Вихідні дані до роботи
За вибраним варіантом схеми гідропривода і вихідними даними, а також взятим значенням робочого тиску, визначити розміри гідроциліндра і підібрати розподільник, дросель, гідро клапан, фільтр. Розрахувати втрати тиску в магістралях привода. Вибрати насос. Розрахувати потужність і ККД гідропривода. Еквівалентну шорсткість гідроліній взяти 
=0,06 мм, а механічний ККД гідроциліндра -
=0,90.
Вихідні данні: F=70 кН; Vn=3,6
; р=16 МПа; масло: АМГ-10.
Рисунок 1 – Принципова схема гідропривода
Робоча рідина(масло) з бака (Б) подається насосом (Н) через розподільник (Р) у робочу порожнину гідроциліндра (Ц). Шток гідроциліндра навантажений силою F. Надлишок рідини, що нагнітається насосом, відводиться в бак (Б) через клапан переливний (КП). Для регулювання швидкості робочого органа встановлений дросель (ДР). Відпрацьована рідина з порожнини гідроциліндра через розподільник (Р) і фільтр (Ф) зливається в бак (Б).
1. Розрахунок довжини гідроліній
Довжину напірної лінії(м) визначаємо за формулою
, (1.1)
де N=5+8=13 – сума двох останніх цифр номера залікової книжки.
Визначаємо довжину напорної лінії
(м)
Довжина зливної лінії дорівнює
, (1.2)
Визначаємо довжину зливної лінії
(м)
Довжина всмоктувальної лінії
, (1.3)
Визначаємо довжину всмоктувальної лінії
(м)
2. Розрахунок і вибір параметрів гідроустаткування
2.1 Вибір робочої рідини
Вибір робочої рідини виконуємо залежно від температурних умов, режиму роботи гідропривода і його робочого тиску. Нормальна температура робочої рідини складає 50–60
. При такій температурі і тиску 2,5–10 МПа робочу рідину вибираємо за даними таблиці додатку А [1, с. 19].
Приймаємо робочу рідину: масло АМГ-10 з густиною ρ=850 
, кінематичною в’язкістю ν=
.
2.2 Вибір робочого тиску
Значення робочого тиску (МПа) вибираємо зряду нормативних, установлених ГОСТ 12445–80 даних [1, с. 8].
Для умов роботи заданого гідропривода приймаємо значення тиску Р=16 МПа.
2.3 Розрахунок розмірів гідроциліндра
Площу поршня гідроциліндра визначаємо за вибраним тиском і розрахунковим навантаженням із співвідношення
, (2.1)
де 
- ефективна площа поршня гідроциліндра, м2
;
F – зусилля на штоку, Н;
P – робочий тиск, Па;
- механічний к.к.д. гідроциліндра;
- гідравлічний к.к.д. гідроапаратури.
Гідравлічний к.к.д. гідроапаратури
визначає втрати тиску в трубопроводах і гідроапаратурі, що входить до складу привода. Приймаємо
=0,85.
Площа поршня гідроциліндра дорівнює
(м2
).
За отриманою ефективною площею поршня гідроциліндра визначаємо діаметр поршня за формулою
, (2.2)
де 
- відношення діаметра штока до діаметра поршня (
).
При цьому
вибираємо залежно від величини робочого тиску Р>10 МПа
=0,8.
Отримаємо діаметр поршня
(м).
Одержане значення діаметра поршня округлюємо згідно
ГОСТ 12447–80 відповідно до ряду розмірів діаметрів. Приймаємо діаметр поршня 140 (мм).
Діаметр штока визначаємо за формулою
. (2.3)
Діаметр штока дорівнює
(м).
Округлюємо значення штока до нормативного [1, с. 10]: d=110 (мм).
За вибраними стандартними значеннями діаметрів поршня D і штока d уточнюємо ефективні площі напірної
і зливної 
порожнин гідроциліндра.
Ефективну площу напірної порожнини гідроциліндра знаходимо за формулою
.
(2.4)
Ефективна площа дорівнює
(м2
).
Зливну площу напірної порожнини гідроциліндра знаходимо за формулою
. (2.5)
Зливна площя дорівнює
(м2
).
2.4 Розрахунок необхідної витрати рідини
Необхідну витрату рідини QНОМ
(
), що надходить у гідроциліндр, знаходимо за формулою
,
(2.6)
де Vn
– швидкість руху поршня, 
;
Se
– ефективна площа поршня гідроциліндра, м2
;
Необхідна витрата рідини дорівнює
=21 
.
Необхідна подача насоса буде дорівнювати
, (2.7)
де k=1,05–1,15;
Приймаємо k=1,1.
Одержимо значення необхідної подачі насоса
=23,1
.
Необхідну витрату рідини Qзл
(
), що виходить із зливної порожнини гідроциліндра, знаходять за формулою:
. (2.8)
Визначаємо витрати рідини зливої лінії
=55,2
.
2.5 Вибір гідророзподільника
Тип і марку гідророзподільника вибираємо за робочим тиском Р=16 МПа і максимальною витратою через розподільник Qр
=55,2 
. Вибираємо по [2, с. 78, табл. 4.4] гідророзподільник типу Р(Рн
) 323 
=55,2
, 
=0,01 МПа.
2.6 Вибір дроселя
Типорозмір дроселя вибираємо за робочим тиском Р=16 МПа і витратою через дросель QДР
=21
. Вибираємо за [2, с. 146, табл. 5.13] дросель типу Г55–13А 
=21
, 
=0,2 МПа.
2.7 Вибір фільтра
Фільтр і його типорозмір вибираємо за витратою робочої рідини в гідролінії QЗЛ
=QФ
=55,2
і необхідною для даного гідропривода тонкістю фільтрації за [2, с. 296, табл 8.2] дорівнює 25 мкм. За [2, с. 300, табл. 8.6] вибираємо фільтр марки ФС
=100
,
=0,1 МПа.
3. Гідравлічний розрахунок системи привода
3.1 Гідравлічний розрахунок трубопроводів
Розрахунок трубопроводів виконується на ділянках і полягає у визначенні їх діаметрів. Діаметри трубопроводів визначають, виходячи із забезпечення допустимої швидкості течії VДОП
, 
, що повинні бути в рекомендованих межах [1, с. 11].
Діаметри трубопроводів визначаємо за формулою
, (3.1)
де Q – витрата рідини на даній ділянці гідромережі,
.
Для всмоктувальної гідролінії QВС
=QН
= 0,00039
.
=0,021(м) =21 (мм).
Отримані діаметри округлюють до значення за ГОСТом 6540–68. Приймаємо dвс
=20 мм.
Для напірної гідролінії QНАП
=QНОМ
=0,00035
.
=0,011 (м)=11 (мм).
Приймаємо
=12 мм за ГОСТом 6540–68.
Для зливної гідролінії QЗЛ
=0,00092
.
=0,026 (м)=26 (мм)
Приймаємо 
=25 мм за ГОСТом 6540–68.
Фактична швидкість при робочій подачі в всмоктувальній гідролінії визначається за формулою
. (3.2)
Визначаємо швидкість в всмоктувальній гідролінії
=1,2
.
Фактична швидкість у напірній гідролініїскладає
. (3.3)
Визначаємо швидкість у напірній гідролінії
=3,1
.
Фактична швидкість у зливній гідролінії дорівнює
. (3.4)
Визначаємо швидкість у зливній гідролінії
=1,88
.
3.2 Визначення втрат тиску в гідросистемі
Втрати тиску визначають на всмоктувальній, напірній та зливній гідролініях. Величина втрат на кожній ділянці визначається за формулою:
, (3.5)
де SDРТР
– втрати на тертя по довжині трубопроводу, МПа;
SDРМ
– втрати в місцевих опорах, МПа;
- втрати гідроапаратах, МПа.
Втрати тиску DРТР
на тертя по довжині трубопроводу обчислюємо за формулою Дарсі-Вейсбаха
, (3.6)
де l – коефіцієнт гідравлічного тертя по довжині;
r – густина рідини,
;
l, d– довжина і діаметр трубопроводу, м;
Vф
– середня швидкість течії рідини,
.
Коефіцієнт гідравлічного тертя (коефіцієнт Дарсі) визначаємо, виходячи з режиму руху рідини і відносної шорсткості труби
, де DЕ
- еквівалентна шорсткість.
Режими руху рідини визначаємо за числом Рейнольда
, (3.7)
де 
– кінематичний коефіцієнт в’язкості, 
.
При числі Re
≤ Re кр
=2320 – режим ламінарний, при Re
>2320 – турбулентний.
Визначаємо втрати напору на тертя на кожній лінії:
1) визначаємо на всмоктувальній лінії
=2400.
Оскільки 
– режим руху турбулентний.
2) визначаємо на напірній лінії
=3720.
Оскільки 
– режим руху турбулентний.
3) визначаємо на зливній лінії
=4700.
Оскільки 
– режим руху турбулентний.
Для турбулентного руху рідини на ділянці трубопроводу, коефіцієнт гідравлічного тертя визначають за формулою
.(3.8)
1) визначаємо на всмоктувальній лінії
.
2) визначаємо на напірній лінії
.
3) визначаємо на зливній лінії
.
За формулою (3.6) визначаємо витрати на тертя:
1) визначаємо на всмоктувальній лінії
=906(Па).
2) визначаємо на напірній лінії
=38783(Па).
3) визначаємо на зливній лінії
=7740(Па).
Сумарні втрати тиску на тертя находимо за формулою
SDРТР
=DР 
+DР 
+DР 
, (3.9)
де DР
– втрати тиску на тертя на всмоктувальній лінії;
DР
– втрати тиску на тертя на напірній лінії;
DР
– втрати тиску на тертя на зливній лінії.
Визначаємо сумарні втрати тиску на тертя
SDРТР
=906+38783+7740=47429 (Па).
Місцеві гідравлічні втрати DРМ
визначаємо за формулою Вейсбаха
(3.10)
де åz – сумарний коефіцієнт місцевого опору.
До місцевих опорів заданої схеми гідропривода відносять: раптове розширення потоку (вхід у циліндр), раптове звуження потоку (вихід з циліндра), плавні повороти гідроліній, штуцерні приєднання трубопроводів, трійники, а також втрати в гідроапаратах: розподільнику, дроселі та фільтрі.
Значення коефіцієнтів місцевих втрат визначаємо згідно [1, с. 20]:
zВХ
=0,5 – вхід у трубу;
zВИХ
=1 – вихід із труби;
zПОВ
=0,14 – плавний поворот труби (для 
);
zШТ
=0,6 – штуцерні приєднання трубопроводів;
zТР
=1,0 – трійник.
Вирахуємо значення коефіцієнтів місцевих опорів на кожній з гідроліній:
1) всмоктувальна лінія
åzВС
=zВХ
+zШТ.
Визначаємо
åzВС
=0,5+0,6=1,1.
Визначаємо місцеві гідравлічні втрати на всмоктувальній лінії
=673(Па).
2) напірна лінія
åzН
=5zШТ
+zТР
+2zПОВ
+zВИХ.
Визначаємо
åzН
=5×0,6+1,0+2∙0,14 +1,0=5,28.
Визначаємо місцеві гідравлічні втрати на напірній лінії
=21565(Па).
2) зливна лінія
åzЗЛ
=zВХ
+4zПОВ
+zВИХ
+4zШТ.
Визначаємо
åzЗЛ
=0,5+4×0,14+1+4×0,6=4,46.
Визначаємо місцеві гідравлічні втрати на зливній лінії
=6699 (Па).
Сумарні місцеві втрати
SDРМ
=DР 
+DР 
+DР 
, (3.11)
де DР
– місцеві втрати на всмоктувальній лінії;
DР
– місцеві втрати на напірній лінії;
DР
– місцеві втрати на зливній лінії.
Визначаємо сумарні місцеві втрати
SDРМ
=673 +21565+6699=28937 (Па).
Втрати тиску в гідроапаратах визначимо за формулами
. (3.12)
1)втрати на гідророзподільнику
. (3.13)
. (3.14)
Визначаємо
=724(Па).
. (3.15)
Визначаємо
=5000 (Па).
Визначаємо сумарні витрати згідно формули (3.13)
724+5000=5724 (Па)
2) втрати на фільтрі
. (3.16)
Визначаємо
=30470 (Па).
3) втрати в дроселі
. (3.17)
Визначаємо
=200000 (Па).
Сумарні місцеві втрати тиску в гідроапаратах
SDРАП
=DР 
+DР 
+DР 
. (3.18)
Визначаємо сумарні місцеві втрати тиску в гідроапаратах
SDРАП
=5724+30470+200000 =236194 (Па).
Втрати тиску в гідросистемі
SDР=47429+28937+236194=321560(Па).
Сумарні витрати тиску не повинні перевищувати 20% тиску, що розвивається насосом: 
(Па).
.
Умова віконується.
4. Вибір параметрів насоса і гідроклапана тиску
4.1 Вибір параметрів насоса
Необхідний тиск насоса обчислюємо за рівнянням
, (4.1)
де 
- сумарні втрати тиску в гідролініях, Па;
- зусилля на штоку гідроциліндра, Н;
- ефективна площа поршня, 
;
-механічний к.к.д. гідроциліндра.
Визначаємо тиск насоса
=13504230 (Па) =13,5 (МПа).
Тип насоса вибираємо відповідно до значень необхідної подачі
QH
=23,1
і 
13,5МПа за [2, с. 34, табл2.7] – НПлР
(QH
ОМ
=24
,
РНОМ
=16МПа, hН
=0,69)
4.2 Вибір гідроклапана тиску
Гідроклапан тиску вибираємо за значенням необхідного тиску
16 МПа і подачі вибраного насосаQH
ОМ
=24
за [2, с. 124, табл. 5.3] – Г54–32М (QH
ОМ
=32
).
5. Розрахунок потужності і ККД гідропривода
Ефективну (корисну) потужність Nn
, Вт, гідроциліндра визначаємо за формулою
Nn
=F×Vn
(5.1)
Визначаємо
Nn
=
=4200 (Вт).
Повна потужність N, Вт, гідропривода дорівнює потужності, спожитої насосом
, (5.2)
де QH
– подача вибраного насоса, QH
=24
=0,0004
;
- розрахунковий тиск насоса, Па;
hН
– повний к.к.д. вибраного насоса.
Визначаємо
=7829 (Вт).
Повний ККД гідропривода
. (5.3)
Визначаємо
.
Література
1. Методичні вказівки до курсової роботи з курсу «Гідравліка та гідропневмоприводи» для студентів бакалавратури 6.0902 «Інженерна механіка» усіх форм навчання. /Укладачі: В.Ф. Герман, С.П. Кулініч. – Суми: СумДУ, 2000. – 20 с.
2. Свешников В.К., Усов А.А. Станочные гидроприводы: Справочник. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение, – 512 с.: ил.
3. Норкус В.П. и др. «Гидравлика, гидромашины и гидроприводы» Методические указания для студентов заочного отделения. М.: 1983 г.
содержание ..
402
403
404 ..
|