Проектировочный расчет объемного гидропривода

Содержание.

Введение.

1. Проектировочный расчет объемного гидропривода.

1.1 Исходные данные.

1.2 Выбор рабочей жидкости.

1.3 Выбор давления в гидросистеме привода.

1.4 Расчет и выбор гидродвигателя.

1.5 Расчет и выбор насоса.

1.6 Определение диаметров условных проходов трубопроводов.

1.7 Выбор фильтра.

1.8 Выбор гидробака.

1.9 Выбор гидрораспределителя.

2. Проверочный расчет

2.1 Расчет потерь давления гидопривода.

2.2 Потери давления в гидрооборудовании.

2.3 Потери давления в местных сопротивлениях.

2.4 Усилия и скорости рабочих органов.

2.5 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.

1.1
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:

1.2
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

1.3
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..

1.4
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:

1.5
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:

1.6
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).

Трубопровод	Объемный расход,	Скорость течения жидкости, м/с	Диаметр условного прохода, мм
Напорный Всасывающий Сливной	54 54 86.4	5 1.2 2	15 31 30

1.7
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 л

инии =0;

- толщина обеспечивающая долговечность трубопровода.

Наименование трубопровода	Диаметр условного прохода , мм	Внутренние диаметры труб ,мм	Наружные диаметры труб , мм	Толщина стенок .мм
Напорный	15	15	23	4
Всасывающий	31	31	35	2
Сливной	30	30	34	2

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:

Наименование трубопровода	Re	l, м	v, м/с	D, м	, МПа
Напорный	27.8	6	5.09	0.015	10.6
Всасывающий	13.4	0.7	1.19	0.031	0.068
Сливной	22.1	6	2.03	0.030	1.06
Суммарные потери на трении, МПа					11.728

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:

Наименование трубопровода		v, м/с
Всасывающий	Поворот на ,0.32 Выход из бака 1	1.19	0.000202 0.000633
Напорный	Поворот на , Вход в гидроцилиндр 0.8	5.09	0.00 0.0093
Сливной	Поворот на , Вход в фильтр Слив в бак 2	2.03	0.00 0.0037
Суммарные потери давления на трении, МПа			0.02

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: