Гидропневматические машины и приводы

Для всасывающего трубопровода:

Для нагнетательного трубопровода:

Для сливного трубопровода:

Подставляя все полученные значения в формулу (30), получим: ,,

Суммируя полученные результаты по формуле (29), получим результирующие потери на трение, :

Потери давления в отдельных местных сопротивлениях трубопровода получаются путем сложения потерь в отдельных местных сопротивлениях, которые определяются по формуле:

, (33)

где - коэффициент местного сопротивления (по таблице 6.3 [1]), ;

- поправочный коэффициент, зависящий от числа Рейнольдса и определяемый по рисунку 6.1 [1].

Из исходных данных известно, что в магистрали встречаются 4 плавных поворота и 2 резких.

Для плавных поворотов коэффициент местного сопротивления, :

Для резких поворотов коэффициент местного сопротивления, :

Тогда общий коэффициент местного сопротивления, :

Теперь можно вычислить местные потери в нагнетательном и сливном трубопроводах, :

,

,

Тогда суммарные потери в местных сопротивлениях (), найдем по формуле:

(34)

Подставив числовые значения, получим:

Суммарные потери в гидроаппаратуре () с учетом формулы (27) будут равны:

Зная все нужные значения, подставим их в выражение (28), получим общие потери давления в гидросистеме, :

Определение объемных потерь в системе гидропривода

Объемные потери в гидроприводе происходят вследствие утечек жидкости через зазоры в элементах гидропривода. Примером объемных потерь может служить утечка жидкости в рабочем цилиндре между стенками цилиндра и поршнем, утечка жидкости в золотнике.

Общие потери в гидроприводе складываются из потерь в насосе , гидродвигателе , которые в зависимости от типа гидродвигателя, являются потерями в гидроцилиндре , потерь в золотниковом распределителе .

(35)

Приближенное значение перечисленных потерь можно выразить через удельную утечку, являющуюся потерей расхода приходящейся на один давления.

, (36)

где - удельная утечка жидкости в насосе, см3/мин МПа;

- удельная утечка жидкости в гидроцилиндре см3/мин МПа;

- удельная утечка жидкости в золотниковом распределителе, см3/мин МПа;

- давление, развиваемое насосом Па;

- давление в гидроцилиндре принимается равным рабочему давлению , Па;

- давление в золотниковом распределителе принимается равным рабочему давлению , Па.

Давление, развиваемое насосом:

, (37)

где - потери давления;

- рабочее давление.

Подставив численные значения, получим:

Подставляя числа в формулу (36), получим объемные потери в гидросистеме, : .

7. Выбор насоса

Объемный насос, применяемый в гидроприводе, предназначен для преобразования энергии привода в энергию жидкости в виде давления и подачи жидкости в гидродвигатель, создавая усилие (крутящий момент) на рабочем органе и обеспечивая скорость его движения.

Выбор насоса производят по давлению, (см. пункт 6.2):

,

и расходу, :

, (38)

где - потери расхода;

- расход жидкости, поступающей в гидроцилиндр (см. пункт 5.1).

Подставляя числа, получим:

По таблице 7.1 [1] выберем шестеренный насос НШ-10 с номинальным давлением - , подачей - и скоростью вращения - . Для дальнейших расчетов, запишем его КПД: объемный - , механический - , полный - .

Расчет параметров пневмогидроаккумулятора

Расчет параметров пневмогидроаккумулятора проводят на основе уравнения политропы, охватывающего все возможные состояния газа:

(39)

Обозначим общий объем аккумулятора , объем газа , в конце зарядки при давлении , объем в конце разрядки аккумулятора при давлении . Здесь - полезный объем, аккумулятора; определяемый по формуле:

, (40)

где - подача насоса;

- время зарядки, равное 10-15 с.

Подставим численные значения и получим, м3:

Объем газа, м3:

(41)

Показатель политропы п зависит от условий работы аккумулятора (теплообмен, продолжительность разрядки) и в качестве средних значений его можно принять 1,1 - 1,3. Минимальное давление газа:

, (42)

где - рабочее давление (в гидроцилиндре).Отношение давлений , принимают равным 0,5 - 0,7.

,

Подставим численные значения в формулу (41) и получим:

Для обеспечения надежной работы гидросистемы необходимо иметь количество жидкости в аккумуляторе несколько больше полезного объема.

, (42)

где - коэффициент, равный 1,2 - 1,5.

Полный объем аккумулятора, м3:

, (43)

Определение параметров гидропривода

Определение КПД гидропривода

Полный КПД гидропривода вычисляется по формуле:

, (44)

где - гидравлический КПД;

- объемный КПД;

- механический КПД;

Гидравлический КПД:

, (45)

где - давление, развиваемое насосом (см. пункт 6);

- давление в гидродвигателе;

- потери давления (см. пункт 5.1).

Подставляя числа, получим:

Объемный КПД:

, (46)

где - расход жидкости, поступающей в гидроцилиндр (см. пункт 4.1);

- подача насоса (см. пункт 6).

Подставив значения, получим:

Механический КПД гидропривода, учитывающий потери мощности в насосе и гидродвигателе:

, (47)

где - механический КПД насоса (см. пункт 6);

- механический КПД гидромотора.

Механический КПД гидроцилиндра:

, (48)

где - полезная нагрузка на штоке гидроцилиндра, Н;

- потери трения в гидроцилиндре (см. пункт 3.2.1).

Сила, воспринимаемая поршнем гидроцилиндра, Н:

(49)

Подставляя числа в эти формулы, получим:

Теперь можем вычислить механический КПД привода по формуле (47):

Вычислив все составляющие общего КПД, подставим их в формулу (44):

Таким образом, общий КПД данного гидропривода равен .

Тепловой расчет гидропривода

Целью теплового расчета является определение размеров резервуара, необходимых для обеспечения выбранной температуры жидкости.

Источниками тепловыделения в гидросистеме являются насосы, трубопроводы, гидроаппаратура и гидродвигатели.

Приняв, что основная теплопередача осуществляется через поверхность бака, значение температуры жидкости , устанавливающееся при длительной работе гидропривода, определяется из выражения:

, (50)

где - коэффициент теплопередачи, ;

- площадь поверхности резервуара, , через который осуществляется теплопередача;

- потери мощности в гидроприводе;

- максимальная температура окружающего воздуха ().

Количество теряемой в гидроприводе мощности, :

, (51)

где - КПД насоса,

- КПД гидропривода.

Подставляя численные значения, получим потери мощности:

Площадь поверхности бака (), через которую происходит отвод тепла, кВт:

Исходя из условий работы гидропривода, принимаем емкость бака равной минутной производительности насоса:

Список использованных источников

1. Расчет гидропривода: Метод. указания по курсовой работе для студентов МТФ, АТФ и ФНГТМ / Сост. В.Г. Иванов; Краснояр. гос. техн. ун-т. - Красноярск: КГТУ, 1999. - 47 с.

2. Составление принципиальных гидравлических схем: Методическое указание для студентов машиностроительных и транспортных специальностей/Сост. С.В. Каверзин, В.Г. Иванов: RUNE/ Красноярск, 1994. 58 с.

3. Каверзин С.В. Курсовое и дипломное проектирование по гидроприводу самоходных машин: Учеб. Пособие / С.В. Каверзин. - Красноярск: ПИК «4 Выбор и расчет параметров гидромоторов››

4. Колка И.А., Кувшинский В.В. «Многооперационные станки››, 1983 г.

5. Свешников В.К., Усов А.А. «Станочные гидроприводы››

Размещено на Allbest.ru