Некрасов В.И. Гидродомкрат с ручным приводом - файл n1.doc

приобрести
Некрасов В.И. Гидродомкрат с ручным приводом
скачать (283 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc283kb.12.09.2012 17:36скачать

n1.doc




Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет»

Сургутский институт нефти и газа (филиал)



кафедра «Машины и технологическое оборудование»



ГИДРОДОМКРАТ С РУЧНЫМ ПРИВОДОМ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению контрольной работы

по дисциплинам

«Гидравлические и пневматические системы»

и «Гидравлические машины»

для студентов специальностей 190601,190603,130602

«Автомобили и автомобильное хозяйство»,

«Сервис транспортных и технологических машин и оборудования»

(специальная автотракторная техника и оборудование в нефтегазодобыче),

«Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов»
Дневной, заочной и заочной сокращенной форм обучения

Сургут 2006

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет»

Сургутский институт нефти и газа (филиал)
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению контрольной работы

по дисциплинам

«Гидравлические и пневматические системы»

и «Гидравлические машины»

для студентов специальностей 190601,190603,130602

«Автомобили и автомобильное хозяйство»,

«Сервис транспортных и технологических машин и оборудования»

(специальная автотракторная техника и оборудование в нефтегазодобыче),

«Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов»


Директор Бахарев М.С. « » 2006

Рассмотрено на заседании кафедры «МиТО»

Протокол № 8 от 11 мая 2006 г.

Зав.кафедрой Кузнецов А.С.

Рассмотрено на заседании методической

комиссии СИНГ

Протокол № от 2006 г.

Председатель Кривошеева С.Я.


Сургут 2006

Утверждено учебно-методической комиссией

ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Сургутского института нефти и газа (филиала)

Тюменского государственного нефтегазового

университета

Составил: доцент, канд. техн. наук Некрасов В.И.

Сургутский институт нефти и газа (филиал)

Тюменский государственный нефтегазовый

университет, 2006 г.

ВВЕДЕНИЕ


Цель контрольной работы – закрепить знания в области гидропривода, приобрести навыки расчетов механических и гидравлических устройств, ощутить взаимосвязи между элементами этих устройств, рассчитать гидродомкрат с ручным приводом с учетом основных параметров объёмного гидропривода: рабочий объём, подача, давление, мощность, коэффициент полезного действия и т.д.

При выполнении контрольной работы недостаточно простого выполнения математических действий, необходимо внимательно контролировать проставляемые в формулы физические значения, их величины и размерности, последовательность расчетов, анализировать полученные результаты.

Все познаётся в сравнении.

Учебная дисциплина «Гидравлические и пневматические системы» основана на курсах: «Устройство автомобилей», «Основы конструкции ТТМ», «Гидравлика» и создает основу для изучения следующих специальных дисциплин.


СОДЕРЖАНИЕ И ОБЪЕМ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ



В контрольной работе рассмотрено простейшее техническое устройство – гидродомкрат с ручным приводом. Это устройство является основой для многих других технических устройств: силовых гидроцилиндров, телескопических гидроподъемников и т.д.

Контрольная работа состоит из пояснительной записки.

Пояснительная записка должна содержать титульный лист, оглавление, введение, основную часть, заключение, список источников и литературы, использованных при выполнении контрольной работы. Общий объем пояснительной записки контрольной работы не менее 15 страниц.

Титульный лист должен иметь: информацию об агентстве, высшем учебном заведении, кафедре, дисциплине, по которой выполнена работа, название (тему) контрольной работы, её вариант; фамилию, инициалы и подпись исполнителя контрольной работы с указанием номера студенческой группы и формы обучения; должность, ученую степень, звание, фамилию и инициалы преподавателя, место и год выполнения работы.

Оглавление включает наименования всех разделов, подразделов и пунктов (если они имеют наименования) с указанием номеров страниц, на которых размещается начало материалов разделов, подразделов, пунктов.

Например:
ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение 3


1. Объёмный гидропривод 4

1.1 Схема и устройство гидродомкрата с ручным приводом 4

1.2 Работа гидродомкрата с ручным приводом,

основные параметры объёмного гидропривода 5

2. Расчет гидродомкрата с ручным приводом 8

2.1 Задание – исходные данные 8

2.2 Расчет гидродомкрата с ручным приводом без учета КПД 8

2.3 Расчет гидродомкрата с ручным приводом с учетом КПД 12

2.4 Расчет и построение графика зависимости силы поршня

гидродомкрата при изменении механического передаточного числа 15

2.5 Расчет и построение графика зависимости силы поршня

гидродомкрата при изменении гидравлического передаточного числа 16

Заключение 17

Список литературы 18

Во введении объемом не более одной страницы должно быть кратко раскрыто значение - актуальность вопросов, поставленных в задании на контрольную работу, формулируется цель работы и устанавливается связь с проблемами, стоящими перед отраслью.

В основном разделе необходимо описать назначение, принцип действия и основные показатели технической системы (ТС), привести гидрокинематическую схему ТС, указать основные неисправности и причины, вызывающие эти неисправности, выполнить схемы и рисунки с обозначениями составных элементов и т.д.

В контрольной работе описывается один технический объект – гидродомкрат с ручным приводом. Должны быть представлены расчеты основных параметров установки. Все расчеты проверяются и перепроверяются.

В пояснительной записке можно привести общие сведения об объемном гидроприводе, областях применения силовых цилиндров, в том числе, телескопических, их устройстве и работе и т.д.

Заключение должно содержать сжатую информацию о выполненной работе, краткие выводы по работе, предложения по их использованию.

Список литературы (источники) дается в порядке ее использования или в алфавитном порядке.

Номер варианта контрольной работы определяется по номеру студента в списке группы. Возможно изменение темы контрольной работы по согласованию с преподавателем данной дисциплины.

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ:




N F1, V1, h1, l1, l2, d2, d3, hм hо hг

H. м/с. мм. мм. мм. мм. мм.

1 50 0,6 70 250 25 8 160 0,90 0,95 0,95

2 60 0,6 80 260 26 9 180 0,85 0,90 0,93

3 70 0,8 75 270 27 10 120 0,90 0,95 0,92

4 80 0,8 90 180 18 10 150 0,92 0,95 0,90

5 90 1,0 80 180 18 11 110 0,87 0,90 0,93

6 100 1,0 80 260 26 11 220 0,87 0,90 0,94

7 100 1,2 70 350 35 12 120 0,85 0,90 0,95

8 110 1,2 80 260 26 12 240 0,90 0,95 0,94

9 120 0,7 90 270 27 8 160 0,86 0,93 0,92

10 80 0,9 95 280 20 9 180 0,90 0,92 0,95

11 55 0,6 70 250 20 8 160 0,90 0,95 0,94

12 65 0,6 60 260 20 9 180 0,85 0,90 0,93

13 75 0,8 65 270 9 10 120 0,90 0,95 0,92

14 85 0,8 80 280 10 10 150 0,92 0,95 0,91

15 95 1,0 90 280 20 11 110 0,87 0,90 0,90

16 100 1,0 70 260 26 11 220 0,87 0,90 0,95

17 100 1,2 65 250 25 12 120 0,85 0,90 0,93

18 110 1,2 75 260 13 12 240 0,90 0,95 0,94

19 120 0,7 70 270 27 8 160 0,86 0,93 0,92

20 85 0,9 65 280 20 9 180 0,90 0,92 0,92

21 50 0,6 60 260 26 8 160 0,90 0,95 0,93

22 60 0,6 60 270 27 9 180 0,85 0,90 0,90

23 70 0,8 80 290 29 10 120 0,90 0,95 0,95

N F1, V1, h1, l1, l2, d2, d3, hм hо hг

H. м/с. мм. мм. мм. мм. мм.

24 80 0,8 50 300 20 10 150 0,92 0,95 0,93

25 90 1,0 70 280 20 11 110 0,87 0,90 0,92

26 100 1,0 80 260 26 11 220 0,87 0,90 0,90

27 100 1,0 90 250 25 12 120 0,85 0,90 0,93

28 110 1,2 70 260 13 12 360 0,90 0,95 0,92

29 120 0,8 60 270 27 9 270 0,86 0,93 0,95

30 80 0,8 50 280 20 9 180 0,90 0,92 0,90

31 50 0,8 80 250 20 8 160 0,90 0,95 0,93

32 60 0,7 50 260 13 9 180 0,85 0,90 0,92

33 70 0,9 70 270 27 10 120 0,90 0,95 0,95

34 80 0,8 80 290 29 10 150 0,92 0,95 0,95

35 100 1,0 100 200 10 11 110 0,87 0,90 0,90

36 100 1,2 80 260 13 11 220 0,87 0,90 0,92

37 80 1,2 70 260 26 12 120 0,85 0,90 0,90

38 110 1,0 90 260 26 12 240 0,90 0,95 0,93

39 120 0,8 100 270 27 8 160 0,86 0,93 0,90

40 150 0,9 90 280 20 9 180 0,90 0,92 0,95


  1. ОБЪЁМНЫЙ ГИДРОПРИВОД




    1. Схема и устройство гидродомкрата с ручным приводом


Гидродомкрат предназначен для подъёма грузов, с последующей их фиксацией в поднятом состоянии с помощью различных упоров для обеспечения безопасности при выполнении ремонтных работ и технического обслуживания транспортно-технологических машин, а также других машин и оборудования.

Гидродомкрат с ручным приводом (рис. 1) состоит из рычага 1 ручного привода, плунжера 2 объемного насоса, поршня 3 гидравлического двигателя поступательного движения, масляного бака 4.



Рис.1. Схема гидродомкрата с ручным приводом

1 – рычаг ручного привода, 2 – плунжер гидронасоса, 3 – поршень гидродвигателя, 4 – масляный бак, 5 – гидроцилиндр насоса, 6 – гидроцилиндр двигателя, 7 - всасывающая магистраль, 8 – напорная (нагнетательная) магистраль, 9 – дополнительная магистраль слива, 10 и 11 – обратные клапаны, 12 – запорный вентиль, 13 – серьга рычага.
Плунжер 2 установлен в гидроцилиндре 5 насоса, а поршень 3 в гидроцилиндре 6 двигателя. Масляный бак 4 и гидроцилиндры 5 и 6 объединены трубопроводами 7, 8 и 9, которые называются гидролиниями. На гидролиниях 7 и 8 установлены обратные клапаны 10 и 11, которые выполняют функцию распределителей потока и обеспечивают непрерывность действия насоса 2 домкрата. Клапан 10 пропускает рабочую жидкость по трубопроводу 8 только в направлении от цилиндра 5 к полости цилиндра 6, а клапан 11 – по трубопроводу 7 от бака 4 к цилиндру 5.

Полость цилиндра 6 соединена дополнительной гидролинией 9 с баком 4. В гидролинии 9 установлен запорный вентиль 12, который перекрывает эту линию при работе насоса. Гидролиния 7, соединяющая бак 4 с насосом 2, называется всасывающей, а гидролиния 8, соединяющая насос 2 с гидродвигателем 3напорной. Рычаг 1 соединен с плунжером 2 серьгой 13, обеспечивающей их совместную работу без защемления.


    1. Работа гидродомкрата с ручным приводом,

основные параметры объёмного гидропривода
Оъёмный гидропривод – это совокупность объёмных гидромашин, гидроаппаратуры, гидролиний (трубоприводов) и вспомогательных устройств, предназначенных для передачи энергии и преобразования движения посредством жидкости.

Принцип действия объёмного гидропривода основан на малой сжимаемости капельных жидкостей и передаче давления в них по закону Паскалядавление, приложенное к внешней поверхности жидкости, передается всем точка этой жидкости и по всем направлениям одинаково.

Гидравлические машины служат для преобразования механической энергии в энергию перемещаемой жидкости (насосы) или для преобразования гидравлической энергии потока в механическую энергию (гидравлические двигатели – гидромоторы, которых может быть несколько).

Гидроаппаратура – это устройства управления гидроприводом, при помощи которых он регулируется, а также средства защиты его от чрезмерно высоких и низких давлений жидкости. К гидроаппаратуре относятся дроссели, клапаны разного назначения и гидрораспределители – устройства для изменения направления потока жидкости.

Вспомогательные устройства – это так называемые кондиционеры рабочей жидкости, обеспечивающие её качество и состояние. К ним относятся различные отделители твердых частиц, в том числе фильтры, теплообменники (нагреватели и охладители жидкости), гидробаки, а также гидроаккумуляторы.

Перечисленные элементы связаны между собой гидролиниями, по которым движется рабочая жидкость.

Принцип действия объёмных гидромашин основан на попеременном заполнении и опорожнении ограниченных пространств (рабочих камер), периодически сообщающихся с местами входа и выхода рабочей жидкости.

При перемещении рукоятки рычага 1 вверх серьга 13 поднимает плунжер 2 в гидроцилиндре насоса 5. Рабочая жидкость из бака 4 по всасывающей магистрали 7 и обратному клапану 11 поступает в подплунжерное пространство. Обратный клапан 10 напорной магистрали 8 в это время закрыт.

Если приложить силу F1 к наконечнику рычага 1, то серьга 13 передаст усилие F2 на плунжер 2. Рабочая жидкость под давлением p2 преодолевает сопротивление обратного клапана 10 и по нагнетательному каналу 8 поступает в гидроцилиндр двигателя 6. Обратный клапан 11 и запорный вентиль 12 в это время закрыты.

Если пренебречь потерями давления в системе, то по закону Паскаля давление в цилиндрах 5 и 6 будет одинаковым и равным
р = F2/S2 = F3/S3,
где S2 и S3 – площади поршней цилиндров 5 и 6.

Совершая неоднократные движения рычагом 1 на величину h1, перемещаем плунжер 2 на величину h2, перекачиваем рабочую жидкость из бака 4 в цилиндр гидродвигателя 6, где, преодолевая силу F3, перемещаем поршень 3 на величину h3.

Если открыть запорный клапан 12, то рабочая жидкость по дополнительной магистрали 9 перетекает из цилиндра гидродвигателя 6 в масляный бак 4.

При ходе плунжера 2 насоса из одного крайнего положения в другое объем жидкости в цилиндре 5 изменяется на величину

q2 = h2 S2;

где h2 - ход плунжера 2, S2 - площадь гидроцилиндра 5 насоса.

Этот объем определяет теоретическую подачу насоса за один рабочий ход и называется рабочим объёмом.

В насосах, где входное звено совершает не возвратно-поступательное, а непрерывное вращательное движение, рабочим объемом гидромотора называют подачу за один оборот вала.

Рабочий объем насоса служит его основным параметром и указывается в технической характеристике. Он измеряется в дм3 (литрах) или см3, обозначается q.
q = h2 (p d22) / 4 = h3 (p d32) / 4; (1)

h2 d22 = h3 d32 ; V2 d22 = V3 d32; (2)

h2 / h3 = d32 / d22 = V2 /V3 ; (3)
где d2, d3соответственно диаметр плунжера 2 и диаметр поршня 3; V2, V3скорость плунжера и поршня; h3 – ход поршня 3.
Для гидроприводов подобного типа хода плунжера насоса и поршня исполнительного цилиндра обратно пропорциональны квадратам диаметров их цилиндров (плунжеров, поршней) или рабочим площадям. Скорость плунжеров (поршней) также обратно пропорциональна их рабочим площадям, так как их перемещения происходят в одно и то же время.

Произведение рабочего объема «q» на число рабочих ходов или оборотов входного вала насоса «n» в единицу времени есть теоретическая подача насоса, она измеряется в дм3или л/мин и служит одним из основных параметров гидропривода, так как определяет скорость исполнительных механизмов, она обозначается Q.

Q = q n = V2 S2 = V3 S3. (4)
К основным параметрам также относится рабочее давление жидкости «р», оно указывается в технической характеристике.
р = F / S; F2 = p S2; F3 = p S3; (5)

F3 / F2 = (p S3) / (p S2) = d32 / d22 = (d3 / d2)2. (6)



Т.е. сила F3 во столько раз больше силы F2 , во сколько площадь поршня 3 гидродвигателя больше площади плунжера 2 насоса или отношения диаметров поршня и плунжера в квадрате.

Сопоставив соотношения (6) и (3), получим

F3 / F2 = h2 / h3 = (d3 / d2) 2 = Uг. (7)
Это соотношение обратной пропорциональности представляет собой гидравлическое передаточное число UГ = (d3 / d2) 2 гидропривода с гидродвигателем поступательного движения. Оно аналогично механическому передаточному числу UМ = l1 / l2 простого рычага. Если к длинному концу рычага 1 приложить силу F1, то этим рычагом можно преодолеть силу F2, во столько раз большую силы F1, во сколько раз короткое плечо рычага l2 меньше длинного l1. А путь (ход плунжера) h2 во столько раз меньше пути h1, во сколько раз короткое плечо рычага меньше длинного. Это правило рычага представляется также в виде обратной пропорциональности, т.е.

F2 / F1 = h 1 / h 2 = l1 / l2 = UМ. (8)
Механические потери складываются из потерь на трение в подшипниках, сальниках (уплотнениях), поршней и т.п. о жидкость; они учитываются механическим КПД. Механический КПД выражает влияние потерь на трение в механизме на эффективность его работы и для гидродомкрата с ручным приводом (без учета потерь поршня 3 гидродвигателя) равен
hм = N2 / N1; (9)
где N1 = F1 V1 ; N2 = F2 V2 = p2 Q2 - соответственно мощность на рукоятке рычага 1 и на плунжере 2 гидронасоса.
Объемные потери оцениваются объемным КПД и определяются утечками жидкости из напорной полости через зазоры между рабочим органом и корпусом гидромашины. Для большинства поршневых насосов hо = 0,85 – 0,98.

Гидравлические потери возникают в рабочих органах гидромашины и представляют разность между теоретическим и действительным давлением жидкости. Гидравлические потери оцениваются гидравлическим КПД. Гидравлические КПД, определяемые потерями напора в клапанах, находятся в пределах hг = 0,8 – 0,9.

Общий, или полный, КПД гидромашины представляет собой произведение КПД механического, объемного и гидравлического. Полный КПД характеризует степень совершенства конструкции гидромашины в механическом и гидравлическом отношениях. В насосах современных конструкций (без учета механического привода) hм = 0,9 – 0,97; hо = 0,95 – 0,98; hг = 0,9 – 0,95. Максимальный полный КПД крупных современных насосов – hп = 0,92; для малых и средних насосов – hп = 0,5 - 0,75. При перекачке жидкостей, отличающихся по вязкости от воды, КПД может быть ниже. В гидроцилиндрах с резиновыми кольцевыми уплотнениями hм = 0,85 – 0,95; hо = 0,98 – 0,99; hг 1,0.

При выполнении расчетов необходимо обращать внимание на анализ размерностей физических величин. Например,
N = p Q = F V = T w;
где Nмощность, Вт = Нм/с; pдавление, Па = Н/м2; Q – подача жидкости, м3/с; F – сила, Н; Vлинейная скорость, м/с; T – крутящий (вращающий) момент, Нм; w - угловая скорость, 1/с.

Подставляя размерности физических величин, получим –


N (Нм/с) = p Q (Н/м2)(м3/с) = Нм/с = F V (Н)(м/с) = T w (Нм/с).
2. РАСЧЕТ ГИДРОДОМКРАТА С РУЧНЫМ ПРИВОДОМ
2.1 Задание – исходные данные
Определить основные параметры (силы, давления, мощности, рабочие объемы, подачи, скорости и т.д.) на различных участках системы, а также толщину стенки цилиндра гидродвигателя при двух вариантах:

  1. идеальный (условный)КПД 100 %;

2. реальный, с учетом КПД.
Дано: F1 = 100 H; V1 = 2 м/с; h1 = 100 мм; l1 = 300 мм; l2 = 30 мм; d2 = 10 мм; d3 = 100 мм; hм = 0,90; hо = 0,95; hг = 0,95.
Определить: S2, S3, Uм , Uг , Uп , F2, р, F3, V2, V3, h2 , h3 , q2 , Q2 , Q3 , N1 , N2 , N3 , t, s, Vт , Re, q3 , Qб ; hп , F, р2 р , N , р, F, V, Q, N , t, s, t3рмах, t3рмах , s3рмах.
2.2. Расчет гидродомкрата с ручным приводом без учета КПД


  1. Определяем площадь плунжера гидронасоса


S2 = pd22/4 = 0,785 d22 = 0,785 ґ 102 = 78,5 мм2 =

= 78,5 ґ 10-6 м2.

где d2 - диаметр плунжера, мм.


  1. Определяем площадь поршня гидродвигателя


S3 = pd32/4 = 0,785 d32 = 0,785 ґ 1002 = 7850 мм2.
где d3 - диаметр поршня, мм.


  1. Определяем механическое передаточное число рычага ручного привода


Uм = l1/l2 = 300/30 = 10.
где l1 и l2 – плечи действия сил F1 и F2 соответственно, мм.


  1. Определяем гидравлическое передаточное число

гидравлической силовой передачи
Uг = S3/ S2 = 7 850/78,5 = 100;

Uг = (d3 / d2)2 = (100/10)2 = 100.


  1. Определяем полное (общее) передаточное число устройства


Uп = Uм Uг = 10 ґ 100 = 1 000.


  1. Определяем силу, действующую на плунжер гидронасоса,


F2 = F1 Uм = 100 ґ 10 = 1 000 H.


  1. Рассчитываем давление рабочей жидкости в системе


р = F2/ S2 = 1 000/(78,5ґ10-6) = 12,74ґ106 Па =

= 12,74 МПа;
р = F2/ S2 = 1 000/78,5 = 12,74 МПа.
Расчет удобно вести в Н и мм2, так как 106 компенсируются.


  1. Определяем силу, действующую на поршень

гидродвигателя,
F3 = F2 Uг = 1 000 ґ 100 = 100 000 H = 100 кН;

F3 = F1 Uп = 100 ґ 1 000 = 100 000 H;

F3 = р S3 = 12,74 ґ 7 850 = 100 000 Н = 100 кН.
(МПа ґ мм2 = Па ґ м2 = Н/м2 ґ м2 = Н)

  1. Определяем скорость перемещения плунжера гидронасоса


V2 = V1/ Uм = 2,0/10 = 0,2 м/с = 200 мм/с.
где V1 – скорость перемещения рукоятки рычага, м/с.


  1. Определяем скорость перемещения поршня

гидродвигателя
V3 = V2/ Uг = 0,2/100 = 0,002 м/с;

V3 = V1/ Uп = 2,0/1 000 = 0,002 м/с = 2 мм/с.


  1. Определяем ход (величину перемещения) плунжера гидронасоса


h2 = h1 / Uм = 100/10 = 10 мм.
где h1 – ход рукоятки рычага, мм.


  1. Определяем ход поршня гидродвигателя


h3= h2 / Uг = 10/100 = 0,10 мм.


  1. Определяем рабочий объем гидронасоса


q2 = q3 = S2 h2 = 78,5 ґ 10 = 785 мм3 = 0,785 см3.


  1. Определяем разовую подачу гидронасоса при

рабочем ходе
Q2 = V2 S2 = 200 ґ 78,5 = 15 700 мм3/с = 15,7 см3/с.

Q3 = V3 S3 = 2 ґ 7 850 = 15 700 мм3/с.


  1. Рассчитываем мощность на рукоятке рычага ручного привода

N1 = F1 V1 = 100 ґ 2 = 200 Вт.


  1. Рассчитываем мощность создаваемую плунжером

гидронасоса

N2 = F2 V2 = 1 000 ґ 0,2 = 200 Вт;
N2 = p2 Q2 = 12,74 ґ 15,7 = 200 Вт.
где p2 –давление жидкости в системе, МПа; Q2 – подача рабочей жидкости, см3/с. (106H/м2 ґ см3/с = Н/м2 ґ м3/с = Нм/с).


  1. Рассчитываем мощность создаваемую поршнем

гидродвигателя
N3 = F3 V3 = 100 000 ґ 0,002 = 200 Вт.


  1. Рассчитываем толщину стенки цилиндра гидродвигателя


t = pd3/(2[s]) = 12,74 ґ 100 / (2 ґ 157) = 4,06 мм

» 4,0 мм.
где [s] - допускаемое напряжение в стенках цилиндра гидродвигателя, МПа; [s] = sт/ n, для цилиндра из стали 35 - [s] = sт/n=314/2=157 МПа, n = 2 – коэффициент запаса прочности.


  1. Выполним проверочный расчет прочности

гидроцилиндра

s = (D32 +d32)p/(D32-d32) =

= (1082+1002)12,74/(1082-1002) =165,9 МПа.
где D3 = d3 + 2 t = 100 +2 ґ 4 = 108 мм – наружный диаметр гидроцилиндра.
Полученный результат превышает допускаемое напряжение, для гарантии прочности гидроцилиндра необходимо увеличить толщину стенки или применить более прочный материал – сталь 40 - [s] = sт/ n = 333/2 = =166,5 МПа.

s =165,9 МПа Ј [s] = 166,5 МПа.
Условие обеспечения прочности гидроцилиндра

выполнено.
20. Рассчитываем скорость потока жидкости в трубопроводе напорной магистрали
Vт = Q2/Sт = 4Q2/(pdт2) = Q2/(0,785 dт2) =

= 15700/(0,785 ґ 22) = 5 000 мм/с = 5,0 м/с.
где dт = 2 мм – внутренний диаметр трубопровода.


  1. Рассчитываем безразмерное число Рейнольдса и определяем характер течения жидкости в напорной магистрали


Re = dт Vт / n = 2 ґ 5 000/6 = 1 666,7.

(мм ґ мм/с) / (мм2/с)

где n = 6,0 мм2/с – кинематическая вязкость рабочей жидкости.

Если число Рейнольдса меньше 2 200, то движение потока рабочей жидкости ламинарное.


  1. Определяем полный объем цилиндра гидродвигателя при максимальном ходе поршня, равном 100 мм,


q3 max = S3 h max = 7850 ґ 100 = 785 000 мм3 =

= 785 см3 = 0,785 дм3 = 0,785 л.


  1. Рассчитываем объем масляного бака


Qб = 1,5(q3 max + qт) = 1,5 ґ 0,785 » 1,2 л.
где qт вместимость трубопроводов, шлангов, насоса и вспомогательных устройств гидросистемы. При малой величине объемов перечисленных устройств условно примем qт » 0.

Вместимость масляного бака должна превышать полную вместимость гидросистемы не менее чем в полтора раза для компенсации утечек рабочей жидкости и сохранения в баке определенного уровня жидкости над отверстиями подводящих и отводящих трубопроводов, исключения возможности вспенивания масла и смешения его с воздухом.


2.3 Расчет гидродомкрата с ручным приводом с учетом КПД
Мощность при передаче энергии в системе снижается.


  1. Определяем полный (общий) КПД технической системы


hп = hобщ = hмhоhг = 0,90 ґ 0,95  0,95 = 0,812.
где hм = 0,90 – механический КПД системы; hо = 0,95 – объёмный КПД системы; hг = 0,95 – гидравлический КПД системы.


  1. Определяем реальную силу, действующую на плунжер гидронасоса,


F2р = F2hм = 1 000 ґ 0,9 = 900 H.


  1. Рассчитываем реальное давление рабочей жидкости под плунжером гидронасоса


р2р = F2р/ S2 = 900/78,5 = 11,465 МПа.


  1. Рассчитываем реальную мощность создаваемую плунжером гидронасоса


N= FV2 = 900 ґ 0,2 = 180 Вт;

N= pQ2 = 11,465 ґ 15,7 = 180 Вт.


  1. Проверим результаты расчетов по механическому КПД


hм= N/ N1 = 180/200 = 0,9.
Полученный результат соответствует заданным условиям.


  1. Определяем реальное давление рабочей жидкости на поршень гидродвигателя


р= рhг = 11,465 ґ 0,95 = 10,892 МПа.
7. Проверим полученный результат по произведению механического и гидравлического КПД
hм hг = 0,9  0,95 = 0,855;
р / р = 10,892/12,74 = 0,855.
Результат правильный.

  1. Определяем реальную силу, действующую на поршень гидродвигателя с учетом потери давления жидкости


F= Fhг Uг = 900 ґ 0,95 ґ 100 = 85 500H = 85,5 кН;

F= р S3 = 10,89 ґ 7850 = 85 486,5Н = 85,5 кН.
(МПа ґ мм2 = Па ґ м2 = Н/м2 ґ м2 = Н)


  1. Определяем реальную скорость поршня гидродвигателя с учетом утечек жидкости


V= (V2 hо)/ Uг = (0,20,95)/100 = 0,0019 м/с.
10. Определяем реальную подачу рабочей жидкости гидродвигателя с учетом её утечек

Q= Q3 hо = 15,7  0,95 = 14,915 см3/с.

11. Рассчитываем реальную мощность создаваемую поршнем гидродвигателя
N= FV= 85500 ґ 0,0019 = 162,45 Вт;
N= pQ= 10,892 ґ 14,915 = 162,45 Вт.


  1. Проверим результаты расчетов по полному КПД


hп = N/ N3 = 162,45/200 = 0,812.
Полученный результат соответствует ранее рассчитанному значению.


  1. Рассчитываем толщину стенки цилиндра гидродвигателя при реальном давлении жидкости


t = (pd3)/(2[s]) = 10,892 ґ 100 / (2 ґ 157) =
= 3,56 мм » 3,6 мм.
где [s] - допускаемое напряжение в стенках цилиндра гидродвигателя, МПа; [s] = sт/ n; для цилиндра из стали 30sт = 294 МПа; из стали 35 - sт = 314 МПа, из стали 40 - sт = 333 МПа; из стали 45 - sт = 353 МПа; из стали 20Х - sт = 637 МПа; 30Х - sт = 686 МПа; 40Х - sт = 785 МПа; 18ХГТ - sт = 883 МПа. Коэффициент запаса прочности принимают n = 2. Для цилиндра из стали 35 - [s] = sт/ n = 314/2 = 157 МПа.


  1. Выполним проверочный расчет прочности

гидроцилиндра
s = (D32 +d32)p /(D32-d32) =
= (107,22+1002)10,892/(107,22-1002) =
= 156,9 МПа Ј [s] = 157 МПа.
где D3 = d3 + 2 t = 100 +2 ґ 4 = 107,2 мм – наружный диаметр гидроцилиндра.
Условие обеспечения прочности гидроцилиндра выполнено.


  1. Рассчитаем толщину стенки гидроцилиндра при максимальном давлении 32 МПа


t3рмах = (pмахd3)/(2[s]) = 32 ґ 100/(2 ґ 157) = 11,9 мм.
Для уменьшения габаритных размеров применим более прочный материал – сталь 18ХГТ
t3рмах = (pмахd3)/(2[s]) = 32 ґ100/(2 ґ 441,5) =
= 3,62 мм » 3,8 мм.


  1. Выполним проверочный расчет прочности гидроцилиндра при заданных условиях


s3рмах = (D32 +d32)pмах/(D32-d32) =
= (107,62+1002)32,0/(107,62-1002) =
= 437,64 МПа Ј [s] = sт/ n = 883/2 = 441,5 МПа.
Условие обеспечения прочности гидроцилиндра выполнено.


2.4 Расчет и построение графика зависимости силы поршня

гидродомкрата при изменении механического передаточного числа
Оценим влияние механического передаточного числа за счет изменения длины рычага 1 - l1 = 300 мм на величину отрезков l2 = 30 мм по два отрезка в каждую сторону, получим l1 = 240, 270, 300, 330 и 360 мм.
Uм1 = l1/l2 = 240/30 = 8; Uм2 = 9; Uм3 = 10; Uм4 = 11; Uм5 = 12.
Без учета КПД:
F3,1 = F1 Uм1 Uг = 1008100 = 80 000 Н = 80 кН;

F3,2 = 90 кН; F3,3 = 100 кН; F3,4 = 110 кН; F3,5 = 120 кН.
С учетом полного КПД:
F3р,1 = F1 Uм1 Uг hп=10081000,812 =64 960 Н = 64,96 кН; F3р,2 = 73,08 кН; F3,3 = 81,20 кН; F3,4 = 89,32 кН; F3,5 = 97,44 кН.
2.5. Расчет и построение графика зависимости силы поршня

гидродомкрата при изменении гидравлического передаточного числа
Оценим влияние гидравлического передаточного числа за счет изменения диаметра цилиндра гидродвигателя d3 = 100 мм на величину, равную диаметру цилиндра насоса d2 = 10 мм, также по два отрезка в каждую сторону, получим d3 = 80, 90, 100, 110 и 120 мм.

Uг,1 = (d3 / d2)2 = (80/10)2 = 82 = 64; Uг,2 = 92 = 81; Uг,3 = 100;

Uг,4 = 112 = 121; Uг,5 =122 = 144.

Без учета КПД:

F3,1г = F1 Uм Uг1 = 1001064 = 64 000 Н = 64 кН;

F3,2г = 81 кН; F3,3г = 100 кН; F3,4г = 121 кН; F3,5г = 144 кН.

С учетом полного КПД


F3р,1г = F1Uм Uг1hп=10010640,812=51 968 Н = 51,968 кН;

F3р,2г = 65,772 кН; F3р,3г = 81,200 кН; F3р,4г = 98,252 кН;

F3р,5г = 116,928 кН.


На каждом графике надо нанести равномерные шкалы по осям координат, обозначить на них величины: на оси абсцисс (по горизонтали) первого графика длину рычага l1 в мм, второго графика – диаметр цилиндра гидродвигателя d3 в мм; на оси ординат (по вертикали) – силу F3 в кН. На шкалах должны быть нанесены значения величин в расчетной зоне с дополнением на шаг в каждую сторону. Например, для первого графика по горизонтали: l1 = 210, 240, 270, 300, 330, 360 и 390 мм; по вертикали: F3 = 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120 и 130 кН. Для второго графика по горизонтали: d3 = 70, 80, 90, 100, 110, 120 и 130 мм; F3 = 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140 и 150 кН.

На графиках должны быть нанесены расчетные точки с обозначением передаточных чисел и по ним проведены линии. На рис.2.1 – две прямые: без учета КПД и с учетом КПД; на рис.2.2 – две криволинейные зависимости, которые проводят по лекалам.

Надписи к графикам:

Рис.2.1 Влияние механического передаточного числа на

величину силы гидродвигателя.

Рис.2.2 Влияние гидравлического передаточного числа на

величину силы гидродвигателя.

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ ТЕКСТА



Пояснительная записка к проекту выполняется на светлой (белой) бумаге и брошюруется в папку формата А4.

Текст следует оформлять с соблюдением следующих размеров полей: левое – не менее 25 мм, правое – 10 мм, верхнее – 15 мм, нижнее – 20 мм. Абзацы в тексте начинают с отступом в 15…18 мм. Рамки на листах записки при машинописном способе не требуются.

Текст должен быть отпечатан машинописным способом через 1,5…2,0 межстрочных интервала, в том числе с применением печатающих и графических устройств вывода ЭВМ. Минимальная высота шрифта 2,5 мм. Шрифт машинки должен быть четким, лента четного цвета средней жирности. Плотность текста должна быть одинаковой.

Рукописное представление результатов допускается только четким, хорошо читаемым почерком при оформлении черным, синим или фиолетовым цветом. Расстояние между строчками 7…10 мм.

Страницы нумеруют арабскими цифрами. Титульный лист включают в общую нумерацию. На титульном листе номер не ставят, на последующих станицах номер проставляют в правом верхнем углу.

Текст документа при необходимости разделяют на разделы, подразделы, пункты и подпункты.

Заголовки разделов размещают по центру и оформляют прописными (крупными) буквами. Заголовки подразделов – строчными буквами (кроме первой прописной).

Переносы слов в заголовках не допускаются. Точку в конце заголовка не ставят. Если заголовок состоит из двух предложений, то их разделяют точкой.

Все заголовки, кроме введения, заключения и списка литературы, нумеруются арабскими цифрами. Подразделы и параграфы (пункты) нумеруются соответственно двумя или тремя цифрами, разделенными точкой.

Расстояние между текстом и заголовком должно быть равно 3…4 интервалам (не менее 15 мм). Подчеркивать заголовки не допускается.

Каждый раздел следует начинать с нового листа.

Текст записки должен быть четким, ясным, без грамматических ошибок и не допускать различных толкований. Сокращения русских слов и словосочетаний допускается только в соответствии с ГОСТ 7.12-77.

При изложении обязательных требований в тексте должны применяться слова “должен”, “следует”, “необходимо” и производные от них. Все формулы записываются отдельной строкой с абзаца с интервалом 7…10 мм от предыдущего и последующего текста.

После формулы обязательно должен быть приведен пример расчета с постановкой числовых значений в соответствии с символами.

Для результата расчета по формуле единицы измерения (в системе СИ) указываются обязательно.

Перечисление символов после формулы должно начинаться со слова “где”. В этом перечислении могут быть приведены значения величин с указанием единиц измерения.

При машинописном исполнении текста допускается вписывать в него отдельные слова, формулы, условные знаки и т.п. черными чернилами (тушью, пастой).

Рисунки нумеруются арабскими цифрами последовательно в пределах каждого раздела, указываются номер раздела и номер иллюстрации, разделенные точкой.

Опечатки, описки и графические неточности, обнаруженные в процессе выполнения документа, допускается исправлять заклеиванием, подчисткой или закрашиванием с последующим нанесением на том же месте исправленного текста (графика).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ




1. Автомобили: Специализированный подвижной состав: Учеб. пособие/М.С. Высоцкий и др. Под ред. М.С. Высоцкого, А.И Гришкевича. – Мн.: Выш. шк., 1989. – 240 с.

2. Атлас конструкций гидромашин и гидропередач: Учебн.пособие/ Б.М. Бим-Бад и др. – М.: Машиностроение, 1990. – 136 с.

3. Гейер В.Г. и др. Гидравлика и гидропривод. – М.: Недра, 1991.–331с.

4. Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора. – Л.: Машиностроение, 1983. – 464 с.

5. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы/ Т.М.Башта и др. – М.: Машиностроение, 1982. – 423 с.

6. Гидравлика, гидромашины и гидропневмопривод: Учеб. пособие /Под ред. С.П.Стесина. – М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 336 с.

7. Данилов О.Ф. Специальная автомобильная техника в нефтяной и газовой отраслях. – М.: Недра, 1997. – 755 с.

8. Калинушкин М.П. Насосы и вентиляторы: Учеб. пособие для вузов. – М.: Высш. шк., 1987. – 176 с.

9. Касьянов В.М. Гидромашины и компрессоры. – М.: Машиностроение, 1981. – 295 с.

10. Колпаков Л.Г. Центробежные насосы магистральных нефтепроводов. –М.: Недра, 1985. – 184 с.

11. Кривченко Г.И. Гидравлические машины. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 320 с.

12. Лепешкин А.В. Гидравлические и пневматические системы: Учебник для сред. проф. образования/Под ред. Ю.А.Беленкова. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 336 с.

13. Машиностроительный гидропривод/ Под ред. В.Н.Прокопьева. – М.: Машиностроение, 1978. – 495 с.

14. Насосы и компрессоры/ С.А.Абдурашитов и др. – М.: Недра, 1974. – 296 с.

15. Неелов Ю.В., Данилов О.Ф., Кузнецов А.С. Основы конструкции специальной автотракторной техники и оборудования в нефтегазодобыче: Учебное пособие – Тюмень, Вектор-Бук, 2001. – 243 с.

16. Нефтепромысловое оборудование: Справочник / Под ред. Е.И.Бухаленко. – М.: Недра, 1990.- 559 с.

17. Правила оформления рефератов, контрольных и курсовых работ, курсовых проектов: Методические указания для студентов. – Сургут: СИНГ, 2002. – 31 с.

18. Рабинович Е.З., Евгеньев А.Е. Гидравлика. – М.: Недра, 1987. – 224 с.




КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ





  1. Назначение и работа гидродомкрата?

  2. Назначение гидропривода?

  3. Назначение гидромашины?

  4. Принцип действия объёмного гидропривода?

  5. Принцип действия объёмной гидромашины?

  6. Основные параметры гидропривода?

  7. Как определяется механическое передаточное число?

  8. Как определяется гидравлическое передаточное число?

  9. Как определяется полное передаточное число?

  10. Как в расчетах учитываются механические потери?

  11. Как в расчетах учитываются потери давления рабочей жидкости?

  12. Как в расчетах учитываются утечки рабочей жидкости?

  13. Какие виды КПД учитываются в расчетах?

  14. Как определяется полный КПД?

  15. Где в расчетах учитывается полный КПД?

  16. Где в расчетах учитывается объёмный КПД?

  17. Где в расчетах учитывается гидравлический КПД?

  18. Где в расчетах учитывается механический КПД?

  19. Как определяется давление рабочей жидкости?

  20. Что можно рассчитать, имея значения давления рабочей жидкости и площади поршня?

  21. Что можно рассчитать, имея значения давления рабочей жидкости и подачи насоса?

  22. Какой параметр необходим для расчета мощности, когда известна величина силы?

  23. Какой параметр необходим для расчета мощности, когда известна величина давления рабочей жидкости?

  24. Какой параметр необходим для расчета мощности, когда известна величина угловой скорости?

  25. Какие размерности физических величин входят в Ватт?

  26. Какие размерности физических величин входят в Паскаль?

  27. Назначение серьги рычага гидродомкрата?

  28. Назначение обратных клапанов гидродомкрата?

  29. Назначение запорного вентиля?

  30. Какие гидромагистали имеет гидродомкрат?

  31. Как изменяется толщина стенки гидроцилиндра при увеличении её диаметра при постоянном давлении жидкости?

  32. Как изменяется толщина стенки гидроцилиндра при увеличении давления рабочей жидкости?

  33. Какими мерами можно обеспечить прочность стенок гидроцилиндра?

  34. Величиной какого критерия оценивается режим течения рабочей жидкости?

  35. Какое передаточное число определяет величину перемещения поршня от величины перемещения плунжера?

  36. Какое передаточное число определяет величину перемещения поршня от величины перемещения наконечника рычага?

  37. Как определить теоретическую подачу насоса?

  38. Как определить скорость поршня по скорости наконечника рычага без учета КПД и с учетом КПД?

  39. Сколько рабочих ходов плунжера гидронасоса надо совершить, чтобы обеспечить полный ход поршня гидродвигателя?



СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

СОДЕРЖАНИЕ И ОБЪЕМ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ 5

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ: 7

1. ОБЪЁМНЫЙ ГИДРОПРИВОД 8

1.1 Схема и устройство гидродомкрата с ручным приводом 8

1.2 Работа гидродомкрата с ручным приводом,

основные параметры объёмного гидропривода 10

2. РАСЧЕТ ГИДРОДОМКРАТА С РУЧНЫМ ПРИВОДОМ 15

2.1 Задание – исходные данные 15

2.2 Расчет гидродомкрата с ручным приводом без учета КПД 16

2.3 Расчет гидродомкрата с ручным приводом с учетом КПД 21

2.4 Расчет и построение графика зависимости силы поршня гидродомкрата при изменении механического передаточного числа 26

2.5 Расчет и построение графика зависимости силы поршня

гидродомкрата при изменении гидравлического передаточного числа 27

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ ТЕКСТА 28

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 30

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 32

Некрасов Владимир Иванович

ГИДРОДОМКРАТ С РУЧНЫМ ПРИВОДОМ


Методические указания

к выполнению контрольной работы

по дисциплинам

«Гидравлические и пневматические системы»

и «Гидравлические машины»

для студентов специальностей 150200,230100,130602


Подписано к печати Бум. писч.

Заказ Уч.изд.л. 0,87

Формат Усл.печ.л.

Отпечатано Тираж 60 экз.


Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет»

Сургутский институт нефти и газа

628400, г. Сургут, Тюменская обл., ул. Энтузиастов, 38

Отпечатано ООО «Авиаграфия»

628400, г. Сургут, ул. Профсоюзная, 37,

тел. (3462) 32-33-32



Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации