Курсовая работа: Гидравлический расчет объемного гидропривода механизма подачи круглопильного станка
2.7. Выбор диаметров трубопроводов
Внутренний диаметр трубопровода определяют по формуле
,
где Q – наибольший расход на расчетном участке гидролинии,
м3/с;
V –
допускаемая скорость движения жидкости, м/с.
Для напорной линии:
принимаем dн-р = 16
мм
Для исполнительной линии, соединяющий распределитель и
нештоковые полости гидроцилиндров:
принимаем dр-нш = 16
мм
Для исполнительной линии, соединяющий распределитель и
штоковые полости гидроцилиндров:
принимаем dр-ш = 20
мм
Для сливной линии:
принимаем dр-б = 40
мм
2.8 Выбор рабочей жидкости
Таблица 6.
Техническая характеристика рабочей жидкости.
Марка рабочей
жидкости |
Удельный
вес, Н/м3 при 20 оС
|
Коэффициент
кинематической вязкости ν∙106 м2/с при температуре
оС
|
Температура
оС
|
Диапазон
рабочих температур оС
|
+50 |
+20 |
-20 |
-40 |
застывания |
вспышки |
МГ-30 |
8850 |
30 |
140 |
7000 |
-- |
-35 |
190 |
-20 - +80 |
2.9. Выбор гидроаппаратуры
2.9.1. Выбор реверсивного золотникового
гидрораспределителя.
Таблица 7.
Техническая характеристика гидрораспределителя.
Типоразмер |
Qmax∙103,м3/с
|
Рраб,
МПа
|
∆р,
МПа |
∆Qут, см3/мин
|
Г74-16 |
2.84 |
0.3
– 8 |
0,2 |
До 50
|
2.9.2. Выбор фильтра
Таблица 8.
Техническая характеристика фильтра.
Типоразмер |
Тонкость
фильтрации |
Qmin·105 , м3/с
при ∆р=0,1 МПа и ν0=80·10-6, м2/с
|
∆р, МПа |
рном,
МПа
|
0,2Г41 - 14 |
0,2 |
117 |
0,2 |
6,4 |
,
где ∆р – перепад давления на фильтре при
максимальном расходе;
Qмакс – пропускная способность фильтра при перепаде ∆р
и определенной вязкости жидкости;
Qф – фактический расход через фильтр.
2.9.3. Выбор предохранительного клапана.
Таблица 9.
Техническая характеристика предохранительного клапана.
Типоразмер |
Q∙103, м3 /c, min - max
|
р, МПа, перед клапаном |
∆р, МПа, при Qmax
|
БГ54 – 14 |
0,05 – 1.17 |
0.6 - 5 |
0,6 |
2.9.4. Выбор манометра
Таблица 10.
Техническая характеристика манометра.
Типоразмер |
Диаметр корпуса |
Класс точности |
Верхние предельные измерения, МПа |
Основная допустимая погрешность, % |
Расположение фланца |
МТ – 1 |
60 |
4 |
1; 1,6; 2,5; 4,0 |
±4,0 |
Без фланца |
2.10. Определение потерь давления в гидролиниях
Потери напора на каждом участке гидролинии определяем
при рабочем ходе как сумму линейных и местных сопротивлений.
Линейные потери напора определяем по формуле
,
где -
удельный вес рабочей жидкости, Н/м3;
- коэффициент сопротивления трения по длине;
ℓ -
длина магистрали, м;
dт – диаметр трубопровода, м;
S –
площадь сечения потока в трубопроводе, м2;
Q –
расход рабочей жидкости через магистраль, м3/с.
Определение линейных потерь напора для напорной линии:
Определение линейных потерь напора для исполнительной
линии.
Определение линейных потерь напора для сливной линии:
Местные потери напора ∆рм определяем
по формуле
,
Для напорной линии:
Для исполнительной линии:
Для сливной линии:
Определив линейные и местные потери на данном участке
трубопровода, находим (суммированием) общие потери на участке магистрали.
Для напорной линии:
Для исполнительной линии:
Для сливной линии:
2.11. Определение усилий трения в гидродвигателе.
Усилие трения в гидроцилиндре равно:
,
где Rп и Rш – усилия трения соответственно в уплотнениях поршня и
штока.
Расчет сил трения в уплотнениях поршня или штока ведут
по приближенной формуле.
Для резиновых колец круглого сечения
,
где d – диаметр уплотняемой поверхности, м;
qр – сила трения на 1 м длины уплотнения, МН/м.
Значения qр в зависимости от диаметра сечения резинового кольца d и
давления рабочей жидкости при предварительном (монтажном) сжатии определяется
по номограмме (рис. 2).
Выбор резиновых манжет для уплотнений гидроцилиндров
производят по ГОСТ 6969-54, а резиновых колец – по ГОСТ 9833-61.
2.12. Определение величины давления нагнетания
Величину давления нагнетания определяют по силовой
характеристике гидроцилиндра.
Силовой характеристикой гидроцилиндра является зависимость
между давлениями в полостях цилиндра; усилием трения поршня и штока и усилием
на штоке.
Рис. 2. Номограмма для определения qр
Силовые характеристики, например, гидроцилиндра
двухстороннего действия с односторонним штоком (рис. 3) имеют вид:
- при выходе штока из цилиндра:
,
- при входе штока в цилиндр:
,
где рнш и рш – давление в
нештоковой и штоковой полостях цилиндра;
Fнш и Fш –
площади поперечных сечений цилиндра и штока;
Rтр – сила трения в уплотнениях поршня и штока;
Рвых и Рвх – полезные усилия на
штоке при выходе штока из гидроцилиндра или входе в него.
Рис. 3. Схема силового гидроцилиндра двухстороннего
действия с односторонним штоком
При расчете конкретных гидросистем с конкретным гидроцилиндром,
например, двухстороннего действия с односторонним штоком (см. рис. 2 и 3),
когда рабочий ход совершается при входе штока в гидроцилиндр, давления рнш
и рш будут равны:
,
.
В формулах рн-р; рр-нш; рр-б
– потери давления в магистралях: соответственно насос – распределитель;
распределитель – нештоковая полость; распределитель – бак.
∆рдр, ∆рр, ∆рф
– потери давления соответственно в дросселе, распределителе, фильтре при
соответствующих расходах рабочей жидкости.
2.13. Выбор насоса
Таблица 11.
Техническая характеристика насоса.
Типоразмер |
Рабочий объём
q, 10-3 м3/с
|
Рабочее давление
МПа |
Частота вращения
об/мин |
Потребляемая
мощность кВт |
Объёмный
КПД |
БГ11 – 24 |
1,17 |
2,5 |
1450 |
5/4,5 |
0,85 |
2.14. Определение объемных потерь (утечек) жидкости
Общие потери жидкости в гидросистеме складываются из потерь
в насосе ∆Qут.н,
гидрораспределителе ∆Qут.р,
дросселе ∆Qут.др и
потерь в гидроцилиндре ∆Qут.ц (см.
рис. 12), т.е.:
Каждый из перечисленных видов потерь можно выразить
через удельную утечку, которая представляет собой величину утечки (м3/с),
отнесенную к единице давления. В паспортах на гидравлическое оборудование
приводятся утечки ∆Qут при
номинальном (или максимальном) давлении, поэтому удельные утечки будут равны
Удельные утечки в насосе определяются по формуле
,
где q – рабочий объем насоса (удельная подача насоса
за один оборот), м3/об;
n –
число оборотов насоса, об/с;
Qmax и (рн)max –
соответственно максимальная подача и максимальное давление насоса;
η0 – объемный КПД насоса.
Общие потери жидкости в гидросистеме будут:
,
где .
МПа
2.15. Определение гидравлических потерь в гидросистеме
во время рабочего хода
2.16. Определение КПД гидропривода
Гидравлический КПД гидропривода:
Объемный КПД гидропривода:
.
Механический КПД гидропривода учитывает механические
потери в насосе и гидроцилиндрах. Механический КПД насоса ηмн
равен 0,99. Механический КПД гидроцилиндра:
,
где Рп – полезное усилие,
создаваемое поршнем от давления в полости цилиндра. Оно равно:
Н
Здесь .
Механический КПД гидропривода будет:
.
Общий КПД гидропривода:
.
3. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ГИДРОСИСТЕМЫ
Тепловой расчет гидросистемы производится для
уточнения теплового режима рабочей жидкости в необходимости установки в гидросистеме
теплообменника (холодильника). Мощность, Вт, превращаемая в тепло:
,
где Nн = рн
Qн –
мощность насоса, Вт;
рн – давление насоса, Н/м2;
Qн – подача насоса, м3/с;
η – общий КПД гидропривода.
Потери мощности в гидросистеме и есть количество
выделенного тепла, т.е.
.
Суммарная поверхность теплообменника (или бака),
необходимая для поддержания заданной температуры рабочей жидкости, при
известной температуре окружающей среды будет:
,
где Крг = τрг/τс
– коэффициент продолжительности работы гидропривода под нагрузкой;
τрг – время работы гидропривода под
нагрузкой, ч;
τс – полное время смены, ч;
к – коэфиициент теплопередачи от жидкости к воздуху
через наружную поверхность гидробака;
к = 10 - 15 Ккал/м2∙°С = (10 –
15)1,163 Вт/ м2∙°С – для гидробаков с естественным воздушным
охлаждением (открытая вентилируемая поверхность);
tж, tв –
температура соответственно масла и окружающего воздуха, °С.
Чтобы установить необходимость принудительного
охлаждения, сначала нужно сконструировать бак.
Если поверхность наружных стенок бака Sб окажется меньше вычисленной, то необходима установка
холодильника.
Объем бака Vб принимают равным двух – трехминутной производительности
наоса Qн, т.е.:
.
Задаемся соотношением ширины, высоты и длины бака в
виде прямоугольного параллелепипеда, как 1:2:3. Обычно бак заполняется рабочей
жидкостью на 0,8 высоты. Если обозначить ширину бака через x,
объем жидкости в баке Vб = x
2(0,8 x)3 x = 4,8 x3.
Определяем размеры бака: ширина , высота 2 x,
длина 3 x.
Находим площадь поверхности бака, участвующую в
охлаждении рабочей жидкости:
,
где S1 –
суммарная площадь поверхностей бака, омываемых жидкостью;
S2 – суммарная площадь боковых поверхностей, не
омываемых жидкостью. У этих поверхностей эффект охлаждения в 2 раза меньше.
S1
= 15,8 x2 = 15.8 ∙ 0.0562 =
0.05 м2;
S2 = 3,2 x2 = 3,2 ∙ 0.0562 =
0.01 м2.
Из сравнения поверхностей Sт и Sб делается
заключение о необходимости установки холодильника, т.к. Sт>Sб,
необходима установка холодильника.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Лебедев Н.И. Объемный гидропривод
машин лесной промышленности. - М.: Лесн. пром-сть, 1986.
2.
Халтурин В.М., Мамаев В.В.,
Пушкарева О.Б. Гидрооборудование машин лесной промышленности: учеб. Пособие,
Екатеринбург, 2001.
3.
Анурьев В.И. Справочник
конструктора-машиностроителя. - М.: Машиностроение, 1980.
4.
Вильнер Я.М., Ковалев Я.Т.,
Некрасов Б.Б. и др. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и
гидроприводам. Минск: Вышайшая школа, 1976.
|