Расчет объемного гидропривода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Гидравлики»

Курсовая расчетно-графическая работа по курсу «Гидравлика»

Выполнил: студент гр.110614

Черенович Е.В.

Проверил: д.т.н. Качанов И.Г

Минск-2006

Расчет объемного гидропривода

Содержание задания

Объемный гидропривод служит для передачи и преобразования механической энергии посредствам объемных гидромашин. В состав гидропривода обычно входят: насос, гидродвигатель, регулировочная и предохранительная аппаратура, вспомогательные устройства (трубопроводы, фильтры и т.д.).

Примерная схема объемного гидропривода поступательного движения с дросселем на входе показана на рис. I.

Заданием на расчет объемного гидропривода предусматрйвается:

1) составление схемы гидропривода;

2) определение основных размеров силового гидроцилиндра и насоса;

3) гидравлический расчет трубопровода;

4) определение мощности насоса, гидродвигателя и КПД гидропривода.

Составление схемы гидропривода

При составлении схемы гидропривода следует использовать условные обозначения по ЕСКД (ГОСТ 2.780-68, 2.781-68, 2.782-68 и 2.784-70).

Исходные данные по расчету объемного гидродвигателя

Данные по гидродвигателю:

Полезное усилие на штоке одного цилиндра- 90 КН;

Число цилиндров- 1;

Длина хода поршня -0,4 м;

Число двойных ход/мин - n=15;

Гидроцилиндр- с односторонним штоком;

Общая длинна трубопроводной системы- 28 м;

Рабочая жидкость и ее свойства:

Марка масла Инд.50;

Плотность =870 кг/;

Кинематическая вязкость н=42-58 сСт;

Тип насоса: радиально-поршневой;

Частота вращения n=1440 об/мин;

Регулирование: дроссель на входе.

1. Определение основных размеров силового гидроцилиндра

Определение основных размеров гидроцилиндра производится в такой последовательности:

а)назначается давление в силовом гидроцилиндре в зависимости от величины усилия Р, прикладываемого к штоку одного цилиндра, согласно табл. 2.

Таблица 2

P, кН 10ч20 20ч30 30ч50 50ч100 Р, МПа 1,6 3,2 5,0 10

В нашем случае р=10 МПа.

б) в зависимости от давления в гидросистеме задается отношение в пределах, указанных в табл.3.

Таблица 3

р, МПа	1,6	1,5ч5	5
/	0,3ч0,35	0,5	0,7

Принимаем =0,7.

в) задается значение механического КЦД гидравлического цилиндра в пределах =0,85 + 0,95 и определяется диаметр цилиндра и штока dш по формулам:

для цилиндра с односторонним штоком -

Задаем =0,85 и получаем

; =0,7

и

Диаметр гидроцилиндра затем округляется до одного из ближайших стандартных размеров: 40, 45, 50, 55, 60, 70, 80, 90, 100,110, 125, 140, 160, 160, 200, 225, 250, 300, 350, 400. Диаметр штока также округляется до одного из стандартных размеров: 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 55, 60, 70, 80, 90, 100,110, 125, 140, 160, 180, 200.

Округляем наши значения и получаем :

2 Гидравлический расчет трубопроводной системы

Для гидравлического расчета трубопроводной системы следует в первую очередь определить скорости движения жидкости на участках от насоса до гидроцилиндра (в подводящей магистрали) и от гидроцилиндра до бака (в сливной магистрали).

Для этого по заданному числу двойных ходов в минуту определяется средняя скорость движения поршня по формуле:

(1)

Где L - ход поршня;

n - число двойных ходов в минуту.

м/с

В гидроцилиндре с односторонним штоком средняя скорость поршня связана с его скоростями и ,обусловленными подачей рабочей жидкости соответственно в бесштоковую и штоковой полости зависимостью

;

В свою очередь скорости и связаны соотношением

;

Используя эти зависимости,получим

(2); (3);

где -постоянная цилиндра.

=1-/ ;

Получим: =0.59 ;=0.148 м/с; =0.252 м/с ;

Можно найти расходы рабочей жидкости, определяемые по формулам:

; (4)

; (5)

где - объемный КПД гидроцилиндра, равный 0,98ч1,00.

Задаем =0,99 и получаем

л/с;

л/с;

Диаметр трубопровода (dr), определяется по величине расхода из зависимости

(6)

где V - скорость движения жидкости в трубопроводе, которую в зависимости от величины давления в гидроцилиндре P можно принимать по табл. 4.

Таблица 4

Р, МПа	1ч2,5	2,5ч5,0	5,0ч10,0	10,0ч15,0
Vм/с	1,3ч2,0	2,0ч3,0	3,0ч4,5	4,5ч5,5

Принимаем V=4.5 м/с , выражаем из (6)

Подставляем наши значения и получаем м=22мм.

Толщина стенки трубопровода {д) , в первом приближении , определяется из условия прочности на разрыв от воздействия давления в гидроцилиндре

, (7)

где [] - допускаемое напряжение на разрыв.

Величину [] можно принимать равной 30 ч 35% от предела прочности

[].

мм

Толщина стенки (д) не должна быть менее I мм для трубопроводов из цветных металлов и 0,5 мм для стальных трубопроводов.

В качестве трубопроводов применяют стальные трубы (ГОСТ 8732-70 и ГОСТ 8734-75), медные трубы (ГОСТ 617-72), трубы из алюминиевых сплавов (ГОСТ 18475-73 и ГОСТ 18482-73) и гибкие ре-эино-тканевые шланги.

Наружные диаметры и толщины стенок наиболее употребительных стальных труб по ГОСТ 8732-70 и ГОСТ 8734-75 приведены в табл.5.

Таблица 5

ГОСТ 8734-75	ГОСТ 8732-70
Наружный диаметр d, мм	Толщина стенки d, мм	Наружный диаметр d, мм	Толщина стенки d, мм
20, 21, 22, 23, 0,5; 0.6; 0.7; 24, 25, 26, 27, 0.8; 1.0; 1.2; 28, 30, 32, 34, 1.4; 1.6; 1.8; 35, 36, 38, 40 2.0; 2.5; 2.8; 3.0; 3.2; 3.5.	25; 28; 32; 38; 2.5; 2.8; 3.0 42; 45; 50. 3.5.
42, 45, 48, 50, 1.0; 1.2; 1.4; 51, 53, 54, 56, 1.5; 1.8; 2.0; 57, 60, 63, 65, 2.2; 2.5; 2.8; 68, 70, 63, 75, 3.0; 3.2; 3.5. 76.	54; 57; 60; 63; 3.0; 3.5 68; 70.

По ГОСТу 8734-75 подобрали д=0.82+0.7=1.6мм и dT=23мм .

Тогда внутренний и наружный диаметры соответственно равны:

Теперь следует и уточнить скорость движения жидкости в подводящей и сливной магистралях.

Потеря давления (напора) подсчитывается отдельно для участка от насоса до гидроцилиндра и отдельно для участка от гидроцилиндра до бака.

Для схемы с дросселем на входе потеря давления на сливном участке трубопровода (Дрсл ) определяется по формуле

, (8)

где , , и - потери напора соответственно по длине, в местных сопротивлениях, распределителе, фильтре;с - плотность жидкости; g - ускорение силы тяжести.

Определим число Рэйнольдса и определим режим движения жидкости:

Re=-Л.Р.Д.

Потери напора по длине при ламинарном движении жидкости рассчитываются по формуле:

(9)

Потери напора в местных сопротивлениях () рассчитывают по формуле Вейсбаха:

 (15)

Для большинства случаев принимается эмпирическое значение коэффициентов местных сопротивлений , при этом необходимо иметь в виду, что значение приводится в справочной литературе обычно отнесенным к скорости за сопротивлением.

При расчете потерь напора количество и виды местных сопротивлений, включая плавные и резкие повороты, тройники, штуцерные подсоединения труб к гидроагрегатам, принимаем исходя от разработанной нами схемы.

При ламинарном течений рабочей жидкости потеря напора на местном сопротивлении выражаются через эквивалентную длину .

Значения для турбулентного режима и для ламинарного (для типичных местных сопротивлений) приведены в табл.6.

Таблица 6

Вид местного сопротивления
Вход в трубу при острых кромках	0,5	7ч8
Выход из трубопровода под уровень	1,0	14ч16
Внезапное расширение при входе в силовой Цилиндр	0,8ч0,9	12ч15
Внезапное сужение при выходе из силового гидроцилиндра	0,5	7ч8
Внезапное расширение	0,5	7ч8
Внезапное сужение	0,5	7ч8
Предохранительный и обратный клапан	2ч3	32ч40
Резкий поворот на	90°	1,1 16ч18

В нашей схеме 6 поворотов, одно внезапное расширение, одно внезапное сужение, один вход и выход.

Местные потери в подводящей линии нашей схемы вычислим по формуле:

;

;

Местные потери в сливной магистрали равны:

Потери напора в золотниковом распределителе могут быть определены по формуле

, (16)

где Q - расход, мэ/с; f - площадь проходного сечения окна золотника, ; - коэффициент расхода.

Величину f можно принимать из соотношения

где fтp - площадь сечения подводящего трубопровода.

Коэффициент расхода при ламинарном движении равен единице.

Подставляя рассчитанные значения потерь напора э формулу (8), получим величину потерь давления в сливной магистрали при заданном числе двойных ходов в минуту поршня гидроцилиндра.

Па.

Избыточное давление в гидроцилиндре ( ) по другую сторону поршня будет равно :

, (17)

где - площадь поршня; - площадь сечения штока.

Па.

Потеря давления в подводящей магистрали ( ) на участке насос-гидроцилиндр определяется по формуле :

(18)

где , ,, - потери напора соответственно по длине, в местных сопротивлениях, распределителе и дросселе.

Расчет потерь напора he , , производится так же, как и для сливной магистрали трубопровода. Длина участка насос-гидроцилиндр, как и в предыдущем случае, принимается равной половине общей длины трубопроводной системы. Количество' плавных и резких поворотов, тройников, штуцерных подсоединений труб к гидроагрегатам см. выше.

При расчете величины полагаем, что в схеме используются дроссель шайбового типа. Потеря напора в таком дросселе определяется по зависимости

где - скорость в самом узком проходном сечении дросселя;

- коэффициент сопротивления дросселя, равный 2,0 + 2,2.

Для определения принимается, что

,

где - площадь сечения подводящего трубопровода.

,

Учитывая, что , формулу для: определения можно представить в виде :

 .

Па

Суммируя полученную величину рц (см. формулу 17) с потерей давления на участке насос-гидроцилиндр (см.формулу 18), получим давление , непосредственно развиваемое насосом,

. (19)

Па

3. Определение основных размеров насоса

Б. Аксиально-поршневой насос

I. Определяем теоретическую подачу

Значение объемного КПД можно принимать равным .

Задаем , тогда

л/с.

2. Зная частоту вращения n, об/мин, вычисляем рабочий объем насоса, смэ/об, по формуле

 ;

л/об.

3. Задаемся нечетным числом цилиндров z=7ч11 равным 9 и значением в пределах i=1ч2, равным 1

где - максимальный ход поршня и вычисляем диаметр поршня d по формуле

;

=8,3 см.

4. Из выражения найдем угол наклона шайбы

;

где - диаметр блока по осям цилиндров;

=(0,35ч0,4)dz .

Угол не должен превышать 20°.

5. Определили наружный диаметр , блока по формуле

=+1.6d ;

=0,0299+1,6*8,327*=0,0432 м.

6. Определили длину цилиндра и поршня по формулам:

;

м;

м.

7. При определении потребляемой мощности механический КПД можно принимать в пределах =0.93ч0.98 .

4. Определение мощности насоса, гидродвигателя и КПД гидропривода

Полезная мощность ,кВт , определяется по величине , найденной при гидравлическом расчете трубопроводной системы, и расходу , по формуле

гидромашина насос гидропривод мощность

;

кВт

Принимая механический КПД ()и объемный КПД насоса () в соответствии с изложенными выше рекомендациями, найдем потребляемую мощность насоса N

;

кВт.

Полезная мощность в кВт на исполнительном органе (штоке) гидродвигателя определяется по формуле

;

кВт;

где - скорость движения штока гидроцилиндра, определяемая по формуле (2).

КПД гидропривода определяется как отношение полезной мощности к потребляемой мощности насоса N

;

Литература

1. Башта Т.М. и др. Гидравлика, гидравлические машины и

гидроприводы.- М: Машиностроение, 1982. - 423 с.

2. Башта Т.М. Объемные насосы и гидравлические двигател гидросистем. - М.: 1974. - 607 с.

3. Вильнер Я.М., Ковалев Я.Т., Некрасов Б.Б. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам- 2-е изд., переработ. И доп. - Мн.: Вышэйшая школа, 1985.- 382 с.

4. Ковалевский В.Ф. и др. Справочник по гидроприводам горных машин. -М.:1973. - 496 с.

Размещено на Allbest.ru

...