Скачать .docx |
Реферат: Проектировочный расчет объемного гидропривода
Содержание.
Введение.
1. Проектировочный расчет объемного гидропривода.
1.1 Исходные данные.
1.2 Выбор рабочей жидкости.
1.3 Выбор давления в гидросистеме привода.
1.4 Расчет и выбор гидродвигателя.
1.5 Расчет и выбор насоса.
1.6 Определение диаметров условных проходов трубопроводов.
1.7 Выбор фильтра.
1.8 Выбор гидробака.
1.9 Выбор гидрораспределителя.
2. Проверочный расчет
2.1 Расчет потерь давления гидопривода.
2.2 Потери давления в гидрооборудовании.
2.3 Потери давления в местных сопротивлениях.
2.4 Усилия и скорости рабочих органов.
2.5 Мощность и КПД привода.
3. Список литературы.
Введение.
Понятие «машиностроительная гидравлика» является основным и включает в себя широкий комплекс сведений по вопросам прикладной гидравлики вязких жидкостей применительно к объемным гидропередачам (устройствам) машин, а так же комплекс сведений по вопросам конструирования, изготовления и эксплуатации этих передач.
В свою очередь, пол гидропередачей машин понимается устройство, служащее для передачи посредством жидкости энергии на расстояние и преобразование ее в энергию движения на выходе системы с одновременным выполнением функций регулирования и реверсирования скорости выходного звена передачи, а так же преобразования одного вида движения в другой и т.д.
По принципу действия гидропередачи делятся на объемные (Статические) и динамические (турбопередачи).
По виду (кинематики) движения различают обьемную гидопередачу:
1. Вращательного движения, в которой выходное звено совершает Вращательное (круговое) движение и в качестве гидродвигателя используют объемный гидроматор.
2. Прямолинейного возвратно-поступательного движения, в которой выходное звено совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение и в качестве гидродвигателя используют силовой цилиндр.
3. возвратно-поворотного движения на угол, меньший , и в качестве гидродвигателя используют моментный гидроцилиндр.
1. Проектировочный расчет объемного гидропривода.
1.1 Исходные данные.
Технологическая машина: Автогрейдер ДЗ-99-1-4;
Рабочее усилие в штоке: F=95кН;
Максимальная скорость перемещения штока: V=7м/мин;
Максимальный ход штока: L =820мм;
Длина трубопроводов: - длина всасывающей линии, - длинна напорной линии, - длинна сливной линии.
Температура эксплуатации машины:
1.2 Выбор рабочей жидкости.
Согласно таблице приложения 2 (1, П 1.3) выбираем, в соответствии с заданной температурой эксплуатации , рабочую жидкость со следующими показателями:
- кинематическая вязкость при ,
- температура застывания, не выше ,
- плотность рабочей жидкости.
Плотность выбранной рабочей жидкости:
Где - температурный коэффициент расширения жидкости;
- изменение температурной жидкости
1.3 Выбор давления в гидросистеме привода.
В соответствии с рекомендациями для гидропривода данного автогрейдера в связи с тем, что гидроцилиндры не несут роль основных силовых органов, а выполняют лишь вспомогательные действия принимаем давление ,т.к..
1.4 Расчет и выбор гидродвигателей.
В проектируемом гидроприводе гидродвигатель-гидроцилиндр. Основными парамтрами являются:
- диаметр цилиндра,
- диаметр штока,
- ход штока,
- перепад давления при установившемся движении,
- расход рабочей жидкости, поступающей в гидроцилиндр.
Перепад давления на гадроцилиндре для предварительного расчета принимаем на 20% меньше :
Диаметры цилиндра:
F=95кН – усилие на штоке гидроцилиндра,
- гидромеханический КПД.
Диаметр штока:
Где - отношение площадей.
Принимаю: , , выбираю гидроцилиндр общего назначения по ОСТ 22-1417-79 1-100-800 (1. стр. 97-100).
Расход рабочей жидкости для гидроцилиндра:
Где - максимальная скорость передвижения штока гидроцилиндра.
Расход для сливного трубопровода:
1.5 Расчет и выбор насоса.
По номинальному расходу выбираем насос НШ 32А-3, с техническими параметрами: (1, П.4.23)
Рабочий объем: 31.5
Давление на выходе:
Номинальное: 16МПа;
Максимальное: 20МПа.
Частота вращения вала:
Минимальная: 16(960 об/мин);
Номинальная: 32 (1920 об/мин);
Максимальная: 40 (2400 об/мин).
Номинальная объемная подача: 55.6;
Номинальная потребляемая мощность:17.6кВт;
КПД:
Полный: 0.83…0.87
Объемный: 0.92…0.97
Мощность привода насоса:
1.6 Определение диаметров условных проходов трубопроводов.
Типоразмер трубопровода характеризуется диаметром условного прохода , примерного равному внутреннему диаметру трубы d.
Диаметр условных проходов определяем по фомуле:
Где - максимальная скорость течения жидкости (приблизительное значение скоростей для соответствующих участков трубопроводов).
Трубопровод |
Объемный расход, |
Скорость течения жидкости, м/с |
Диаметр условного прохода, мм |
Напорный Всасывающий Сливной |
54 54 86.4 |
5 1.2 2 |
15 31 30 |
1.7 Выбор фильтра.
Выбор фильтра производим по номинальной пропускной способности линии в необходимой тонкости фильтрации.
Выбираем фильтр 1.1.40-25 унифицированной конструкции по ОСТ 22-883-75. (1. П.5.15)
Номинальная пропускная способность 160 л/мин;
Тонкость фильтрации 25мкм;
Номинальное давление 0.63Мпа.
1.8 Выбор гидробака.
Гидробаки служат для хранения, отстоя, очистки и охлаждения рабочей жидкости. Уровень рабочей жидкости не должен превышать 0.8 высоты бака. Конструкция бака состоит из заливной горловины, сливного отверстия, фильтра для заправки и крана для слива рбочей жидкости.
Вместимость бака:
Принимаем вместимость бака .
1.9 Выбор гидрораспределителя.
В гидроприводе машин, преимущественно применяют гидрораспределители с запорно-регулирующими элементами, золотникового типа, тип распределителя выбираем исходя из числа позиций и гидролинии, номинального давления, расхода, вариантов соединения привода. В нашем случае необходимо принять трех секционный гидрораспределитель типа РС. (1. П.5.2)
2. Поверочный расчет объемного гидропривода.
2.1. Расчет потерь давления гидропривода.
Проектируя гидропривод, неободимо стремиться к минимальным потерям давления. Которые в свою очередь состоят из потерь на трении в трубопроводах и потерь на местных сопротивлениях, в которых изменяется направление или значение скорости потока.
Выбираю наружные диаметры гидролиний а также толщину стенок.(1. П.5.19)
Толщина стенок определяется по формулам:
Где - толщина из условия прочности, - толщина обеспечивающая долговечность трубопровода.
Для сливной и всасывающей линии =0;
- толщина обеспечивающая долговечность трубопровода.
Наименование трубопровода |
Диаметр условного прохода , мм |
Внутренние диаметры труб ,мм |
Наружные диаметры труб , мм |
Толщина стенок .мм |
Напорный |
15 |
15 |
23 |
4 |
Всасывающий |
31 |
31 |
35 |
2 |
Сливной |
30 |
30 |
34 |
2 |
Проверка номинальной подачи насоса:
- рабочий объем насоса.
Расчет потерь давления в гидроцилиндре:
R – усилие в гидроцилиндре; - 90% механический КПД, - площадь поршня.
Потери давления в гидролиниях зависит от числа Ренольдса:
Где - кинематическая вязкость рабочей жидкости.
Производим расчет скоростей потоков в трубопроводах по формуле:
Где Q – расход рабочей жидкости на рассматриваемом участке, ;
d – внутренний диаметр рассматриваемой магистрали,мм
Скорость потока на всасывающей магистрали:
Скорость потока в напорной магистрали:
Скорость потока в сливной магистрали:
Рассчитываем число Рейнольдса с уточненными скоростями.
Всасывающая магистраль:
Напорная магистраль:
Сливная магистраль:
Числа Рейнольдса находятся в интеграле не достигающего значения 2300, следовательно, течение жидкости ламинарное.
Расчет потерь давления на трение при движении рабочей жидкости по трубопроводу длинной l и диаметром d производим по формуле Дарси-Вейсбаха, результаты вносим в таблицу.
Где - (при ламинарном течении) коэффициент гидравлического трения по длине (коэффициент Дарси).
l – длинна рассматриваемого трубопровода, м.
Всасывающая магистраль:
Напорная магистраль:
Сливная магистраль:
Наименование трубопровода |
Re |
l, м |
v, м/с |
D, м |
, МПа |
Напорный |
27.8 |
6 |
5.09 |
0.015 |
10.6 |
Всасывающий |
13.4 |
0.7 |
1.19 |
0.031 |
0.068 |
Сливной |
22.1 |
6 |
2.03 |
0.030 |
1.06 |
Суммарные потери на трении, МПа |
11.728 |
2.2. Потери давления в гидрооборудовании.
Так как величина фактического расхода рабочей жидкости не является эквивалентной паспортному значению расхода с целью нахождения перепада давления используем принцип автомодельности.
Перепад давления рассчитывается по формуле:
Где - номинальная производительность гидрооборудования по паспорту;
- фактическая производительность насоса;
- потери давления на распределителе.
2.3. Потери давления в местных сопротивлениях.
Местные потери напора создаются различными сопротивлениями на пути течения жидкости, обусловленными в основном деформацией и изменением скорости потока.
В заданном качестве местных сопротивлений выступают углы соединения гидромагистралей, учет которых производится при помощи коэффициента местного сопротивления. Потеря напора на рассматриваемом участке в целом, рассчитывается по формуле.
Где - коэффициент местного сопротивления;
b – поправочный коэффициент, учитывающий зависимость от Re при ламинарном течении.
Всасывающая магистраль:
Напорная магистраль:
Сливная магистраль:
Наименование трубопровода |
v, м/с |
||
Всасывающий |
Поворот на ,0.32 Выход из бака 1 |
1.19 |
0.000202 0.000633 |
Напорный |
Поворот на , Вход в гидроцилиндр 0.8 |
5.09 |
0.00 0.0093 |
Сливной |
Поворот на , Вход в фильтр Слив в бак 2 |
2.03 |
0.00 0.0037 |
Суммарные потери давления на трении, МПа |
0.02 |
2.4. Усилия и скорости рабочих органов.
Параметры выбранного насоса считаются применимыми, если они обеспечивают достижение заданных усилий и скоростей при расчетных значениях потерь в гидросистеме.
Фактические максимальные усилия на рабочих органах для выбранного гидроцилиндра:
Где - давление насоса, МПа;
- потери в напорной магистрали, МПа;
- потери напора в сливной магистрали, МПа;
2.5. Мощность и КПД привода.
Полезную мощность привода определяют по заданным нагрузкам и скоростям для привода с гидроцилиндрами:
Общий КПД привода: