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

18 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

40414. Английская революция XVII века 262.06 KB
  Гражданская война Начало войны Большое число роялистов присоединилось к армии короля. Один из офицеров парламентской армии Оливер Кромвель обратил внимание на вражескую кавалерию. Солдаты Армии нового образца получали должную военную подготовку и в бою вели себя очень дисциплинированно. Раньше офицерами становились солдаты из благополучных и знатных семей но в Армии нового образца они выдвигались по службе по мере своих заслуг на поле боя и боевых качеств.
40415. Буржуазные революции и национально-освободительные движения в 20-е годы XIX века в Европе 58.93 KB
  Буржуазные революции в Испании Португалии и Италии были вызваны притязаниями буржуазии на власть и ее борьбой против абсолютизма восстановленного после краха наполеоновской империи. Хотя обстановка в этих странах в годы Реставрации существенно различалась в Италии антифеодальные преобразования революционного и наполеоновского периода в основном остались в силе тогда как в Испании и Португалии феодальные устои общества не были поколеблены вспыхнувшие здесь буржуазные революции имели некоторые общие специфические черты. Революции в...
40416. Европейский абсолютизм и его особенности 24.47 KB
  Во Франции абсолютизму благоприятствовали богословы приписывающие верховной власти божественное происхождение и юристы признававшие за государями абсолютную власть древних римских императоров. На протяжении всего девятнадцатого века после Великой Французской Революции происходит процесс постепенной демократизации и ограничения власти монарха. Юридическое обоснование своей власти монархи находили в восстановлении нормы римского права которая была зафиксирована в VI веке в Кодексе византийского императора Юстиниана: Воля императора имеет...
40417. Великая францу́зская револю́ция 244.54 KB
  [править]Характер Историки утверждают что Великая французская революция по своему характеру была буржуазной заключалась в смене феодального строя капиталистическим и ведущую роль в этом процессе играл класс буржуазии свергнувший в ходе революции феодальную аристократию. [править]Созыв Генеральных штатов После целого ряда неудачных попыток выйти из затруднительного финансового положения Людовик XVI объявил в декабре 1787 года что созовёт государственные чины Франции на заседаниегенеральных штатов через пять лет....
40418. ГЕРМАНИЯ В 1815–1847 ГГ 16.77 KB
  Самыми развитыми в экономическом отношении районами стали территории среднего течения Рейна – Рейнско Вестфальские провинции Пруссии богатые залежами каменного угля и железной руды. крупнейшим торгово промышленным центром становится столица Пруссии – Берлин город с 400–тысячным населением. В нем сосредоточилось 2 3 всего машиностроительного и ситценабивного производства Пруссии. и Пруссии таможенные барьеры между государствами входившими в Германский союз.
40419. Англійський абсолютизм, його особливі риси 149.2 KB
  произвол королевских чиновников и судей злоупотребления королевских фаворитов герцог Бэкингем; распространение законов военного времени на время мирное постои армии в домах частных лиц; ограничения в торговой и промышленной сферах государственные монополии; стремление реставрировать ненавистный большинству англичан католицизм; ориентация династии Стюартов Яков I Карл I на католические государства континентальной Европы Францию Италию традиционных торговых соперников Англии. зачастую поразному относились к тем или...
40420. Німеччина 102.91 KB
  На развитие немецкого Просвещения влияли политическая раздробленность Германии и ее экономическая отсталость что определило преимущественный интерес немецких просветителей не к социальнополитическим проблемам а к вопросам философии морали эстетики и воспитания. Молодой Лессинг первый в Германии XVIII в. В отличие от Англии и Франции где абсолютизм способствовал государственному объединению в Германии XVIIXVIII вв. Он взял сюжет не из далекого прошлого но из самой живой современности Минна фон Барнхельм Направленная...
40421. Іспанський абсолютизм, його характерні риси 62.5 KB
  Это дало основание Марксу сравнить абсолютную монархию в Испании с Турецкой империей. Испания – писал Маркс – подобно Турции оставалась скоплением дурно управляемых республик с номинальным сувереном во главе В сложившихся условиях в Испании не выработался единый национальный язык сохранились обособленные этнические группы: каталонцы галисийцы и баски говорили на своих языках отличных от кастильского диалекта который составил основу литературного испанского языка. Абсолютная монархия в Испании не смогла стать объединяющим началом...
40422. Італія 2 пол. 17-18 ст. 89.57 KB
  подъем начали переживать и традиционные для Италии виды ремесел связанные с рынком предметов роскоши тканей и одежды для представителей благородных сословий холодного оружия. Однако масштабы экономического оживления в Италии в целом оказались невелики. Очень заметным становилось отставание Италии и в развитии новой предпринимательской культуры которая по своим мировоззренческих и социальнопсихологическим основам была тесно связана с протестантским духом. Вследствие всех этих причин в Италии очень затянулся процесс перехода от...