Расчёт объёмных гидроприводов

Цель работы: изучение методик расчёта объёмных гидроприводов.

 

Примеры расчёта основных параметров объёмных гидроприводов

Пример расчёта гидропривода поступательного движения

Исходные данные и условия расчёта

В объёмном гидроприводе (рис. 1)гидроцилиндр 1 диаметром D = 160мм имеет односторонний шток диаметром d = 80мм. Уплотнение поршня и штока в гидроцилиндре — манжетное. Насос 3развивает давление - 10,1 МПа и подачу –

0,15л /с.Падение давления в сливной гидролинии - 0,1МПа, в напорной - 0,2МПа, утечки масла в гидрораспределителе 2 и в гидроклапане 5при манжетном уплотнении поршня и штока- 1 см³/с. Принять = 0,95.

Определить усилие F и скорость v, развиваемые штоком гидроцилиндра при его движении вправо и влево.

 

Рис. 1. Однодвигательный объёмный гидропривод:

1 – гидроцилиндр; 2 – гидрораспределитель; 3 – насос;

4 – бак; 5 – гидроклапан.

 

Пример решения

1.Определим расход масла гидроцилиндром и давление масла в рабочей полости:

2. Вычислим скорость v и усилие F, развиваемые штоком при его движении: вправо и влево. При манжетном уплотнении поршня и штока в гидроцилиндре принимаем объёмный КПД равным1. Тогда

- для движения влево имеем

- для движения вправо имеем

Пример расчёта гидропривода вращательного движения.

Исходные данные и условия расчёта

В объемном гидроприводе (рис. 2) насос 3при вращении своего приводного вала с частотой n = 1000 мин^-1 развивает подачу Q_н = 50 л/мин. Частота вращения приводного вала насоса изменяется от 500 до 3000 мин^-1. Объёмный КПД гидромотора = 0,98. Пренебрегая утечкой масла в гидроаппаратуре, определить пределы регулирования частоты вращения выходного валагидромотора 1 с рабочим объемом V₀ = 100 см³.

 

Рис. 2. Однодвигательный объёмный гидропривод с гидромотором:

1 – гидромотор; 2 – гидрораспределитель; 3 – насос;

4 – бак; 5 – фильтр.

Пример решения

1. Определим рабочий объём насоса:

2. Определим подачу при min и max частотах приводного вала насоса:

При n_{пр.в.гм min} = 500 мин^-1 имеем:

При n_{пр.в.гм mах} = 3000 мин^-1имеем:

3. Определяем пределы регулирования частоты вращения выходного вала гидромотора. Так как утечка масла в гидроаппаратуре отсутствует, то принимаем . Отсюда имеем:

- n_{пр.в.гм min} = Q_min·η_об /V₀ = 25000·0,98/100 = 245 мин^-1

- n_{пр.в.гм mах} = Q_mах·η_об /V₀ = 150000·0,98/100 = 1470 мин^-1

 

Пример расчёта гидропривода комбинированных движений

Исходные данные и условия расчёта

В многодвигательном объёмном гидроприводе от одного насоса рабочая жидкость (масло) направляется к гидродвигателям (гидромотору и гидроцилиндру). В объёмном гидроприводе (рис. 3) используется гидромотор М с расходом масла q=100 см³ и гидроцилиндр Ц с манжетным уплотнением поршня диаметром D= 100 мм. Насос Н развивает постоянную подачу Q_н=50 л/мин. С учётом суммарной утечки масла в гидроаппаратуре в количестве 300 см³/мин определить:

а). скорость вращения выходного вала гидромотора, когда поршень гидроцилиндра двигается вправо со скоростью v= 2 м/мин;

б). скорость движения вправо поршня гидроцилиндра, когда выходной вал гидромотора вращается с угловой скоростью .

 

Рис. 3. Многодвигательный объёмный гидропривод:

М – гидромотор; Ц – гидроцилиндр; Р1 – распределитель;

Н – насос; К – клапан; Р2 – распределитель

Пример решения

1. Определим необходимый для гидроцилиндра расход жидкости:

2. Определим необходимый для работы гидромотора расход жидкости:

3. Определим скорость вращения выходного вала гидромотора (когда поршень гидроцилиндра двигается вправо со скоростью v = 2 м/мин):

n = Q_гм / q = 34000 / 100 = 340 мин^-1

4. Определим скорость вращения вала гидромотора при :

5. Определим необходимый расход жидкости для работы гидромотора с :

6. Определим необходимую для работы гидроцилиндра подачу насоса:

7. Определим скорость движения вправо поршня гидроцилиндра, когда выходной вал гидромотора вращается с угловой скоростью :

 

Порядок выполнения работы

1. Ознакомится с исходными данными и условиями расчёта гидроприводов.

2. Изучить порядок расчёта гидроприводов.

3. Изучить формулы определения расхода жидкости, рабочего объёма насоса, скоростей движения исполнительных двигателей и пределов их изменения.

Содержание отчёта

Отчёт должен содержать:

· гидравлические схемы гидроприводов;

· исходные данные и условия расчёта гидроприводов;

· примеры решения;

· заключение о проделанной работе.

Контрольные вопросы

1. Нарисовать гидравлические схемы объёмных гидроприводов.

2. Описать конструкции основных элементов и особенности работы гидроприводов.

3. Описать порядок расчёта гидроприводов.

Список литературы

1. Воронов, С.А. Расчёт и проектирование аксиально-поршневых гидромашин с торцевым распределением жидкости: монография / С.А. Воронов. - Ковров: КГТА, 2003.-112 с.

2. Воронов, С.А. Особенности построения и реализации системы проектирования аксиально-поршневых гидромашин / С. А. Воронов. - Вестник РГАТУ, 2014. - № 1.28. – С.92-97.

3. Никитин, О.Ф. Объёмные гидравлические и пневматические приводы / О.Ф. Никитин, К. М. Холин. – М.: Машиностроение, 1981. – 269 с.

4. Башта, Т. М. Объёмные насосы и гидравлические двигатели гидросистем /Т. М. Башта. – М.: Машиностроение, 1974. – 606 с.

5. Василенко, В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин: справочник / В.А. Василенко. – М.: Машиностроение,1983. – 301 с.

6. Свешников, В.К. Станочные гидроприводы: справочник / В.К. Свешников, А.А. Усов. – М.: Машиностроение, 1982. – 464 с.

7. Воронов, С.А.Расчёт и конструирование объёмных гидромашин и гидропередач: учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию. / С.А. Воронов. – Ковров: КГТА, 2012.– 78с.

8. Угинчус, А. А. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы / А.А. Угинчус — Л.: ГЭИ, 1970. — 390 с.

9. Орлов, Ю.М. Объёмные гидравлические машины. Конструкция, проектирование, расчёт / Ю.М. Орлов.- М.: Машиностроение,2006.- 223 с.

10. Наземцев, А.С. Пневматические и гидравлические приводы и системы. Часть 2. Гидравлические приводы и системы. Основы. Учебное пособие / А.С. Наземцев, Д.Е. Рыбалченко. - М.: Форум, 2007. - 304с.

11. Воронов, С.А. Расчёт и проектирование аксиально-поршневых гидроприводов: учебное пособие. / С.А. Воронов, О.В. Косорукова. – Ковров: КГТА, 2011. – 102с.

12. Кулагин, А. В. Основы теории и конструирования объёмных гидропередач / А. В. Кулагин, Ю. М. Демидов, В. Н. Прокофьев, Л. А. Кондаков; под ред. В. Н. Прокофьева. – М.: Высшая школа, 1968. – 400 с.

13. Марутов, В.А. Гидроцилиндры. Конструкция и расчёт. / В.А.Марутов, С.А. Павловский. – М.: Машиностроение, 1966 – 172 с.: ил.

14. Учебный курс гидравлики маслянистых жидкостей. Основная ступень. / G.L. Rexroth GmbH, 2000. – 160 с.: ил.

15. Воронов, С.А. Конструкции, характеристики, испытания центробежных насосов: Учебно-методическое пособие по дисциплине «Лопастные гидромашины и гидродинамические передачи». / С.А. Воронов. – Ковров: КГТА, 2014. – 47 с.

16. Спиридонов, Е.К. Расчёт и проектирование лопастных насосов: Учебное пособие к курсовому проекту / Е.К. Спиридонов, Л.С. Прохасько. – Челябинск: издательство ЮУрГУ, 2003. – 62с.

17. Воронов, С.А. Конструкторско-технологические особенности центробежных насосов: Учебное пособие. / С.А. Воронов, Ю.В. Сергеев. - Ковров: КГТА, 2003.-24 с.