Расчет магистралей гидропривода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Курсовая работа по дисциплине «Механика жидкости и газов» выполняется с целью закрепления и углубления теоретических знаний и практических навыков расчетов и проектирования гидропривода.

Выполнение курсовой работы позволяет приобрести опыт при решении конкретных расчетно-конструкторских задач, возникающих при проектировании гидроприводов. Задача курсовой работы заключается в разработке, расчете и определении основных силовых, энергетических и конструктивных параметров гидравлического привода.

В данной работе будет производиться расчет магистралей гидропривода.

При выполнении курсовой работы необходимо: рассчитать внутренние диаметры гидролиний, истинные скорости на участках гидролиний, гидравлические потери давления в трубопроводах, давление насоса, инерционный напор, определить КПД привода.

1. Исходные данные

6 вариант (Приложение 1)

2. Расчет диаметров гидролиний

Внутренний диаметр:

, (1)

где Q-расход жидкости, Vm -допустимая средняя скорость.

Таблица 1.

Значение допустимых средних скоростей течения жидкости в гидролиниях.

Назначение гидролинии	Vm, м/c не более
Всасывающая	1.2
Сливная	2
Нагнетательная при давлениях, МПа:
до 2.5	3
до 5.0	4
до 10.0	5
свыше 15.0	8-10

1.Определение площадей поршня по формулам:

,

где - площади поршня, - диаметр поршня, - диаметр штока.

Принимаем

, отсюда ,

,

где F - сила сопротивления на штоке ГЦ, Р - давление на входе в ГЦ.

отсюда:

Применим формулу для определения :

Определение расхода жидкости Q.

Расход нагнетательной линии:

, (2)

где - скорость гидроцилиндра,

Расход всасывающей линии равен расходу нагнетательной линии:

 , (3)

Расход сливной линии:

, (4)

Подставим найденные значения для определения расхода жидкости Q по формулам (2), (3) и (4)

Подставим найденные значения и значение скорости из таблицы 1 для расчета диаметра всасывающей, нагнетательной и сливной ГЛ по формуле (1)

С учетом величины давления жидкости в трубопроводе по полученным значениям D выбираем внутренний диаметр трубы d в соответствии с ГОСТ8734 по наружному диаметру и толщине стенки.

Из технологических соображений выбраны толщины стенок труб для всасывающих и сливных магистралей - 1,0 мм, напорных - 1,0мм.

По принятым диаметрам определяются истинные скорости на участках гидролиний:

По принятым диаметрам определяем истинные скорости на участках гидролиний:

. (5)

По формуле (5) определяем расчетные скорости всасывающей, нагнетательной и сливной ГЛ:

Значения расходов, диаметров и скоростей, являющихся исходными данными для расчета гидравлических потерь, заносятся в табл.2.

Таблица 2.

Исходные данные для расчета гидравлических потерь

№ Участка	Назначение	Допустимая скорость Vm, м/с	Расчетная скорость V, м/с	Расход Q, л/мин	Расчетный диаметр D, мм	Диаметр принятый по ГОСТ	Длина участка l, м
1	Всасывающая	1.2	1,1	26,4	22	22	1
2	Нагнетательная	4	3,9	26,4	12	12	4,8
3	Сливная	3	1,9	36	20	20	4,9

Толщина стенки нагнетательной гидролинии проверим по формуле:

(6),

где -коэффициент запаса;

- давление на данном участке трубы, принять:

для всасывающей гидролинии , для сливной гидролинии , для нагнетательной гидролинии принять давление на входе в гидроцилиндр или в гидромотор или ;

d - стандартное значение внутреннего диаметра гидролиний (см.табл.2);

[] - допускаемые напряжения на разрыв материала гидролиний. Принять с учетом коэффициента запаса, для стальных труб [] = 50 МПа.

Что соответствует ГОСТ8734.

Что соответствует ГОСТ8734.

Что соответствует ГОСТ8734.

Расчетное значение толщины меньше выбранного, отсюда следует, что трубопровод выбран правильно.

3. Расчет гидравлических потерь давления в гидролиниях

Гидравлические потери давления в гидролиниях складываются из суммы потерь в линейных сопротивлениях (на прямых участках гидролиний) и потерь в местных сопротивлениях .

Потери давления в линейном сопротивлении:

, (7)

где - удельный вес рабочей жидкости;

для минерального масла принять

- коэффициент гидравлического трения;

d и l - диаметр и длина участка гидролинии;

V - расчетная скорость жидкости на участке гидролинии.

Для вычисления коэффициента гидравлического сопротивления необходимо определить режим движения жидкости по числу Рейнольдса

, (8)

где - коэффициент кинематической вязкости рабочей жидкости,

Критическое значение числа Рейнольдса для гидролиний круглого поперечного сечения принять 2300.

, режим движения рабочей жидкости на данном участке гидролинии - ламинарный и

. (9)

Если , то режим движения рабочей жидкости на данном участке - турбулентный и для гидравлически гладких труб определяется по формуле Блазиуса

. (10)

, режим движения рабочей жидкости на данном участке гидролинии - ламинарный и

, (11)

Подставим найденные значение и рассчитаем линейное сопротивление на каждом участке ГЛ

Результаты расчета внести в табл.3.

Потери давления в линейном сопротивлении

Таблица 3.

Результаты расчета потерь давления в линейных сопротивлениях

№ Участка	Длина гидролинии, l, м	Внутренний диаметр d,мм	Расход жидкости Q, л/мин	Средняя скорость, V, м/с	Число Рейнольдса Re	Коэфф. гидравлич. трения л	Потери давл. ?pl, Па
1	1	22	26,4	1,1	1210	0,053	1338
2	4.8	12	26,4	3,9	2340	0,046	128509
3	4,9	20	36	1,9	1900	0,034	13808

Потери давления в местном сопротивлении

, (11)

где - коэффициент данного местного сопротивления ( из таблицы методического руководства ).

Результаты расчета внесены в табл.4.

Таблица 4

Результаты расчета потерь давления в местных сопротивлениях

Номер уча-стка	Вид сопротивления	Кол-во	Коэфф.местн.сопротивл.,	Потери давления, МПа	Сумма потерь давл. в МПа
2 2	Фильтр Распределитель	1 1	10 8	0,0056 0,056	0,06
3 3	Обратный клапан Распределитель	1 1	3 8	0,0026 0,013	0,016
0,077

4. Построение характеристики гидролинии

Построение характеристики нагнетательной линии

где - коэффициент местного сопротивления фильтра,

- коэффициент местного сопротивления распределителя

Применим формулы (5), (8), (11),(13),(14) для расчета потери напора на нагнетательной линии

1.

Ламинарный режим движения

2.

Ламинарный режим движения

3.

Ламинарный режим движения

4.

Турбулентный режим движения

гидравлический трубопровод давление нагнетательный

Построение характеристики сливной линии.

1.

Ламинарный режим движения

2.

Ламинарный режим движения

3.

Ламинарный режим движения

4.

Ламинарный режим движения

Графики, построенные по полученным данным, приведены в листе 1

5. Построение пьезометрической и напорной линии энергии

Атмосферное давление: H₁ = P₁/г = =11,1м

Напор насоса: H_нас = P_нгм/г = = 400м

График удельной энергии приведен в приложении 1.

Таблица 5 заполнялась аналитическим способом исходя из графика пьезометрического напора жидкости.

Таблица 5

Расчет удельных энергий

Номер участка	Полный напор в начале участка Hi(i=1,2…n), м	Потери напора, м	Высота скоростного напора , м	Статический напор Hpi , м
1	0	0,006	0,133	0,06	-0,06
2	428,3	1,36	6,5	0,7	428,1
3	420,1	1,36	4,8	0,7	419,8
4	416	2,35	1,9	0,7	415,4
5	8,8	0,3	0,43	0,7	7,1
6	8,9	0,3	0,2	0,18	5,4
7	3,3	0,3	0,2	0,18	3,5
8	2,6	0,2	0,04	0,18	2,7

6. Расчет инерционного напора

- Инерционный напор для всего трубопровода:

где i - номер участка трубопровода постоянного диаметра d_i;

- ускорение движения жидкости на i-ом участке гидролинии.

- ускорение движения на участке гидролинии.

с.

7. Расчет повышения давления при гидроударе

Повышение давления при гидроударе, возникающее при срабатывании распределителей Р1 и Р2 определяется зависимостями:

, когда ;

, когда ,

где ?P_п - повышение давления при прямом гидроударе;

?P_нп - Повышение давления при непрямом гидроударе;

с - плотность жидкости;

V - скорость движения жидкости в гидролинии до срабатывания распределителя;

l - длина гидролинии от насоса до распределителя;

- время изменения скорости V;

- Фаза гидроудара;

- скорость распространения ударной волны;

E = 1500 МПа - Объемный модуль упругости жидкости.

d - внутренний диаметр гидролинии перед распределителем;

д - толщина стенки трубопровода;

E_mp = 200000 МПа - Модуль упругости материала гидролинии.

;

;

Так как полученное в результате вычислений значение , тогда

,

отсюда следует, что гидроудар прямой.

Заключение

При выполнение курсовой работы «Расчет магистралей гидропривода» было рассчитано:

- диаметры гидролиний: 22мм, 12мм, 20 мм;

- истинные скорости на участках гидролиний: 1,1 м/с, 3,9 м/с, 1,9 м/с;

- суммарные потери давления в гидролиниях: 0,217МПа;

- инерционный напор: 8850м;

- повышение давления при гидроударе: 2,74МПа

- КПД системы:

Освоены методики расчета и проектирования магистралей гидравлических и пневматических приводов машин и механизмов.

Список использованных источников

1. Башта Т.М. и др. Гидравлика, гидромашины и гидпроприводы. - М.: Машиностроение, 1982.

2. Попов Д.Н. Механика гидро-и пневмоприводов. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001.

3. Валуева В.П. Введение в механику жидкости. - М.: МИЭ, 2001.

4. Задачник по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам под ред. Б.Б. Некрасова. - М.: Высшая школа, 1989.

Размещено на Allbest.ru

...