаточной, то устанавливается маслоохладитель.

Если масло охлаждается и в гидробаке и в кондиционере, то уравнение теплового баланса теплоотдачи записывается в виде:

где - охлаждаемая поверхность гидробака;

- площадь поверхности охлаждения кондиционера;

- коэффициент теплопередачи от масла в гидробаке к окружающему воздуху;

- коэффициент теплопередачи от масла к воздуху в кондиционере;

- установившаяся максимальная рабочая температура масла (дана в задании к курсовой работе);

- температура окружающего воздуха.

Площадь поверхности охлаждения гидробака (м²) связана с его объёмом (вместимостью) (л) объем гидробак примем равным минутной подаче насоса следующим соотношением:

(23)

м²

Требуемая для поддерживания заданного теплового режима гидропривода площадь поверхности кондиционера равна:

м²

Необходимая рассеиваемая мощность радиатора

5,432 кВт.

Выбираем теплообменник фирмы asahydraulik TT16 rail.

Таблица 23 - технические характеристики теплообменника TT16 rail

Максимальное давление Pmax, МПа	Максимальный расход Qmax, л/мин	Мощность N, кВт (Дt = 1 ?C)
0,35	250	0,285

На практике, объем гидробака выбирается равным 1-3 суммарной подачи всех гидронасосов

л.

По ГОСТ 12448-80 принимаем W_бака = 400 л.

6. Проектирование гидроблока управления

6.1 Разработка монтажной гидравлической схемы гидроблока

На монтажной схеме показан порядок соединения гидроаппаратов, состав гидроаппаратов, места присоединений, ввода и вывода.

Элементы, устройства и соединения трубопроводов изображают в виде упрощенных внешних очертаний.

Рассмотрим первый контур. От насоса жидкость поступает к предохранительному клапану, а затем на распределитель Р1затем на гидрозамок с линии А и на регулятор потока РП+КО .

Рассмотрим второй контур. От насоса жидкость поступает на предохранительный клапан КП2, затем на регулятор потока РП и снего на распределитель Р2, линия В которого соедина с гидрозамком

Переключатель манометра соединен с напорными линиями двух контуров.

Принципиально монтажно гидравлическая схема выполнена верно.

Рисунок 18 - Монтажная гидравлическая схема

6.2 Компоновка гидроапаратов на гидроплите, с разработкой сборочного чертежа

Гидроаппаратура располагается на верхней и боковой грани плиты.

Рассмотрим первый контур. На боковой грани крепится регулятор потока (стыковой монтаж) и вркчен предохранительный клапан. На верхней грани крепится распределитель.

Рассмотрим второй контур. На верхней грани крепится распределитель Р2.На боковой грани крепится регулятор потока и вкручены предохранительные клапана КП2,3 и сверху крепится переключатель манометров ПМ, а сзади плиты вкручен манометр.

Рисунок 19 - Сборочный чертеж гидроблока

7.3 Разработка гидроплиты

Проектирование гидравлической плиты производилось при непосредственной поддержки программного обеспечения (Компас - 3D V13) и ПК. Было спроектировано плита, которая, в свою очередь, соединена с трубопроводам. Плита выполнена из металлопроката (Сталь 10 ГОСТ 1050-88), прямоугольного профиля. В плите рассверлены отверстия, по которым жидкость будет попадать в гидроаппаратуру. Так же в плитах имеются так называемые технологические отверстия, предназначенные для соединения нескольких каналов между собой, которые в последующем заглушаются (закрываются наглухо). Сама же гидроаппаратура непосредственно крепиться к плите при помощи винтов в патай. Соединение имеет фитинговые переходники, которые используются при переходе от трубы к гидравлической плите.



Рисунок 20 - Гидроплита

трубопровод гидроблок монтажный управление

Заключение

В курсовом проекте по курсу “Элементы управления и регулирования гидропневмосистем” произвели проектирование типового гидропривода дроссельного регулирования скорости.

Исходными данными для курсового проекта явились номинальное давление и номинальный расход на участках гидросистемы.

В курсовом проекте было определено назначение объёмного гидропривода, его достоинства и недостатки, произведен краткий анализ технической и патентной литературы и изучены вопросы экологии и охраны труда. Также был проведен предварительный расчет привода, выбор насосов и двигателей и трубопроводов. Рассчитали мощности привода, определили основные параметры и типоразмеры применяемых гидроаппаратов. Также провели уточненный расчет и выбор конструктивных особенностей гидроаппаратов. Провели тепловой расчет привода.

Курсовым проектом было предусмотрено выполнение графической части проекта, которая содержит:

1. Гидравлическая схема привода;

2. Принципиальная монтажная гидравлическая схема;

3. Сборочные чертежи спроектированных гидроаппаратов;

4. Сборочный чертеж блока управления.

Список литературы

1 Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин. Справочник. М., Машиностроение, 1983г.

2 Свешинков В.К., Усов А.А.Станочные гидроприводы. Справочник. М., «Машиностроение», 1988г.

3 Свешников В.К., «Станочные гидроприводы», Справочник, М; Мш, 2004г.

4 Юшкин В.В.Основы расчета объемного гидропривода. Минск, «Вышэйшая школа», 1982г.

5 Пинчук В.В. Синтез гидроблоков управления на основе унифицированной элементной базы. - Мн.: Технопринт,2001.

6 Пинчук В.В. Элементы управления и регулирования гидропневмосистем: Практическое руководство по курсовому проектированию для студентов специальности Т.05.11 «Гидропневмосистемы транспортных и технологических машин». - Гомель: Учреждение образования «ГГТУ им. П.О.Сухого», 2002.

7 Михневич А.В., Бутько В.А., Асан-Джалов А.Г.Методические указания №1834 к курсовой работе по курсу «Гидравлика, гидропневмоприводы и гидропневмоавтоматика», Гомель, 1994г.

8 Михневич А.В., Ершов Б.И., Полонский В.А. Методические указания №1976 к курсовой работе по курсу «Гидравлика, гидропневмоприводы и гидропневмоавтоматика», Гомель, 1995г.

Размещено на Allbest.ru

...