43256

Расчет гидропривода

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Под гидроприводом понимают совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение механизмов и машин посредством рабочей жидкости под давлением. В качестве рабочей жидкости в станочных гидроприводах используется минеральное масло.

Русский

2013-11-06

486 KB

19 чел.

Введение

Раздел механики, в котором изучают равновесие и движение жидкости, а также силовое взаимодействие между жидкостью и обтекаемыми ею телами или ограничивающими ее поверхностями, называется гидромеханикой.

Науку о законах равновесия и движения жидкостей и о способах приложения этих законов к решению практических задач называют гидравликой. В гидравлике рассматривают, главным образом, потоки жидкости, ограниченные и направленные твердыми стенками, т.е. течения в открытых и закрытых руслах (каналах). В понятие «русло» или «канал» включают поверхности (стенки), которые ограничивают и направляют поток, следовательно, не только русла рек, каналов и лотков, но и различные трубопроводы, насадки, элементы гидромашин и других устройств, внутри которых протекает жидкость.

Под гидроприводом понимают совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение механизмов и машин посредством рабочей жидкости под давлением. В качестве рабочей жидкости в станочных гидроприводах используется минеральное масло.

Применение гидроприводов в станкостроении позволяет упростить кинематику станков, снизить металлоемкость, повысить точность, надежность и уровень автоматизации.

Широкое использование гидроприводов определяется рядом их существенных преимуществ перед другими типами приводов и, прежде всего, возможностью получения больших усилий и мощностей при ограниченных размерах гидродвигателей. Гидроприводы обеспечивают широкий диапазон бесступенчатого регулирования скорости, возможность работы в динамических режимах с требуемым качеством переходных процессов, защиту системы от перегрузки и точный контроль действующих усилий. С помощью гидроцилиндров удается получить прямолинейное движение без кинематических преобразований, а также обеспечить определенное соотношение скоростей прямого и обратного ходов.

Гидроприводы имеют недостатки, которые ограничивают их использование в станкостроении. Это потери на трение и утечки, снижающие КПД гидропривода и вызывающие разогрев рабочей жидкости.

При правильном конструировании, изготовлении и эксплуатации гидроприводов их недостатки могут быть сведены к минимуму. Для этого нужно хорошо знать унифицированные узлы гидропривода и типовые узлы специального назначения.

1. Определение диаметра гидроцилиндра Dц

и диаметра штока dшт

а) Выбираем рабочее давление в гидроцилиндре P, для чего используем рекомендации о соответствии между P и F.

Согласно исходным данным: P1 = 1,3 МПа, P2 = 2,1 МПа, P3 = 3,3 МПа.

б) Согласно рекомендации о соответствии между P и dшт/Dп принимаем dшт/Dп = 0,5.

в) Пренебрегая сопротивлением трения в уплотнениях и противодавлением, находим площадь поперечного сечения гидроцилиндра:

тогда диаметр гидроцилиндра:

Дальнейший расчёт проводится по наибольшему диаметру, в соответствии с ГОСТ 12447-80. [3] принимаем D=80 мм.

Тогда площадь гидроцилиндра:

Значит, диаметр штока будет равен:

В соответствии с ГОСТ 12447-80 принимаем =40мм.

Тогда площадь штока:

2. Определение потребной подачи насоса

3. Определение наибольшего и наименьшего расходов

рабочей жидкости в гидролиниях

4. Выбор диаметров гидролиний

Для упрощения расчетов принимаем диаметр трубопроводов одинаковым для всех гидролиний.

В соответствии с рекомендациями принимаем скорость течения жидкости в трубопроводе Vср = 2 м/с.

Откуда диаметр трубопровода:

Принимаем согласно ГОСТ 12447-80 dтр = 32 мм.

5. Выбор рабочей жидкости

Рабочие жидкости бывают на нефтяной и синтетической основе. В основном применяют рабочие жидкости на нефтяной основе с различными улучшающими свойства масел присадками. Присадка способствует сохранению механических свойств масел при повышенных температурах, уменьшают пенообразование, улучшают их сопротивление износу и антикоррозионные свойства. Концентрация присадок в рабочих жидкостях составляет от 0,05% до 22%.

Рабочая жидкость должна удовлетворять двум условиям:

1) Температура застывания должна быть на 15–20 0С ниже наименьшей температуры окружающей среды.

2) При давлении до 7 МПа рекомендуется применять минеральные масла, имеющие =(16,5…20,5) 10-6 м2/с при t =50 0C.

Выбираем масло индустриальное ИГП – 18. Оно имеет tзаст  = -15 0С, что на     20оС ниже заданной минимальной температуры (5оС) и при t = 50оС имеем            = 18∙10-6 м2/с, поэтому первое условие выполнено.

Температура окружающего воздуха tокр = 30оС.

Также этим условиям удовлетворяют масла:

  1.  ИС – 30;
  2.  ИС – 20;
  3.  ВМГЗ;
  4.  МГ8;
  5.  МГ10.

  1.  АМГ-19
    1.  ВМГЗ
    2.  Трансформаторное
    3.  АУ
    4.  Индустриальное  ИС-12
    5.  Индустриальное  ИС-20
    6.  Турбинное - 22
    7.  Индустриальное  ИС-30
    8.  Турбинное – 30
    9.  Индустриальное  - 45
    10.  Индустриальное  - 450
    11.  Дизельное ДП-8 (МГ-8), ДП-11 (МГ-10)
    12.  МГЗ
    13.  ВГМ
    14.  Марка А

6. Определение типоразмера гидрораспределителя

Типоразмер определяем из условия: Qнаиб.  Qтабл.

где Qтабл – рекомендованный максимальный расход через гидрораспределитель.

Выбираем типоразмер гидрораспределителя Р-203, который обеспечивает пропускную способность жидкости Qmax = 170 л/мин.

160,63 л/мин  < 170 л/мин

Потери давления в секциях p=0,53МПа, тонкость фильтрации 10 мкм.

Номинальное давление pномин = 32 МПа.

Максимальное давление pmax = 32МПа.

Максимальная утечки 200 см3/мин.

7. Определение типоразмера фильтра

Согласно заданию выбираем на сливную магистраль тип фильтра ФС.

Типоразмер определяем из условия .

Его пропускная способность  = 400л/мин; номинальное давление Р=0,63 МПа; перепад давления 0,1 МПа, тонкость фильтрации 25 мкм.

На напорную магистраль выбираем дисковый сетчатый фильтр ФС.

8. Выбор гидронасоса

Для выбора насоса необходимо знать подачу Q и величину давления нагнетания Pн, которую определяем из условия:

где:

– гидросопротивление в гидролинии: насос – гидроцилиндр;

– гидросопротивление в гидролинии: гидроцилиндр – бак;

Pз  – гидросопротивление в золотнике;

Pз сл  – сопротивление в золотнике при сливе;

Pф  – гидросопротивление в фильтре;

шт  – площадь штока;

ц  – площадь гидроцилиндра;

F  – усилие на штоке гидроцилиндра;

Pтр  – требуемое давление.

Коэффициент сопротивления в напорной магистрали :

3(входа)вх+ 6(углов)у + 9(тройники)т +1(гидроклапан)гк + +1(дроссель)д+ + 3(штуцера)шт

где:

вх  – коэффициент входа в гидроаппарат (0,9);

вых  – коэффициент выхода из гидроаппарата (0,7);

у  – коэффициент сопротивления в углах поворота (0,15);

т  – коэффициент сопротивления в тройниках (1,9);

гк  – коэффициент сопротивления в гидроклапане (2);

д  – коэффициент сопротивления в дросселе (2,5);

шт  – коэффициент сопротивления в штуцере (0,1);

Подставляя известные величины, получим:

Потери в сливной гидролинии будут равны:

Коэффициент сопротивления в сливной магистрали :

3(выхода)вых+ 5(углов)у + 9(тройники)т +1(гидроклапан)гк +

+ 3(штуцера)шт

Подставляя известные величины, получим гидравлическое сопротивление в сливной гидролинии.

Уплотнительные устройства предназначены для предотвращения наружных и внутренних утечек рабочей жидкости. Поскольку рабочей средой гидравлических приводов являются жидкости, то в местах разъёма и, тем более, в подвижных соединениях возникает необходимость в уплотнительных устройствах.

Принимаем уплотнение для поршня: U-образные резиновые  манжеты

ГОСТ 14896–84.

Коэффициент трения μ=0,1…0,13.

D-диаметр уплотняемой поверхности 71 мм

H-ширина манжеты 9 мм

p-давление масла 4 МПа ; pk-контактное давление(2…5) МПа

Тогда трение в подвижном соединении:

Подставляя приведенные расчетные данные в формулу, получим:

Насос должен обеспечить подачу Q = 98 л/мин при Pн = 1,3 МПа. Этому условию удовлетворяет пластинчатый насос типа 2Г12-55АМ;  с рабочим объёмом 80 см3; давление Pmax = 6,3МПа; частота вращения 1500 об/мин; КПД 0,9; масса 46кг.

9. Расчет и выбор регулирующей гидроаппаратуры

Площадь сечений проходных окон и каналов определяем по формуле:

где: Q – поток рабочей жидкости через сечения; V – скорость потока жидкости.

Перепад давления на дросселях:

где:  – плотность жидкости;  – расход жидкости;  – площадь сечения дроссельного отверстия;  коэффициент местного сопротивления; b – поправочный коэффициент, учитывающий влияние вязкости на местные потери давления.

Выбираем дроссель типа ПГ типоразмера ПГ77–12 с рабочим давлением 20МПа табл. 5,13 [с. 146, 3].

10. Расчет КПД гидропривода машины

Коэффициент полезного действия гидропривода позволяет установить эффективность спроектированной машины.

Общий КПД гидропривода:

Гидравлический КПД:

где: Рном – номинальное давление в гидросистеме (6,3 МПа);  - суммарные потери давления(0,53+0,63+0,1+0,2+0,247+0,245=1,952 МПа).

Механический КПД:

где: , ,  – механические КПД соответственно насоса, распределителя и гидродвигателя.

Объемный КПД:

где: , ,  – объемные КПД соответственно насоса, распределителя и гидродвигателя принимаем равным 1.

11. Выбор вместимости гидробака и определение площади

теплоизлучающих поверхностей

Согласно ГОСТ 12448-80 выбираем вместимость гидробака 200 л.

Площадь теплоотдачи:

Площадь теплоизлучающих поверхностей гидропривода:

12. Тепловой расчет гидропривода

Количество тепла, получаемое в единицу времени:

где: кп = 0,6 – коэффициент продолжительности работы под нагрузкой;

кд =0,7 – коэффициент использования номинального давления.

Определение установившейся температуры рабочей жидкости:

Так как установившаяся температура рабочей жидкости не превышает предельно допустимую, то в гидроприводе нет необходимости применять теплообменник.

Определяем текущую температуру рабочей жидкости в гидроприводе по формуле:

где: – время за которое выделяется тепло; – масса гидропривода и рабочей жидкости; – средняя теплоемкость материалов.

В этой формуле неизвестной величиной является только средняя удельная теплоемкость:

где: – теплопроводность рабочей жидкости; – теплоемкость материала; – масса гидрооборудования; – масса рабочей жидкости.

Определяем массу жидкости, полагая, что ее объем в гидросистеме превышает объем в гидробаке в 1,5 раза:

Предавая значения , определим текущую температуру, через 1200 с. после начала работы:

13. Литература

1. Башта Т.М., Руднев Б.Б.  Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: учебник для машиностроительных вузов. – М.: Машиностроение, 1982. – 423 с.

2. Каверзин С.В.  Курсовое и дипломное проектирование по гидроприводу самоходных машин: Учебное пособие. – Красноярск, 1997. – 384 с.

3. Свешников В.К., Усов А.А.  Станочные гидроприводы: Справочник. – М.: Машиностроение, 1988. – 512 с.

4. Чугаев Р.Р. Гидравлика: Учебник для вузов. – 4-е изд., доп. и перераб. – Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 2007. – 672 с.

5. Штеренлихт Д.В. Гидравлика: Учебник для вузов. – М.: Энергоиздат, 2009. – 640 с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

20667. Учение о субстанции в философии Бенедикта Спинозы и Готфильда Лейбница 51 KB
  Таким образом для Спинозы субстанция является causa sui причиной самой себя. Движение по мнению Спинозы относится лишь к миру модусов и не является атрибутом субстанции по той причине что для его осуществления необходима внешняя причина воздействие связи которая может существовать только в природе порождаемой. По его мнению абсолютно свободен лишь Бог так как является вселенским порядком и субстанцией вбирает в себя и определяет все природные причинноследственные связи необходимость. И так как в мире вещей господствует...
20668. Английский материализм и эмпиризм 17-18 века 64.5 KB
  Согласно Гоббсу каждый из нас стремиться рассуждать о какихнибудь вещах поэтому желание философствовать это врождённое состояние человека свойственное ему от природы. Гоббс таким образом показывает прямую зависимость мышления человека от материального мира и его эмпирического восприятия. Философия природы занимается естественными телами в том числе и изучением тела человека. Данный тип философии направлена на трактовку умственных и нравственных способностей человека этика и определение обязанностей гражданина политика.
20669. Философия французского просвещения. Характерные черты эпохи Просвещения 58 KB
  Главным положением данной эпохи становится указание на первостепенное значение разума рассудка для деятельности человека что например было запечатлено в таких высказываниях как Имей мужество пользоваться своим умом или Дерзай быть мудрым Sapere ande. Вера в человеческий разум выразилась в убеждении о решающей роли естественнонаучных знаний; в стремлении освободиться от предрассудков слепой религиозности невежества неопределённых метафизических догм неподдающихся научной проверке; в пересмотре интеллектуальных ценностей...
20670. Критическая философия Иммануила Канта. Философская система Г.В.Ф. Гегеля 58 KB
  Основы метафизики которая понимается Кантом как наука о принципах чистого разума. Само чувственное познание интуитивно поскольку непосредственно общается с объектом без посредничества разума рассудка. после двенадцати лет философских исследований работы Критика чистого разума. Наиболее значимыми произведениями этого этапа становятся также Критика практического разума и Критика способности суждения.
20671. Философская антропология Л. Фейербаха 40.5 KB
  Согласно его рассуждениям следует отвергнуть гегелевский абсолютный идеализм так как он упразднил конкретного действительного человека. В основу критики идеалистического понимания проблемы отношения Бога и человека Фейербах ставит тезис о том что теология это антропология. Поэтому неприемлем так же и теизм по той причине что не Бог творит человека а человек создает идею Бога. Её истинность кроется в том что она является только формой запечатления отношения человека к собственной сущности.
20672. Философский пессимизм Артура Шопенгауэра 46 KB
  Основные работы: Мир как воля и представление 1818 г. Прежде всего Шопенгауэр считал неприемлемой и губительной для философии гегелевскую систему миропонимания и в работе Мир как воля и представление в основу своих размышлений он поставил положения учения Иммануила Канта. В произведении Мир как воля и представление Шопенгауэр отталкивается от кантовских рассуждений о вещах в себе и мире феноменов поэтому краеугольной идеей данного произведения становится утверждение мир есть мое представление. Говоря о мире как воле...
20673. Экзистенциональная философия С. Кьеркегора 47 KB
  Кьеркегора. Сёрен Кьеркегор 18131855 датский философ его творчество относят к первым этапам зарождения западного экзистенциализма. он закончил теологический факультет Копенгагенского университета Кьеркегор в первую очередь стремится в своей философии исследовать вопросы о Боге религии вере отношении личности и Бога единичного бытия человека к Всевышнему. В 40х годах 19го столетия Кьеркегор прослушал лекции Шеллинга от которого перенял неприязнь к философской системе Гегеля.
20674. Философские идеи Карла Маркса и Фридриха Энгельса 63 KB
  Карл Маркс 1818 1883 и Фридрих Энгельс 18201895 немецкие философы родоначальники диалектического и исторического материализма. Например Марксу принадлежат: Критика гегелевской философии права 1843. Капитал 1867 1885 1894 Энгельс редактировал второй и третий тома Капитала после смерти Маркса.
20675. Философия Фридриха Ницше 41.5 KB
  Фридрих Ницше 18441900г. Принято творчество Ницше подразделять на ряд этапов. На втором этапе Ницше старался разрабатывать уже собственные оригинальные идеи.