Расчет гидравлической системы поступательного движения привода подъема-опускания кузова грузовика

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Принципиальная гидравлическая схема поступательного движения привода подъема-опускания кузова грузовика представлена на рисунке 1. Рассчитать гидросистему и выбрать необходимое оборудование. Произвести расчет основных эксплуатационных параметров гидросистемы, если известно:

Усилие на штоке гидроцилиндра: R=14кН;

Ход поршня гидроцилиндра: S=400мм;

Время рабочего хода гидроцилиндра: tраб=6с;

Отношение времени холостого хода к рабочему: tх/tp=0,65

Длина напорного трубопровода: LH=6м;

Длина сливного трубопровода: LСЛ=7м;

Температура рабочей жидкости в системе: Tm=60°С;

Температура окружающей среды: To=17°С;

Масло индустриальное №-25;

Рисунок 1. Принципиальная схема гидропривода поступательного движения

1. Описание работы гидросистемы поступательного движения

Насос из бака подает рабочую жидкость в поршневые полости гидроцилиндров через дроссель. Особенностью данной гидравлической схемы является то, что установка обратного клапана в напорной линии гидросистемы параллельно дросселю, что обеспечивает в данном случае нагнетание рабочей жидкости в полость гидроцилиндра на много быстрее, чем при ее выходе из напорной полости (реверс жидкости). Таким образом, гидроцилиндры совершают синхронную работу, как на прямом, так и на реверсивном ходах. Изменение направления хода рабочей жидкости осуществляется с помощью золотникового распределителя с ручным управлением. Скорость подачи рабочей жидкости в поршневую полость гидроцилиндра регулируется изменением проходного сечения дросселя, установленного в напорной линии гидросистемы. Предохранительный клапан насосной установки служит для предотвращения превышения давления в напорной линии, исключая возможность разрыва трубопровода, повреждения насоса и гидроаппаратуры. Для очистки рабочей жидкости в сливной линии установлен фильтр.

2. Расчет гидросистемы привода

Выбор рабочей жидкости.

По заданию выбираем масло индустриальное, ГОСТ 20799-88 И25, плотностью при 50°С с=980кг/м3 и кинематической вязкостью 0,24…0,27*10-4 м2/с. Зная чему равна кинематическая при Т=50°С,найдем его значение при Тм=60°С по формуле:

где:

кинематическая вязкость при Т=50°С

Выбор и расчет параметров силового гидроцилиндра.

Решение задачи необходимо начинать с определения давления в полостях силового гидроцилиндра и выбора его диаметра. Обозначим полезные площади силового цилиндра и , а давления соответственно и :

и ,

где:

-диаметр поршня;

-диаметр штока;

Определим площади силового гидроцилиндра и , используя соотношения:

,

имеем:

где:

и скорости поршня на рабочем и холостом ходах

Расход жидкости поступающей в силовой гидроцилиндр можно определить по формуле:

,

;

следовательно:

Найдя диаметр поршня, можно определить диаметр штока по формуле:

;

;

Следовательно, выражение площади поршня в штоковой полости примет вид:

Подставляя выражения площадей и , сможем определить диаметр поршня по формуле:



Зная диаметры поршня и штока, считаем площади штоковой и поршневой полостей:

;

;

Из ряда стандартных значений диаметров для штока и поршня принимаем значения:

125мм=0,125м;

73мм=0,073м;

Расчет и выбор насоса.

Конструктивной особенностью большинства гидравлических кранов является то, что их гидроприводы оснащаются пластинчатыми насосами постоянной производительности типа БГ11-25А. Руководствуясь методическим указанием, давление в системе примем исходя из рекомендуемых, по таблице нагрузок на поршень, применительно к данной схеме при R=10…20кН, Рнас более 1,5МПа. Давление принимаем Рс.=1,5МПа (80кгс/см2). Насос выбираем по давлению в системе РС и по требуемому расходу жидкости Qтреб.

Номинальное давление насоса должно удовлетворять требованию:

.

Расход насоса должен удовлетворять условию:

.

.

где z=2 - максимально возможное кол-во одновременно работающих гидроцилиндров,

з0 = объемный КПД, учитывающий утечки жидкости через не плотности поршня (0,95…1), принимаем з0 = 0,95;

Vш = 0,0667м/с - скорость движения поршня;

По результатам расчета принимаем шестеренчатый насос БГ11-25А, имеющий характеристики:

Номинальная подача - 107л/мин=178*10-4 м3/с;

Номинальное давление - 2,5МПа;

Частота вращения - 1800 обор/мин;

Объемный КПД- з0 = 0,91;

Полный КПД- з = 0,76;

Расчет перепада давления на гидроцилиндре

Определим перепад давления в напорной и сливной полостях:

;

;

;

Используя справочные данные методического указания, применительно к данному гидроприводу, перепады давления на золотнике, дросселе и фильтре равны:

;

;

;

;

Т.к. перепады давлений в трубах на первой стадии определить невозможно, то примем в соответствии с методическими указаниями:

=0,2МПа

Тогда:

;

;

Тогда:

;

Выбор аппаратуры гидропривода.

Гидроаппаратуру выбираем относительно давления в системе =2,5МПа и относительно требуемого расхода.

1) Предохранительный клапан типа Г52-16(насосной установки).

2) Золотниковый распределитель типа Г74-16.

3) Дроссель типа ДО-32/20.

4) Фильтр типа ФМ-2.

5) Обратный клапан типа Г51-23.

Расчет утечек гидроаппаратуры в напорной линии.

Утечки жидкости в предохранительном клапане (насосной установки).

;

Утечки жидкости в золотниковом распределителе.

Утечки жидкости в дросселе.

Утечки жидкости в гидроцилиндре.

Утечки жидкости в обратном клапане.

Значения номинальных утечек гидроаппаратов принимаются из табличных значений, применительно к данной схеме гидравлического привода, имеем:

;

;

;

;

;

Тогда общий расход гидроцилиндра с учетом утечек в гидроаппаратуре можно рассчитать по формуле:

; (2.6.1)

Расчет скорости течения масла в магистралях гидропривода.

Рекомендуемая скорость течения масла в магистралях гидропривода:

а) для напорного трубопровода:

б) для сливного трубопровода:

Диаметр напорного трубопровода:

.

Диаметр сливного трубопровода:

.

Округлим эти значения до ближайших стандартных:

Определим действующие скорости движения рабочей жидкости в напорном и сливном трубопроводах:

.

.

Определение действительных перепадов давления на гидроаппаратуре.

Перепад давления на предохранительном клапане (насосной установки).

.

Перепад давления на дросселе.

.

Перепад давления на золотниковом распределителе.

.

Перепад давления на фильтре.

.

Перепад давления на обратном клапане.

.

Определение действительных потерь давления в трубопроводах.

Потери в напорном () трубопроводе:

.

где: -длина напорного трубопровода;

-плотность масла И25;

-коэффициент режима движения(Re<2330)

.

Потери в сливном () трубопроводе:

.

где: -длина сливного трубопровода;

-плотность масла И25;

-коэффициент режима движения(Re<2330).

.

3. Расчет действительных потерь давления в главной магистрали

трубопровод напорный сливной насос

где: -потери давления в трубопроводах магистрали.

.

-потери давления в аппаратуре.

где: , , ,, соответственно, потери давления в фильтре, дросселе, распределителе, обратном клапане, предохранительном клапане.

Потери давления в системе должны удовлетворять условию:

,

где к=0,6-коэффициент использования, учитывающий гидравлическое сопротивление системы.

Расчет действительных давлений в напорной и сливной полостях.

Действительное давление в напорной полости гидроцилиндра:

.

Действительное давление в сливной полости гидроцилиндра:

.

Развитие необходимого давления насосом, с учетом потерь и утечек, для получения необходимого усилия на штоках гидроцилиндров:

.

Расчет КПД при постоянной нагрузке.

%.

.

.

Расчет КПД при циклической работе.

Общий КПД при циклической работе:

%.

.

.

Расчет объема гидробака.

Определим потери мощности в гидроприводе, переходящие в тепло, найдя разницу между затрачиваемой мощности и полезной.

.

Количество тепла Eпр выделяемое в гидроприводе в единицу времени, эквивалентно теряемой в гидроприводе мощности ДN.

Eпр=ДN, т.е. Eпр=2,157кВт

Перепад температур между рабочей жидкостью и окружающим воздухом.

.

.

Площадь поверхности теплообмена, необходимая для поддержания перепада

.

где Ктр и Кв - коэффициенты теплопередачи труб и гидробака, Вт/(м2.0С).

Примем Ктр=12 Вт/(м2.0С) и Кб= Вт/(м2.0С).

.

Площадь поверхности теплообмена складывается из поверхности труб Sтр, через которые происходит теплообмен с окружающей средой, и поверхности теплоотдачи бака Sб.

.

Определим площадь поверхности труб.

.

.

.

.

Найдя площадь поверхности гидробака, определим его объем Vб и округлим его до стандартного значения в большую сторону.

.

.

Принимаем объем гидробака равным 1 литр. Однако, согласно рекомендациям по проектированию гидропривода, объем гидропривода должен быть в 3 раза больше объема масла, находящегося в гидропроводах и гидроаппаратах системы.

Определим объем рабочей жидкости, находящейся в гидросистеме. Объем масла в трубах.

.

.

Объем масла в 2-х гидроцилиндрах.

.

Объем масла в гидронасосе его рабочему объему.

.

Объем масла в фильтре можно приближенно посчитать исходя из геометрических размеров выбранного фильтра. Стакан фильтра имеет цилиндрическую форму диаметром 110мм и высотой 205мм. Пластины занимают приблизительно 60% внутреннего объема фильтра.

Объемом масла, находящегося в гидрораспределителе, дросселях и обратном клапане можно пренебречь.

Таким образом, объем рабочей жидкости, находящейся в гидросистеме равен.

.

.

Тогда объем бака равен.

Округляем его до стандартного значения объема по ГОСТ 12448-80 примем объем бака Vб=250л.

Литература

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора - машиностроителя-.М: Машиностроение, 2003. - Т3.

2. Башта Т.М. Гидропривод и гидроавтоматика - М.: Машиностроение, 1972.

3. Лепешкин А.В. Гидравлика и гидропривод - М.: МГИУ, 2005. - Ч2.

Размещено на Allbest.ru