1350

Разработка объемного гидропривода поступательного действия

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Разработка принципиальной гидравлической схемы. Расчет и выбор силовых гидродвигателей, насоса и рабочей жидкости. Расчет и выбор гидроаппаратов. Расчет гидролиний. Тепловой расчет гидропривода. Расчет внешней характеристики гидропривода.

Русский

2013-01-06

148.5 KB

45 чел.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 4

1 Разработка принципиальной гидравлической схемы. 5

2 Расчет и выбор силовых гидродвигателей, насоса и рабочей жидкости 3 Расчет и выбор гидроаппаратов 8

4 Расчет гидролиний 9

5 Тепловой расчет гидропривода 12

6 Расчет внешней характеристики гидропривода 14

Библиографический список 16

ВВЕДЕНИЕ

Применение гидравлического привода и средств гидроавтоматики является одним из перспективных направлений современного развития машиностроения. Около 70 % горных, строительных, дорожных, землеройных, подъемно-транспортных машин и установок оснащены гидроприводом.

Под объемным гидроприводом понимается совокупность устройств, в число которых входит один или несколько объемных гидродвигателей, предназначенных для приведения в движение механизмов и машин с помощью рабочей жидкости под давлением. Основой насосного гидропривода является объемный насос, создающий напор рабочей жидкости, которая обладает в основном энергией давления. Эта энергия преобразовывается затем в механическую работу. Благодаря высокому объемному модулю упругости рабочей жидкости в объемном гидроприводе обеспечивается практически жесткая связь между его входными и выходными органами.

Объемный насосный гидропривод с приводом от электродвигателя широко применяется в современных машинах и механизмах. Это объясняется такими преимуществами гидропривода как: высокая компактность при небольших габаритах и массе, приходящейся на единицу мощности; возможность реализации больших передаточных чисел; хорошие динамические свойства привода; возможность плавного и широкого регулирования скорости движения исполнительного органа; надежное предохранение приводного электродвигателя от перегрузок; простота преобразования вращательного и поступательного движения друг в друга; высокое быстродействие и малое время разгона подвижных частей; гидропривод легко управляется и автоматизируется. Благодаря обильной и постоянной смазке гидропривод долговечен и надежен. Он позволяет плавно, в широком диапазоне регулировать движение исполнительного органа. Объемный гидропривод допускает достаточно произвольное расположение его элементов на машине, что чрезвычайно важно для мобильных машин, работающих в сложных условиях.

К недостаткам гидропривода относятся: сравнительно невысокий КПД; необходимость высокой герметичности гидроаппаратов, а следовательно, точность обработки деталей, что обусловливает их относительно повышенную стоимость; возможность нестабильной работы, вызываемой температурными колебаниями вязкости рабочей жидкости.

1 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ

СХЕМЫ

Н - насос с постоянной подачей (с постоянным направлением потока); Р - трехпозиционный реверсивный золотник с соединением нагнетательной линии со сливом и запертыми полостями цилиндра; Г.З. - гидрозамок (клапан обратный управляемый, двусторонний); Ц - цилиндр двустороннего действия с подводом рабочей жидкости через цилиндр; КП - клапан предохранительный (с собственным управлением); Ф - фильтр для жидкости; Б - бак под атмосферным давлением.

2 РАСЧЕТ И ВЫБОР СИЛОВЫХ ГИДРОДВИГАТЕЛЕЙ,

НАСОСА И РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ

Расчет и выбор гидроцилиндра

Расчетное значение диаметра гидроцилиндра D определяется в соответствии с формулой (3.1) [1]:

где P расчетное давление рабочей жидкости на входе в гидроцилиндр;

 F2 усилие на штоке;

 ηмех механический КПД гидроцилиндра, принимаем согласно [1], с.28:

ηмех = 0,95…0,96

Давление P предварительно принимаем согласно [1], с.28:

P = (0,85...0,9) · PH ,

где РН  номинальное давление в гидросистеме.

P = 0,87 · 16 = 14,4 МПа.

Принимаем диаметр поршня и штока (φ = 1,6) в соответствии с таблицей 3.1 [1]: D2 = 160 мм; d2 = 100 мм.

Для принятого диаметра D2 рабочее давление жидкости Р2 у гидроцилиндра составит по формуле (3.3) [1]:

Расход жидкости, подводимой в поршневую полость гидроцилиндра, составит по формуле (3.4) [1]:

где v2 заданная скорость движения поршня;

 η0 объемный КПД гидроцилиндра.

Расчет и выбор гидронасоса

Расчетная подача гидронасоса Q1P определяется из условия неразрывности потока жидкости, которое с точностью до утечек в гидролиниях и гидроаппаратуре, что допустимо на стадии предварительного расчета, согласно формулы (3.5) [1]:

Q1P = Q2P.

Расчетный рабочий объем гидронасоса VОР определяют по формуле (3.6) [1]:

где n1  номинальная частота вращения вала насоса, с-1;

 η01 объемный КПД гидронасоса.

По таблице 3.2 [1], выбираем насос МНА с рабочим объёмом  номинальным давлением  частотой вращения 1500 мин-1; η01 = 0,95; полный КПД η = 0,91; масса 59 кг.

С учетом фактических параметров принятого гидронасоса действительная его подача будет, по формуле (3.7) [1]:

где V01 и η01  рабочий объем и объемный КПД принятого типоразмера

      гидронасоса;

 n1  номинальная частота вращения вала гидронасоса по условиям задания.

Выбор рабочей жидкости

По таблице 3.3 [1] для умеренно-холодного климата принимаем рабочую жидкость ВМГЗ:

3 РАСЧЕТ И ВЫБОР ГИДРОАППАРАТОВ

По расходу жидкости и давлению для нашего случая по расходу и номинальному давлению РН = 16 МПа:

Принимаем по таблице 3.4 [1] распределитель типа Р-16 у которого:

При расходе  потери давления будут меньше 0,2 МПа.

Выбираем по таблице 3.7 [1] предохранительный клапан типа БГ 52-14 у которого:

Выбираем схему исполнения реверсивного золотника с ручным управлением, в соответствии с рекомендациями [1], с.32 типа 64БГ74-22.

Выбираем по таблице 3.8 [1] гидрозамок типа КУ-20 у которого:

Выбираем по таблице 3.9 [1] фильтр типа ФП7-20-10 у которого:

Объем бака  ориентировочно определяется по формуле (3.8) [1]:

где   подача гидронасоса, л/мин.

 

Принимаем в соответствии с рекомендациями ГОСТ 16770:

4 РАЧЕТ ГИДРОЛИНИЙ

Расчетный диаметр гидролиний определяется по формуле (3.9) [1]:

где Q  расход жидкости на рассматриваемом участке, м/с

   (подача насоса );

  допускаемая скорость движения рабочей жидкости в трубопроводе.

Принимаем в соответствии с рекомендациями [1], с.35:

- для всасывающего трубопровода

- для сливного  

- для напорного при  и  < 10 м, допускаемая скорость

по ГОСТ 8734 принимаем

по ГОСТ 8734 принимаем

по ГОСТ 8734 принимаем

По принятым диаметрам определяется действительная скорость движения жидкости в напорном, сливном и всасывающем трубопроводах по формуле (3.10) [1]:

Расчет гидравлических потерь определим только в напорной гидролинии.

Потери давления по длине трубопровода определяются по формуле (3.11) [1]:

где ρ  плотность рабочей жидкости;

 λ  коэффициент гидравлического трения;

 l  длина гидролинии;

 v  скорость движения жидкости;

 d  диаметр напорной гидролинии.

Для определения коэффициента гидравлического трения сначала необходимо определить режим движения жидкости, для чего определяется значение числа Рейнольдса по формуле (3.12) [1]:

где   кинематическая вязкость рабочей жидкости.

Так как  >  следовательно режим движения жидкости турбулентный. Для турбулентного режима, в соответствии с рекомендациями [1]:

Коэффициент гидравлического трения в переходной зоне и зоне вполне шероховатых труб определяться по формуле (3.15) [1]:

Потери давления в местных сопротивлениях определяются по формуле (3.16) [1]:

где  коэффициент местного сопротивления.

В качестве местных сопротивлений учитываем: входы в гидрораспределитель, гидрозамок и гидроцилиндр ; место присоединения гидролинии предохранительного гидроклапана к напорной гидролинии  и два закругленных колена .

Действительные потери давления в гидрораспределителе и гидрозамке определяются по формулам (3.17) и (3.18) [1]:

где и номинальные потери давления в гидрораспределителе и

       гидрозамке в соответствии с их техническими характеристиками;

 QPH и Q  номинальные расходы рабочей жидкости через гидрораспределитель

      и гидрозамок в соответствии с их техническими характеристиками;

  подача гидронасоса.

Суммарные потери давления в гидроаппаратах определяются по формуле (3.19) [1]:

Суммарные потери давления в напорном трубопроводе определяются по формуле (3.20) [1]:

Суммарные потери давления в напорной гидролинии 4% что не превышает 5...6 % номинального давления.

При этом

<

где Р2 давление у гидроцилиндра.

<

Следовательно, гидронасос не перегружен.

5 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ГИДРОПРИВОДА

Энергия, затраченная на преодоление различных сопротивлений в гидроприводе, в конечном итоге превращается в теплоту, что вызывает нагрев рабочей жидкости и нежелательное снижение ее вязкости. Приближенно считается, что полученная с рабочей жидкостью теплота должна отдаваться в окружающую среду через поверхность бака, трубопроводы, гидроаппаратуру.

Расчет теплового баланса выполним для тяжелого режима ”Т”. Гидропривод работает при максимальной нагрузке на штоке гидроцилиндра  с продолжительностью включения:

Тепловой поток через поверхности охлаждения (стенки бака) эквивалентен потерянной мощности, определяется по формуле (3.22) [1]:

где   мощность гидронасоса;

   полезная мощность на штоке гидроцилиндра.

Полезная мощность определяется по формуле (3.24) [1]:

где F2  усилие на штоке в соответствии с заданием;

 v2 действительная скорость движения штока.

Действительная скорость движения штока v2 определяется по формуле (3.25) [1]:

где   утечки рабочей жидкости в гидрораспределителе, принимаемые в

    соответствии с его технической характеристикой.

Утечки жидкости в других гидроаппаратах не учитываем из-за их малости.

Потребная площадь поверхности охлаждения определяется по формуле (3.26) [1]:

где k0  коэффициент теплопередачи;

 tж  температура жидкости: tж = 50 °С;

 tB  температура воздуха: tВ = 20 °С.

Шафорост А.Н.

Общая поверхность бака, определяется следующим образом:

Поверхности трубопроводов:

Суммарную необходимую площадь поверхности охлаждения определяем по формуле:

<

Маслобак гидросистемы.

6 РАСЧЕТ ВНЕШНЕЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГИДРОПРИВОДА

Применительно к проектируемому гидроприводу под внешней характеристикой понимают зависимость скорости перемещения штока гидроцилиндра от усилия на штоке . Для построения графика внешней характеристики необходимо задаться несколькими (не менее 4...5) значениями F2i в пределах 0 < F2i < F2.

F2 = 0 кН; 210 кН; 240 кН; 270 кН; 300 кН;

Каждому значению усилия F2i соответствует давление P2i гидроцилиндра, которое определяется по формуле (3.27) [1]:

Поскольку потери давления в напорном трубопроводе практически не зависят от давления в напорном трубопроводе, то соответствующие значения давления ΔP2i у гидронасоса определяются по формуле (3.28) [1]:

где ΔР потери давления.

С увеличением давления P1i возрастают утечки рабочей жидкости в гидронасосе ΔQ1i и в гидрораспределителе ΔQPi. Поэтому действительная подача рабочей жидкости в гидроцилиндр с возрастанием усилия F2i уменьшается. В связи с этим уменьшается и скорость движения штока v2i, значение которой определяется по формуле (3.29) [1]:

где Q1T  теоретическая подача гидронасоса;

 ΔQ1i и ΔQPi  утечки рабочей жидкости в гидронасосе и гидрораспределителе. При этом

Утечки рабочей жидкости в гидронасосе и гидрораспределителе определяются по формулам (3.31) и (3.32) [1]:

где а1 и а2 коэффициенты утечек для гидронасоса и гидрораспределителя.

Коэффициенты утечек определяются по формулам (3.33) и (3.34) [1]:

Оценим степень снижения скорости движения штока при изменении усилия F2i от нуля до F2, по формуле (3.35) [1]:

где v20  скорость движения штока при F2 = 0.

При этом давление насоса будет равным суммарным гидровлическим потерям:

Результаты расчетов сведем в таблицу 6.1.

 

Таблица 6.1 Результаты расчетов гидропривода

Внешняя нагрузка

 F2i, кН

0

150

180

210

240

270

300

Давление в гидроцилиндре

 P2i, МПа

0

7,86

9,43

10,99

12,57

14,14

15,71

Давление насоса P1i, МПа

0,645

8,51

10,1

11,64

13,22

14,79

16,36

Утечки жидкости

0,00198 ·10-3

0,026·10-3

0,031·10-3

0,036·10-3

0,04·10-3

0,045·10-3

0,05·10-3

Скорость штока 

0,048

(2,88)

0,047

(2,82)

0,047

(2,82)

0,047

(2,82)

0,046

(2,76)

0,046

(2,76)

0,0457

(2,74)

Заполняя таблицу считаем:

По полученным данным строится график внешней характеристики , см. рисунок 6.1.

Полученная внешняя характеристика достаточно жесткая и

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Разработка объемного гидропривода поступательного действия / А.А. Подколзин, О.М. Пискунов, К.В. Демин; Тул. гос. ун-т. – Тула, 2003. – 58 с.

2. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы / Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др. – 2-е изд., перераб. – М.: Машиностроение,1982. – 423 с.

3. Гидравлика и гидропривод / В.Г. Гейер, B.C. Дулин, А.Г. Боруменский и др. М.: Недра, 1981, 295 c.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

83822. Сосудисто – нервный пучок плеча. Лучевой, локтевой и срединный нерв. Перевязка плечевой артерии 60.11 KB
  Лучевой локтевой и срединный нерв. Название сосудов и нервов Верхняя треть плеча Средняя треть плеча Нижняя треть плеча . medinus Сосудистонервный пучок проходит в sulcus bicipitlis medilis причём несколько прикрыт внутренним краем двуглавой мышцы плеча задняя стенка влагалища которой образует влагалище сосудов и нерва.
83823. Артерии предплечья. Артериальные коллатерали локтевой области. Перевязка лучевой и локтевой артерии 50.4 KB
  Артерия предплечья Лучевая артерия отходит от плечевой артерии в локтевой ямке направляется в латеральный канал предплечья лучевая борозда где проходит в сопровождении поверхностной ветви лучевого нерва. Далее локтевая артерия проходит позади плечевой головки круглого пронатора и срединного нерва вниз и медиально ложится в средней трети предплечья в медиальный канал предплечья приближаясь к проходящему в канале локтевому нерву. Медиальный канал предплечья ограничен медиально локтевым сгибателем запястья латерально – поверхностным...
83824. Пространство Пирогова – Парона. Вскрытие флегмон предплечья 50 KB
  Вскрытие флегмон предплечья. Между мышцами третьего и четвертого слоя располагается глубокая часть переднего фасциального ложа предплечья или клетчаточное пространство Пароны Пирогова. brchiordilis; медиально собственная фасция предплечья сросшаяся с локтевой костью; вверху место прикрепления к межкостной перепонке m. Флегмона предплечья Вскрытие флегмоны предплечья выполняет бригада состоящая из хирурга и ассистента.
83825. Клетчаточные пространства ладони. Воспалительные заболевания кисти. Вскрытие флегмон кисти 53.62 KB
  Воспалительные заболевания кисти. Вскрытие флегмон кисти. Границей отделяющей клетчатку запястья от клетчатки кисти является дистальная кожная складка запястья. Флегмона кисти Флегмона кисти – хирургическое заболевание характеризующееся развитием гнойного процесса в переделах одного или нескольких клетчаточных пространств кисти.
83826. Сосуды и нервы кисти. Ладонные дуги. Синовиальные влагалища кисти 50.97 KB
  Она образована поверхностной ладонной ветвью лучевой артерии соединяющейся с окончанием ствола локтевой артерии. От поверхностной ладонной дуги отходят 3 общие пальцевые ладонные артерии каждая из которых делится на две собственные ладонные пальцевые артерии идущие по боковой стороне пальцев. Ее образует конечный ствол лучевой артерии сливающийся с глубокой ветвью локтевой артерии. От глубокой ладонной дуги отходят три ладонные пястные артерии соединяющиеся с концами общепальцевых артерий у межпальцевых складок.
83827. Виды панариция. Операции при панариции. Операции при костном панариции 59.03 KB
  Операцию завершают тщательным туалетом раны 3 раствором перекиси водорода и наложением асептической влажновысыхающсй спиртгипсртонической повязки. В послеоперационном периоде перевязки выполняют ежедневно до полной эпителизации раны. Производят тщательную ревизию и туалет раны. Углы раны иссекают клиновидно.
83828. Ампутация пальца кисти, показания, техника 48.77 KB
  Травматический отрыв конечности Развившаяся гангрена Третье абсолютное показание к ампутации характеризуется триадой повреждения конечности. А – повреждение двух третей мягких тканей Б – повреждение и размозжение крупных сосудисто нервных пучков С – повреждение костей Относительные показания – это такие показания когда вопрос об ампутации или экзартикуляции конечности решается с учетом состояния больного в каждом конкретном случае в индивидуальном порядке. Оперировать необходимо только в том случае если травма или заболевание...
83829. Топографическая анатомия ягодичной области. Хирургическая тактика при ранении ягодичной области 54.75 KB
  Хирургическая тактика при ранении ягодичной области. отделе среднеягодичной мышцы затем образует влагалище для большой ягодичной мышцы. Грушевидная мца делит большое седалищное отверстие на formen suprpiriforme – образовано нижним краем средней ягодичной мышцы и верхним краем грушевидной мцы.
83830. Сосуды и нервы бедра. Бедренная артерия, бедренная вена, седалищный нерв 54.02 KB
  Область бедра Границы: Верхняя передняя паховая связка или соответствующая ей паховая складка; верхняя задняя ягодичная складка; нижняя кру говая линия проведенная на 4 см выше основания надколенника. Передняя область бедра Кожные нервы формируются из поясничного сплетения: r. cutneus femoris lterlis снабжает наружную поверхность бедра: пп.