1.6 Определение диаметров условных проходов трубопроводов.
1.7 Выбор фильтра.
1.8 Выбор гидробака.
1.9 Выбор гидрораспределителя.
2. Проверочный расчет
2.1 Расчет потерь давления гидопривода.
2.2 Потери давления в гидрооборудовании.
2.3 Потери давления в местных сопротивлениях.
2.4 Усилия и скорости рабочих органов.
2.5 Мощность и КПД привода.
3. Список литературы.
Введение.
Понятие «машиностроительная гидравлика» является основным и включает в себя широкий комплекс сведений по вопросам прикладной гидравлики вязких жидкостей применительно к объемным гидропередачам (устройствам) машин, а так же комплекс сведений по вопросам конструирования, изготовления и эксплуатации этих передач.
В свою очередь, пол гидропередачей машин понимается устройство, служащее для передачи посредством жидкости энергии на расстояние и преобразование ее в энергию движения на выходе системы с одновременным выполнением функций регулирования и реверсирования скорости выходного звена передачи, а так же преобразования одного вида движения в другой и т.д.
По принципу действия гидропередачи делятся на объемные (Статические) и динамические (турбопередачи).
По виду (кинематики) движения различают обьемную гидопередачу:
1. Вращательного движения, в которой выходное звено совершает Вращательное (круговое) движение и в качестве гидродвигателя используют объемный гидроматор.
2. Прямолинейного возвратно-поступательного движения, в которой выходное звено совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение и в качестве гидродвигателя используют силовой цилиндр.
3. возвратно-поворотного движения на угол, меньший
, и в качестве гидродвигателя используют моментный гидроцилиндр.
1. Проектировочный расчет объемного гидропривода.
1.1 Исходные данные.
Технологическая машина: Автогрейдер ДЗ-99-1-4;
Рабочее усилие в штоке: F=95кН;
Максимальная скорость перемещения штока: V=7м/мин;
Максимальный ход штока: L =820мм;
Длина трубопроводов:
- длина всасывающей линии,
- длинна напорной линии,
- длинна сливной линии.
Температура эксплуатации машины:
1.2 Выбор рабочей жидкости.
Согласно таблице приложения 2 (1, П 1.3) выбираем, в соответствии с заданной температурой эксплуатации
, рабочую жидкость со следующими показателями:
- кинематическая вязкость при
,
- температура застывания, не выше
,
- плотность рабочей жидкости.
Плотность выбранной рабочей жидкости:
Где
- температурный коэффициент расширения жидкости;
- изменение температурной жидкости
1.3 Выбор давления в гидросистеме привода.
В соответствии с рекомендациями для гидропривода данного автогрейдера в связи с тем, что гидроцилиндры не несут роль основных силовых органов, а выполняют лишь вспомогательные действия принимаем давление
,т.к.
.
1.4 Расчет и выбор гидродвигателей.
В проектируемом гидроприводе гидродвигатель-гидроцилиндр. Основными парамтрами являются:
- диаметр цилиндра,
- диаметр штока,
- ход штока,
- перепад давления при установившемся движении,
- расход рабочей жидкости, поступающей в гидроцилиндр.
Перепад давления на гадроцилиндре
для предварительного расчета принимаем на 20% меньше
:
Диаметры цилиндра:
F=95кН – усилие на штоке гидроцилиндра,
- гидромеханический КПД.
Диаметр штока:
Где
- отношение площадей.
Принимаю:
,
, выбираю гидроцилиндр общего назначения по ОСТ 22-1417-79 1-100-800 (1. стр. 97-100).
Расход рабочей жидкости для гидроцилиндра:
Где
- максимальная скорость передвижения штока гидроцилиндра.
Расход для сливного трубопровода:
1.5 Расчет и выбор насоса.
По номинальному расходу выбираем насос НШ 32А-3, с техническими параметрами: (1, П.4.23)
Рабочий объем: 31.5
Давление на выходе:
Номинальное: 16МПа;
Максимальное: 20МПа.
Частота вращения вала:
Минимальная: 16
(960 об/мин);
Номинальная: 32
(1920 об/мин);
Максимальная: 40
(2400 об/мин).
Номинальная объемная подача: 55.6
;
Номинальная потребляемая мощность:17.6кВт;
КПД:
Полный: 0.83…0.87
Объемный: 0.92…0.97
Мощность привода насоса:
1.6 Определение диаметров условных проходов трубопроводов.
Типоразмер трубопровода характеризуется диаметром условного прохода
, примерного равному внутреннему диаметру трубы d.
Диаметр условных проходов определяем по фомуле:
Где
- максимальная скорость течения жидкости (приблизительное значение скоростей для соответствующих участков трубопроводов).
Трубопровод
Объемный расход,
Скорость течения жидкости, м/с
Диаметр условного прохода, мм
Напорный
Всасывающий
Сливной
54
54
86.4
5
1.2
2
15
31
30
1.7 Выбор фильтра.
Выбор фильтра производим по номинальной пропускной способности линии в необходимой тонкости фильтрации.
Выбираем фильтр 1.1.40-25 унифицированной конструкции по ОСТ 22-883-75. (1. П.5.15)
Номинальная пропускная способность 160 л/мин;
Тонкость фильтрации 25мкм;
Номинальное давление 0.63Мпа.
1.8 Выбор гидробака.
Гидробаки служат для хранения, отстоя, очистки и охлаждения рабочей жидкости. Уровень рабочей жидкости не должен превышать 0.8 высоты бака. Конструкция бака состоит из заливной горловины, сливного отверстия, фильтра для заправки и крана для слива рбочей жидкости.
Вместимость бака:
Принимаем вместимость бака
.
1.9 Выбор гидрораспределителя.
В гидроприводе машин, преимущественно применяют гидрораспределители с запорно-регулирующими элементами, золотникового типа, тип распределителя выбираем исходя из числа позиций и гидролинии, номинального давления, расхода, вариантов соединения привода. В нашем случае необходимо принять трех секционный гидрораспределитель типа РС. (1. П.5.2)
2. Поверочный расчет объемного гидропривода.
2.1. Расчет потерь давления гидропривода.
Проектируя гидропривод, неободимо стремиться к минимальным потерям давления. Которые в свою очередь состоят из потерь на трении в трубопроводах и потерь на местных сопротивлениях, в которых изменяется направление или значение скорости потока.
Выбираю наружные диаметры гидролиний а также толщину стенок.(1. П.5.19)
Толщина стенок определяется по формулам:
Где
- толщина из условия прочности,
- толщина обеспечивающая долговечность трубопровода.
R – усилие в гидроцилиндре;
- 90% механический КПД,
- площадь поршня.
Потери давления в гидролиниях зависит от числа Ренольдса:
Где
- кинематическая вязкость рабочей жидкости.
Производим расчет скоростей потоков в трубопроводах по формуле:
Где Q – расход рабочей жидкости на рассматриваемом участке,
;
d – внутренний диаметр рассматриваемой магистрали,мм
Скорость потока на всасывающей магистрали:
Скорость потока в напорной магистрали:
Скорость потока в сливной магистрали:
Рассчитываем число Рейнольдса с уточненными скоростями.
Всасывающая магистраль:
Напорная магистраль:
Сливная магистраль:
Числа Рейнольдса находятся в интеграле не достигающего значения 2300, следовательно, течение жидкости ламинарное.
Расчет потерь давления на трение при движении рабочей жидкости по трубопроводу длинной l и диаметром d производим по формуле Дарси-Вейсбаха, результаты вносим в таблицу.
Где
- (при ламинарном течении) коэффициент гидравлического трения по длине (коэффициент Дарси).
l – длинна рассматриваемого трубопровода, м.
Всасывающая магистраль:
Напорная магистраль:
Сливная магистраль:
Наименование трубопровода
Re
l, м
v, м/с
D, м
, МПа
Напорный
27.8
6
5.09
0.015
10.6
Всасывающий
13.4
0.7
1.19
0.031
0.068
Сливной
22.1
6
2.03
0.030
1.06
Суммарные потери на трении, МПа
11.728
2.2. Потери давления в гидрооборудовании.
Так как величина фактического расхода рабочей жидкости не является эквивалентной паспортному значению расхода с целью нахождения перепада давления используем принцип автомодельности.
Перепад давления рассчитывается по формуле:
Где
- номинальная производительность гидрооборудования по паспорту;
- фактическая производительность насоса;
- потери давления на распределителе.
2.3. Потери давления в местных сопротивлениях.
Местные потери напора создаются различными сопротивлениями на пути течения жидкости, обусловленными в основном деформацией и изменением скорости потока.
В заданном качестве местных сопротивлений выступают углы соединения гидромагистралей, учет которых производится при помощи коэффициента местного сопротивления. Потеря напора на рассматриваемом участке в целом, рассчитывается по формуле.
Где
- коэффициент местного сопротивления;
b – поправочный коэффициент, учитывающий зависимость
от Re при ламинарном течении.
Всасывающая магистраль:
Напорная магистраль:
Сливная магистраль:
Наименование трубопровода
v, м/с
Всасывающий
Поворот на
,0.32
Выход из бака 1
1.19
0.000202
0.000633
Напорный
Поворот на
,
Вход в гидроцилиндр 0.8
5.09
0.00
0.0093
Сливной
Поворот на
,
Вход в фильтр
Слив в бак 2
2.03
0.00
0.0037
Суммарные потери давления на трении, МПа
0.02
2.4. Усилия и скорости рабочих органов.
Параметры выбранного насоса считаются применимыми, если они обеспечивают достижение заданных усилий и скоростей при расчетных значениях потерь в гидросистеме.
Фактические максимальные усилия на рабочих органах для выбранного гидроцилиндра:
Где
- давление насоса, МПа;
- потери в напорной магистрали, МПа;
- потери напора в сливной магистрали, МПа;
2.5. Мощность и КПД привода.
Полезную мощность привода определяют по заданным нагрузкам и скоростям для привода с гидроцилиндрами: