Курсовая работа. Расчет объемного гидропривода. Вариант 1 - файл n3.doc

Курсовая работа. Расчет объемного гидропривода. Вариант 1
скачать (106.5 kb.)
Доступные файлы (3):
n1.cdw
n2.cdw
n3.doc300kb.04.03.2010 11:01скачать

n3.doc

1 Определение параметров гидродвигателей
1.1 Определение параметров гидроцилиндров


Определяем диаметры гидроцилиндров, из условия максимального усилия на штоке.

При подаче рабочей жидкости в поршневую полость одноштокового гидроцилиндра:
, м; (1)

где R – усилие на штоке гидроцилиндра, Н;

рц – перепад давления на гидроцилиндре, Па;

гм.ц – гидромеханический КПД гидроцилиндра, гм.ц = 0,95;
(МПа).
Тогда,

(м).

В соответствии с нормалью ОН22–176–69 принимаем D1 = 110 мм.

При подаче рабочей жидкости в штоковую полость второго гидроцилиндра:



, м; (2)
где  – отношение площади поршневой полости к площади штоковой полости, принимаем  = 1,6;
(м).

В соответствии с нормалью ОН22–176–69 принимаем D2 = 250 мм.


Диаметр штока гидроцилиндра находим из соотношения:
(мм); (3)
(мм).
Диаметр штока также уточняем в соответствии с ОН22–176–69 d1 = 70 мм, d2 = 160 мм.

Площадь поршневой полости первого гидроцилиндра будет определяться по формуле:
2). (4)
Определяем площадь штоковой полости второго гидроцилиндра:
2). (5)
Определяем расход рабочей жидкости гидроцилиндром:
, м3/с; (6)
где п – скорость перемещения поршня, м/с;

о.ц – объемный КПД гидроцилиндра, о.ц = 0,99.

Тогда для первого гидроцилиндра:
(л/с);
а для второго:
(л/с).
Определяем полную мощность гидроцилиндров:
, кВт; (7)
где ц – полный КПД гидроцилиндра, ц = 0,9.

Тогда для первого гидроцилиндра:
(кВт),
а для второго
(кВт).
Определяем перепад давления

в первом гидроцилиндре:
(МПа), (8)
во втором:
(МПа).

1.2 Определение параметров гидромоторов


Определяем мощность на валу гидромотора:
, Вт; (9)
где Мр – рабочий момент на исполнительном органе, Нм;

nр – рабочая частота вращения, мин-1;

р – КПД редуктора, р = 0,8.
Тогда
(Вт).


Выбираем по приложению А.2 /1/ гидромотор шестеренчатый ГМШ10 со следующими характеристиками:


максимальная nmax = 4800 мин-1;

полный п = 0,78.
Определяем частоту вращения вала гидромотора:
, мин-1; (10)
где nм – номинальная частота вращения гидромотора, мин-1;

Nп – полезная (табличная) мощность гидромотора, кВт.
(мин-1).

Определяем необходимое передаточное число редуктора по формуле:
.

Примем ір = 190; тогда пм = 10190=1900 (об/мин).
Определяем крутящий момент на валу гидромотора:
(Нм). (11)
Расход рабочей жидкости гидромотором можно определить по формуле:
, л/с; (12)
где Vo – рабочий объем гидромотора, см3;

о.м – объемный КПД гидромотора, о.м = 0,92
3/с).
Определяем перепад давления в гидромоторе:
, МПа (13)
где м – полный КПД гидромотора, м = 0,78
(МПа).
Результаты расчетов сводим в таблицу 1.

Таблица 1 – Параметры гидродвигателей

Гидро-двига-тель

Усилие, кН

Момент, Нм

Скорость, см/с

Частота вращения, мин-1

Диаметр гидроцилиндра, мм

Рабочий объем гидромо-тора, см3

Расход рабочей жидкости л/с

Перепад давления, МПа

Полная мощность, кВт

Ц1

75

12







110




1,15

8,3

10

Ц2

225

3







250




0,88

8,2

7,5

2М1







1800

10




10

0,68

8,77

6,04


2 Определение параметров и выбор насосов


Необходимую подачу насоса для питания гидродвигателя определим по формуле:
, л/с; (14)
где Qц(м) – расход рабочей жидкости гидроцилиндром или гидромотором, л/с;

Кп – коэффициент подачи, Кп = 1,05-1,15.

Тогда подача насоса, питающего первый гидроцилиндр, будет равна:
(л/с),

для питания второго гидроцилиндра:
(л/с),
а подача насоса, питающего спаренные гидромоторы:
(л/с).

По рассчитанной подаче и с учетом номинального давления выбираем насосы (приложение А.1 /1/):

Параметры выбранных насосов заносим в таблицу 2.

Таблица 2 – Характеристика выбранных насосов

Гидродвигатель

Параметры насоса

Номер потока

Принятая частота вращения, мин-1

Фактические

Тип

Vo, см3

он

н

Требуемая частота вращения, мин-1

подача насоса, л/с

скорость поршня, см/с

частота вращения гидромотора, мин-1

Ц1

НШ50У-2

49,1

0,92

0,83

1682

1

1682

1,27

13,2

 

Ц2

НШ46У

45,7

0,92

0,83

1386

2

1386

0,97

3,32

 

2 М1

НШ32У

31,7

0,92

0,82

1541

3

1541

0,75

 

2067


Требуемую частоту вращения насоса можно определить на основании зависимости:
, мин-1; (15)
где , – табличная частота вращения и подача насоса соответственно.

Тогда
(мин-1);
(мин-1);
(мин-1);

Фактическая скорость поршня гидроцилиндра будет определяться по формуле:
, см/с. (16)
Фактическая частота вращения вала гидромотора определяться по формуле:
, мин-1; (17)
где – фактическая подача насоса, л/с;

Sц – площадь поршневой либо штоковой полости гидроцилиндра, м2;

m – количество двигателей, работающих одновременно.

Тогда для первого гидроцилиндра
(см/с);
для второго гидроцилиндра
(см/с);
для спаренных гидромоторов
(мин-1).
Результаты расчетов сведены в таблицу 2.
3 Выбор гидроаппаратуры


По фактической подаче насоса выбираем необходимую гидроаппаратуру.

Для первого потока, при Qн = 76,2 л/мин, принимаем:


Для второго потока, при Qн = 58,2 л/мин, принимаем:


Для третьего потока, при Qн = 45 л/мин, принимаем:


Фильтр устанавливаем в общей сливной гидролинии, а выбираем его по суммарной подаче насосов – 97,2 л/мин:



4 Расчет параметров трубопроводов
4.1 Выбор исходных данных


При конструктивной проработке гидравлической схемы устанавливаются длины гидролиний и количество местных сопротивлений. исходные данные заносим в таблицу 3.
Таблица 3 – Исходные данные для расчета параметров трубопроводов

Гидролиния




длина, м

кол-во колен

Всасывающая

1

2

Напорная

8

3

Сливная

9

4


4.2 Определение диаметров трубопроводов


Для определения внутреннего диаметра трубопровода необходимо задаться средней скоростью движения жидкости в трубопроводе. Примем следующие значения: для всасывающей линии – 1,5 м/с, для напорной – 5 м/с, для сливной – 2 м/с.

Диаметр трубопровода определяем по формуле:
, м; (18)
где Q – расход рабочей жидкости, л/с;

 – средняя скорость движения жидкости, м/с.

Тогда в первом потоке для всасывающей гидролинии:
(м).
Диаметр трубопровода округляем в соответствии с данными, приведенными в приложении А.3 /1/ до ближайшего значения. Аналогично определяем диаметры всех трубопроводов первого и второго потоков. Результаты расчетов заносим в таблицу 4.
Таблица 4 – Результаты расчета диаметров трубопроводов

Гидролиния

Диаметр трубопровода, мм

1-й поток

2-й поток

3-й поток

Всасывающая

40

32

32

Напорная

20

16

16

Сливная

32

25

25


4.3 Определение потерь давления по длине трубопроводов


Уточняем скорость течения рабочей жидкости в трубопроводах в соответствии с формулой:
, м/с. (19)
В качестве рабочей жидкости принимаем всесезонное гидравлическое масло ВМГЗ ТУ-38-1-01-479-79, плотность масла 860 кг/м3, кинематическая вязкость при 50 С  = 10 мм2/с.

Принимаем рабочую (установившуюся) температуру рабочей жидкости равной t = 70 C.


Тогда кинематическую вязкость рабочей жидкости при данной температуре можно определить воспользовавшись следующей зависимостью:
, мм2/с; (20)
где t – кинематическая вязкость при температуре t, мм2/с;

50 – кинематическая вязкость при 50 С;

п – показатель степени, при 50 = 10 мм2/с – n = 1,73.

Тогда
(мм2/с).
Рассчитываем число Рейнольдса и по его величине определяем режим течения жидкости в трубопроводе:
. (21)

Критическое число Рейнольдса для гладких трубопроводов составляет Reкр = 2300.

Определяем потери давления на трение в трубопроводах по формуле:
, Па (22)

где  – плотность рабочей жидкости, кг/м3;

 – коэффициент гидравлического трения;

l – длина трубопровода, м;

 – скорость течения жидкости, м/с;

d – диаметр трубопровода, м.

Коэффициент гидравлического трения определяется в зависимости от режима течения жидкости, при ламинарном режиме:
; (23)
где А = 75 – для стальных труб.
При турбулентном режиме течения можно воспользоваться формулой Блазиуса:
(24)
Результаты вычислений заносим в таблицу 5

Таблица 5 – Результаты расчета потерь давления на трение по длине

Поток/двигатель

Гидролиния

Q, л/с

d, мм

, м/с

Re

Режим течения



l, м

рт, Па

1/Ц1

Всасывающая

1,27

40

1,01

7227

турб

0,034316

1

376

Напорная

1,27

20

4,04

14454

турб

0,028856

8

81009

Сливная

1,27

32

1,58

9045

турб

0,032444

9

9795

2/Ц2

Всасывающая

0,97

32

1,21

6927

турб

0,034682

1

682

Напорная

0,97

16

4,83

13825

турб

0,029179

8

146353

Сливная

0,97

25

1,98

8855

турб

0,032617

9

19794

3/

М1

Всасывающая

0,75

32

0,93

5324

турб

0,037041

1

430

Напорная

0,75

16

3,73

10676

турб

0,031127

8

93109

Сливная

0,75

25

1,53

6843

турб

0,034788

9

12606



Суммарные потери давления на трение в гидролинии будут равны:


(Па);



(Па);


(Па).
4.4 Определение потерь давления в местных сопротивлениях и гидроаппаратуре


Потери давления в местных сопротивлениях можно определить по формуле Вейсбаха:
, Па (25)
где z – количество сопротивлений одного вида;

 – коэффициент местного сопротивления, для обратного клапана кл = 2-3, для колена к = 0,15

Потери давления в гидроаппаратах при расходе отличном от номинального можно определить по формуле:
, МПа. (26)
Расчет оформляем в виде таблицы 6.
Таблица 6 – Потери давления в местных сопротивлениях и гидроаппаратах

Поток

Гидролиния

, м/с

Потери давления

колена

обратный клапан

гидро-распреде-литель, МПа

делитель потока, МПа

фильтр, МПа

двигатель, МПа

z

рк, Па

z

ркл, Па

1

Всасывающая

1,01

2

132

 

 

 

 

 

 

Напорная

4,04

3

3158

1

50000

0,32

 

 

8,3

Сливная

1,58

4

644

 

 

 

 

0,1

 

2

Всасывающая

1,21

2

189

 

 

 

 

 

 

Напорная

4,83

3

4514

1

50000

0,32

 

 

8,2

Сливная

1,98

4

1011

 

 

 

 

0,1

 

3

Всасывающая

0,93

2

112

 

 

 

 

 

 

Напорная

3,73

3

2692

1

50000

0,2

0,8

 

8,77

Сливная

1,53

4

604

1

50000

 

 

0,1

 


4.5 Определение рабочего давления насосов


Давление, развиваемое насосом, определяется как сумма перепадов давления в гидросистеме:






;





5 Определение коэффициента полезного действия гидропривода


Определим мощность, потребляемую насосами по формуле:
, кВт; (27)
где Qн – фактическая подача насоса, л/с;

рн – давление, развиваемое насосом, МПа.

н – полный КПД насоса.


Тогда для первого потока

при работе первого гидроцилиндра
(кВт);
при работе второго гидроцилиндра

(кВт).
при работе гидромотора
(кВт).
КПД гидропривода определяется выражением:
; (28)
где Nдв – полезная мощность двигателя, кВт;

Nн – мощность, потребляемая насосом, кВт.

Определим полезные мощности гидродвигателей:


(кВт);



(кВт);



(кВт).
Значит при работе первого гидроцилиндра
;
при работе второго гидроцилиндра
;
при работе спаренных гидромоторов
.


6 Определение объема гидробака


Объем гидробака определяется исходя из условия обеспечения минутной подачи насоса, при максимальной подаче:
(л). (29)
В соответствии с рекомендациями, приведенными в приложении А.3 /1/ принимаем объем бака равным V = 200 л.


7 Тепловой расчет привода


Потери мощности, которые превращаются в тепло определим по формуле:
, кВт.
Наибольшие потери мощности происходят в третьем потоке:
(кВт).

Повышение температуры составит:
, С; (30)
где Тж – установившаяся температура рабочей жидкости в баке, 70 С;

Тв – температура окружающего воздуха, 15 С;

Si – площадь элементов гидропривода, м2;

Кі – коэффициент теплопередачи от рабочей жидкости окружающему воздуху, К = 9 Вт/(м2С).
(С).
Принимаем, что охлаждение рабочей жидкости происходит в баке, тогда площадь поверхности гидробака будет равна:
2).
Тогда по формуле (30) получим:
(С).
Для обеспечения нормального температурного режима необходимо применить оребрение бака для увеличения поверхности теплообмена с воздухом.

При этом необходимая площадь поверхности ребер должна составить:
2).
Заключение
В результате выполненных расчетов были определены параметры одноштокового гидроцилиндра одностороннего действия (D = 110 мм, d = 70 мм), двухштокового гидроцилиндра двухостороннего действия (D = 250 мм, d = 160 мм), выбрана марка гидромотора (ГМШ10), разработана принципиальная схема гидропривода с разомкнутой схемой циркуляции рабочей жидкости. Была подобрана соответствующая регулирующая гидроаппаратура и рассчитаны параметры трубопроводов.

Привод первого гидроцилиндра осуществляется от насоса НШ50У-2, привод второго гидроцилиндра от насоса НШ46У; привод спаренных гидромоторов осуществляется от насоса НШ32У. КПД первого, второго и третьего потоков соответственно составили 73 %, 72 % и 55 %.


Список литературы

  1. Методичні вказівки до виконання курсової роботи по дисципліні “Гідро- і пневмопривод” (для студентів спеціальності 7.090214 “Підйомно-транспортні, будівельні, дорожні машини і обладнання” денної та заочної форм навчання) / Уклад.: Б.О. Корольков, В.П.Мельник, О.Г.Водолажченко. – Макіївка: ДонДАБА, 2002. – 31 с.

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

  3. Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин. Справочник. –М.: «Машиностроение», 1983. –301 с.

  4. Мандрус В.І., Лещій Н.П., Звягін В.М. Машинобудівна гідравліка. Задачі та приклади розрахунків. Львів, «Світ», 1995. –263 с.


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