МЕТОДИКА РАСЧЕТА СИСТЕМЫ ГИДРОПРИВОДА 





Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

МЕТОДИКА РАСЧЕТА СИСТЕМЫ ГИДРОПРИВОДА



 

Согласно разработанной схеме произвести расчет гидропривода. Для этого из таблицы 4 выбрать исходные данные своего варианта.

 

Таблица 4. Исходные данные для расчета гидропривода

 

№ зада ния Нагруз ка на рабочем органе, Н Рабочая подача, м/мин/с-1 Скорость быстрого перемещения, м/мин/с-1 Диаметр цилиндра, м Диаметр штока, м Рабочий объем гидро мотора, м3 Максима льно допустимая температу ра масла, оС
1 2 3 4 5 6 7 8
1. 25000 0,06 - 0,125 0,050 - 8
2. 11500 0,10/0,15 - 0,100 0,065 - 45
3. 4 135 185 - - 8∙10-6 55
4. 18,5 60 80 - - 35∙10-6 60
5. 5 100 155 - - 8∙10-6 65
6. 10 100 160 - - 18∙10-6 45
7. 13000 0,05 0,100 0,075 0,035 - 50
8. 2500 0,10 0,150 0,045 0,025 - 55
9. 12000 0,02 0,06 0,105 0,045 - 60
10. 6500 0,06/0,08 0,12 0,065 0,032 - 65
11. 3500 0,08/0,10 0,30 0,050 0,035 - 45
12. 10000 0,05 0,08 0,090 0,055 - 55
13. 9500 0,07 0,10 0,100 0,065 - 55
14. 14,5 75 100 - - 35∙10-6 60
15. 8000 0,20 - 0,075 0,040 - 65
16. 11 80/40 - - - 18∙10-6 45
17. 26500 0,07 0,10 0,125 0,075 - 50
18. 15000 0,08 0,12 0,100 0,065 - 55
19. 12500 0,10 0,15 0,090 0,055 - 60
20. 10500 0,09 0,20 0,075 0,040 - 65
21. 22000 0,07 0,12 0,105 0,055 - 45
22. 6000 0,04 0,10 0,065 0,035 - 50
23. 23500 0,06 0,08 0,125 0,075 - 55
24. 5,5 55/65 195 - - 8∙10-6 60
25. 9,5 60/80 120 - - 18∙10-6 65
26. 13,5 85 125 - - 35∙10-6 45
27. 10,5 110 170 - - 18∙10-6 50
28. 3,5 100 140 - - 8∙10-6 55
29. 2800 0,25 - 0,045 0,032 - 60

 


                                                                                      Продолжение таблицы 4

1

2

3 4 5 6

7

8

30. 8500

0,09/0,13

- 0,100

0,075

-

65
31. 9000

0,05

0,15 0,090

0,065

-

45
32. 18500

0,07

0,12 0,105

0,050

-

50
33. 9500

0,12

0,16 0,075

0,035

-

55
34. 5000

0,05

0,08 0,065

0,025

-

60
35. 2

3

4 5

6

7

8
36. 9

100

140 -

-

18∙10-6

65
37. 26500

0,07

0,10 0,125

0,065

-

45
38. 10500

0,12

0,20 0,090

0,060

-

50
39. 4,5

120/140

160 -

-

8∙10-6

55
40. 1500

0,10/0,15

0,30 0,045

0,035

-

60
41. 4500

0,09

0,14 0,075

0,045

-

65
42. 16000

0,04

0,06 0,100

0,055

-

45
43. 3500

0,10

0,25 0,065

0,045

-

50
                     

 

 3.1 Основные зависимости для расчета гидросистем

 

Порядок расчета гидропривода может быть различным. При определении основных расчетных параметров рекомендуется использовать литературные данные [1, 4, 5, 6, 9, 10, 12, 13]. С целью сокращения объема труда наиболее распространенные зависимости определения параметров гидросистем, а также последовательность расчетов приведена в таблице 5. Принятые условные обозначения приведены в приложении В.

 

Таблица 5. Рекомендуемые зависимости определения основных параметров гидросистем

Номер формул Наименование расчетных параметров Расчетная формула Размерность
1 2 3 4

1. Расчет параметров потока и гидролиний

3-1 Удельный вес жидкости γ = ρ ∙ g Н/м3
3-2 Динамический коэффициент вязкости µ = ρ ∙ ν Н∙с/м2=Па∙с
3-3 Максимальный расход жидкости для гидропривода с цилиндром (предв. расчет) Qmax = (1,1…1,2) ∙ υmax∙Sэф     м3

 


 

                                                                                      Продолжение таблицы 5

1

2

3

4  

3-4

Максимальный расход жидкости для гидро­при­вода с гидромото­ром (предв. расчет)

 

(1,2…1,3)∙ ωmax ∙g

  м3  

3-5

Внутренний диаметр гидролинии

di ≥1,13 ∙Qmax

м  

3-6

Число Рейнольдса

Rei = υi ∙ di / ν

безразмерное  

3-7

Коэффициент потерь для ламинарного потока

λ i = K / Rei , где

К=75 – для жестких трубопроводов

К=150 – для гибких шлангов

  то же  

3-8

Коэффициент потерь для турбулентного потока

  то же  

3-9

Потери давления по длине

  Н/м2=Па  

3-10

Потери давления на местных сопротивлениях

  Н/м2=Па  

3-11

Суммарные потери давления

∑∆P =∑∆Pei +∑∆PMi

Н/м2=Па  

2 Расчет параметров гидропривода

3-12

Давление, развиваемое насосом

Рн1 + ∑∆P

Н/м2=Па

3-13

Давление в напорной полости гидроцилиндра

Н/м2=Па

3-14

Силы трения в уплотнениях и направляющих

  ∑T = 0,1R

 

Н

3-15

Давление в напорной полости гидромотора

, где       ∑Mтр ≈ 0,1 Мп

 

Н/м2=Па

 

 

Н∙м

 

Н∙м

             

 


Продолжение таблицы 5

1

2 3

4

 
3-16

Производительность насоса (дроссельный способ регулирования)

где Qкл=(5..7)∙10-5

  м3/с   м3  
 3-17

Производительность насоса (объемный способ регулирования)

Для зажимных устройств производительность насоса определяется исходя из заданного времени срабатывания (2…5 с)

 

м3

3-18

Расход жидкости, потребляемой гидродвигателем

м3

3-19

Расход жидкости, потребляемой гидроцилиндром:

-при прямом ходе

-при обратном ходе

  Qmax1=Vmax1∙ Sэф1  Qmax2 = Vmax2 ∙ Sэф2

 

м3

м3

3-20

Объемные потери на одном элементе гидропривода

  ∆Qiут ∙ ∆P

 

м3

3-21

Перепад давлений:

-на гидродвигателе

-на аппарате

  ∆P=Р12 ∆P=Рвхвых

 

Н/м2=Па

Н/м2=Па

3-22

Мощность, потребляемая насосом

где ηг=1, Pклн+(0,2..0,3)

Н∙м/с=Вт

 

безразм.

Н/м2=Па

3-23

Мощность приводного электродвигателя

Nэ=Nн/ ηэ , где ηэ =0,85…0,95

Н∙м/с=Вт

безразмер.

 

3. Тепловой расчет гидропривода

 
3-24

Мощность, расходуемая на нагревание жидкости

NT= Nн ∙ (1-ηc), где ηc =0,4..0,6

Н∙м/с=Вт

 

 
3-25

Тепловой поток, идущий на нагревание жидкости

QT=NT

Н∙м/с=Вт

 
             

 


Продолжение таблицы 5

1

2

3 4
3-26

Тепловой поток, отводимый через охлаждающую поверхность бака

QT = α ∙ SБ ∙ ∆to, где ∆to= toм- toо, toо = (15…20)оС, toм = 60оС α = 4,5…7 – для гидробака, расположенного в нише или вблизи стен в помещении; α = 12…17 – расположенного на открытых местах; α = 17…23 – при охлаждении поверхности бака вентилятором  Н∙м/с=Вт   град(оС) град(оС) град(оС) Вт/м2град     Вт/м2град     Вт/м2град
3-27

Объем масла в баке, выраженный через площадь поверх­ности теплоотдачи

    м3
3-28

Объем масла в баке (предварительный расчет)

VM = (120…180) ∙ Qн Если величина VM, вычисленная по формуле (3-27), значительно превышает VM, определенную по формуле (3-28), в гидроприводе необходима установка теплообменника м3

4. Расчет фильтра

3-29

Активная площадь фильтра

, где ∆P = (0,05…0,15) МПа м2   Н/м2=Па  

5. Расчет аккумулятора

3-30

Пружинный аккумулятор

C∙h=(Pmax – Pmin)∙Sл

где Pmax/ Pmin≤ 1,3

 

3-31

Наибольший объем жидкости, накапливаемой в пружинном аккумуляторе

 

    м3
             

 


                                                                                      Продолжение таблицы 5

1

2

3 4
3-32

Наибольший объем жидкости, накапливаемой в газгидравлическом аккумуляторе

,

Где для приближенных расчетов можно принять:

V1=(8…10)∙V, Vk=(9..10)∙V,

Pmax/Pmin=0,9

Pmin/Pmax=0,5…0,7

Минимальную полезную емкость аккумулятора обычно принимают V=1,5 ∙ Qн

  м3
           

 

Местные сопротивления, помимо локальных сопротивлений в трубопроводах включают в себя и гидравлическое сопротивление элементов гидроаппаратуры. Эти сопротивления являются паспортными характеристиками гидроаппаратов, величины их следует производить в 2 этапа:

1. По усредненным данным (таблица 11) назначить ориентировочное падение давления на гидроаппарате.

2.  После конкретизации типа гидроаппарата уточнить его сопротивление по его паспорту или по литературным данным.

В итоге общие потери давления состоят:

∑∆P =∑∆Pl +∑∆PM = ∑∆Pl + (∑∆Pг.а. +∑∆Pм.т.), где

∑∆Pг.а. – потери давления на всех гидроаппаратах;

∑∆Pм.т – потери давления на местных сопротивлениях в трубопроводе.

 

3.2 Рекомендуемая последовательность расчета гидросистем

 

3.2.1 Выбрать рабочую жидкость по рекомендациям таблицы 6 или по [6, 9, 10, 12] и по зависимостям (3-1 и 3-2) определить ее характеристики.

 

Таблица 6. Характеристики некоторых рабочих жидкостей, используемых в гидросистемах.

Рабочая жидкость Кинематический коэффициент вязкости при температуре 50оС ν, м2

Плотность

ρ, кг/м3

 
Масло веретенное АУ 13 ∙10-6

888…896

 
Масло индустриальное: И-12А И-20А И-30А

 

12∙10-6

20∙10-6

30∙10-6

 

876…891

881…901

896…916

Масло турбинное 22(Т22) -“-                  30(Т30)

22∙10-6

30∙10-6

900

900

Масло ВНИИ НП-403

30∙10-6

900

         

3.2.2 Определить скорости течения жидкости в элементах гидропривода (таблица 7 или [7,9,10,12])

 

Таблица 7. Рекомендуемые скорости движения жидкости в элементах гидропривода

Элементы гидросистемы Максимальная скорость υi, м/с
Всасывающий трубопровод 1
Сливной трубопровод 2
Напорный трубопровод 3…5
Гидроаппаратура и местные сопротивления 3…10

 

Согласно данным таблицы 7 и в соответствии с зависимостями (3-3 и 3-4) определить (предварительно) расход жидкости, проходящей по магистралям гидропривода.

При расчете привода с гидромотором следует помнить, что в задании предусмотрено линейное перемещение исполнительного органа. Поэтому необходимо разработать принципиальную схему преобразования вращательного движения в поступательное и согласно ей определить частоту вращения ротора гидромотора. Все необходимые для расчета данные принять конструктивно.

3.2.3 Определить внутренний диаметр гидролинии на всех участках, используя зависимость (3-5) и округлить согласно нормальному ряду внутренних диаметров гидросистем (таблица 8).

 

Таблица 8. Нормальный ряд внутренних диаметров гидролиний гидросистем

di ,

м

0,003 0,004 0,006 0,008 0,010 0,013 0,015 0,020
0,025 0,032 0,040 0,050 0,060 0,070 0,080 0,100

 

3.2.4 Применяя зависимости (3-6)-(3-9) и данные таблицы 9 и [5] определить потери давления по длине для каждого участка гидросистемы.

 

Таблица 9. Шероховатость внутренней поверхности гидравлических труб, рукавов и шлангов

Материал труб и способ их изготовления Средняя высота микронеровностей ∆, м
Стальные холоднотянутые и холоднокатаные трубы 4 ∙ 10-6
Стальные горячекатаные трубы 4 ∙ 10-5
Медные, латунные, свинцовые холоднотянутые трубы (0,15-1,0)∙ 10-6
Алюминиевые и из алюминиевых сплавов холоднотянутые трубы (0,15-6,0)∙ 10-5
Рукава и шланги резиновые 3∙ 10-5

 

Конструктивные особенности рассчитываемой гидравлической системы (длины гидравлических линий, число и типы разветвлений, типы труб и шлангов, виды соединений) принять самостоятельно, согласно [2,9,10, 11,12].

3.2.5 Определить потери давления на местных сопротивлениях по зависимости (3-10), таблице 10 и [6, 9, 10].

 

Таблица 10. Коэффициенты местного сопротивления некоторых гидравлических элементов

Тип местного сопротивления Коэффициент местного сопротивления
Вход в трубу и выход из трубы 0,5
Поворот трубы на 90о с радиусом 2,5…5 диаметров   0,3
Т-образный тройник 1-2
Колено под углом 90о 2
Присоединительные штуцеры и переходники 0,15

 

3.2.6 По зависимости 3-11 и таблице 11 определить суммарные потери давления.

 

Таблица 11. Падение давления на некоторых элементах гидропривода

Наименование гидроаппаратуры Потери давления ∆P, МПа
Напорный золотник 0,2…0,25
Напорный золотник с обратным клапаном   0,2…0,3
Обратный клапан 0,2
Дроссель 0,2…0,35
Реверсивный распределитель 0,2…0,3
Кран управления 0,1…0,2
Дроссель с регулятором 0,3…0,6
Фильтр 0,05…0,15

 

3.2.7 Используя зависимости (3-12)-(3-15) определить давление, развиваемое насосом.

3.2.8 Рассчитать производительность насоса, применяя зависимости

(3-16)-(3-22), данные таблиц 12, 13 и округлить до ближайшего по нормальному ряду (таблица 14). Выбрать насос [6, 1, 13, 14].

 


Таблица 12. Коэффициенты утечек жидкости в гидроаппаратуре

Элементы гидросистем Коэффициент утечек Кут, м/с ∙ Н
Гидроцилиндр (6,5…8)∙ 10-14
Аксиально-поршневой гидромотор (33…85)∙ 10-14
Пластинчатый гидромотор (330…850)∙ 10-14
Аппаратура (для одного гидроаппарата) (1,65…4)∙ 10-14

 

Таблица 13. К.п.д. основных типов насоса

Тип насоса η о η м η г
Шестеренный 0,95…0,96 0,91…0,94 0,87…0,90
Пластинчатый 0,65 0,77 0,60…0,80
Радиально-поршневой 0,94…0,98 0,80…0,95 0,75…0,93
Аксиально-поршневой 0,97…0,98 0,97…0,98 0,85…0,95

 

Таблица 14. Номинальный расход насосов

Номинальный расход насоса, м3

5 ∙ 10-6 58 ∙ 10-6 8 ∙ 10-6 83∙ 10-6 13 ∙ 10-6 117 ∙ 10-6 20 ∙ 10-6 167 ∙ 10-6 30 ∙ 10-6 233 ∙ 10-6 42 ∙ 10-6 133 ∙ 10-6

 

3.2.9 Рассчитать электродвигатель по зависимости 3-23 и определить общий к.п.д. (см. табл. 13), выбрать электродвигатель [10], причем частота его вращения должна соответствовать числу оборотов ротора выбранного насоса.

3.2.10 Применяя зависимости (3-24)-(3-28) и используя [12, 14] выполнить работу гидропривода.

3.2.11 Рассчитать фильтр по зависимости 3-29 используя данные таблицы 15 или [9, 10] и выбрать стандартный [6, 11].

 

Таблица 15. Коэффициенты проницаемости фильтрующих материалов

Фильтрующий материал Коэффициент К
Сетка проволочная № 01                 -“-     № 009                -“-      №006 11 9 6
Сетка проволочная с ячейкой 0,2х0,2 мм   1
Фильтр проволочный с размером щели 0,08 мм 0,1
Фетр авиационный 0,037
Бумага АФБ-2 0,036
Сетка проволочная плющеная с ячейкой 0,02х0,02 м   0,022
Картон фильтровальный 0,012

 

3.2.12 Используя зависимости (3-30)-(3-32) и данные [12, 15] произвести расчет гидроаккумулятора.

3.2.13 Согласно определенным параметрам выбрать аппаратуру [6, 10,13].

3.2.14 По результатам расчета построить график потерь давления на напорном и сливном трубопроводе.

 

 

4 ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

Графическая часть самостоятельной работы состоит:

4.1 В выполнении выбранной принципиальной гидравлической схемы согласно правилам действующей технической документации.

4.2 В разработке конструкции одного из устройств предполагаемого гидропривода (насос, гидромотор, насосная станция и т.п.).

4.3 В разработке конструкции соединений трубопроводов с различными гидравлическими аппаратами с использованием стандартных и оригинальных решений.

4.4 В построении графика потерь давления при движении жидкости по одной из гидравлических линий..

 

 

5 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

Пояснительная записка оформляется согласно действующим правилам

оформления технической документации [15].

В пояснительной записке должно быть приведено:

5.1 Задание на выполнение самостоятельной рабоы с приведением схем и эскизов необходимой гидроаппаратуры и ее условным изображением.

5.2 Анализ работы каждого гидроаппарата и место его установки.

5.3 2-3 варианта принципиальной гидравлической схемы. Анализ их работы с указанием достоинств и недостатков и на его основе выбор основной схемы.

  5.4 Расчет гидропривода, выполненный по методике, приведенной в разделе 3 или по любой другой методике.

5.5 График потерь давления в гидросхеме.

5.6 Перечень выбранной гидравлической аппаратуры с указанием стандарта и основных рабочих характеристик.

5.7 Выводы по проделанной работе, в которых подводятся ее итоги и приводятся основные результаты расчета.

5.8 Перечень использованной литературы.

 


6 Перечень литературы, рекомендованной к использованию при выполнении курсовой работы

 

1. Никитин О.Ф., Холин К.М. Объемные гидравлические и пневматические приводы. – М.: Машиностроение, 1981. – с. 268.

2. Правила выполнения гидравлических и пневматических схем. ГОСТ 2.704-76. – с. 80.

3. Обозначения условные и графические в схемах. ГОСТ 2780-68, ГОСТ 2782-68. – с. 62.

4. Башта Т.М., Руднев С.С., Некрасов Б.Б. и др. Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы. – М.: Машиностроение, 1970. – с. 502.

5. Дробнис В.Ф. Гидравлика и гидравлические машины. – М.: Просвещение, 1987. – с. 220.

6. Свешников В.К., Усов А.А. Станочные гидроприводы. – М.: Машиностроение, 1982. – с. 462.

7. Байбаков О.В., Бутаев Д.А., Калмыкова З.А. и др. Лабораторный курс гидравлики насосов и гидропередач. – М.: Машиностроение, 1974. – с. 414.

8. Абрамов Е.И., Колесниченко К.А., Маслов В.Т. Элементы гидропривода: справочник, изд. 2-е, перераб. И доп. Киев: Техника, 1977. – с. 320.

9. Аврутин Р.Д. Справочник по гидроприводам металлорежущих станков. – М.: Машиностроение, 1965. – с. 355.

10. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х томах. – М.: Машиностроение, 1979. – с. 557.

11. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика: Справочное пособие. – М.: Машгиз, 1963. – с. 560.

12. Бим-Бад Б.М., Кабаков М.Г., Прокофьев В.Н. и др. Атлас конструкций гидромашин и гидропередач. – М.: Машиностроение, 1990. – с. 126.

13. Юшкин В.В. Основы расчета объемного гидропривода. Минск: Вышэйшая школа, 1982. – с. 346.

14. Данилов Ю.А., Кирилловский Ю.Л., Колпаков Ю.Г. Аппаратура объемных гидроприводов: рабочие процессы и характеристики. – М.: Машиностроение, 1990. – с. 384.

15. Стандарт предприятия СТО НГТИ-1-2008. -Новоуральск:НГТИ, 2008.-43 с.

 

 


 

ПРИЛОЖЕНИЯ

 

 


 

                                                                                                 ПРИЛОЖЕНИЕ А

 

 

1 – Насос постоянной производительности с постоянным направлением потока;
2 – насос переменной производительности с постоянным направлением потока;
3 – гидромотор нерегулируемый с реверсированием потока; 4 – гидромотор неполноповоротный; 5 – гидроцилиндр двухстороннего силового действия с односторонним штоком; 6 – гидроцилиндр двухстороннего силового действия с односторонним штоком и двумя подводами; 7 – гидроцилиндр одностороннего силового действия с возвратом штока пружиной; 8 – гидроцилиндр двухстороннего силового действия с двухсторонним штоком; 9 – гидроцилиндр двухстороннего силового действия с двухсторонним штоком и тремя подводами; 10 – гидроцилиндр двухстороннего силового действия с двухсторонним штоком и четырьмя подводами; 11 – предохранительный клапан прямого действия (напорный золотник);
12 - предохранительный клапан непрямого действия; 13 - редукционный клапан;
14 – напорный золотник с обратным клапаном с управлением от основного потока; 15 – дроссель регулируемый; 16 – регулятор скорости с редукционным клапаном;
17 – регулятор скорости с редукционным клапаном;

                                                                                   


 Продолжение приложения А

 

 

 

18 – дроссель регулирования с обратным клапаном; 19 – обратный клапан;
20 – распределитель 2/2 с ручным управлением; 21 – распределитель 2/2 с управлением от электромагнита и пружинным возвратом; 22 – распределитель 2/2 с управлением от кулачка и пружинным возвратом; 23 – распределитель 4/2 с управлением от двух электромагнитов; 24 – распределитель 4/2 с управлением от электромагнита и пружинным возвратом; 25 – распределитель 4/2 с гидравлическим управлением; 26 – распределитель 4/2 с ручным управлением; 27 – распределитель 3/2 с управлением от электромагнита и пружинным возвратом; 28 – распределитель 4/2 для дифференциального включения с управлением от двух электромагнитов;
29 – распределитель 3/2 с управлением от кулачка и пружинным возвратом;
30 – распределитель 5/2 с раздельным сливом, гидравлическим управлением и регулированием времени срабатывания; 31 – распределитель 4/3 с соединением на бак нагнетательной линии и запертыми отводами при среднем положении золотника.

                                                                                    


Продолжение приложения А

 

 

32 - распределитель 4/3 с соединением нагнетательной линии и обоих отводов на бак при среднем положении золотника; 33 – распределитель 4/3 с запертыми отводами при среднем положении золотника; 34 – распределитель 4/3 с соединением обоих отводов на бак и запертой нагнетательной линией при среднем положении золотника; 35 – распределитель 4/3 с соединением нагнетательной линии и обоих отводов на бак при среднем положении золотника с электрогидравлическим управлением; 36 – распределитель 4/3 с соединением нагнетательной линии и обоих отводов на бак при среднем положении золотника с электрогидравлическим управлением и дроссельным регулированием времени срабатывания; 37 – реле давления; 38 – фильтр для очистки жидкости; 39 – маниметр; 40 – бак;
41 – гидравлический аккумулятор.

 

 


ПРИЛОЖЕНИЕ Б

 





Последнее изменение этой страницы: 2019-12-25; просмотров: 190; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 107.21.85.250 (0.022 с.)