125930 (690768), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

3.4 Расчет и выбор гидроаппаратов

Выбор гидроаппаратуры производится, прежде всего, по давлению и расходу рабочей жидкости в точке установки. Необходимо учитывать также функциональные особенности подбираемой гидроаппаратуры. Из таблиц выбираем гидроаппаратуру.

Гидрораспределитель служит для включения, выключения и реверсирования движения штока гидроцилиндра. Выбираем распределитель типа Р-16:

Параметры	Типоразмер
	Р-16
1 Расход жидкости, л/мин	63
2 Давление номинальное, МПа	16
3 Внутренние утечки, не более, л/мин	0,05
4 Потери давления, МПа	0,2

Предохранительный гидроклапан предназначен для защиты гидропривода от давления, превышающего установленное. Выбираем гидроклапан БГ52-14:

Параметры	Типоразмер БГ 52-14
1 Расход, л/мин		70
2 Давление номинальное, МПа		5-20
3 Масса, кг		7

Гидрозамок представляет собой управляемый обратный клапан и служит для фиксации штока выключенного гидроцилиндра в требуемом положении. Выбираем гидрозамок типа КУ-20:

Параметры	Типоразмеры КУ-20
1 Расход, л/мин	63
2 Давление номинальное, МПа	32
3 Потери давления, не более, МПа	0,4
4 Утечки в сопряжении клапан-седло, см У мин	4,98
5 Масса, кг	13,1

Фильтр служит для очистки рабочей жидкости от твердых загрязнителей. Выбор типа фильтра производится по требуемой тонкости очистки, расходу рабочей жидкости через фильтр и давлению в гидролинии гидропривода. Выбираем фильтр типа 1.1.20-25:

Тип фильтра	Тонкость фильтрации, мкм	Номинальный расход, л/мин	Давление, МПа
1.1.20-25	25	63	20

Гидробак служит для размещения рабочей жидкости, дополнительной очистки жидкости от загрязнений за счет оседания твердых частиц, а также охлаждения жидкости выделением тепла через внешние поверхности бака в окружающую среду.

Объем бака ориентировочно определяется по формуле:

V_Б=(2...3)^.Q₁ , дм³ (3.8)

где Q₁ - подача гидронасоса, л/мин.

V_Б=2,5∙45=112,5 дм³

Номинальную вместимость бака принимают в соответствии с рекомендациями ГОСТ 16770 из ряда значений (дм³):

25; 40, 63; 100; 125; 160; 200; 250; 320; 400; 500; 630; 800

Выбыраем V_Б=125 дм³.

3.5 .Расчет гидролиний

Расчетный диаметр d_P, мм гидролиний определяется по формуле:

= (3.9)

где Q - расход жидкости на рассматриваемом участке, м³/с Vд - допускаемая скорость движения рабочей жидкости в трубопроводе: для всасывающего трубопровода V_Д=0,5...1,5 м/с; для сливного Vд=1,5..,2,5 м/с; для напорного при Рн≥10 МПа и l<10 м допускаемая скорость V_Д=5...6 м/с. Расчетное значение диаметра (в мм) округляется до ближайшего по ГОСТ 8732 или ГОСТ 8734: ... 7; 9; 12; 15; 16; 22; 28, 36; 44; 56; 67; 86,.... Эти значения диаметров выбираются при номинальных давлениях от 10 до 20 МПа.

Определим расчетный диаметр для всасывающего трубопровода:

По ГОСТу принимаем =36 мм.

Определим расчетный диаметр для сливного трубопровода:

По ГОСТу принимаем =22 мм.

Определим расчетный диаметр для напорного трубопровода:

По ГОСТу принимаем =15 мм.

По принятому диаметру определяется действительная скорость, м/с движения жидкости в напорном, сливном и всасывающем трубопроводах:

(3.10)

Определим действительную скорость движения жидкости во всасывающем трубопроводе:

Определим действительную скорость движения жидкости в сливном трубопроводе:

Определим действительную скорость движения жидкости в напорном трубопроводе:

Расчет гидравлических потерь в напорной гидролииии производится с учетом потерь давления по длине трубопровода ΔР_т, потерь давления в местных сопротивлениях трубопровода ΔР_м и потерь давления в гидроаппаратах ДРгд.

Потери давления, ∆Р_Т, Па по длине трубопровода определяются по формуле Дарси-Вейсбаха

(3.11)

где р - плотность рабочей жидкости, кг/м³; λ - коэффициент гидравлического трения ; l - длина гидролинии, м; v - скорость движения жидкости, м/с; d - диаметр напорной гидролинии, м.

Для определения коэффициента гидравлического трения сначала необходимо определить режим движения жидкости, для чего определяется значение числа Рейнольдса по формуле

(3.12)

где v - кинематическая вязкость рабочей жидкости, м²/с.

Так как Rе<2300 ,то режим движения жидкости ламинарный.

При ламинарном движении жидкости коэффициент гидравлического трения с учетом теплообмена с окружающей средой через стенки трубопровода определяется по формуле Пуазейля:

(3.13)

Потери давления ∆Р_Т по длине трубопровода:

Потери давления в местных сопротивлениях определяются по формуле

(3.16)

Где ξ - коэффициент местного сопротивления. В качестве местных сопротивлений учитываются: входы в гидрораспределитель, гидрозамок и гидроцилиндр (ξ₁= ξ₂=ξ₃=0,8...0,9);

место присоединения гидролинии предохранительного гидроклапана к напорной гидролинии (ξ₄=0,2) и два закругленных колена (ξ₅= ξ₆=0,15).

Потери давления в местных сопротивлениях:

=3∙7561+1779+2∙1334=27130 Па = 0,027 МПа

Действительные потери давления в гидрораспределятеле и гидрозамке определяются по формулам:

(3.17)

(3.18)

где ΔР_PH и ΔР_ЗН номинальные потери давления в гидрораспределителе и гидрозамке в соответствии с их техническими характеристиками; Q_PH и Q_ЗН номинальные расходы рабочей жидкости через гидрораспределитель и гидрозамок в соответствии с их техническими характеристиками; Q₁ - подача гидронасоса рассчитанная по формуле (3.7).

Суммарные потери давления в гидроаппаратах

(3.19)

Суммарные потери давления в напорном трубопроводе определяются по формуле

(3.20)

ΔР=0,06+0,027+0,3=0,387 МПа

В правильно рассчитанной напорной гидролинии суммарные потери давления не должны превышать 5...6 % номинального давления. 0,387 МПа составляет меньше 6 % от 16 МПа, следовательно гидролиния рассчитана правильно.

При этом

Р₁ = Р₂ + ΔР < Р_H, (3.21)

где P₂ - давление у гидроцилиндра, рассчитанное по формуле (3.3):

Р₁=13,4+0,387=13,787<16.

3.6 Тепловой расчет гидропривода

Энергия, затраченная на преодоление различных сопротивлений в гидроприводе, в конечном итоге превращается в теплоту, что вызывает нагрев рабочей жидкости и нежелательное снижение ее вязкости. Приближенно считается, что полученная с рабочей жидкостью теплота должна отдаваться в окружающую среду через поверхность бака.

Тепловой поток через стенки бака эквивалентен потерянной мощности ΔN

ΔN = N₁ – N_2П (3.22)

где N₁ - мощность гидронасоса; N_2П - полезная мощность на штоке гидроцилиндра.

Мощность гидронасоса, Вт

(3.23)

где Q₁ - подача гидронасоса, определенная по формуле (3.7); Р₁ - давление гидронасоса, рассчитанное по формуле (3.21); η₁ - полный КПД гидронасоса в соответствии с его технической характеристикой.

Полезная мощность, Вт определяется по формуле

N₂ = F₂V₂ (3.24)

где F₂ - усилие на штоке в соответствии с заданием, Н; V₂ - действительная скорость движения штока, м/с.

Действительная скорость движения штока V₂ определяется по формуле

(3.25)

где ΔQ_p - утечки рабочей жидкости в гидрораспределителе, принимаемые в соответствии с его технической характеристикой.

м/с.

Полезная мощность:

N₂ =100∙10³∙0,095=9500 Вт

Тепловой поток через стенки бака эквивалентен потерянной мощности:

ΔN=12165-9500=2665 Вт

Потребная площадь поверхности охлаждения

(3.26)

где k₀ - коэффициент теплопередачи, который при отсутствии обдува не превышает 15 Вт/м², t_Ж - температура жидкости (60...70°С), t_В - температура воздуха.

3.7 Расчет внешней характеристики гидропривода

Применительно к проектируемому гидроприводу под внешней характеристикой понимают зависимость скорости перемещения штока гидроцилиндра от усилия на штоке V=ƒ(F₂). Для построения графика внешней характеристики необходимо задаться несколькими (не менее 4...5) значениями F_2i в пределах 0≤F_2i≤F₂. Каждому значению усилия F_2i соответствует давление Р_2i гидроцилиндра, которое определяется по формуле

(3.27)

Поскольку потери давления в напорном трубопроводе практически не зависят от давления в напорном трубопроводе, то соответствующие значения давления ΔP_2i у гидронасоса определяются по формуле

P_1i = P_2i + ΔP (3.28)

где ΔР - потери давления, рассчитанные по формуле (3.20).

С увеличением давления P_1i возрастают утечки рабочей жидкости в гидронасосе ΔQ_1i и в гидрораспределителе ΔQ_pi Поэтому действительная подача рабочей жидкости в гидроцилиндр с возрастанием усилия F_2i уменьшается. В связи с этим уменьшается и скорость движения штока V_2i значение которой определяется по формуле

(3.29)

где Q_1T - теоретическая подача гидронасоса; ΔQ_Ni и ΔQ_Pi – утечки рабочей жидкости в гидронасосе и гидрораспределителе.

При этом:

(3.30)

(3.31)

(3.31)

где a₁ и a₂ - коэффициенты утечек для гидронасоса и гидрораспределителя.

Коэффициенты утечек определяются по формулам

(3.33)

, (3.34)

где η₀₁ - объемный КПД гидронасоса в соответствии с его технической характеристикой; ΔQ_p - утечки принятого гидрораспределителя в соответствии с его технической характеристикой; Р_н - номинальное давление.

Рассчитаем коэффициенты утечек и теоретическую подачу гидронасоса (так как они одинаковы для всех скоростей):

Рассчитаем скорости перемещения штока гидроцилиндра для следующих значений усилия на штоке: F_{2 i} = 0; 25; 50; 75; 100 кН.

1) F₂₀ = 0 кН.

P₂₀=0

P₁₀=0+0,387=0,387 МПа

∆Q_H0=0,18∙10^-12∙0,387∙10⁶=0,06∙10^-6

∆Q_Р0=0,05∙10^-12∙0,387∙10⁶=0,01∙10^-6

2) F₂₁ = 25 кН.

P₁₁= +0,387=3,7 МПа

∆Q_H1= ∙3,7∙10⁶=0,66 ∙10^-6

∆Q_Р1= ∙3,7∙10⁶=0,185∙10^-6

3) F₂₂ = 50 кН.

P₁₂=6,7+0,387=7,087 МПа

∆Q_H2= ∙7,087 ∙10⁶=1,27 ∙10^-6

∆Q_Р2= ∙7,087 ∙10⁶=0,35∙10^-6

4) F₂₃ = 75 кН.

P₁₃=10+0,387=10,387 МПа

∆Q_H3= ∙10,387 ∙10⁶=1,9 ∙10^-6

∆Q_Р3= ∙10,387 ∙10⁶=0,5∙10^-6

5) F₂₄ = 100 кН.

P₁₄= +0,387=13,787 МПа

∆Q_H4= ∙13,787 ∙10⁶=2,48∙10^-6

∆Q_Р4= ∙13,787 ∙10⁶=0,69∙10^-6

По полученным данным построим график зависимости V = ƒ(F₂). Далее необходимо оценить степень снижения скорости движения штока при изменении усилия F_2i от нуля до F₂.

(3.35)

где V₂₀ - скорость движения штока при F₂ = 0.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы/ Т.М. Башта

Характеристики

Список файлов курсовой работы