Курсовая работа: Расчет гидравлической системы
Рабочие площади поршней
силовых цилиндров со стороны нагнетаемой и
со стороны вытесняемой жидкости отличаются
на величину площади сечения штоков. В данном варианте задания
0.0063585 м2; (10)
0.0053025м2 (11)
0.00527834 м2; (12)
0.00457184 м2. (13)
2.3 Коэффициенты К линий
"Ш" и "Н" в контуре ABCD
Объём вытесняемой из
силового цилиндра жидкости отличается от объёма нагнетаемой вследствие наличия
штоков с одной стороны поршней.
Коэффициенты
(14)
(15)
зависят от того, с какой
стороны поршней нагнетается жидкость. В данном задании имеем
0.8024; (16)
0.8661. (17)
2.4 Распределение подачи
Q между линиями "Ш" и "Н"
В контуре ABCD можно
выделить две параллельные линии: линию "Н", обслуживающую силовой
цилиндр носовой стойки шасси и линию "Ш" для силовых цилиндров
основных стоек. Элементы линии "Ш" для левой и правой стоек
симметричны. Участок линии "Н" состоит из последовательно соединённых
элементов. В этом случае характеристики элементов суммируются путём сложения
потерь давления при одном и том же расходе. Силовой цилиндр представлен
эквивалентным сопротивлением, потеря давления в котором не зависит от расхода со
стороны линии нагнетания . При
этом расход внутри цилиндра меняется от значения в
линии нагнетания на в линии слива.
Запишем уравнение
характеристики линии "Н":
, (18)
0,5E+0006 Па ;
= 2,47E+09 Па*с/м3;
(19)
- объёмный расход нагнетаемой
жидкости в линии "Н".
Уравнение характеристики
линии "Ш" учитывает наличие 2-х параллельных цилиндров:
, (20)
0,5E+0006 Па ;
= 1,35E+09Па*с/м3;
(21)
- объёмный расход нагнетаемой
жидкости в линии "Ш".
Так как в точках A и D
давления в линиях "Н" и "Ш" равны, имеем уравнение с двумя
неизвестными и :
. (22)
Запишем второе уравнение
. (23)
Пользуясь способом
подстановки, получим
;
;
. (24)
Так как задано, что , окончательно имеем
0,35∙Q при .(25)
Аналогично получим
0,65∙Q при .
(26)
Отношение подач
1,857 (27)
Уравнение характеристики
структуры ABCD при условии, что имеет
вид
. (28)
По аналогии с
электрическим сопротивлением и проводимостью параллельно соединённых
проводников имеем
, (29)
Откуда
. (30)
В результате получена
характеристика участка линии ABCD как единого трубопровода, построенная по
расходу в линии нагнетания Q, при этом трубопроводы линии нагнетания и линии
слива рассчитаны по своим расходам.
2.5 Определение длины
хода штоков цилиндров
При одновременном
срабатывании всех цилиндров имеем уравнение:
. (31)
Задаём длину хода штока
цилиндра основного шасси. Введём обозначения
(32)
. (33)
Отношение должно быть в пределах от
3 до 12, принимаем .
Из (31) имеем отношение
длины к диаметру для цилиндра носового шасси:
. (34)
Очевидно, что если , получим запрещённое
значение .
Таким образом, только если
, имеем
, (35)
. (36)
Если же , то задаём длину хода
штока цилиндра носового шасси:
(37)
и принимаем .
Из уравнения (31) получим
следующее соотношение
, (38)
Откуда
0,69 м; (39)
0,984 м;. (40)
2.6 Рабочая (расчётная)
подача насоса
После определения
значений и находим действительные
подачи в линиях.
1.337E-0004 м3/с;(41)
8.945E-0005 м3/с; (42)
Расходы в линиях слива "Ш"
и "Н"
1,07E-04 м3/с; (43)
7,74637E-05 м3/с; (44)
Рабочая подача насоса
2,23E-04 м3/с; (45)
Суммарный расход в линии
слива
1,84E-04 м3/с; (46)
Отношение слива к подаче
в системе в целом
0,83 (47)
2.7 Характеристика
гидросистемы
Если система
спроектирована по условию, что перепад давления на поршнях , движение поршней
начинается одновременно после достижения указанного перепада давлений. В случае
ламинарного течения имеем линейную зависимость перепада давления на насосе от
расхода жидкости:
, (48)
где в положении крана I I
7,30E+09Па*с/м3. (49)
Прямую линию определяют
координаты 2-х точек:
1) значение перепада
давления на насосе, равного
перепаду давлений на поршнях, при равновесном состоянии неподвижных поршней,
когда расход равен нулю;
2) значение перепада
давления на насосе при перемещении
поршней из одного крайнего положения в противоположное за заданный промежуток времени.
2,13E+06Па при 2,23E-04 м3/с. (50)
График характеристики
гидросистемы представлен на рис. 2.
3. Построение
характеристики насоса
Обычно гидросистема
проектируется "под насос" с известными характеристиками. Как правило,
применяется гидроаккумулятор, предназначенный для поддержания давления в
системе в заданном диапазоне при различных режимах и условиях работы.
В данном учебном расчёте
необходимо определить характеристики насоса, обеспечивающие равномерную работу
упрощённой гидросистемы без гидроаккумулятора при заданных условиях работы по
температуре жидкости, времени срабатывания и т.д.
По характеристике
гидросистемы определён расчётный секундный расход и
соответствующий перепад давления на насосе .
С учётом внутренних утечек теоретическое значение подачи QТ
проектируемого насоса объёмного типа при нулевом перепаде давления
, (51)
где – параметр насоса,
определяющий внутренние утечки.
Линейный график
характеристики насоса определяют две точки. Первая точка – рабочий (расчётный)
режим работы гидросистемы, вторая точка при нулевом перепаде давления на насосе
, где расход
2,34E-04м3/с.
График характеристики
насоса представлен на рис. 2.
Рис. 2. Характеристика
гидросистемы и насоса
4. Параметры рабочих
циклов гидросистемы
Гидравлические
характеристики системы позволяют определить ход штоков цилиндров, подачу в
линиях, рабочие усилия на штоках, мощность насоса на рабочем режиме, КПД
системы и др. Рассматривается расчётный режим работы гидросистемы с расходом . Усилия на штоках силовых
гидроцилиндров
3,18E+03 Н; (52)
2,64E+03 Н. (53)
Скорость перемещения
штоков силовых цилиндров:
1,05E-02 м/с; (54)
1,69E-02 м/с. (55)
Полезная мощность
гидропередачи на рабочем
режиме:
111,58 Вт. (56)
Мощность насоса на
рабочем режиме:
475,15Вт. (57)
Коэффициент полезного
действия гидравлической системы без учета КПД насоса определяется по полезной
работе, производимой гидроцилиндрами:
0,2348. (58)
Число Рейнольдса находят
по наибольшей скорости в гидросистеме:
, (59)
или
(60)
В данном случае 496,38, что значительно ниже критического . Следовательно, поток во
всех трубопроводах ламинарный.
Выше было показано, что
на расчётном режиме работы системы насос будет работать в условиях кавитации,
поэтому выход на расчётный режим невозможен. Там же перечислены возможные
варианты устранения этого дефекта.
Выводы
В данной работе выполнен
в первом приближении поверочный расчёт упрощённой гидросистемы уборки и выпуска
трёхстоечного шасси самолёта с носовым колесом при заданных геометрических и
динамических характеристиках.
В результате расчёта
получены следующие основные характеристики гидросистемы:
1. Вследствие наличия
штоков на одной стороне поршней силовых цилиндров при работе гидросистемы объём
вытесняемой в линию слива жидкости отличается
от объёма нагнетаемой жидкости в раз, а именно:
0.8024– коэффициент K для цилиндра
основного шасси;
0.8661 – коэффициент K для цилиндра
носового шасси;
0,83– отношение слива к подаче в системе в целом в
расчётном режиме.
Это обстоятельство должно
быть принято во внимание при назначении величины объёма гидробака системы.
2. При заданных значениях
перепада давления на поршнях силовых цилиндров и условии одновременного
перемещении поршней всех силовых цилиндров из одного предельного положения в
противоположное следует принять следующую (максимально допустимую по условиям
прочности) длину хода штоков:
0,69 м – ход штока цилиндра основного
шасси, м;
0,984 м – ход штока цилиндра носового
шасси, м;
3. На расчётном режиме
отношение подачи жидкости в линию "Ш" к подаче в линию "Н"
1,857;
при этом
0,6– доля расхода основного шасси от общего расхода ;
0,4– доля расхода носового шасси от общего расхода .
4. Для обеспечения
заданного времени срабатывания насос должен обеспечивать подачу жидкости с
расходом 223 см3/с при
перепаде давления на насосе 2.13
МПа.
Развиваемая мощность
насоса на расчётном режиме системы 475,15 Вт.
5. При заданных значениях
диаметров поршней силовых цилиндров и заданном перепаде давления на них, без
учёта потерь на трение, имеем следующие значения усилий на штоках:
2788 Н – усилие на штоке цилиндра
основного шасси;
2294 Н – усилие на штоке цилиндра
носового шасси.
6. Скорость перемещения
штоков, полезная мощность и КПД системы:
0,01 м/с – скорость перемещения штока цилиндра основного
шасси;
0,01695 м/с – скорость перемещения штока
цилиндра носового шасси;
111,58 Вт – полезная мощность силовых цилиндров системы;
0,2348 – КПД гидропередачи.
7. Режим течения жидкости
во всех трубопроводах ламинарный.
8. Согласно выполненному
расчёту имеем отрицательное абсолютное давление в жидкости на входе в насос,
что физически невозможно. Следовательно, предложенная для расчёта схема
гидросистемы является неработоспособной, т.к. гидронасос будет работать в
условиях кавитации. Для устранения этого дефекта можно предложить следующие
решения:
а) увеличить диаметр
всасывающего трубопровода и уменьшить, по возможности, его длину; б) поставить
фильтр не перед насосом, а после него;
в) применить наддув
гидробака или дополнительный подкачивающий насос.
9. В расчёте второго
приближения следует учесть влияние силы трения манжет в силовых цилиндрах, а
также возможную разницу температур нагнетаемой и сливаемой жидкости, которая
возможна вследствие охлаждения силовых цилиндров во время полёта.
Список источников
1. Грайворонский В.А. Расчёт параметров гидравлической
системы /учебное пособие/ Xарьков, "ХАИ", 2008. – 28 с.
2. Баєв Б.С., Чмовж В.В. Гідравліка та гідравлічні системи
літальних апаратів /навчальний посібник/ Xарків, "ХАІ", 2001. – 126
с.
3. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы / Т.М. Башта, Т.М.
Руднев. Б.Б. Некрасов и др. Москва, "Машиностроение",
1982. – 426 с.
|