Гидравлический расчет объемного гидропривода

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
• l_9,16 = х + 0,2у = 3,6 м
• l_10,15 = х + у = 10 м
• l_11,12,13,14 = 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
• F_р=k_з.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 F_р=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

Участки	,	Q,	Размеры трубопровода	v,
			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