Расчет объемного гидропривода

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Содержание

Введение

1. Задание к курсовой работе

2. Расчет объемного гидропривода

2.1 Предварительный расчет

2.1.1 Гидродвигатель

2.1.2 Насос

2.1.3 Гидроаппараты и кондиционеры

2.1.4 Расчет и выбор трубопроводов

2.1.5 Выбор рабочей жидкости

3. Проверочный расчет гидропривода

3.1 Расход

3.2 Потери давления

3.2.1 Потери давления в гидролиниях

3.2.2 Потери давления в гидроаппаратах

3.3 Усилия и скорости рабочих органов

3.4 Мощность и КПД гидропривода

3.5 Тепловой режим гидропривода

Заключение

Литература

Введение

Целью курсовой работы является закрепление теоретических знаний, полученных при изучении курса ГПиГА.

Гидравлика дает методы расчета и проектирования разнообразных гидротехнических сооружений (плотин, каналов, водосливов, трубопроводов для подачи всевозможных жидкостей), гидромашин (насосов, гидротурбин, гидропередач), а также других гидравлических устройств, применяемых во многих областях техники. Особенно велико значение гидравлики в машиностроении, где приходится иметь дело с закрытыми руслами (трубы) и напорными течениями в них, т. е. с потоками без свободной поверхности с давлением, отличным от атмосферного.

Гидросистемы, состоящие из насосов, трубопроводов, различных гидроагрегатов широко используются в машиностроении в качестве систем жидкостного охлаждения, топливоподачи и др.

На различных современных машинах все более широкое применение находят гидропередачи (устройства для передачи механической энергии и преобразования движения посредством жидкости) и гидроавтоматика.

Для расчета и проектирования гидроприводов, их систем автоматического регулирования и других устройств с гидромашинами и с гидроавтоматикой, а также для правильной их эксплуатации, ремонта и наладки нужно иметь соответствующую подготовку в области гидравлики и теории гидромашин.

Выполняя курсовую работу, студент должен научиться применять знания при решении конкретного инженерного задания.

Исходными данными для выполнения курсовой работы являются:

1. Номинальное давление в системе,

2. Длительность рабочего цикла машины и его элементов,

3. Крутящий момент рабочего вала машины, М

4. Скорость передвижения (обдува) гидросистемы,

5. Частота вращения рабочего вала,

6. Общая длина нагнетающего трубопровода, сливного

7. Температурный режим работы

Объемной называется гидромашина, рабочий процесс который основан на переменном заполнении рабочей камеры жидкостью и вытеснении ее из рабочей камеры. Под рабочей камерой объемной гидромашины понимается ограниченное пространство внутри машины, периодически изменяющее свой объем и попеременно сообщающееся с местами входа и выхода жидкости.

Объемная гидромашина может иметь одну или несколько рабочих камер.

В соответствии с тем, создают гидромашины поток жидкости или используют его, их разделяют на объемные насосы и гидродвигатели.

В объемном насосе перемещение жидкости осуществляется путем вытеснения ее из рабочих камер вытеснителями. Под вытеснителем понимается рабочий орган насоса, непосредственно совершающий работу вытеснения. Вытеснителями могут быть поршни, плунжеры, шестерни, винты, пластины и т. д.

По принципу действия объемные насосы разделяют на поршневые (плунжерные) и роторные.

В поршневом насосе жидкость вытесняется из неподвижных камер в результате возвратно-поступательного движения вытеснителей (поршней, плунжеров, диафрагм). Принципиальная схема аксиально-поршневого насоса показана на рисунке 1.

Рисунок 1 — Схема действия аксиально-поршневого насоса.

1 — электродвигатель; 2- наклонная шайба; 3 — поршни; 4 — ротор; 5 — рабочие камеры; 6 — распределительный диск; 7 — напорная линия; 8 — манометр; 9 — дроссель; 10 — сливной трубопровод; 11 — всасывающая линия.

В роторном насосе жидкость вытесняется из перемещаемых рабочих камер в результате вращательного или вращательно-поступательного движения вытеснителей (шестерен, винтов, пластин, поршней).

По характеру движения входного звена объемные насосы разделяют на вращательные и прямодействующие.

К общим свойствам объемных насосов, которые обусловлены их принципом действия и отличают их от насосов лопастных, относятся следующие.

1. Цикличность рабочего процесса и связанная с ней порционность и неравномерность подачи. Подача объемного насоса осуществляется неравномерным потоком, а порциями, каждая из которых соответствует подаче одной рабочей камеры.

2. Герметичность насоса, т. е. постоянное отделение напорного трубопровода от всасывающего (лопастные насосы герметичностью не обладают, а являются поточными).

3. Самовсасывание, т. е. способность объемного насоса создавать вакуум во всасывающем трубопроводе до уровня расположения насоса. Высота всасывания жидкости при этом не может быть больше предельно допустимой. Лопастные насосы без спецприспособлений не являются самовсасывающими.

4. Жесткость характеристики, т. е. крутизна ее в системе координат Н (или p) по Q, что означает малую зависимость подачи насоса Q от развиваемого им давления. Идеальная подача не зависит от давления насоса.

5. Независимость давления, создаваемого объемным насосом, от скорости движения рабочего органа насоса и скорости жидкости. В принципе при работе на несжимаемой жидкости объемный насос, обладающий идеальным уплотнением, способен создавать сколь угодно высокое давление, обусловленное нагрузкой, при сколь угодно малой скорости движения вытеснителей.

Основной характеристикой объемного насоса является его рабочий объем и частота вращения вала насоса. Рабочий объем насоса, и частота его рабочих циклов определяют идеальную подачу.

Объемный гидродвигатель — это объемная гидромашина, предназначенная для преобразования энергии потока жидкости в энергию выходного звена.

По характеру движения выходного звена объемные гидродвигатели делят на 3 класса:

· гидроцилиндры с возвратно-поступательным движением выходного звена;

· гидромоторы с непрерывным вращательным движением выходного звена;

· поворотные гидродвигатели с ограниченным углом поворота выхода звена.

Принципиальная схема аксиально-поршневого гидромотора показана на рисунке 2.

Рисунок 2 — Схема аксиально-поршневого гидромотора.

1-вал; 2 — манжета; 3 — фланец; 4,9 — корпус; 5,16,6 — подшипники; 7-барабан; 8,18 — шпонки; 10 — ротор; 11- пружина; 12 — дренажное отверстие; 13- диск; 14 — паз; 15- отверстие; 17 — поршни; 19 — толкатели.

Объемный гидропривод — это совокупность объемных гидромашин, гидроаппаратуры и других устройств, предназначенная для передачи механической энергии и преобразования энергии посредством жидкости. Термин объемный гидропривод включает в себя понятие объемной гидропередачи, как части объемного гидропривода, состоящей из насоса гидродвигателя и связывающих их трубопроводов — гидролиний. Т. о., гидропередача — это силовая часть гидропривода, через которую протекает основной поток энергии.

Под гидроаппаратурой понимаются устройства для управления потоком жидкости в гидроприводе, посредством которого осуществляется регулирование гидропривода. Последнее может быть ручным или автоматическим, а с другой стороны — механическим, гидравлическим, электрическим ил пневматическим.

Среди всей массы гидроаппаратов можно выделить три наиболее характерных типа:

1. Гидрораспределители, основным назначением которых является изменение согласно внешнему управляющему воздействию направления движения потоков жидкости в нескольких гидролиниях. Наиболее широко применяются золотниковые гидрораспределители.

Гидрораспределители различают по типу запорно-регулирующих на золотниковые, крановые и клапанные. Наиболее широко применяются золотниковые гидрораспределители. Схема распределителя показана на рисунке 3.

Рисунок 3 — Принципиальная схема гидрораспределителя.

2. Клапаны — устройства, способные изменить проходную площадь, пропускающую поток под его воздействием. Основное назначение клапанов поддерживать в полостях гидросистем давление жидкости в заданных пределах независимо от пропускаемого расхода, ограничивать повышение давления, допускать движение потока в одном определенном направлении. Схема клапана показана на рисунке 4.

Рисунок 4 — Схема действия предохранительного клапана.

1 — резервуар; 2- насос; 3-предохранительный клапан; 4- пружина; 5- шарик (плунжер); 6- трубопровод.

3. Дроссели — регулирующие устройства, способные устанавливать определенную связь между перепадом давления до и после дросселя и пропускаемым расходом.

Надежность объемных гидромашин и гидроприводов в значительной мере зависит от совершенства гидравлических коммуникаций, а также от качества жидкости и очистки ее в процессе работы.

Гидролиниями называют устройства, предназначенные для прохождения рабочей жидкости в процессе работы гидропривода. В соответствии с выполняемыми функциями, их разделяют на всасывающие — по которым рабочая жидкость движется к насосу; напорные — по которым рабочая жидкость под давлением движется от насоса к распределителю, гидродвигателю или гидроаккумулятору и сливные — по которым рабочая жидкость движется в гидробак. Для обеспечения минимального гидравлического сопротивления гидролинии и каналы следует выполнять по возможности максимального сечения с наименьшим числом местных сопротивлений.

Для напорных гидролиний скорость течения жидкости рекомендуется выбирать в пределах 5 — 10 м/c и для всасывающих 1 — 2 м/с.

Гидроемкостями называют устройства, предназначенные для содержания рабочей среды с целью использования ее в процессе работы объемного гидропривода. К ним относятся гидробаки и аккумуляторы.

Гидробаки предназначены для питания объемного гидропривода рабочей жидкостью. Он может находиться под атмосферным и избыточным давлением.

Гидроаккумулятор — емкость, предназначенная для аккумулирования энергии рабочей жидкости, находящейся под давлением. Гидроаккумулятор, в котором аккумулирование (накапливание) и возврат (отдача) энергии происходит за счет сжатия и расширения газа, называют пневмогидроаккумулятором. В системах гидропривода преимущественно применяют аккумуляторы этого типа.

Жидкость гидропривода — его рабочий элемент, поэтому к ней предъявляется требования обеспечения прочности и долговечности. Чистота рабочей жидкости определяет надежность гидроприводов. Источниками загрязнения жидкости является: стружка, отделившиеся заусенцы, продукты изнашивания деталей, воздушная пыль и т. д.

Тонкость фильтрации определяется сроком службы и назначением гидропередачи. Для прецизионных следящих систем тонкость фильтрации должна составлять 1 — 3 мкм, для следящих систем с высоким сроком службы — 5 мкм, для наземных передач с высоким сроком службы — 10−15 мкм, для гидропередач с ограниченным сроком службы — 25 мкм. Фильтрующие элементы изготавливают из металлических сеток саржевого плетения, металлокерамики, специальной бумаги. Простейшая схема фильтра показана на рисунке 5.

Рисунок 5- Схема фильтра.

1 — корпус; 2 — картридж; 3 — клапан.

Разность между мощностью, потребляемой насосом, и полезной мощностью гидродвигателей превращается в тепло и рабочая жидкость в процессе работы гидропривода нагревается. В гидроприводах с насосами небольших мощностей (менее 6 кВт) рабочая жидкость охлаждается обычно без применения специальных охладителей — путем теплового излучения и конвенционного переноса тепла окружающей средой. Однако при больших мощностях и длительных режимах работы гидросистемы необходимо применять для обеспечения требуемых температурных условий охлаждающие устройства — теплообменники.

1. Задание к курсовой работе

Вариант 5−5.

Дано:

;

;

;

;

;

;

;

.

Рисунок 6 — Гидросхема.

2. Расчет объемного гидропривода

2. 1 Предварительный расчет

2.1. 1 Гидродвигатель

Основными условиями предварительного выбора гидродвигателей является обеспечение рабочими органами машины необходимых: вращающего момента и частоты вращения для гидромотора, усилия и скорости перемещения для гидроцилиндров и соответствие внешних нагрузок указанным в технической характеристике гидродвигателей.

При циклическом характере рабочего процесса машины и переменных нагрузок и скоростях параметры гидродвигателей должны быть определены из условия обеспечения максимальных нагрузок и скоростей.

Основными параметрами гидродвигателей являются: рабочий объем гидромотора, диаметр цилиндра и штока, ход поршня гидроцилиндра, перепад давления на гидродвигателе или при установившемся течении.

Перепад давления на гидродвигателе для предварительного расчета принимается 10−15% меньше выбранного номинального давления, т. е

Рабочий объем гидромотора ([1], с. 12):

(1)

где — гидромеханический КПД гидромотора.

Для предварительного расчета гидромеханический КПД гидромотора принять равным 0,9.

Выбор гидромотора производится исходя из номинального давления в системе, крутящего момента и необходимой частоты вращения выходного вала или по значению параметра.

Выбираю аксиально-поршневой нерегулируемый, реверсивный мотор типа IIM ([2], с. 16) со следующими характеристиками:

Таблица 1 — Гидромотор аксиально-поршневой

Параметр

Типоразмер

IIM10

Рабочий объем,

142

Номинальный крутящий момент,

210

Давление номинальное, МПа

10

Частота вращения максимальная,

1440

КПД, %

— объемный

— полный

97

93

Расход рабочей жидкости определяют для каждого гидродвигателя, исходя из требуемых максимальных скоростей ([1], с. 12):

(2)

где — объемный КПД гидромотора, принимается по его технической характеристике.

2.1. 2 Насос

Для правильного выбора типоразмера насоса необходимо обеспечение максимальных нагрузок и скоростей гидродвигателей.

Основными параметрами насоса являются рабочий объем, номинальное давление, частота вращения приводного вала, а производными параметрами — подача рабочей жидкости (для регулируемого насоса еще и диапазон регулирования подачи).

Для расчета в качестве номинального давления, развиваемого насосом, используют предварительно выбранное номинальное давление в гидросистеме.

Номинальной подачей насоса является расход рабочей жидкости гидродвигателя ([1], с. 13):

(3)

Требуемый рабочий объем насоса ([1], с. 13):

(4)

где — частота вращения вала насоса, об/с;

— объемный КПД насоса; для предварительного расчета принять равным:

0,96 — для поршневых насосов.

Частота вращения вала насоса определяется частотой вращения вала приводного двигателя и выбирается из ряда: 950, 1450, 1950, 2450, 2950 об/мин.

После определения рабочего объема выбирают типоразмер насоса из номенклатуры серийно выпускаемых гидромашин таким образом, чтобы требуемая частота вращения вала насоса была близка к номинальной для выбранного типа насоса.

Выбираем насос аксиально-поршневой регулируемый ([2], с. 9), со следующими характеристиками:

Таблица 2 — Насосы аксиально-поршневые регулируемые

Марка насоса,

типоразмер

Рабочий объем,

Подача

номинальная,

Давление номинальное, МПа

Мощность насоса, кВт

КПД

объемный

полный

Г13−36А

140

200

16

60

0,95

0,88

1. Для насоса номинальная частота вращения 1500.

2. Для насосов группы Г13−3… принята следующая система шифровки: при отсутствии цифры спереди — с ручным механизмом управления, цифра 6 означает подачу 200, буква, А указывает на наличие вспомогательного одинарного пластинчатого насоса.

2.1. 3 Гидроаппараты и кондиционеры

Основными требованиями при выборе параметров гидроаппаратов и кондиционеров рабочей жидкости являются обеспечение надежной работы гидроприводов в течение установленного ресурса и соответствие режимов работы гидрооборудования в конкретной гидросистеме его параметрам, указанным в технической характеристике.

Основными параметрами гидроаппаратов являются: номинальное давление и номинальный расход.

При выборе гидрораспределителя необходимо учитывать схемы распределения жидкости, а также указанный на гидросхеме тип управления гидрораспределителем. Выбираю гидрораспределитель золотниковый типа ПГ ([2], с. 20), со следующими характеристиками:

Таблица 3 — Гидрораспределители типа ПГ

Типоразмер

Диаметр условного

прохода, мм

Расход жидкости,

Утечки,

номинальный

максимальный

ПГ74−25

32

160

320

300

1. Максимальное рабочее давление распределителей ПГ — 20 МПа.

2. Потери давления при номинальном расходе — не более 0,2 МПа.

3. Расшифровка обозначений распределителей ПГ:

ПГ — стыковое исполнение;

74−2… — распределители с ручным управлением;

Последняя цифра определяет диаметр условного прохода: 5 — 32 мм;

4. Гидрораспределители П Г имеют следующие исполнения: трехпозиционные четырехлинейные для схемы № 64 ([2], табл. 24).

При выборе фильтра тонкость фильтрации выбирают с учетом технических требований по эксплуатации насосов, гидромоторов и другого оборудования, применяемого в приводе. Необходимо учитывать также место установки фильтра. Типоразмер фильтра выбирают из его пропускной способности. В данной курсовой работе рекомендуется использовать пластичные фильтры марки ФП-7 с тонкостью фильтрации не более 25 мкм.

Выбираю фильтр приемный ФВСМ ([2], с. 29), со следующими характеристиками:

Таблица 4 — Фильтры приемные ФВСМ

Параметр

Типоразмер

ФВСМ 80−80

Условный проход, мм

80

Номинальная тонкость фильтрации, мкм

80

Пропускная способность, номинальная,

320

1. Фильтры ФВСМ устанавливаются на всасывающей линии насоса.

2. Номинальный перепад давлений — 0,007 МПа.

Выбираю гидроклапан предохранительный по ГОСТ 21 148–75 ([2], с. 25). Данные заношу в таблицу 5.

Таблица 5 — Предохранительные клапаны.

Типоразмер

Диаметр условного прохода, мм

Расход масла номинальный, л/мин

Максимальное рабочее давление, МПа

Давление настройки, МПа

32−200

32

250

20

1 — 20

Предохранительные клапаны выпускаются с резьбовым и стыковым исполнением по присоединению.

Вместимость гидробака должна соответствовать его основному функциональному назначению: размещению объема рабочей жидкости, необходимого для заполнения гидросистемы, и принимается в 1,5…2 раза больше суммарного внутреннего объема всех элементов гидросистемы (но не менее 0,3 () и не более 1,2…2 минутной подачи). В настоящей курсовой работе вместимость гидробака принять равной 0,7…1 минутной подачи насоса. Окончательно вместимость гидробака принимается по большему ближайшему значению из ряда ГОСТ 16 770–71 (в станочном гидроприводе вместимость гидробака принимают ГОСТ 12 447–80).

. Принимаю вместимость гидробака равной ([2], с. 3).

2.1. 4 Расчет и выбор трубопроводов

Типоразмер любого трубопровода характеризуется диаметром условного прохода, примерно равным внутреннему диаметру трубы. Предварительный выбор условного прохода трубопровода осуществляется по скорости потока рабочей жидкости с учетом условного прохода гидрооборудова6ния, соединяемого трубопроводом.

Необходимо учитывать рекомендацию СЭВ ВС 3644−72, регламентирующую скорости потоков рабочей жидкости в трубопроводах в зависимости от номинального давления:

Таблица 6 — Скорости потоков рабочей жидкости в зависимости от номинального давления

, МПа

2,5

6,3

16

32

63

100

, м/с, не более

2

3,2

4

5

6,3

10

Для сливных линий принимают, а для всасывающих. Зная величину потока жидкости и рекомендуемое значение скорости, внутренний диаметр рассчитывают по формуле ([1], с. 15):

(5)

Полученное значение округляют до ближайшего большего по ГОСТ 8732–75 или ГОСТ 6286–73.

Затем по принятому диаметру определяется истинная средняя скорость в трубопроводе ([1], с. 15):

(6)

Минимально допустимая толщина стенки трубопровода (мм) определяется по рабочему давлению ([1], с. 15):

(7)

где в мм, в МПа;

— коэффициент запаса прочности, обычно принимается равным 3.

— допустимое напряжение на разрыв для материала трубопровода, МПа (для Ст. 20 =140 МПа, Ст. 35 170 МПа, Ст. 45 190 МПа).

Для трубопровода:

;

Принимаю ([2], с. 31).

Минимально допустимая толщина стенки:

,

принимаю

Для сливных гидролиний:

;

Принимаю ([2], с. 31).

Истинная средняя скорость в сливном трубопроводе:

Минимально допустимая толщина стенки:

,

принимаю

Для всасывающих трубопроводов:

;

Принимаю ([2], с. 31).

Истинная средняя скорость в сливном трубопроводе:

Толщина стенки:

,

принимаю

Если расчетная толщина стенок получилась малой, учитывая возможность внешних механических повреждений, ее следует выбрать не менее: 0.8 мм — для труб из цветных металлов; 0,5 мм — для стальных труб.

Окончательно толщина стенок выбирается по действующим стандартам на выпускаемые промышленностью трубы; как ближайшее большее по отношению к расчетному значению ([2], с. 31).

2.1. 5 Выбор рабочей жидкости

Выбор рабочей жидкости (минеральные масла) определяется температурными условиями, режимом работы гидропривода и его номинальным давлением, которым должно соответствовать важнейшее физическое свойство масла — вязкость. Завышение или занижение вязкости масла приводит к ухудшению эксплуатационных свойств гидропривода.

Применение масла с завышенной вязкостью (более м2/с или более 1000 сСт) приводит к увеличению гидравлических сопротивлений, повышению потребляемой гидроприводом мощности, уменьшает КПД гидропривода, ухудшает фильтрацию, вызывает нежелательный нагрев масла. При занижении вязкости (ниже или 10 сСт) повышается интенсивность износа трущихся пар, ускоряется окисление масла, увеличиваются его утечки и перетеки, что также снижает КПД гидропривода.

Для гидроприводов с легким режимом работы и меньшим номинальным давлением следует применять масла с меньшей вязкостью, чем для гидроприводов с тяжелым режимом работы и большим номинальным давлением. Так, при прочих равных условиях, при номинальном давлении до 7 МПа рекомендуется вязкость масла 0,210-4…0,410-4м2/с (20−40 сСт) при 50С, а при давлении 7…20 МПа — 0,310-4…0,610-4м2/с (30−60 сСт) при 50С, при давлении более 25 МПа — рекомендуемая вязкость масла более 0,510-4м2/с при аналогичной температуре.

Минимальная кинематическая вязкость рабочей жидкости не должна быть ниже:

15 сСт — для шестерных гидромашин;

12 сСт — для пластинчатых гидромашин;

8 сСт — для поршневых гидромашин.

Выбираю масло индустриальное ИГП-38, со следующими характеристиками ([6], с. 10−12):

Таблица 7 — Масло индустриальное ИГП-38

Масло

Вязкость,

Индекс вязкости, UB

КОН,

Плотность,

єС

єС

ИГП-38

90

0,6−1

890

210

-15

3. Проверочный расчет гидропривода

Проверочный расчет необходим для уточнения основных параметров и характеристик объемного гидропривода и проверки соответствия параметров выбранного гидрооборудования требуемым для выполнения поставленной задачи.

Исходными данными для проверочного расчета являются: параметры и технические характеристики применяемого оборудования, а также результаты предварительного расчета.

В качестве расчетных случаев выбирают варианты расчета исходя из анализа условий и режимов эксплуатации машин, в том числе работы объемного гидропривода с максимальными нагрузкой и скоростью, а также работы гидропривода в цикличном режиме.

3. 1 Расход

Максимальный (номинальный) расход рабочей жидкости ([1], с. 17):

(8)

где и — рабочий объем и частота вращения насоса, определенные в результате предварительного расчета;

— объемный КПД насоса при расчетных значениях частоты вращения, вязкости рабочей жидкости и давления насоса.

Перепад давлений на гидродвигателе при максимальной расчетной нагрузке ([1], с. 17):

(9)

где — гидромеханический КПД гидромотора, следует выбирать из его технической характеристики при расчетных значениях перепада давления, вязкости рабочей жидкости, частоты вращения гидромотора.

,

Расход выходящий из гидромотора ([1], с. 18):

(10)

где — объемный КПД гидромотора, принимается по его технической характеристике.

3. 2 Потери давления

насос трубопровод объемный гидропривод

Гидрораспределители, гидроклапаны, дроссели, гидрозамки, фильтры, теплообменники и др. элементы гидропривода являются сложными гидравлическими сопротивлениями, они не поддаются аналитическому расчету. Обычно гидравлические характеристики гидрооборудования определяют экспериментально и указывают в технической документации.

3.2. 1 Потери давления в гидролиниях

При постоянных значениях вязкости и скорости потока рабочей жидкости потери давления зависят от внутреннего диаметра трубопровода, его длины, а также от числа и конструкции применяемых соединений.

Потери давления в гидролиниях состоят из потерь на трение в трубопроводах и потерь на местных гидравлических сопротивлениях (тройники, повороты, присоединения к оборудованию и т. д.).

Потери давления в гидролиниях зависят от режима течения жидкости, определяемого числом Рейнольдса ([1], с. 18):

(11)

где — кинематический коэффициент вязкости жидкости.

Потери давления на трение при движении жидкости в трубопроводах определяются по формуле ([1], с. 18):

(12)

где — коэффициент гидравлического трения;

— средняя скорость жидкости в трубопроводе;

— плотность рабочей жидкости.

При ламинарном режиме течения рабочей жидкости в жестких трубопроводах (< 2300) ([1], с. 19):

(13)

При турбулентном течении жидкости в гидравлически гладких трубах (2300< <105) ([1], с. 19):

(14)

Соединительные трубопроводы объемных гидроприводов считаются гидравлически гладкими.

Для сливного трубопровода:

;

.

Для напорного трубопровода:

;

.

Потери давления на местных сопротивлениях определяются как 10% от потерь на трение, тогда

.

3.2. 2 Потери давления в гидроаппаратах

Суммарные гидравлические потери в системе состоят из потерь давления в трубопроводах, местных сопротивлениях и элементах гидрооборудования ([1], с. 19).

(15)

С учетом суммарных гидравлических потерь в гидросистеме определяют давление в напорной гидролинии насоса ([1], с. 20):

(16)

Необходимо помнить, что потери во всех линиях, соединенных параллельно, рассматривают раздельно для каждой из них и при определении давления, создаваемого насосом, учитывают только наибольшие из этих потерь. Если полученное давление не превышает номинального, то параметры, и считаются окончательными для данного расчетного случая. При давлении в напорной гидролинии насоса, большем максимально допустимого, следует применять другой насос, рассчитанный на более высокое давление и уточнить проверочный расчет. Если требуемое значение >, но не превышает, то необходимо остановиться на выбранном типоразмере насоса, но учесть уменьшение его технического ресурса за счет увеличения давления.

3. 3 Усилия и скорости рабочих органов

Параметры выбранного насоса считаются приемлемыми, если они обеспечивают достижение заданных усилий и скоростей гидродвигателей при расчетных значениях потерь в гидросистеме. Фактическое максимальное усилие на рабочих органах гидромотора ([1], с. 20):

(17)

.

Фактическая максимальная скорость гидромотора ([1], с. 21):

(18)

3. 4 Мощность и КПД гидропривода

Полезную мощность привода определяют по заданным нагрузкам и скоростям гидродвигателей ([1], с. 21):

(19)

Затрачиваемая мощность привода насоса определяется по фактическим параметрам насоса и ([1], с. 21):

(20)

где — общий КПД насоса при расчетных значениях давления, расхода, вязкой рабочей жидкости и частоты вращения приводного вала; принимается по его технической характеристике.

Общий КПД гидропривода ([1], с. 21):

(21)

3. 5 Тепловой режим гидропривода

Вся энергия, затраченная на преодоление различного рода сопротивлений в гидроприводе, в конечном итоге превращается в теплоту, поглощаемую маслом, что вызывает его нагрев и нежелательное уменьшение вязкости.

Потери мощности в гидроприводе, переходящие в тепло ([1], с. 22):

(22)

Количество тепла, выделяемое в гидроприводе в единицу времени. Эквивалентно теряемой в гидроприводе мощности ([1], с. 22):

(23)

Приближенно считается, что полученная маслом теплота отводится в окружающую среду в основном через поверхность стенок гидробака. Если площадь стенок гидробака оказывается недостаточной. То устанавливается маслоохладитель (кондиционер).

Если масло охлаждается и в гидробаке и в кондиционере, то уравнение теплового баланса теплоотдачи записывается в виде ([1], с. 22):

(24)

где — охлаждаемая поверхность гидробака;

— площадь поверхности охлаждения кондиционера;

— коэффициент теплопередачи от масла в гидробаке к окружающему воздуху;

— коэффициент теплопередачи от масла к воздуху в кондиционере;

— установившаяся максимальная рабочая температура масла;

— температура окружающего воздуха.

Площадь поверхности охлаждения гидробака (м2) связана с его объемом W (л) следующим соотношением ([1], с. 23):

(25)

Коэффициент теплопередачи от масла в гидробаке к воздуху ([3], с. 62) зависит от скорости обдува и разности температур. При и

Коэффициент теплопередачи в кондиционере зависит от многих факторов (конструкция кондиционера, форма трубок, скорость и характер движения масла и воздуха), большую часть которых учесть невозможно. Поэтому для ориентировочных расчетов принимается равным 35 Вт/м2•ъС.

Из выражения (24) требуемая для поддержания заданного теплового режима гидропривода площадь поверхности кондиционера равна ([1], с. 24):

(26)

Заключение

Данной курсовой работой я закончила изучение курса «Гидравлика, гидропривод и гидропневмоавтоматика». В процессе изучения данного предмета приобрела устойчивые и полные навыки в исследовании различных гидравлических систем (путем всестороннего анализа составляющих этих систем), на практике изучила основные методы расчета гидравлических систем. Курсовой работой окончательно закрепила свои знания, проверила их на опыте, убедилась в их истинности.

Изучение данного предмета помогло глубже вникнуть в процессы, происходящие в различных машинах и механизмах, понять их сущность, разобраться в причинах возможных неисправностей и научиться правильно понимать природу этих неисправностей.

Литература

1. Методическое указание № 1834 к курсовой работе по курсу «Гидравлика, гидропневмоприводы и гидропневмоавтоматика», Гомельский политехнический институт, 1994 г.

2. Методическое указание № 11 976 к курсовой работе по курсу «Гидравлика, гидропневмоприводы и гидропневмоавтоматика», Гомельский политехнический институт, 1994 г.

3. Юшкин В. В. Основы расчета объемного гидропривода. Минск, «Вышэйшая школа», 1982 г.

4. Васильченко В. А. Гидравлическое оборудование мобильных машин. Справочник. «Машиностроение», 1983 г.

5. Башта Т. М. и др. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. Минск, «Машиностроение», 1982 г.

6. Свешников В. К., Усов А. А. Станочные гидроприводы. Справочник. М., «Машиностроение», 1982 г.

7. Вильнер Я. М., Ковалев Я. Т., Некрасов Б. Б. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам. Под редакцией Некрасова Б. Б. Минск, «Вышэйшая школа», 1985 г.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой