Проектировочный расчет объемного гидропривода

Содержание.

Введение.

1. Проектировочный расчет объемного гидропривода.
1. Исходные данные.
2. Выбор рабочей жидкости.
3. Выбор давления в гидросистеме привода.
4. Расчет и выбор гидродвигателя.
5. Расчет и выбор насоса.
6. Определение диаметров условных проходов трубопроводов.
7. Выбор фильтра.
8. Выбор гидробака.
9. Выбор гидрораспределителя.
2. Проверочный расчет
1. Расчет потерь давления гидопривода.
2. Потери давления в гидрооборудовании.
3. Потери давления в местных сопротивлениях.
4. Усилия и скорости рабочих органов.
5. Мощность и КПД привода.
3. Список литературы.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение.

     Понятие «машиностроительная гидравлика»  является основным и включает в себя широкий комплекс сведений по вопросам прикладной гидравлики вязких жидкостей  применительно к объемным гидропередачам (устройствам) машин, а так же комплекс сведений по вопросам конструирования, изготовления и эксплуатации этих передач.

     

      В свою очередь, пол гидропередачей машин  понимается устройство, служащее для  передачи  посредством жидкости энергии на расстояние и преобразование ее в энергию движения на выходе системы с одновременным выполнением функций регулирования и реверсирования скорости выходного звена передачи, а так же преобразования одного вида движения в другой и т.д.

      По  принципу действия гидропередачи делятся  на объемные (Статические) и динамические (турбопередачи).

      По  виду (кинематики) движения различают обьемную гидопередачу:

1. Вращательного движения, в которой выходное звено совершает Вращательное (круговое) движение и в качестве гидродвигателя используют объемный гидроматор.
2. Прямолинейного возвратно-поступательного движения, в которой выходное звено совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение и в качестве гидродвигателя используют силовой цилиндр.
3. возвратно-поворотного движения на угол, меньший , и в качестве гидродвигателя используют моментный гидроцилиндр.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Проектировочный расчет объемного  гидропривода.

 

1. Исходные  данные.

Технологическая машина: Автогрейдер ДЗ-99-1-4;

Рабочее усилие в штоке: F=95кН;

Максимальная скорость перемещения штока: V=7м/мин;

Максимальный  ход штока: L =820мм;

Длина трубопроводов: - длина всасывающей линии, - длинна напорной линии, - длинна сливной линии.

Температура эксплуатации машины:  

2. Выбор рабочей жидкости.

  Согласно  таблице приложения 2 (1, П 1.3) выбираем, в соответствии с заданной температурой эксплуатации , рабочую жидкость со следующими показателями: 

- кинематическая вязкость при  ,

- температура застывания, не  выше  ,

- плотность рабочей жидкости.

Плотность выбранной  рабочей жидкости:

 

Где - температурный коэффициент расширения жидкости;

- изменение температурной жидкости 

3. Выбор давления в гидросистеме привода.

  В соответствии с рекомендациями для гидропривода данного автогрейдера в связи с тем, что гидроцилиндры не несут роль основных силовых органов, а выполняют лишь вспомогательные действия принимаем давление ,т.к. . 

4. Расчет  и выбор гидродвигателей.

  В проектируемом гидроприводе гидродвигатель-гидроцилиндр. Основными парамтрами являются:

- диаметр цилиндра,

- диаметр штока,

- ход штока,

- перепад давления при установившемся движении,

- расход рабочей жидкости, поступающей  в гидроцилиндр.

Перепад давления на гадроцилиндре  для предварительного расчета принимаем на 20% меньше :

 

Диаметры цилиндра:

 

F=95кН – усилие на штоке гидроцилиндра,

- гидромеханический КПД. 

Диаметр штока:

 

Где - отношение площадей.

Принимаю: , , выбираю гидроцилиндр общего назначения по ОСТ 22-1417-79 1-100-800 (1. стр. 97-100). 

Расход рабочей  жидкости для гидроцилиндра:

 

Где - максимальная скорость передвижения штока гидроцилиндра. 

Расход для  сливного трубопровода:

 

5. Расчет  и выбор насоса.

  По номинальному расходу выбираем насос НШ 32А-3, с техническими параметрами: (1, П.4.23)

     Рабочий  объем: 31.5

Давление на выходе:

  Номинальное: 16МПа;

  Максимальное: 20МПа.

Частота вращения вала:

  Минимальная: 16 (960 об/мин);

  Номинальная: 32 (1920 об/мин);

  Максимальная: 40 (2400 об/мин).

Номинальная объемная подача: 55.6 ;

Номинальная потребляемая мощность:17.6кВт;

КПД:

Полный: 0.83…0.87

Объемный: 0.92…0.97

Мощность привода  насоса:

 

6. Определение диаметров условных проходов трубопроводов.

  Типоразмер  трубопровода характеризуется диаметром  условного прохода  , примерного равному внутреннему диаметру трубы d.

  Диаметр условных проходов определяем по фомуле:

Где - максимальная скорость течения жидкости (приблизительное значение скоростей для соответствующих участков трубопроводов).

   

 

 

7. Выбор фильтра.

   Выбор фильтра производим по номинальной  пропускной способности линии в необходимой тонкости фильтрации.

   Выбираем  фильтр 1.1.40-25 унифицированной конструкции  по ОСТ 22-883-75. (1. П.5.15)

   Номинальная пропускная способность 160 л/мин;

   Тонкость  фильтрации 25мкм;

   Номинальное давление 0.63Мпа. 

1.8 Выбор гидробака.

   Гидробаки служат для хранения, отстоя, очистки и охлаждения рабочей жидкости. Уровень рабочей жидкости не должен превышать 0.8 высоты бака. Конструкция бака состоит из заливной горловины, сливного отверстия, фильтра для заправки и крана для слива рбочей жидкости.

   

   

Вместимость бака:

 

Принимаем вместимость  бака . 

1.9 Выбор гидрораспределителя.

  В гидроприводе машин, преимущественно применяют  гидрораспределители с запорно-регулирующими  элементами, золотникового типа, тип распределителя выбираем исходя из числа позиций и гидролинии, номинального давления, расхода, вариантов соединения привода. В нашем случае необходимо принять трех секционный гидрораспределитель типа РС. (1. П.5.2)  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Поверочный  расчет объемного  гидропривода.

      

2.1. Расчет потерь  давления гидропривода.

      Проектируя гидропривод, неободимо стремиться к минимальным потерям давления. Которые в свою очередь состоят из потерь на трении в трубопроводах и потерь на местных сопротивлениях, в которых изменяется направление  или значение скорости потока.

      Выбираю наружные диаметры гидролиний а также толщину стенок.(1. П.5.19)

      Толщина стенок определяется по формулам:

Где - толщина из условия прочности, - толщина обеспечивающая долговечность трубопровода.

      Для сливной и всасывающей линии =0;

- толщина обеспечивающая долговечность  трубопровода. 

 

Проверка номинальной  подачи насоса:

 

- рабочий объем насоса.

Расчет потерь давления в гидроцилиндре:

R – усилие в гидроцилиндре; - 90% механический КПД, - площадь поршня.

Потери давления в гидролиниях зависит от числа  Ренольдса:

Где - кинематическая вязкость рабочей жидкости. 

Производим  расчет скоростей потоков в трубопроводах  по формуле:

Где Q – расход рабочей жидкости на рассматриваемом участке, ;

      d – внутренний диаметр рассматриваемой магистрали,мм

Скорость потока на всасывающей магистрали:

Скорость потока в напорной магистрали:

Скорость потока в сливной магистрали:

 

Рассчитываем  число Рейнольдса с уточненными  скоростями.

Всасывающая магистраль:

    

Напорная магистраль:

Сливная магистраль:

Числа Рейнольдса находятся в интеграле не достигающего значения 2300, следовательно, течение  жидкости ламинарное.

      Расчет  потерь давления на трение при движении рабочей жидкости по трубопроводу длинной  l и диаметром d производим по формуле Дарси-Вейсбаха, результаты вносим в таблицу.

Где - (при ламинарном течении) коэффициент гидравлического трения по длине (коэффициент Дарси).

l – длинна рассматриваемого трубопровода, м.

Всасывающая магистраль:

Напорная магистраль:

Сливная магистраль:

 

 

2.2. Потери давления  в гидрооборудовании.

     Так как величина фактического расхода  рабочей жидкости не является эквивалентной  паспортному значению расхода с целью нахождения перепада давления используем принцип автомодельности.

     Перепад давления рассчитывается по формуле:

Где - номинальная производительность гидрооборудования по паспорту;

- фактическая производительность  насоса;

- потери давления на распределителе.

 

2.3. Потери давления  в местных сопротивлениях.

     Местные потери напора создаются различными сопротивлениями на пути течения  жидкости, обусловленными в основном деформацией и изменением скорости потока.

      В заданном качестве местных сопротивлений выступают углы соединения гидромагистралей, учет которых производится при помощи коэффициента местного сопротивления. Потеря напора на рассматриваемом участке в целом, рассчитывается по формуле.

Где - коэффициент местного сопротивления;

b – поправочный коэффициент, учитывающий зависимость от Re при ламинарном течении. 

Всасывающая магистраль:

 
 
 

Напорная магистраль:

Сливная магистраль:

 

2.4. Усилия  и скорости рабочих органов.

      Параметры выбранного насоса считаются применимыми, если они обеспечивают достижение заданных усилий и скоростей при расчетных  значениях потерь в гидросистеме.

      Фактические максимальные усилия на рабочих органах  для выбранного гидроцилиндра:

 

Где - давление насоса, МПа;

- потери в напорной магистрали, МПа;

- потери напора в сливной  магистрали, МПа; 

 

2.5. Мощность и КПД привода.

Полезную мощность привода определяют по заданным нагрузкам  и скоростям для привода с  гидроцилиндрами: 

Общий КПД привода: