Гидравлический расчет объемного гидропривода
Назначение величины рабочего давления в гидросистеме, учет потерь. Определение расчетных выходных параметров гидропривода, диаметров трубопроводов. Расчет гидроцилиндров и времени рабочего цикла. Внутренние утечки рабочей жидкости; к.п.д. гидропривода.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 22.02.2012 |
Размер файла | 869,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Петербургский государственный университет путей сообщения
Кафедра «Водоснабжение, водоотведение и гидравлика»
Курсовая работа
по курсу «Гидравлика и гидропневмопривод»
на тему:
Гидравлический расчет объемного гидропривода
Выполнил: студент заочного факультета
Усольцев С.
Шифр: 08-ПТМ-218
Проверил: доцент Пылаев И.П.
Санкт-Петербург 2011г.
Содержание
- 1. Задание и исходные данные для расчета
- 2. Определение расчетных выходных параметров гидропривода
- 3. Назначение величины рабочего давления и выбор насоса
- 4. Определение диаметров трубопроводов
- 5. Определение потерь давления в гидросистеме
- 6. Расчет гидроцилиндров
- 7. Определение внутренних утечек рабочей жидкости, расчет времени рабочего цикла и определения к.п.д. гидропривода
- 8. Подбор и расчет остальных устройств гидропривода
- 1. Задание и исходные данные для расчета
- Требуется рассчитать гидропривод отвала бульдозера в соответствии с аксонометрической схемой, приведенной на рис. 1.
- Рис.1. Аксонометрическая схема объёмного гидропривода
- 1 - бак для рабочей жидкости; 2 - насос; 3 - предохранительный клапан; 4 - гидроцилиндры; 5 - распределитель; 6 - фильтры для очистки рабочей жидкости; 7 - обратный клапан; 8 - 16 - трубопроводы.
- Вариант номер xy
- x= 2 y = 8
- 1) Длины участков трубопроводов принять равными
- l8 = х = 2 м
- l9,16 = х + 0,2у = 3,6 м
- l10,15 = х + у = 10 м
- l11,12,13,14 = 0,5 + 0,1у = 1,3 м
- 2) Необходимое усилие на рабочем органе (отвале бульдозера) равно:
- G = 60 + x + y = 70 кН = 7,0х104 Н
- 3) Длина рабочего хода штока гидроцилиндра равна:
- L = 800 мм = 0,8 м
- 4) Время рабочего цикла гидропривода принять равным:
- t = 18 + х + y = 28 с
- 5) В качестве рабочей жидкости принять:
- Масло в соответствии со значением «у», считая его от верхней строчки таблицы приложения 5 [1]
- Принято масло турбинное 46
- Плотность с = 920 кг/м3; вязкость н = (44-48)х10-6 м2/с
- 2. Определение расчетных выходных параметров гидропривода
- Гидропривод имеет два гидроцилиндра, работающих в одинаковых условиях.
- Необходимое усилие на штоке каждого гидроцилиндра
- Принимаем коэффициент запаса по усилию
- ,
- получаем расчетное значение усилия
- Fр=kз.у.•F=1,20•35=42 kH.
- Исходя из условий устойчивости, определяем минимальный диаметр штока гидроцилиндра
- где k = 2 - коэффициент, учитывающий заделку концов штока;
- E = 2,1•1011 Па - модуль упругости материала (для стали).
- В соответствии с нормалью ОН 22-176-69 принимаем = 50 мм и с учетом L = 800 мм по приложению 2 Методических указаний выбираем ц = 1,65.
- Скорость рабочего хода поршня
- где ?t = 1,0 с - время на переключение распределителя в крайнем положении поршня при ручном управлении.
- Принимая коэффициент запаса по скорости равным , получаем расчетное значение скорости рабочего хода поршня
- Расчетная мощность гидропривода составит:
- Вт ?4,56 кВт.
- гидросистема гидропривод трубопровод гидроцилиндр
- 3. Назначение величины рабочего давления и выбор насоса
- По величине Fр=42 kH в соответствии с таблицей 1 методических указаний рабочее давление в системе принимаем равным . При этом давлении расчетная производительность насоса составит
- На основе значений p и выбираем насос марки НШ - 32 с числом оборотов n=1100
- Производительность насоса равна
- что близко к .
- Таким образом, принят насос НШ - 32 с
- n = 1100 , и
- Предохранительный клапан в системе настраиваем на давление насоса, т.е.
- 4. Определение диаметров трубопроводов
- В соответствии со схемой работы гидропривода определяем расходы на участках. Диаметры трубопроводов 11, 12, 13, 14 рассчитываем из условия пропуска половинного расхода насоса, остальные трубопроводы рассчитываем на пропуск расхода насоса.
- Внутренний диаметр определяем по формуле
- ,
- принимая рекомендуемую скорость в трубопроводах в соответствии с таблицей 3 методических указаний
- - на участке 8 = 1,5 м/с
- - на участках 9-16 = 5 м/с
- Толщину стенок трубопровода определяем по формуле
- ,
- принимая тяжелый режим работы (k = 6),
- (для стали) ? 280МПа.
- По этим данным в соответствии с рекомендуемыми типоразмерами стальных бесшовных труб выбираем размеры трубопроводов (приложение 4 методических указаний).
- По принятому внутреннему диаметру определяем действительную скорость движения жидкости по формуле
- На участке 8:
- На участке 9,10,15,16:
- ,
- На участке 11,12,13,14:
- ,
- Результаты вычислений сводим в табл.1
- Таблица 1
- ,
- Q,
- v,
Участки |
|
|
Размеры трубопровода |
|
|||||
вычисленные |
принятые |
||||||||
8 |
150 |
523 |
21,1 |
- |
25 |
2,0 |
21,0 |
151 |
|
9,10,15,16 |
500 |
523 |
11,5 |
1,23 |
16 |
2,0 |
12,0 |
462 |
|
11,12,13,14 |
500 |
261.5 |
8,16 |
0,87 |
12 |
1,4 |
9,2 |
394 |
Примечание: Во всасывающем трубопроводе (участок 8) толщина стенок расчетом не определялась вследствие незначительной величины действующего в нем давления.
5. Определение потерь давления в гидросистеме
Для определения потерь давления на участках используем метод приведенных длин. Местные сопротивления принимаем в соответствии с аксонометрической схемой стр. 3. Определяем приведенные длины участков, вычисление которых сводим в табл.2
Приближенные значения эквивалентных длин , отвечающих наиболее характерным местным сопротивлениям гидроприводов, определяем на основе таблицы в приложении 6 методических указаний, где указаны диапазоны значений для каждого местного сопротивления.
В качестве рабочей жидкости примем масло турбинное 46 с плотностью с=920 кг/м3 и средним коэффициентом кинематической вязкости =4,6•10-5м2/с.
Таблица 2
Участки |
Длина участка, l,м |
Виды местных сопротивлений |
, м |
, м |
||||
8 |
2,0 |
0,021 |
Вход в трубопровод |
8 |
42 |
0,88 |
2,88 |
|
Резкий поворот |
32 |
|||||||
Штуцер |
2 |
|||||||
9 |
3,6 |
0,012 |
Обратный клапан |
45 |
251 |
3,01 |
16,61 |
|
Три штуцера |
3x2 |
|||||||
Тройник на проход |
2 |
|||||||
10 |
10 |
0,012 |
Четыре резких поворота |
4х32 |
||||
Распределитель |
50 |
|||||||
Тройник с разделением на два равных потока |
20 |
|||||||
12 |
1,3 |
0,0092 |
Резкий поворот |
32 |
46 |
0,42 |
1,72 |
|
Штуцер |
2 |
|||||||
Выход в гидроцилиндр |
12 |
|||||||
14 |
1,3 |
0,0092 |
Вход в трубопровод |
8 |
42 |
0,39 |
1,69 |
|
Штуцер |
2 |
|||||||
Резкий поворот |
32 |
|||||||
15 |
10 |
0,012 |
Тройник с соединением потоков |
36 |
200 |
2,4 |
16 |
|
16 |
3,6 |
0,012 |
Три резких поворота |
3х32 |
||||
Три штуцера |
3х2 |
|||||||
Распределитель |
50 |
|||||||
Выход в фильтр |
12 |
Расчет потерь давления в гидросистеме сведен в таблицу 3, причем расход в подающей линии принят равным подаче насоса, а в сливной линии вычислен по формуле
с учетом аккумулирующей способности гидроцилиндра и определен равным
Коэффициент гидравлического трения л вычислен по формуле А.Д. Альтшуля,
при эквивалентной высоте шероховатости .
Величину числа Рейнольдса определяем по формуле
Таблица 3
Участки |
,м |
v, |
, |
л |
с, |
,кПа |
||||||
Подающая линия: бак - гидроцилиндр |
||||||||||||
8 |
0,88 |
0,021 |
524 |
1,51 |
2,25•10-5 |
1409 |
0,052 |
5,45 |
901 |
1027 |
5,60 |
|
9,10 |
10,21 |
0,012 |
524 |
4,64 |
2475 |
0,148 |
125,92 |
9699 |
1221,30 |
|||
12 |
1,49 |
0,0084 |
262 |
4,73 |
1766 |
0,162 |
28,74 |
10079 |
289,67 |
|||
Сливная линия: гидроцилиндр - бак |
||||||||||||
14 |
1,45 |
0,0084 |
159 |
2,87 |
2,25•10-5 |
1071 |
0,163 |
28,14 |
901- |
3710 |
104,40 |
|
15,16 |
9,6 |
0,012 |
318 |
2,81 |
1499 |
0,149 |
119,2 |
3557 |
423,99 |
|||
Фильтр |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
100 |
|||
628,39 |
||||||||||||
?p=2144,96 |
6. Расчет гидроцилиндров
Давление в поршневой полости гидроцилиндра равно
Необходимая площадь гидроцилиндра составит
.
Требуемый минимальный диаметр гидроцилиндра равен
В соответствии с величинами L, ц, и по нормали ОН 22-176-69 подбираем унифицированный гидроцилиндр с параметрами:
L=800мм;
ц=1,65:
d=50мм;
D=80мм
Проверяем выбранный гидроцилиндр на создание требуемого усилия при рабочем ходе.
Сила трения в уплотнениях поршня
где м = 0,13 - коэффициент трения для резиновых манжет;
= 7,5 10-3 м = 7,5 мм - ширина рабочей части манжеты, принятая равной половине ширины манжеты при уплотнении по наружному диаметру (=15 мм по приложению 7 методических указаний).
= 5 МПа - контактное давление от деформации усов манжеты при ее монтаже.
Сила трения в уплотнениях штока
=
где = 6,25 10-3 м = 6,25 мм - ширина рабочей части манжеты, принятая равной половине ширины манжеты при уплотнении по внутреннему диаметру (=12,5 мм по приложению 7 методических указаний).
=Н - давление в сливной полости гидроцилиндра, которое в случае свободного слива принимается равным потере давления в сливной магистрали ().
Сила сопротивления, обусловленная вытеснением жидкости с противоположной стороны поршня, равна
Полезное усилие, создаваемое гидроцилиндром при рабочем ходе
Так как = 40,7кН F = 35кН, то выбранный гидроцилиндр удовлетворяет требованию по созданию заданного усилия. В соответствии со схемой гидропривода два таких гидроцилиндра обеспечат необходимое усилие на рабочем органе.
7. Определение внутренних утечек рабочей жидкости, расчет времени рабочего цикла и определения к.п.д. гидропривода
Рабочий расход в гидросистеме найдем по формуле
Внутренние утечки складываются из утечек в распределителе и суммы утечек в гидроцилиндрах Утечки в распределителе равны
Утечки в гидроцилиндрах составят
В указанных формулах:
= 0,96 - объемный к.п.д. распределителя;
= 0,99 - объемный к.п.д. гидроцилиндра.
Таким образом,
Общий рабочий расход:
=497
Рабочий расход одного гидроцилиндра:
Скорость рабочего хода поршня:
Скорость холостого хода поршня:
Время одного двойного хода поршня гидроцилиндра составляет (при времени переключения распределителя ?t = 1,0 с).
В данном случае время двойного хода поршня гидроцилиндра равно времени рабочего цикла гидропривода, т.к. цилиндры работают параллельно.
Так как t = 27с = 28с, гидропривод удовлетворяет требованию по обеспечению проектной производительности машины.
Определяем общий к.п.д. гидропривода.
Мощность, потребляемая гидроприводом,
где = 0,81 - полный к.п.д. насоса НШ-32
Полезная мощность гидропривода:
Общий к.п.д. гидропривода:
8. Подбор и расчет остальных устройств гидропривода
Объем бака для рабочей жидкости принимает равным трехминутной производительности насоса
3•31,4=94,2л
Принимаем: бак типовой конструкции, применяющейся на строительных и дорожных машинах емкостью 100 л; фильтр для очистки рабочей жидкости - в соответствии с приложением 8 методических указаний, проволочный плетеный сетчатый марки ПС 42-23 с тонкостью фильтрации 0,08 мм и расчетным расходом 35 л/мин; распределитель - золотниковый четрехпозиционный с ручным управлением, рассчитанный на расход не менее 50 л/мин; предохранительный клапан - конический; обратный клапан - также конический.
Диаметр канала предохранительного клапана вычисляем по формуле
где v - скорость движения жидкости в канале; принята равной 12
Принимаем = 8,0 мм.
Диаметр самого конического клапана берем равным
С помощью регулировочного винта клапан настраивается на давление, развиваемое насосом, и пломбируется.
Расчетные диаметры обратного конического клапана принимаем равными диаметрам, полученным для предохранительного клапана, т.е. = 8,0 мм, мм.
Список литературы:
1. Пылаев И.П. Гидравлический расчет объемного гидропривода возвратно-поступательного движения. ПГУПС, 1999.
2. Лепешкин А.В., Михайлин А.А., Шейпак А.А. Гидравлика и гидропневмопривод. Часть 2. Москва. 2003.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Выбор рабочей жидкости для гидропривода. Расчет производительности насоса. Расчет и выбор трубопроводов. Особенность избрания золотниковых распределителей. Определение потерь давления в гидросистеме. Вычисление энергетических показателей гидропривода.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 16.01.2022Вычисление параметров гидродвигателя, насоса, гидроаппаратов, кондиционеров и трубопроводов. Выбор рабочей жидкости, определение ее расхода. Расчет потерь давления. Анализ скорости рабочих органов, мощности и теплового режима объемного гидропривода.
курсовая работа [988,0 K], добавлен 16.12.2013Выбор номинального давления, расчет и выбор гидроцилиндров и гидромоторов. Определение расхода жидкости, потребляемого гидродвигателями, подбор гидронасоса. Выбор рабочей жидкости, расчет диаметров труб и рукавов. Расчет потерь давления в гидросистеме.
курсовая работа [171,8 K], добавлен 17.12.2013Расчёт нерегулируемого объёмного гидропривода возвратно-поступательного движения. Определение расчётного давления в гидросистеме, расхода рабочей жидкости в гидроцилиндре, потребной подачи насоса. Выбор гидроаппаратуры. Тепловой расчёт гидросистемы.
курсовая работа [166,7 K], добавлен 06.02.2011Принцип действия и схема объемного гидропривода бульдозера. Определение мощности привода, насоса, внутреннего диаметра гидролиний, скоростей движения жидкости. Выбор гидроаппаратуры, кондиционеров рабочей жидкости. Расчет гидромоторов и гидроцилиндров.
курсовая работа [473,2 K], добавлен 19.10.2009Выбор гидродвигателей по заданным нагрузкам. Расчет гидроцилиндров, гидромоторов, потерь давления в гидросистеме, диаметров трубопроводов для контуров. Проверочный расчет гидросистемы, определение КПД. Расчет гидропривода и поверхности теплоотдачи.
курсовая работа [261,0 K], добавлен 14.01.2014Расчёт рабочих, геометрических параметров и выбор насоса, типоразмеров элементов гидропривода. Определение расхода рабочей жидкости проходящей через гидромотор. Характеристика перепада и потерь давления, фактического давления насоса и КПД гидропривода.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 17.06.2011Принцип действия и схема привода автокрана. Определение мощности гидропривода, насоса, внутреннего диаметра гидролиний, скоростей движения жидкости. Выбор гидроаппаратуры, кондиционеров рабочей жидкости. Расчет гидромоторов, потерь давления в гидролиниях.
курсовая работа [479,5 K], добавлен 19.10.2009Основные условия предварительного выбора гидродвигателей. Расход рабочей жидкости гидромотора аксиально поршневого нерегулируемого. Расчет и выбор трубопроводов. Уточнение параметров и характеристик объемного гидропривода, расчёт теплового режима.
курсовая работа [157,3 K], добавлен 27.06.2016Гидравлический расчет статических характеристик гидропривода с машинным регулированием. Выбор управляющего устройства давления. Расчет и выбор трубопроводов. Расчет потерь давления и мощности в трубопроводе. Определение теплового режима маслобака.
курсовая работа [122,4 K], добавлен 26.10.2011