Расчет гидравлического насоса

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Дисциплина:

Гидропневмоавтоматика

1. Насос работает на гидравлическую сеть. Напорная характеристика насоса задана в безразмерных единицах в таблице 1.

Таблица 1

По заданным параметрам Q_o и рассчитать и построить напорную характеристику насоса Н = f(Q). Рассчитать и построить характеристику потребного напора гидравлической сети (Рабочую точку А). (Определить напор, подачу и мощность на валу насоса).

Дано: Q₀ = 0,02 м³/с;

d = 100 мм;

= 90 м;

Н₀ = 40 м;

Н_г = 15 м;

л = 0,02;

?ж = 10.

Схема насосной установки:

Н - насос;

А - питающий резервуар;

В-приемный резервуар;

Р_м - манометр;

Рв - вакуумметр;

Нг - геометрическая высота подъема;

L - длина трубопровода,

d - диаметр трубопровода.

Решение:

Построим характеристику насоса в абсолютных единицах:

Определим площадь сечения трубопровода:

Среднюю скорость течения воды в трубе определим по формуле:

Потери напора в трубе определяем по формуле:

,

где = .

g=9,8 м/с² - ускорение свободного падения. Потребный напор определяем по формуле:

Результаты вычислений сводим в таблицу:

По результатам расчета строим характеристику насоса, и график потребного напора в месте их пересечения определяет рабочую точку насоса.

Q = 0,062 м³/с; H = 41 м.

Полезную мощность насоса определяем по формуле:

Вт

Примем КПД насоса = 0,7. Тогда мощность на валу насоса:

2. В приводах многих машин (прессах, бульдозерах, скреперах подъемниках, станках) применяется схема гидропривода, изображенная на рисунке:

Гидропривод состоит из бака масляного Б, насоса Н, обратного клапана КО, гидрораспределителя Р, гидроцилиндров ГЦ, трубопроводов, предохранительного клапана КП, фильтра Ф. Значения усилия на штоке F, скорости перемещения рабочего органа (поршня) V, рабочего давления в гидроприводе Р и длины трубопроводов l приведены в таблице:

Для заданной гидросхемы необходимо:

1. Рассчитать и выбрать стандартный гидроцилиндр;

2. Рассчитать диаметр трубопровода;

3. Подобрать стандартную аппаратуру: КО, Р, КП, Ф;

4. Рассчитать потери давления в гидроприводе;

5. Выбрать стандартный насос по результатам расчета.

Решение:

По заданному усилию и давлению определяем диаметр поршня:

,

где 0,5 F - усилие на штоке одного гидроцилиндра;

p - заданное давление;

= 0,93 - механический КПД гидроцилиндра.

= 0,074 м. = 74 мм.

Принимаем по ГОСТ 12447-80 диаметр гидроцилиндра D = 80 мм., диаметр штока d_шт = 0,5D = 40 мм.

Принимаем стандартный гидроцилиндр ГЦ2-80х40х320.

Выбираем рабочую жидкость. Примем масло индустриальное И-50 с кинематической вязкостью н = 0,45 10⁴ м²/с, плотностью с = 900 кг/м³.

Выбор насоса производим по общему расходу жидкости и заданному давлению. Мощность гидроцилиндра определяется по формуле:

,

где V_п - скорость поршня, м/с;

= 0,9 - объёмный КПД.

= 0,5 80 10³ 0,06/0,9 = 2667 Вт = 2,667 кВт.

Мощность насоса

N_н = 2 К_с К_у, где:

К_с = 1,2 - коэффициент запаса по скорости;

К_у = 1,1 - коэффициент запаса по усилию.

N_н = 2 2,667 1,2 = 7,04 кВт.

Определим подачу насоса:

0,704 10^-3 = 42,24

Выбираем насос НПлР 50/16 (насос пластинчатый, регулируемый) с рабочим объёмом V_p = 15-50 см³, подачей Q_ном = 63,5 л/мин и давлением Р_ном = 16 МПа.

Определим размер соединительных трубопроводов, приняв предварительно скорость течения масла за v = 3 м/с:

Диаметр условного прохода:

d_тр = = = 0,021 м. = 21 мм.

Принимаем по ГОСТ 16516-80 условный проход d_усл = 20 мм.

Фактическая скорость течения масла:

v_факт = = = 3,37 м/с.

Определим режим течения жидкости по числу Рейнольдса:

= = 1497;

1497 < = 2320, т.е. режим течения - ламинарный.

Коэффициент гидравлического трения:

л_лам = = 0,043.

Определяем гидравлические потери в трубах по формуле:

, где:

- длинна трубопровода;

- диаметр трубы;

- плотность масла;

- скорость течения масла.

Тогда = 54630 Па = 0,055 МПа.

Потери в местных сопротивлениях примем 20% от линейных, тогда суммарные потери в трубах = 1,2= 1,2 0,055 = 0,066 МПа.

Обратный клапан выбираем Г51-33 (ТУ2-053-1649-83Е) с диаметром D_y = 16 мм., расходом Q = 63 л/мин, рабочим давлением = 20 МПа и потерей давления = 0,30 МПа.

Гидрораспределитель берем ПГ73-24 (ТУ2-053-1443-79) с диаметром D_y = 20 мм., расходом Q = 80 л/мин, рабочим давлением = 20 МПа и потерей давления = 0,30 МПа.

Выбираем фильтр по расходу рабочей жидкости: 0,12Г41-15 (ГОСТ 21329-75) расходом Q = 100 л/мин и потерей давления = 0,10 МПа.

Определяем давление, на которое следует отрегулировать насос:

Р_гц = p_н + У = 4,5 + 0,040 +0,25 + 0,30 + 0,10 = 10,716 ? 10,8 МПа.

КПД данного гидропривода

= = = = 0,62 = 62%.

Использованная литература

1. Свешников В.К., Усов А.А. «Станочные гидроприводы»: Справочник. - 2-е изд. М.: Машиностроение, 1988. - 512 с.

2. Свешников В.К., «Станочные гидроприводы»: Справочник. - 3-е изд. М.: Машиностроение, 1995. - 488 с.

3. Наврецкий К.Л. «Теория и проектирование гидро- и пневмоприводов»: М.: Машиностроение, 1991. - 384 с.