Расчет гидропривода. 2

Содержание

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………….3 

ИСХОДНЫЕ  ДАННЫЕ…………………………………………………………………….4 

1.РАСЧЕТ  РАБОЧИХ, ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ  И ВЫБОР ТИПОРАЗМЕРОВ ЭЛЕМЕНТОВ  ГИДРОПРИВОДА.

1. 1.Выбор  рабочего давления………………………………………………………………4

1.2. Расчет  параметров и выбор гидромотора………………………….…………………..4

1.2.1. Выбор гидромотора......................................................................................................4

1.3. Определение  расхода рабочей жидкости

проходящей  через гидромотор……………………………………………………………...5

1.4. Выбор  насоса…………………………………………………………………………….5

1.5. Выбор  электродвигателя для привода  насоса…………………………………………6

1.6. Выбор  рабочей жидкости……………………………………………………………….7

1.7. Выбор  гидроаппаратуры……………………………………………………..................8

1.7.1. Выбор  гидрораспределителя…………………………………………………………8

1.7.2. Выбор  предохранительного клапана………………………………………………. 9

1.7.3. Выбор  дросселя............................................................................................................10

1.7.4.  Выбор фильтра ……………………………………………………………………...11

1.8. Определение  диаметров трубопроводов…………………………………………..... 11

1.9.  Расчет гидробака……………………………………………………………................12

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕПАДА (ПОТЕРЬ) ДАВЛЕНИЯ, ФАКТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ НАСОСА И КПД ГИДРОПРИВОДА.

2.1. Фактическое  давление насоса………………………………………………................14

2.2. Потери  давления гидролиниях………………………………………………………. 14

2.3. КПД  гидропривода……………………………………………………………….…….16 

ВЫВОД……………………………………………………………………………………...17

Список  литературы…………………………………………………………………………18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 

       В строительно-дорожных и подъемно-транспортных машинах обычно применяется  насосный объемный гидравлический привод.

            Основой насосного гидропривода является объемный насос, создающий напор рабочей жидкости, которая обладает в основном энергией давления. Эта энергия преобразуется в механическую работу с помощью объёмного гидромотора. Благодаря высокому объемному модулю упругости жидкости в объемном гидроприводе обеспечивается практически жесткая связь между его входными и выходными органами.

       Для управления механизмами, приводимыми  в движение гидроприводом, для обеспечения  заданных скоростей и схемы движения, последовательности работы механизмов и для соответствующего изменения  расхода и давления рабочей жидкости в гидроприводе предусмотрены регулирующие и направляющие гидроаппараты.

       Необходимые качественные показатели и состояние  рабочей жидкости, такие как ее чистота, температура, вязкость, поддерживаются кондиционерами – фильтром и теплообменником. Питание гидропривода осуществляется из гидробака, который, кроме того, используется для охлаждения рабочей жидкости. Для аккумулирования и возврата энергии рабочей жидкости, находящейся  под давлением, и для устранения пульсаций давления и пиков расхода  рабочей жидкости может быть установлен гидроаккумулятор. Все гидравлические устройства и аппараты соединены  друг с другом гидролиниями – трубопроводами и шлангами. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ИСХОДНЫЕ  ДАННЫЕ 

Вариант 2В

М=25 Н*м

n=1300 об/мин

Т_м=60 °С

Т_в=10 °С

L₁=2 м

L₂=5 м

L₃=3 м

m₁=2

m₂=4

m₃=3 

1. РАСЧЕТ РАБОЧИХ, ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И ВЫБОР ТИПОРАЗМЕРОВ ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРОПРИВОДА 

1. Выбор рабочего давления.

       Рабочее давление влияет на габариты, стоимость, долговечность и эксплуатационную пригодность гидропривода. При выбранных  высоких значениях давление гидропривод  получается компактным, но при этом снижается его долговечность  и возрастает стоимость при повышенном требовании к прочности и точности его элементов.

       При выборе гидромотора принимаю значение из ряда номинальных давлений по ГОСТ 12445-80:  р≤12,5 МПа. 

1.2. Расчет  параметров и выбор гидромотора 

1.2.1. Выбор гидромотора 

       Гидромотор  выбираю по нагрузке (крутящему моменту  М=25 Н*м) на выходном валу и частоте вращения вала п_м=1300 об/мин.

       Выбираю пластинчатый гидромотор Г16-13М  [1,стр. 31]

Таблица 1- Техническая характеристика гидромотора Г16-13М

       Мощность  на выходном валу гидромотора, Вт

N_м=M*w_у=М*2*Π*п_м                                                                                                                                                                      (1)

N_м =25*2*3.14*(1300/60)=3401 Вт=3,401 КВт;

       Перепад давления в гидромоторе, Па

Δр_м=2*П*М/(q_м * η_м.м)                                                                                                            (2)

Δр_м=2*3.14*25/(36*10^-6*0,74)= 5,46 МПа. 

1.3. Определение  расхода рабочей жидкости, проходящей  через гидромотор  

       Расход  рабочей жидкости, м³/с  , проходящей через гидромотор,

Q=( q_м* п_м)/ η_м.о.                                                                                                                     (3)

  Q=36*10 ^-6 *(1300/60)/0,74=1,054*10^-3 м³/с     

  1.4. Выбор  насоса 

      Тип насоса выбирается в зависимости  от принятого способа регулирования и рабочего давления. При этом можно ориентироваться на табл. 2.2, в которой указаны основные типы объемных насо

      сов, применяемых в гидроприводе.

Насос выбирается по подаче (расходу) Q и рабочему давлению р.

       При выборе насоса следует обратить внимание на частоту вращения его вала, имея в виду, что насосы могут работать в диапазоне частот вращения, указанных в технической характеристике.

       Выбранный насос должен создавать давление р > ∆р_м + Σ∆р, где ∆р_м - перепад давления в гидродвигателе, a Σ∆р - потери давления в гидролиниях и гидроаппаратах (при предварительных расчетах их можно принять равными 5...10 % от перепада давления).

       Фактическое значение давления насоса определяется сопротивлением гидропривода, который  он обслуживает, и поэтому может  отличаться от номинального давления, указанного в технической характеристике. 

       Рабочее давление р = 6,3 МПа  Подача: Q = 63,24  л/мин 

       Тип насоса выбирается в зависимости  от способа регулирования и рабочего давления. Насос выбираю по подаче(расходу) Q и рабочему давлению р.

       Выбираю пластинчатый насос типа Г12-24 [1,стр.33] 

Таблица 2 -Техническая характеристика пластинчатого  насоса Г12-24

       Подача у насоса должна быть больше расхода рабочей жидкости проходяшей через гидромотор,

Q_н.= q_н* п_н* η_н.о                                                                                                                       (4)

Q_н =70*10 ^-6*(950/60)*0, 86=1,288*10^-3 м³/с;

Q_н≥Q_м

1,288*10^-3 м³/с≥1,054*10^-3 м³/с - условие соблюдается;

       Выбранный насос должен создавать давление  

 р   ≥  Δр_м  + ∑ Δр                                                                                                                    (5)

       Проверим  создает ли насос это давление, если

∑ Δр=0,1 Δр_м                                                                                                                                                                                 (6)

∑ Δр=0,1*5,46=0,546                 

6,3  ≥ 5,46 МПа + 0,546МПа

6,3МПа≥6,06 МПа -   условие соблюдается. 

1.5. Выбор  электродвигателя для привода  насоса 

       Электродвигатель  для насоса  подбираю по справочнику [1,стр.35] в соответствии с мощностью и частотой вращения вала насоса. Уточняем полезную мощность насоса, Вт,

N_н = р_н* Q_н                                                                                                                                                                                                 (7)

N_н =6,3*10⁶*1,288*10^-3 =8,1144 КВт; 
 

       Приводная мощность насоса Г12-24 (max), кВт: 8,1144

       Выбираю трехфазный асинхронный двигатель  АИР160S6 [1,стр.35] 

Таблица 3-Техническая  характеристика трехфазного асинхронного двигателя         

       Определяем  фактическую подачу насоса по фактической частоте вращения вала

Q_н.ф.=q_н*n_н.ф.*η_н.о                                                                                                                     (8)

Q_н.ф =70*10^-6*1000*0,86/60=0,001м³/с= 60,2 л/мин

       Проверим  фактическую частоту вращения вала гидромотора по формуле 

n_м.факт  = Q_н.факт* η_н.о/ q_м                                                                                                           (9)

n_м.факт  =(0,001*60*0,86)/36*10 ^-6=1433 об/мин

       Полученная  частота вращения гидромотора должна быть

n_м.зад ≤ n_м.факт  < n _{м. мах}

1300 ≤ 1433 < 2200

       Определим расхождения    n_м.зад   и   n_м.факт 

Δ= ( п_м.зад   -  п_м.факт ) / п_м.зад                                                                                                   (10)

Δ = (1300-1433)/1300 = 0,093%;

9,3%<10%     -   условие соблюдается. 

1.6. Выбор  рабочей жидкости 

     Данная  рабочая жидкость ВМГ3 походит для использования в нашем гидроприводе, т.к. она используется в гидроприводах лесных машин и имеет широкий диапазон температур от  -40 до +65.

ν_т  = ν₅₀*е ^{-0,025(Т -50)} =10*10⁶*2,7^{-0,025(60-50)}=0,78*10⁴ м²/с

       Данная  рабочая жидкость подходит для использования  на пластинчатом гидромоторе,Г 16-13М.Т.к  подходит по ограничению от 0,10*10⁴ до 45*10⁴. 
 

1.7. Выбор  гидроаппаратуры 

     Гидроаппаратура (гидрораспределители, дроссели, клапаны, кондиционеры) подбирается по пропускной способности (расходу) Q, равной фактической подаче насоса и давлению в местах установки аппаратов.

     Напорные  клапаны выбирают с указанием  давления настройки.

     Фильтры выбирают с учетом требований очистки  рабочей жидкость. Если пропускная способность фильтра недостаточна, то устанавливаются несколько параллельно соединенных фильтров.

  После  выбора записываются технические  данные гидроаппаратов. 

1.7.1. Выбор  гидрораспределителя 

       Гидроаппарат  – устройство, служащее для управления потоками жидкости:

     * изменения или поддержания заданного давления или расхода

       * изменения направления движения потока. 

       Гидрораспределитель - гидроаппарат, основным назначением, которого является изменение согласно внешнему управляющему воздействию направления движения потоков жидкости в нескольких гидролиниях.

       Гидроаппараты совместно с гидромашинами (насосами и гидродвигателями) образуют гидросистемы и, в частности - гидропередачи. 

       Подача  Q = 63,24 л/мин Рабочее давление в месте установки р = 0,63 МПа

       Выбираю гидрораспределитель золотникового типа с ручным управлением

Г 74-14 [1,стр.37] 

Таблица 5-Техническая  характеристика  распределителя Г 74-14

       По  конструкции запорно-регулирусщсго  элемента направляющие гидрораспределители  подразделяются на:

       Золотниковые - изменение направления-потока жидкости осуществляется   осевым смещением запсрно-регулирующего элемента - золотника   цилиндрической или плоской  формы. 

      Крановые  – изменениий поворотом пробки крана, имеющей плоскую, цилиндрическую, комическую или сферичеасую форму. 

          Клапанные-... последовательным  открытием и закрытием рабочих  проходных отверстий клапанами различной конструкции  .       

      В гидроприводах лесных машин применяются  только золотниковые и крановые направляющие гидрораспределители.

      По  числу фиксированных положений  золотника гидрораспределители  разделяются на_двух-  трех-  и _многопозициошые..По числу-линий (ходов):

      Двухходовые - выполняют функции блокировочных  Водном положении золотник гидро распределитель пропускает поток жидкости, в другом- блокирует.  
              Трёхходовой - для управления работой гидроцилиндра одностороннего действия: в одном -положении рабочая полость ГЦ соединяется с напорной гидролинией (рабочий ход), при другом - со сливной (при выполнении холостого хода). 

1.7.2. Выбор  предохранительного клапана 

       Предохранительные клапаны в зависимости от условий  могут работать постоянно или  эпизодически только в момент резкого  повышения давления в гидросистеме.

       При постоянной работе предохранительные  клапаны перепускают жидкость на слив, поддерживая тем самым постоянное или почти постоянное давление в  гидросистеме; такие клапаны называются переливными. При эпизодической  работе предохранительный клапан срабатывает  только при резком увеличении давления в гидросистеме и поэтому является как бы аварийным устройством.

       Выбираю  предохранительный  клапан типа Г 52-14[1,стр.39] 

Таблица 6 -Техническая характеристика предохранительного клапана Г 52-14

1.7.3. Выбор  дросселя 

       По  подаче Q = 63,24 л / мин и рабочему давлению в месте установки

р = 0,63 МПа

       Выбираю дроссель марки       Г 55-14[1,стр.38]

Таблица 7-Технические  характеристики дросселя

1.7.4.  Выбор фильтра  

         Рабочая жидкость в гидроприводах постоянно загрязняется твердыми частицами, которые попадают вместе с жидкостью в насосы, гидродвигатели и гидроаппараты. Это существенно снижает срок службы гидроаппаратов.

       Для очистки от твердых загрязнений  масло пропускают через отделители твердых частиц – фильтры. В зависимости  от сил, которые действуют на частицы  в сепараторах, фильтры могут  быть центробежными, магнитными и электростатическими. В гидроприводе применяются фильтры  с сетчатыми и бумажными фильтрующими элементами, которые обеспечивают нормальную тонкость очистки, задерживая в зависимости  от типа фильтра частицы в 25, 40 или 63 мкм.

       Выбираю  сливной фильтр  С42-5    [1,стр.40] 

Таблица 8 - Техническая характеристика фильтра

1.8. Определение  диаметров трубопроводов 

       Для соединения элементов гидросистемы применяют трубопроводы, внутренний диаметр которых определяется диаметром присоединительной резьбы гидравлических устройств или условным проходом Д, (мм) ,округленным до ближайшего значения из установленного ряда диаметров круга, площадь которого равна площади характерного проходного сечения канала устройства по ГОСТ 16516-80:

    1; 1,6; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250.

       Для обеспечения прочности труб желательно принимать возможно меньшие значения их диаметров. Но уменьшение диаметра влечет за собой увеличение скорости движения жидкости и, как следствие, увеличение потерь давления.

       Поэтому для напорных линий внутренний диаметр  труб d_т(а следовательно, и скорость движения жидкости и) следует соотнести с давлением.

       Рекомендуется (PC 3644-72) скорость движения жидкости v принимать в зависимости от давления:

Давление  р, МПа 2,5    6,3   16    32   63    100

Скорость  в, м/с 2      3,2    4      5     6,3    10

       Для сливных линий рекомендуется υ =2 м/с, а для всасывающих υ<1,6 м/с  

       Для напорных  линий внутренний диаметр  d_т  соотносится с давлением по

РС 3644-72 ,при давлении р=6,3 МПа скорость движения жидкости υ=3,2 м /с

        Определим предварительное значение внутреннего диаметра трубопровода ď_т  :

  ď_т =√ 4Q/π υ                                                                                                                  (11)

ď_т =√ 4*0,0602/3,14*3,2*60    = 20 мм

       Округляю  по ГОСТ 16516-80 до 20мм

       Выбираю бесшовные холоднодеформированные трубы (ГОСТ 8734-75) [1,с.41]                      

       По  ГОСТ 8734-75 определяю фактическое значение наружного диаметра.

d_{т нар} = 25 мм с толщиной стенки δ =1,4 мм

       Определяю  фактическое  значение внутреннего  диаметра для сливных линии:

d_т  = d_{т  нар} - (2*δ+Δδ)                                                                                                      (12)