Наземцев А.С., Рыбальченко Д.Е. - Гидравлические и пневматические системы. ч.2 Гидравлические приводы и системы. Основы (1053469), страница 53
Текст из файла (страница 53)
Значение рабочего давления в гидроприводе устанавливают с некоторым запасом, который при необходимости мажет быть использован в процессе отладки оборудования. Как правило, рабочее давление несколько ниже выбранного номинального (Ро,о = = (0,8 — 0,9) Р„). Для предварительного расчета диаметра гидроцилиндра можно воспользоваться формулой: где à — нагрузка, преодолеваемая гидроцилиндром; Ч вЂ” общий КПД гидроцилиндра (т1 = 0,85 — 0,95). Очевидно, что значение усилия Рдолжно учитывать следующие факторы (рис.
11.1): массу ведомого объекта и наличие сил трения при его перемещении; направление перемещения; полезную нагрузку на цилиндр Р 215 11, Основы проектирования гидроприводов Рис. 11.1. Схема сил, действующих на гидроцилиндр Таким образом, гидроцилиндр должен развивать усилие Г = Г„,„+ Ее = Г„„+ гак(япа+рсоза), где Г „— полезная нагрузка на цилиндр; Х~ — нагрузка на цилиндр ат собственного веса перемещаемого объекта; т — масса ведомого объекта; К вЂ” ускорение свободного падения; а — угол наклона оси цилиндра к горизонтали; и — коэффициент трения.
Коэффициент трения р изменяется в широком диапазоне значений и зависит квк от материала обьекгов, между которыми она возникает, так и от вида трения — скольжения или качения. К примеру, при трении стали по стали (материалом трущикся поверхностей является сталь) коэффициент трения скольжения р = 0,1 — 0,4, тогда как в случае трения качения р = 0,005. Полученное расчетным путем значение диаметра гидрацилиндра Р, заменяют на ближайшее большее значение из стандартного ряда. Диаметр штока И гидроцилиндра рассчитывают по следующим формулам: д=Р11- — ' или д=Р 1-— с1 "г и результат заменяют на ближайшее большее значение из стандартного ряда.
Приложение к цилиндру чрезмерной осевой нагрузки может привести к продольному изгибу штока (потери устойчивости в осевом направлении). Критическое усилие, приводящее к продольному изгибу, определяют по обобщенной Формуле Эйлера где Š— модуль упругости (для стали Е = 2,1 10з МПа); У вЂ” момент инерции штаха (Х= 0,04910 х, где И вЂ” диаметр штока, м); г — длина нагруженного участка цилиндра, м: Х вЂ” коэффициент приведения длины. Коэффициент Х учитывает способ монтажа цилиндра и определяется из приложения П1,9. Максимально допустимая величина нагрузки на шток определяется из соотношения Е„, Г= —, К, где К вЂ” коэффициент запаса по прочности (К = 2,5-3,5).
216 11.2. Предварительный расчет гидроприводов Расчет гидромоторов. При расчете гидромоторов заданными величинами являются: в рабочее давление Р ~; в нагружающий момент на валу гидромотора М в частота вращения выходного вала л. Развиваемый гидромотором крутящий момент, Н.м, рассчитывают по формуле ~сРрасп 2лА;т ' где )~ — рабочий объем, смэ; Р,,э — рабочее давление, МПа; Ч вЂ” общий КПД гидромотора (и = 0,8-0,93) Отосда Из каталога выбирается гидромотор с ближайшим бульшим рабочим объемом. Если значение номинального давления выбранного гидромотора д„~ Х приведенное в его технических характеристиках, больше значения номинального давления Р„„пРинптогО дпя расчета гидропривода, то крутящий момент определяют из соотношения 11.2.5. Выбор гидроаппаратуры Основными паРаметРами гид РоаппаРатУРы ЯвлЯютсЯ номинальное давление Рг,о,~, номинальный Расход Я,~„и и условный проход Рт Выбор гилроаппаратов осуществляют в соответствии с принципиальной схемой лс функциональному назначению и значению условного прохода Юп проверяя при этом соответствие расчетных значений максимального расхода жидкости через гидроаппарат и максимального рабочего давления паспортным данным гидроаппарата.
При проектировании гидропривода гидроаппаратуру обычно не рассчитывают, а выбирают иэ промышленных каталогов производителей в соответствии с принципиальной схемой по функциональному назначению, значению условного прохода о„и давлению. При выборе мдроаппаратов следует соблюдать следующие условия: Ргжном~ Рнаь' 0га(намг~ Оком. Предпочтение следует отдавать аппаратам, имеющим наиболее близкие к расчетным номинальные значения давления и расхода. 11.2.6. Выбор Фильтров При определении типоразмера, тонкости фильтрации и конструкции фильтра следует руководствоваться следующими критериями: в чувствительность к загрязнению элементов гидросисгемы с учетом тонкости фильтрации и требуемого класса чистоты.
Класс чистоты гидросисгемы зависит от класса чистоты, который требуется наиболее чувствительному к загрязнению элементу системы; в область применения гидросистемы; в определение расхода жидкости, проходящей через фильтр; 217 11. Основы проектирования гидроприводов и допустимый перепад давлений; в гарантия совместимости фильтровального материала с рабочей жидкостью; е желаемая надежность гидропривода. 11.2Л, Ресчеттрубопроеодое На стадии предварительного расчета внутренние диаметры трубопроводов определяют на основе рекомендуемых значений средних скоростей движения жидкости в гидролиниях: е во всасывающих — 1,5 м/с„ в в напорных — 6 м/с; е в сливных — 2 м/с; е в линиях управления — 5 м/с.
Внутренние диаметры трубопроводов определяют на основе известного соотношения, связывающего между собой площадь проходного сечения трубы А,, расход жидкости Д и скорость потока о в ней: Для труб и каналов круглого сечения, в которых площадь А, = к~ф4, диаметр проходного сечения И„„рассчитывают по следующей формуле: И, =2~ —. Г~ УИ~ Для инженерных расчетов г1ч„мм, удобно определять по формуле где Ц вЂ” расход, л/мин; п — скорость жидкости в трубе, м!с. Полученный в результате расчета значения диаметра д округляют до ближайшего большего значения из стандартного ряда (см. приложение П1.3).
Расчет трубопроводов на прочность сводится к определению толщины 5 их стенок, значение которой зависит от внутреннего диаметра трубопровода„максимального давления р, действующего в гидросистеме, допустимого напряжения материала о а также необходимого запаса прочности 1г на случай гидравлического удара: Ь=)г —. ,Ы 2ок Дпя стальных труб (сталь 20, 35, 40) допустимое напряжение о„= 400...500 МПа„для труб из цветных металлов и сплавов с.д = 200...250 МПа. При искажении цилиндрической формы трубы ак должно быть снижено на 25 %. Запас прочности )г при расчете обычно выбирают равным трем. 11.2.3. Расчет потерь давления е гидрссистемах Расчет потерь давления в гидросистеме производится для определения эффективности спроектированного гидропривода и уточнения выходных параметров при поверочном расчете.
Если система спроектирована нормально, потери давления не превышают 6 % номинального давления насоса. Суммарные потери давления в гидросистеме складываются из потерь давления в отдельных элементах: 218 11.2. Предварительный расчетгидроприводов гДе ЕЬР,р — сУммарные потери давления на трвние ПО длиНе Всех учаетков трубопровода; ЫР— суммарные потери давления в местных сопротивлениях трубопровода; ХЛРм — сУммаРные потеРи давлениЯ в гиддоаппаРагах. Потери давления на трение по длине трубопровода и на местных сопротивлениях определяются по соответствующим формулам: 2 ~ (а1.
ДР = р3~ — = рХ вЂ”вЂ” 42 2 20„,1А, ~ 2 где р — плотность рабочей жидкости; Х вЂ” коэффициент потерь на трение по длине; 1 — длина трубы; Ы вЂ” диаметр трубы; г,а — коэффициент потерь на местном сопротивлении; у — средняя скорость потока в расчетном участке трубопровода; Д вЂ” расход жидкости; А, — площадь сечения потока на расчетном участке трубопровода. Значение коэффициента потерь на трение по длине? зависит от режима течения жидкости, который определяется гю числу Рейнольдса; аале =7У вЂ” = 4Г,У 40 У Ы~>У где у — киньчатическая вязкость жидкости. Для ламинарных потоков (Ке<2300) 75 Ке При турбулентном течении для п4дравлически гладких труб коэффициенты местных сопротивлений ~ выбирают по справочным данным в зависимости от их вида. Потери давления в гидроаппаратах принимают по их техническим характеристикам при номинальном расходе, а при других расходах определяют из соотношения Г2Рта ~РгаГаам! При отсутствии данных о потерях давления в гидроаппаратах.
их можно определять кэк потери в местных сопротивлениях, принимая ~„из справочных таблиц. Рекомендуется потери давления суммировать по отдельным участкам напорной и сливной гидролиниям дпя каждого гидродвигателя. Если участки соединены последовательно, то общая потеря давления равна сумме потерь нв всех участках. Потери параллельно соединенных участков подсчитываются для каждой из них, но при определении давления„создаваемого насосом, учитывается наибольшее из них. 219 11.
Основы проектирования гидроприводов В качестве примера определим суммарные потери давления в гидроприводе поступательного движения, представленного на рис. 11.2: в потери давления в напорной линии Ьр„„= Ьр, + Ьр„+ Ьрз; е потери давления в сливной линии Ьр, „= Ьуз + Ьр „+ Ьр,з + Ьр4 + Ьр,, где Ьр; — потери на трение по длине на расчетных участках; Ьр, — потери в распределителе; Ьр„р — потери в дросселе; ьрф — потери в фильтре.
Рис. 11.2. Принципиальная схема гидропривода поступательного движения (рис-к плохого качестваш) При расчете потерь давления необходимо учитывать, что за один и тот же промежуток времени в различных участках идросистемы протекают разные расходы, следовательно, могут быть разные режимы течения. Например, при выдвижении штока цилиндра потерю давления в сливной гидролинии следует рассчитывать по расходу выходящему из штоковой полости, а при втягивании — по расходу, вытесняемому из поршневой полости.
11.3. Поверочный расчет гидроприводоа Проверочный расчет выполняется с цепью установления действительных параметров гидропривода и проверки соответствия выбранного оборудования требованиям, предъявляемым к работе привода. Действительное давление, развиваемое насосом в приводе поступательного движения, равно: и при выдвижении штока цилиндра Г/А + А2ХЬд„ э= ' "+~Ьр.„; А, а при втягивании штока цилиндра Г/й, +А,ХЬр„ Ат где à — нагрузка, приложенная к штоку цилиндра; А, и Аз — площади цилиндра в поршневой и штоковой гюлостях; й = 0,9-0,98 — коэффициент, учитывающий потери на трение в уплотнениях цилиндра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
