Описание работы и свойства гидравлической схемы

Содержание

 

Описание работы и свойства гидравлической схемы

1.1 Характеристики объемного гидропривода машины

1.2 Движение силовых и управляющих потоков для первого рабочего органа

1.3 Движение силовых и управляющих потоков для второго рабочего органа

Предварительный расчет объемной гидропередачи. Выбор комплектующих

 2.1 Цели и условия расчета

 2.2 Расчетная схема

 2.3 Мощности на рабочих органах

 2.4 Выбор номинального давления

 2.5 Выбор насосов и расчет их производительности

 2.6 Выбор гидродвигателей

 2.7 Выбор рабочей жидкости

 2.8 Выбор трубопроводов и расчет толщины их стенок

 2.9 Выбор распределителей

 2.10 Выбор фильтров

 2.11 Выбор предохранительных клапанов

Проверочный статический расчет объемной гидропередачи

  3.1 Цели и условия расчета

 3.2 Расчетная схема. Определение потерь давления

 3.3 Вращающие моменты и силы на выходных звеньях гидродвигателей

Расчет параметров тепловой защиты гидропередачи

 4.1 Исходные данные расчета

 4.2 Параметры бака

 4.3 Параметры теплообменного аппарата

 4.4 Производительность вентилятора

 Список литературы

Описание работы и свойства гидравлической схемы

Характеристики объемного гидропривода машины

 

Рабочая жидкость подается из гидробака Б через общую всасывающую линию индивидуальными аксиально-поршневыми насосами в напорные линии, идущие к рабочим органам через гидрораспределители.

Приводы рабочих органов реверсивные, нерегулируемые. От первого насоса Н 1 приводится высокомоментный гидромотор М привода рабочего органа № 1 (вращательного действия). От второго насоса Н2 приводится гидроцилиндр привода рабочего органа №2 (поступательного действия).

Для изменения направления движения гидродвигателя и рабочего органа, включения - выключения гидродвигателей использованы трехпозиционные, четырехлинейные распределители с гидравлическим управлением (Р2) и электрическим управлением (Р1). В приводе рабочего органа № 1 установлен распределитель с закрытым центром, а в приводе рабочего органа № 2 - с открытым.

Первичную защиту гидросистемы (от активных и реактивных перегрузок для РО1 и от реактивных и инерционных при пуске для РО2) обеспечивают предохранительные клапаны КП 1, КП 2 непрямого действия. В приводе РО 1 с электрическим управлением, нормально открытый, в приводе РО2 неуправляемый. Первичная защита РО1 настроена на давление 35 МПа, первичная защита РО2 – 35 МПа. Вторичную защиту (от инерционных перегрузок при торможении, а также от реактивных и температурных перегрузок) обеспечивают блоки вторичной защиты (А4, А5), установленные между рабочими линиями гидродвигателей за распределителями. Вторичная защита гидромотора настроена на давление 37 МПа, гидроцилиндра – 37 МПа. Контроль давления рабочей жидкости в напорных линиях осуществляется с помощью манометров МН 1, МН 2, МН3, МН4. Перед фильтрацией рабочая жидкость охлаждается в теплообменном аппарате АТ. Температура жидкости в баке контролируется термометром Т.

Сливные линии от гидродвигателей объединены в общую сливную магистраль. Слив из магистрали производится через фильтровальную установку Ф.

Предварительный расчет объемной гидропередачи. Выбор комплектующих

Цели и условия расчета

Цели: выбрать насосы, рабочие жидкости для зимы и для лета, гидродвигатели, трубопроводы, распределители, предохранительные клапаны. Условия: комплектующие выбраны на основании статического расчета, при установившихся движениях рабочих органов. Температура жидкости оптимальная.

 

Расчетная схема

 

Расчетная схема для предварительного расчета объёмной гидропередачи:

Рисунок 1 - Расчетная схема к предварительному расчету

Мощности на рабочих органах

 

Мощность на РО 1 Р_РО1, Вт:

 

, (2.1)

. (2.2)

где  - мощность насоса на РО1 ();

 - полный КПД насоса ();

 - КПД, учитывающий потери мощности на пути от насоса до гидродвигателя и от гидродвигателя до бака ();

 - полный КПД гидродвигателя ( - для радиально-поршневого мотора; - для гидроцилиндра);

 - КПД передачи между гидродвигателем и рабочим органом ();

 

,

 

Мощность на РО 2 Р_Р02, Вт:

 

, (2.3)

, (2.4)

. (2.5)

 

где  - мощность дизеля ();

 - мощность насоса РО1 на входе ().

 

,

,

Выбор номинального давления

 

Номинальное давление р_ном, МПа:

 

 (2.6)

 

где Р_РО – мощность на рабочем органе, кВт.

 

,

.

 

Окончательно принято номинальное давление для гидропередачи 25 МПа.

Таблица 2.2 – Характеристики насосов

Рабочие органы, приводимые насосом	РО1	РО2
Марка насоса	310.80	310.112
Рабочий объем q н,см^3	80	112
Давление, МПа номинальное рном максимальное рмакс	20 30	20 35
Частота вращения валов, об/с номинальная n ном максимальная n макс	25 55,8	25 50
Номинальная мощность на валу , кВт	41	56
КПД полный объемный	0,91 0,95	0,91 0,95

 

 Для второго РО2 выбраны два насоса марки 310.112

 

Необходимая частота вращения вала насоса n _{н необх}, об/с:

 

, (2.7)

об/с,

об/с.

 

Насос привода РО1 дефорсирован по частоте, т.к. , насос привода РО2 дефорсирован по частоте, т.к.

Передаточное отношение привода насоса u _пн:

 

, (2.8)

,

.

 

Производительность насоса Q _н, л/мин:

 

.(2.9)

,

.

Таблица 2.3 - Характеристики гидромотора

Параметры	МР-700
Рабочий объем , см^3	707
Максимальное давление, МПа	25
Номинальный давления, МПа	21
Частота вращения вала, об/мин: минимальная номинальная максимальная	1 120 340
Номинальная мощность Рном, кВт	26,17
Номинальный вращающий момент ,	2160
КПД при номинальных параметрах: гидромеханический полный	0,9 0,85
Масса, кг (без рабочей жидкости)	100
Темпераратура рабочей жидкости, ^оС минимальная максимальная	-25 +75

 

Фактическая частота вращения вала гидромотора, об/мин:

, (2.11)

.

 

Таблица 2.4 – Характеристики гидроцилиндра

Диаметр поршня D,мм	Диаметр штока d,мм	Отношение рабочих площадей	Минимальный ход штока ,мм	Максимальный ход штока ,мм
100	60	1,65	800	1250

 

Выбран стандартный ход штока

 

Выбор рабочей жидкости

 

В качестве рабочих принимают специальные гидравлические жидкости, рекомендуемые для выбранных насосов. Температуры застывания принимаемых жидкостей должны быть ниже минимальной температуры воздуха на 10⁰…15⁰С. Для летнего периода работы принята рабочая жидкость МГЕ-46В, а для зимнего периода работы – ВМГЗ .

Таблица 2.5 – Технические характеристики рабочих жидкостей

Марка жидкости	Плотность при +50^0 С, кг/м^3	Кинематическая вязкость при +50^0 С, м^2/с^.10^6	Температура застывания,  ^0С	Температурные пределы применения насосов, ^0С		Условия применения
				Шестеренных	аксиально-поршневых
ВМГЗ	890	18	-45	-40…+25	-40…+65	При отрицательных температурах воздуха
МГЕ-46В	890	46	-32	-10…+60	+5…+85	При положительных температурах воздуха

 

Выбор распределителей

 

Распределители выбирают по принципиальной схеме (числу позиций и линий, с открытым или закрытым центром), по расходу и давлению жидкости, а также по заданному типу управления . Для управления РО1 выбран трехпозиционный, четырехлинейный распределитель с закрытым центром и гидравлическим управлением. Для управления РО2 выбран трехпозиционный, четырехлинейный распределитель с открытым центром и электрическим управлением.

Таблица 2.6 – Характеристики распределителей

Рабочий орган	РО1	РО2
Тип распределителя	В	1Р
Диаметр условного прохода, мм	16	32
Расход рабочей жидкости, л/мин: номинальный максимальный	125 240	700 900
Номинальное давление в напорной линии, МПа	32	32
Схема исполнения	с закрытым центром	с открытым центром
Вид управления	Электрическое	электрическое
Упрощенное обозначение	В.E.16.44	1Р.И.32.64

Выбор фильтров

 

Фильтры выбирают по требуемой тонкости фильтрации (обычно 10…40мкм) и по расходу жидкости . Пропускная способность фильтровальной установки , л/мин:

 

 , (2.26)

 

.

Таблица 2.7 – Характеристики фильтров

Марка (тип) фильтра	Количество фильтров	Тонкость фильтрации, мкм	Номинальный расход, л/мин	Суммарный расход, л/мин
1.1.50 – 25	2	25	250	500

 

Таблица 2.8 – Характеристики клапанов первичной защиты по ТУ2-053-5749043-002-88

Параметр	РО1	РО2
	Диаметр условного прохода, мм 30мм
Расход жидкости, л/мин: номинальный максимальный	250 350	250 350
Упрощенное обозначение	30-20-133	30-25-11

Давление настройки первичной защиты , Па:

. (2.27)

 

гидропередачи РО1:

 

 

гидропередачи РО2:

 

 

Давление настройки вторичной защиты , Па:

 

. (2.28)

 

гидропередачи РО1:

 

 

гидропередачи РО1:

 

Цели и условия расчета

Цели: определение потерь давления на пути от насосов до гидродвигателей и до бака, вращающих моментов и сил на выходных звеньях гидродвигателей и на рабочих органах, корректировка параметров привода (при необходимости).

Условия: движения рабочих органов установившиеся; температура жидкости равна 20^оС.

3. 2 Расчетная схема. Определение потерь давления

 

В данной работе составляют расчетную схему и вычисляют потери давления для каждой из гидропередач.

 

Рисунок 2-Расчетная схема к проверочному расчету для первого рабочего органа

РО1

1,2,3,4,6,7,8,9,10,11,12,14,15,16,17,18,21,24-соединения. 3,7,8,11,15,16-крестовины и тройники. 1,2,4,6,9,10,12,14,17,18,19,21,22,24-штуцера. L-повороты, колена. 20-теплообменный аппарат. 23-фильтры. 25-выход в бак.

Рисунок 3-Расчетная схема к проверочному расчету для второго рабочего органа РО2

 

1,2,3,4,5,6,7,9,10,11,12,13,14,17,18,21,24,25,27-соединения. L-повороты, колена.

5,6,10,13,17,18-крестовины, тройники. 1,2,3,4,7,9,11,12,14,16,19,21,22,24,25,27-штуцера. 28-выход в бак. 8,15-распределитель. 23-теплообменный аппарат.26-фильтры.

Таблица 3.1 – Характеристики трубопроводов

Характеристики	Участок трубопровода
	Насос - гидромотор		Гидромотор – сливная линия		Сливная линия - бак
	РО1	РО2	РО1	РО2	РО1	РО2
Длина трубопровода , м	6	6	6	6	6	6
Условный проход d, мм	23	35	23	35	60	60
Количество штуцеров	4	5	2	2	7	7
Количество крестовин и тройников	3	3	1	1	2	2
Количество колен	4	12	3	4	-	3

Линейные потери давления , Па:

 

,(3.1)

где  - коэффициент гидравлических потерь, который зависит от режима течения;

 - длина трубопровода, м;

 - плотность жидкости, кг/м³ (для ВМГЗ );

 - диаметр трубопровода, м;

 - скорость жидкости в трубопроводе, м/с:

 

(3.2)

 

 Коэффициент гидравлических потерь :

 

, если <2320; (3.3)

, если >2320, (3.4)

 

 где  - число Рейнольдса:

 

, (3.5)

 

где  - коэффициент кинематической вязкости жидкости при температуре +20⁰ С, м²/с (для ВМГЗ ).

Линейные потери на участке насос – гидродвигатель для РО1:

 

,

,

,

, , , .

 

Линейные потери на участке насос – гидродвигатель для РО2:

 

,

,

,

, , , .

 

Линейные потери на участке гидродвигатель - сливная линия для РО1

 

,

,

,

, , , .

 

Линейные потери на участке гидродвигатель - сливная линия для РО2

 

,

,

,

, , , .

 

 Линейные потери на участке сливная линия – бак:

 

,

,

,

, , , .

Местные потери , Па:

, (3.6)

где  - коэффициент местного сопротивления.

Таблица 3.2 – Коэффициенты местного сопротивления

Сопротивление
Штуцер	0,1
Тройник	0,2
Крестовина	0,2
Выход сливного трубопровода в бак	1
Колено	0,3
Распределитель	20
Теплообменный аппарат	50
Фильтр	50

 Расчет местных потерь для РО1:

 

,

,

.

 

Расчет местных потерь для РО2:

 

,

,

.

 

Результаты расчетов всех потерь давления сведены в таблицу 3.3

 

  Таблица 3.3 – Характеристики участков гидропередачи. Результаты расчетов потерь давления

Участок	l, м		d, м	, м/с	R		МПа		, МПа	МПа
Насос – гидродвигатель	6	РО1	23	4,1	3493	0,0412	0,077	22,2	0,159	0,246
		РО2	35		5315	0,0371	0,045	24,7	0,176	0,221
Гидродвинатель-сливная линия	6	РО1	23	4,1	3493	0,0412	0,077	21,3	0,152	0,229
		РО2	35		5315	0,0371	0,045	21,6	0,154	0,199
Сливная линия-бак	6	РО1	60	2	4444	0,0388	0,007	152,1	0,259	0,266
		РО2						153	0,260	0,267
Сумма потерь давления для РО1  МПа, для РО2 МПа.

 

Таблица 8 – Заданные и полученные характеристики приводов

РО			Относительное отклонение
	Задано	Получено
РО1	24 кВт	23,7 кВт	1%
РО2	79,64 кВт	83 кВт	5%

Исходные данные расчета

 

 Желаемая установившаяся температура жидкости Т_уст = +50^оС, температура воздуха Т_в = +20^оС. Гидропередача работает в непрерывном режиме. Мощность на входе насоса кВт первого рабочего органа РО1и кВт. ГП в предремонтном состоянии.

Параметры бака

 

Выбор бака производен из условия отстоя и успокоения жидкости. Этим условиям удовлетворяет бак, объем которого примерно на 25% больше объема жидкости, перекачиваемой всеми насосами за 1-2 минуты (60-120 секунд).

 

, (4.1),

Площадь бака:

, (4.2)

.

Список литературы

1. Мокин Н.В. «Объемный гидропривод», метод. указания по выполнению курсовой работы. Н., 1999. 39с.

2. Мокин Н.В. «Гидравлические и пневматические приводы».

 Н. 2004. 353с.

3. СТП СГУПС 01.01 – 2000 «Курсовой и дипломный проекты. Требования к оформлению». Н. 2000. 40с.

Содержание

 

Описание работы и свойства гидравлической схемы

1.1 Характеристики объемного гидропривода машины

1.2 Движение силовых и управляющих потоков для первого рабочего органа

1.3 Движение силовых и управляющих потоков для второго рабочего органа

Предварительный расчет объемной гидропередачи. Выбор комплектующих

 2.1 Цели и условия расчета

 2.2 Расчетная схема

 2.3 Мощности на рабочих органах

 2.4 Выбор номинального давления

 2.5 Выбор насосов и расчет их производительности

 2.6 Выбор гидродвигателей

 2.7 Выбор рабочей жидкости

 2.8 Выбор трубопроводов и расчет толщины их стенок

 2.9 Выбор распределителей

 2.10 Выбор фильтров

 2.11 Выбор предохранительных клапанов