Объемный гидропривод поступательного движения

По гидравлике

Студент Сайко В.В.

Группа МВ-81

Номер зачетной книжки 001557

Вариант 001557

Преподаватель Герман В.Ф.

Сумы 2001

1 Исходные данные к работе

Принципиальная схема объемного гидропривода поступательного движения представлена на рисунке 1. Рабочая жидкость из бака Б подается насосом Н через распределитель Р в рабочую полость гидроцилиндра Ц. Шток гидроцилиндра нагружен силой F. Избыток нагнетаемой насосом жидкости отводится в бак Б через предохранительный клапан КП. Для регулирования скорости рабочего органа Установлен дроссель ДР. Отработанная жидкость из полости гидроцилиндра через распределитель Р и фильтр Ф сливается в бак Б.

По выбранному варианту схемы гидропривода и заданным исходным данным ([1], рисунок 1 лист 2, таблица 1), а также принятому рабочему давлению, определить размеры гидроцилиндра и подобрать распределитель, дроссель, гидроклапан, фильтр. Произвести расчет потерь давления в магистралях привода. Выбрать насос.

Рассчитать мощность и КПД гидропривода. Эквивалентную шероховатость гидролиний принять =0.06 мм. Механический КПД гидроцилиндра принять

Длину напорной линии определить по формуле

где: N = 12 - сумма двух последних цифр номера зачетной книжки.

Длинна сливной линии равна

Длинна всасывающей линии

Исходные данные: F=70 кН; VП=3.0 м/мин.

Рисунок 1. Принципиальная схема объемного гидропривода

2. Расчет и выбор параметров гидрооборудования

2.1 Выбор рабочей жидкости

Производится в зависимости от температурных условий режима работы ГП и его рабочего давления.

Нормальная температура рабочей жидкости составляет 50-60 С.

Принимаем рабочую жидкость: Масло АМГ-10 ([1], таблица 2) (плотность 850 кг/м3, кинематическая вязкость 1010-6 м2/с).

2.2 Выбор рабочего давления

Выбор рабочего давления производим из ряда нормативных, установленных ГОСТ12445-80.

Р=10 МПа.

Для условий работы заданного ГП наиболее приемлемым является значение от 2,5 до 10 МПа.

2.3 Расчет размеров гидроцилиндра

Площадь поршня определяют по выбранному давлению и расчетной

нагрузке из соотношений

,

где: SЭ - эффективная площадь цилиндра,

F- усилие на штоке,

Р- рабочее давление, МПа,

-механический КПД гидроцилиндра

- гидравлический коэффициент гидроаппаратуры.

-определяет потери давления в трубопроводах и гидроаппаратуре, входящей в состав привода. Предварительно можно принять =0.8-0.9

Диаметр поршня гидроцилиндра определяется по полученной эффективной площади поршня гидроцилиндра по формуле.

,

где: D - диаметр поршня гидроцилиндра, м;

- оптимальное отношение диаметра штока к диаметру поршня (=d/D)

При Р<5 МПа =0.5

Полученное значение диаметра поршня округляют по ГОСТ 12447-80 в соответствии с рядом размеров.

Выбираю D=0,16 м

Диаметр штока определяется из соотношения

Значение диаметра штока округляют до нормативного в соответствии со стандартным рядом размеров d=0.11 м.

При данном диаметре эффективная площадь поршня

2.4 Расход жидкости QНОМ, поступающей в гидроцилиндр, находят по выражению

,

где: VП - скорость движения поршня

SЭ -эффективная площадь поршня гидроцилиндра.

2.5 Необходимая подача насоса

,

где: К=1…1.5 ([1], с.13), принимается К=1,08.

2.6 Тип и марка гидрораспределителя выбираются по номинальному давлению Р=10МПа и подаче насоса QНОМ = 31,8 л/мин ([3], стр. табл. ]

Принимается распределитель типа Г72-33 (расход масла номинальный

Qном = 40 л/мин, потери давления РНОМ ГР= 0,1 МПа).

2.7 Типоразмер дросселя выбирают по номинальному давлению Р=10 МПа и подаче насоса QН =34,3 л/мин ([2], стр. 146, табл. 5.13)

Принимается дроссель Г55-23А (QН=0,15…40 л/мин, потери давления РНОМ ДР =0.2 МПа).

2.8 Выбор фильтра и его типоразмера производится по расходу рабочей жидкости в сливной гидролинии и требуемой для данного гидропривода

тонкости фильтрации.

Тонкость фильтрации определяется в зависимости от типа привода

([2], стр. 296, табл. 8.2). Номинальная тонкость фильтрации 25 мкм. Класс чистоты по ГОСТ 17216-71 : 12 - 14.

Выбор фильтра производится ([2], стр. 300, табл. 8.6).

Выбирается фильтр ФС 100-25/6.3 - фильтр сливной (номинальный расход QН =100 л/мин, номинальная тонкость фильтрации 25 мкм, номинальный перепад давления РНОМ Ф = 0.1 МПа).

3.Гидравлический расчет системы привода

3.1 Гидравлический расчет трубопроводов

Расчет производится по участкам:

всасывающем: бак-насос,

напорном: Насос - гидроцилиндр,

сливном: гидроцилиндр - бак.

Диаметры трубопроводов определяют исходя из обеспечения допустимой скорости течения VДОП ,(м3/с) жидкости, которые должны находится в пределах:

- всасывающие гидролинии: 0,5-1,5 (принятое 1,0) ,

- напорные: 3-5 (принятое 4,0) ,

- сливные: 1.4-2.0 (принятое 1,6).

С учетом допустимых скоростей и известному расходу определяются диаметры трубопроводов d:

где: Q - расход жидкости на данном участке гидросети , м3/с.

Для всасывающей гидролинии (QВС = QН = 0,0005724 м3/с):

Округляю полученное значение по ГОСТ 6540-68: dВС=25 мм.

Для сливной гидролинии:

,

где: SЭ СЛ - эффективная площадь поршня в сливной полости гидроцилиндра, м2.

Округляю полученное значение по ГОСТ 6540-68: dСЛ =20 мм.

Для напорной гидролинии (QНАП = QСЛ = 0,00053 м3/с):

Округляю полученное значение по ГОСТ 6540-68: dНАП =12 мм.

Определяю фактическую скорость при рабочей подаче:

- во всасывающей гидролинии:

гидропривод давление трубопровод гидравлический

- в напорной гидролинии:

- в сливной гидролинии

Полученные скорости рабочей жидкости не превышают рекомендуемых пределов, значит диаметры трубопроводов определены верно.

3.2 Определение потерь давления в гидросистеме

Потери давления определяются на всасывающей, напорной и сливной гидролиниях. Величина потерь на каждом участке определяется по формуле:

,

где:- потери на трение по длине трубопровода;

- потери в местных сопротивлениях, включая потери в гидроапаратах

Потери давления (Па) на трение по длине трубопровода вычисляется по формуле Дарси-Вейсбаха:

,

где: - плотность жидкости, кг/м3 ;

- коэффициент гидравлического трения по длине;

l, d - длинна и диаметр трубопровода, м;

V - средняя скорость движения жидкости, м/с.

Коэффициент гидравлического трения (коэффициент Дарси) определяют, исходя из режима движения жидкости и относительной шероховатости трубы Э/d (Э - эквивалентная шероховатость)

Режим движения жидкости определяется по числу Рейнольдса

,

где: V - фактическая скорость во всасывающем, напорном или сливном трубопроводах, м/с;

d - диаметр трубопровода, м;

- кинематический коэффициент вязкости, м2/с;

Расчет Re для участков трубопровода:

- для всасывающей гидролинии:

- в напорной гидролинии:

- в сливной гидролинии

Так как все расчитанные числа Рейнольдса больше ReКР = 2320 - режим движения турбулентный.во всех трубах.

Для труб промышленного изготовления с естественной шероховатостью для любой области сопротивления можно пользоваться формулой Альтшуля:

,

Коэффициент Дарси на участках трубопровода:

- во всасывающей гидролинии:

- в напорной:

- в сливной:

Местные гидравлические потери РМ (Па) определяется по формуле Вейсбаха:

где: - коэффициент местного сопротивления;

V - средняя скорость в сечении за местным сопротивлением, м/с;

- плотность жидкости, кг/м 3.

Местные сопротивления во всасывающей гидролинии:

ВС = ВХ = 0,5 ([4], с.100)

Потери напора во всасывающей гидролинии:

Местные сопротивления в напорной гидролинии:

НАП = ТР + 4ШТ + 2ПОВ + ВЫХ

ШТ = 0,6 - коэффициент местного сопротивления (к.м.с.) штуцера ([1], c.23);

ТР = 0,1 - к.м.с. тройника ([1], с.23)

ПОВ = 0,44 - к.м.с. поворотов трубопровода ([4], с.102, [1],с.23)

ВЫХ = 1,0 - к.м.с. выхода из трубопровода ([4], с.96)

Потери в напорной гидролинии:

Местные сопротивления в сливной гидролинии:

СЛ = ВХ + 4ШТ + 2ПОВ + ВЫХ

ШТ = 0,6 - коэффициент местного сопротивления (к.м.с.) штуцера ([1], c.23);

ВХ = 0,5 - к.м.с. входа в трубопровод ([4], с.100)

ПОВ = 0,44 - к.м.с. поворотов трубопровода ([4], с.102, [1],с.23)

ВЫХ = 1,0 - к.м.с. выхода из трубопровода ([4], с.96)

Потери в сливной гидролинии:

Находятся суммарные потери давления во всасывающей, напорной и сливной гидролиниях:

где: Pдр - фактические потери давления в дросселе, Па;

Pф - фактические потери давления в фильтре, Па;

Pр - фактические потери давления в распределителе, Па.

Потери напора в дросселе:

Потери напора в фильтре:

Потери распределителя в напорной и сливной линиях:

P = 826+124876+13856 + 126405+63203+36765+39750 = 405681 (Па)

4. Выбор параметров насоса и гидроклапана давления

4.1 Требуемое давление насоса вычисляется из уравнения

,

где: - суммарные потери давления в гидролиниях, Па,

F - усилие на штоке гидроцилиндра, Н,

SЭ - эффективная площадь поршня

- механический КПД гидроцилиндра

Тип насоса выбирают в соответствии с требуемой подачей QН =31,8 л/мин и давлением РН =7,74 МПа ([2], стр. 18, табл. 2.1)

Выбирается насос пластинчатый нерегулируемый БГ12-23М ТУ2-053-1364-78Е (рабочий объем 25 см3, номинальная подача 33 л/мин, КПД при номинальном режиме работы: объемный 0.88, полный 0.8, давление на выходе из насоса номинальное 12.5 МПа, предельное 14 МПа, мощность номинальная 15,1 кВт).

4.2 Основные параметры гидроклапана давления выбираются по величине требуемого давления насоса РН =7,74МПа, его подаче QН=31,8 л/мин ([2], стр. 124, табл. 5.3)

Выбирается гидроклапан Г54-32М :

- расход масла:

номинальный 32 л/мин,

максимальный 45 л/мин,

минимальный 1 л/мин,

- потери давления 0,2 МПа.

5. Расчет мощности и КПД привода

Эффективная (полезная) мощность NП (Вт) гидроцилиндра

,

где: F- усилие на поршне, Н,

VП - скорость поршня гидроцилиндра, м/с.

Полная мощность N (Вт) гидропривода равна мощности, потребляемой насосом

,

где: РН- давление насоса, Па;

QН-подача выбранного насоса, м3/с;

Н - КПД насоса.

Полный КПД гидропривода

Литература

Методические указания к курсовой работе по курсу «Гидравлика и гидропневмоприводы» для студентов базового высшего образования 7.0902 «инженерная механика» всех форм обучения., Герман В. Ф., Кулинич С. П., Сумы: «Ризоцентр СумГУ»-24 с.

Свершников В. К., Усов А. А., Станочные гидроприводы: Справочник 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1988. - 512 с.

Норкус В.П. и др., «Гидравлика, гидравлические машины и гидроприводы»

Башта Т.М., Руднев С.С. и др., «Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: учебник для машиностроительных ВУЗов» изд 2-е,переработанное, М: «Машиностроение»,1982г. 423с. с ил.

Размещено на Allbest.ru