Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Гидросистемы
3.3.1. Расчет и выбор гидроцилиндра Расчетное значение диаметра гидроцилиндра D2Р определяется по формуле: , (3.1) где P2P - расчетное давление рабочей жидкости на входе в гидроцилиндр; F2 - усилие на штоке; hмех - механический КПД гидроцилиндра (рекомендуется принимать hмех=0, 95…0, 96). Давление P2P предварительно принимается равным Р2Р = (0, 85…0, 9)·РН, (3.2) где PН - номинальное давление в гидросистеме. Давление жидкости, возникающее в штоковой полости гидроцилиндра и сливной гидролинии, не учитываем из-за его малого значения. По расчетному значению диаметра D2Р по таблице 3.1, в которой приведены параметры гидроцилиндров для давлений РН = 16 и 20 МПа, принимают ближайшее большее значение диаметра D2. Диаметр штока d2 принимают по таблице 3.1, предварительно задавшись значением параметра j=1, 25 или 1, 6. Таблица 3.1 - Параметры гидроцилиндров общего назначения
Для принятого диаметра D2 рабочее давление жидкости Р2 у гидроцилиндра составит . (3.3) Расход жидкости, подводимой в поршневую полость гидроцилиндра, составит , (3.4) где υ 2 – заданная скорость движения поршня; h0 – объемный КПД гидроцилиндра, который для новых гидроцилиндров с манжетными уплотнениями можно принять h0=1.
3.3.2. Расчет и выбор гидронасоса Расчетная подача гидронасоса Q1Pопределяется из условия неразрывности потока жидкости, которое с точностью до утечек в гидролиниях и гидроаппаратуре, что допустимо на стадии предварительного расчета, имеет вид . (3.5) Тогда расчетный рабочий объем гидронасоса VОР определяют по формуле , (3.6) где n1 - номинальная частота вращения вала насоса, с-1; При выборе типа гидронасоса необходимо в первую очередь учитывать уровень номинального давления. Аксиально-поршневые гидронасосы рассчитаны на высокие значения номинального давления. Они имеют также более высокие объемный и полный КПД по сравнению с гидронасосами других типов. Поэтому для условий задания на контрольно-курсовую работу целесообразно ориентироваться на аксиально-поршневые гидронасосы, параметры ряда которых приведены в таблице 3.2. Возможно использование и других справочных материалов.
Таблица 3.2 ─ Основные параметры аксиально-поршневых гидронасосов
С учетом фактических параметров принятого гидронасоса действительная его подача будет равна , (3.7) где V01 и h01 - рабочий объем и объемный КПД принятого типоразмера гидронасоса; n1 - частота вращения вала гидронасоса по условиям задания.
3.3.3. Выбор рабочей жидкости Первоначально необходимо выбрать условия применения гидрофицированной машины или оборудования: при отрицательных температурах; при положительных температурах в закрытых помещениях; при положительных температурах на открытом воздухе. Аксиально-поршневые насосы работают на чистых (тонкость фильтрации 25 мкм) рабочих жидкостях ВМГЗ, МГ-20 или МГ-30 в зависимости от условий применения гидропривода. Технические характеристики этих рабочих жидкостей приведены в таблице 3.3.
Таблица 3.3 - Технические характеристики рабочих жидкостей
3.2.4. Расчет и выбор гидроаппаратов Расчет элементов гидроаппаратуры приводится в соответствующей литературе. Выбор гидроаппаратуры производится, прежде всего, по давлению и расходу рабочей жидкости в точке установки. Необходимо учитывать также функциональные особенности подбираемой гидроаппаратуры. Ниже указаны только основные технические характеристики, необходимые для выбора этой гидроаппаратуры. Гидрораспределитель служит для включения, выключения и реверсирования движения штока гидроцилиндра. Технические характеристики распределителей типа Р на номинальное давление Рн=16 МПа приведены в таблице 3.4, гидрораспределителей типа Г74-2 на Рн=20 МПа - в таблице 3.5, моноблочных гидрораспределителей на Рн=32 МПа - в таблице 3.6. Схемы исполнений реверсивных золотников с ручным управлением типа Г74-2 приведены в приложении Д.
Таблица 3.4 - Технические характеристики распределителей типа Р
Таблица 3.5 - Технические характеристики распределителей типа Г-74-2 (см. также приложение Д)
Таблица 3.6 - Технические характеристики моноблочных гидрораспределителей
Предохранительный гидроклапан предназначен для защиты гидропривода от давления, превышающего установленное. Технические характеристики предохранительных гидроклапанов типа БГ 52 приведены в таблице 3.7.
Таблица 3.7 - Технические характеристики предохранительных гидроклапанов БГ 52
Гидрозамок представляет собой управляемый обратный клапан и служит для фиксации штока выключенного гидроцилиндра в требуемом положении. Технические характеристики гидрозамков типа КУ приведены в таблице 3.8.
Таблица 3.8 - Технические характеристики гидрозамков КУ
Продолжение таблицы 3.8
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. Технические характеристики некоторых фильтров приведены в таблице 3.9.
Таблица 3.9 - Технические характеристики фильтров
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 , дм3 (3.8) где Q1 - подача гидронасоса, дм3/мин. 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.... 3.3.5.Расчет гидролиний Расчетный внутренний диаметр гидролиний определяется по формуле , (3.9) где Q - расход жидкости на рассматриваемом участке, м3/с;
PH³ 10 МПа и ℓ < 10 м υ д=5...6 м/с.
Расчетное значение внутреннего диаметра (в мм) округляется до ближайшего стандартного по ГОСТ 8732 или ГОСТ 8734:... 7; 9; 12; 15; 16; 22; 28, 36; 44; 56; 67; 86,.... Эти значения диаметров выбираются при номинальном давлении в гидросистеме от 10 до 20 МПа. По принятому диаметру определяется действительная скорость движения жидкости в напорном, сливном и всасывающем трубопроводах: , (3.10) Расчет гидравлических потерь в напорной гидролинии производится с учетом потерь давления по длине трубопровода DРТ, потерь давления в местных сопротивлениях трубопровода DРМ и потерь давления в гидроаппаратах DРГА. Потери давления по длине трубопровода определяются по формуле , (3.11) где r - плотность рабочей жидкости; l - коэффициент гидравлического трения; l - длина гидролинии; υ - скорость движения жидкости; d - внутренний диаметр напорной гидролинии. Для определения коэффициента гидравлического трения сначала необходимо определить режим движения жидкости, для чего определяется значение числа Рейнольдса по формуле , (3.12) где ν – кинематическая вязкость рабочей жидкости. Если Re< 2300, то режим движения жидкости ламинарный, а в случае Re> 2300 - турбулентный. При ламинарном движении жидкости коэффициент гидравлического трения с учетом теплообмена с окружающей средой через стенки трубопровода определяется по формуле , (3.13) При турбулентном движении коэффициент гидравлического трения зависит не только от числа Рейнольдса, но и от относительной шероховатости трубы , где D - эквивалентная шероховатость стенок трубопровода. Для новых стальных бесшовных труб можно принимать D=0, 03 мм. При турбулентном режиме течения различают три области сопротивления трубопровода, характеризующиеся различным соотношением относительной шероховатости трубопровода и числа Рейнольдса. а) область гидравлически гладких трубопроводов Шероховатостью стенок можно пренебречь и считать трубу гидравлически гладкой, если произведение . Тогда l определяется по формуле Блазиуса , (3.14) б) переходная или доквадратичная область сопротивления Если , то коэффициент гидравлического трения в переходной зоне и зоне вполне шероховатых труб может определяться по формуле . (3.15) в) квадратичная область При больших числах Рейнольдса коэффициент гидравлического сопротивления определяется по формуле . Потери давления в местных сопротивлениях определяются по формуле , (3.16) где x - коэффициент местного сопротивления. В качестве местных сопротивлений учитываются: входы в гидрораспределитель, гидрозамок и гидроцилиндр (x1=x2=x3=0, 8...0, 9); место присоединения гидролинии предохранительного гидроклапана к напорной гидролинии (x1=0, 2) и два закругленных колена (x5=x6=0, 15). Действительные потери давления в гидрораспределителе и гидрозамке определяются по формулам: ; (3.17) ; (3.18) где DPPH и DPЗH номинальные потери давления в гидрораспределителе и гидрозамке в соответствии с их техническими характеристиками; QPH и QЗH - 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) В правильно рассчитанной напорной гидролинии суммарные потери давления не должны превышать 5...6 % номинального давления. При этом , (3.21) где Р2 - давление у гидроцилиндра, рассчитанное по формуле (3.3).
3.3.6. 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 DN , (3.22) где N1 - мощность гидронасоса; N2П - полезная мощность на штоке гидроцилиндра. Мощность гидронасоса , (3.23) где Q1 - подача гидронасоса, определенная по формуле (3.7); Р1 - давление гидронасоса, рассчитанное по формуле (3.21); h1 - полный КПД гидронасоса в соответствии с его технической характеристикой. Полезная мощность определяется по формуле , (3.24) где F2 - усилие на штоке в соответствии с заданием; υ 2 - действительная скорость движения штока. Действительная скорость движения штока υ 2 определяется по формуле , (3.25) где DQP - утечки рабочей жидкости в гидрораспределителе, принимаемые в соответствии с его технической характеристикой. Утечки жидкости в предохранительном гидроклапане не учитываем из-за их малости. Потребная площадь поверхности охлаждения , (3.26) где k0 - коэффициент теплопередачи, который при отсутствии обдува не превышает 15 Вт/м2, tЖ - температура жидкости (60…70 0С), tВ - температура воздуха.
3.3.7. Расчет внешней характеристики гидропривода. Применительно к проектируемому гидроприводу под внешней характеристикой понимают зависимость скорости перемещения штока гидроцилиндра от усилия на штоке . Для построения графика внешней характеристики необходимо задаться несколькими (не менее 4…5) значениями F2 i в пределах 0£ F2 i £ F2. Каждому значению усилия F2 i соответствует давление p2 i 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 DP2i у гидронасоса определяются по формуле , (3.28) где DР - потери давления, рассчитанные по формуле (3.20). С увеличением давления Р1i возрастают утечки рабочей жидкости в гидронасосе DQ1i и в гидрораспределителе DQРi. Поэтому действительная подача рабочей жидкости в гидроцилиндр с возрастанием усилия F2i уменьшается. В связи с этим уменьшается и скорость движения штока υ 2i, значение которой определяется по формуле , (3, 29) где Q1T - теоретическая подача гидронасоса; DQ1i и DQРi - утечки рабочей жидкости в гидронасосе и гидрораспределителе. При этом , (3.30) , (3.31) , (3.32) где a 1 и a 2 - коэффициенты утечек для гидронасоса и гидрораспределителя. Коэффициенты утечек определяются по формулам , (3.33) , (3.34) где h01 - объемный КПД гидронасоса в соответствии с его технической характеристикой; DQP - утечки принятого гидрораспределителя в соответствии с его технической характеристикой; PH - номинальное давление. По полученным данным строится график зависимости . Далее необходимо оценить степень снижения скорости движения штока при изменении усилия F2i от нуля до F2. , (3.35) где υ 20 - скорость движения штока при F2=0.
|