Гидравлический расчет объемного гидропривода

Петербургский государственный  университет путей сообщения

Кафедра «Водоснабжение, водоотведение  и гидравлика»

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

по курсу «Гидравлика  и гидропневмопривод»

на тему:

Гидравлический расчет объемного  гидропривода

 

 

 

 

 

Выполнил: Сыров.И.

группа: ПТМ-801в

Проверил: Понаморёв.А.Б

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург 2011г.

 

Содержание

 

1. Задание и исходные данные для расчета

2. Определение расчетных выходных параметров гидропривода

3. Назначение величины рабочего давления и выбор насоса

4. Определение диаметров трубопроводов

5. Определение потерь давления в гидросистеме

6. Расчет гидроцилиндров

7. Определение внутренних утечек рабочей жидкости, расчет времени рабочего цикла и определения к.п.д. гидропривода

8. Подбор и расчет остальных устройств гидропривода

 

 

1. Задание и  исходные данные для расчета

 

Требуется рассчитать гидропривод  отвала бульдозера в соответствии с  аксонометрической схемой, приведенной  на рис. 1.

 

Рис.1. Аксонометрическая  схема объёмного гидропривода

 

1 - бак для рабочей жидкости; 2 - насос; 3 - предохранительный клапан; 4 - гидроцилиндры; 5 - распределитель; 6 - фильтры для очистки рабочей жидкости; 7 - обратный клапан; 8 – 16 - трубопроводы.

 

Вариант номер xy

 

x= 2 y = 8

 

1) Длины участков трубопроводов  принять равными

 

l₈ = х = 2 м

l_9,16 = х + 0,2у = 3,6 м

l_10,15 = х + у = 10 м

l_11,12,13,14 = 0,5 + 0,1у = 1,3 м

2) Необходимое усилие  на рабочем органе (отвале бульдозера) равно:

 

G = 60 + x + y = 70 кН = 7,0х10⁴ Н

 

3) Длина рабочего хода  штока гидроцилиндра равна:

 

L = 800 мм = 0,8 м

 

4) Время рабочего цикла  гидропривода принять равным:

 

t = 18 + х + y = 28 с

 

5) В качестве рабочей  жидкости принять:

Масло в соответствии со значением «у», считая его от верхней строчки таблицы приложения 5 [1]

Принято масло турбинное 46

Плотность ρ = 920 кг/м³; вязкость ν = (44-48)х10^-6 м²/с

 

2. Определение  расчетных выходных параметров  гидропривода

 

Гидропривод имеет два  гидроцилиндра, работающих в одинаковых условиях.

Необходимое усилие на штоке  каждого гидроцилиндра

 

 

 

Принимаем коэффициент запаса по усилию

,

получаем расчетное значение усилия

F_р=k_з.у.∙F=1,20∙35=42 kH.

 

Исходя из условий устойчивости, определяем минимальный диаметр  штока гидроцилиндра

 

 

 

где k = 2 - коэффициент, учитывающий заделку концов штока;

E = 2,1∙10¹¹ Па – модуль упругости материала (для стали).

В соответствии с нормалью ОН 22-176-69 принимаем  = 50 мм и с учетом L = 800 мм по приложению 2 Методических указаний выбираем φ = 1,65.

Скорость рабочего хода поршня

 

 

 

где ∆t = 1,0 с – время на переключение распределителя в крайнем положении поршня при ручном управлении.

Принимая коэффициент  запаса по скорости равным , получаем расчетное значение скорости рабочего хода поршня

 

 

 

Расчетная мощность гидропривода составит:

 

 Вт ≈4,56 кВт.

гидросистема гидропривод  трубопровод гидроцилиндр

 

3. Назначение величины  рабочего давления и выбор  насоса

 

По величине F_р=42 kH в соответствии с таблицей 1 методических указаний рабочее давление в системе принимаем равным . При этом давлении расчетная производительность насоса составит

 

 

 

На основе значений p и выбираем насос марки НШ – 32 с числом оборотов n=1100

Производительность насоса равна

 

 

 

что близко к .

Таким образом, принят насос  НШ - 32 с

 

n = 1100 , и

 

Предохранительный клапан в  системе настраиваем на давление насоса, т.е.

 

4. Определение  диаметров трубопроводов

 

В соответствии со схемой работы гидропривода определяем расходы на участках. Диаметры трубопроводов 11, 12, 13, 14 рассчитываем из условия пропуска половинного расхода насоса, остальные трубопроводы рассчитываем на пропуск расхода насоса.

Внутренний диаметр определяем по формуле

 

,

 

принимая рекомендуемую  скорость в трубопроводах в соответствии с таблицей 3 методических указаний

- на участке 8 = 1,5 м/с

- на участках 9-16 = 5 м/с

Толщину стенок трубопровода определяем по формуле

 

,

 

принимая тяжелый режим  работы (k = 6),

(для стали) ≈ 280МПа.

По этим данным в соответствии с рекомендуемыми типоразмерами  стальных бесшовных труб выбираем размеры  трубопроводов (приложение 4 методических указаний).

По принятому внутреннему  диаметру определяем действительную скорость движения жидкости по формуле

 

 

 

На участке 8:

 

 

 

 

На участке 9,10,15,16:

 

 

,

 

 

На участке 11,12,13,14:

 

 

,

 

 

Результаты вычислений сводим в табл.1

 

Таблица 1

Участки	,	Q,	Размеры трубопровода					v,
			вычисленные		принятые
8	150	523	21,1	-	25	2,0	21,0	151
9,10,15,16	500	523	11,5	1,23	16	2,0	12,0	462
11,12,13,14	500	261.5	8,16	0,87	12	1,4	9,2	394

 

Примечание: Во всасывающем трубопроводе (участок 8) толщина стенок расчетом не определялась вследствие незначительной величины действующего в нем давления.

 

5. Определение  потерь давления в гидросистеме

 

Для определения потерь давления на участках используем метод приведенных  длин. Местные сопротивления принимаем  в соответствии с аксонометрической  схемой стр. 3. Определяем приведенные  длины участков, вычисление которых  сводим в табл.2

Приближенные значения эквивалентных  длин , отвечающих наиболее характерным местным сопротивлениям гидроприводов, определяем на основе таблицы в приложении 6 методических указаний, где указаны диапазоны значений для каждого местного сопротивления.

В качестве рабочей жидкости примем масло турбинное 46 с плотностью ρ=920 кг/м³ и средним коэффициентом кинематической вязкости =4,6∙10^-5м²/с.

 

Таблица 2

Участки	Длина участка, l,м		Виды местных  сопротивлений			, м	, м
8	2,0	0,021	Вход в трубопровод	8	42	0,88	2,88
			Резкий поворот	32
			Штуцер	2
9	3,6	0,012	Обратный клапан	45	251	3,01	16,61
			Три штуцера	3x2
			Тройник на проход	2
10	10	0,012	Четыре резких поворота	4х32
			Распределитель	50
			Тройник с разделением  на два равных потока	20
12	1,3	0,0092	Резкий поворот	32	46	0,42	1,72
			Штуцер	2
			Выход в гидроцилиндр	12
14	1,3	0,0092	Вход в трубопровод	8	42	0,39	1,69
			Штуцер	2
			Резкий поворот	32
15	10	0,012	Тройник с соединением  потоков	36	200	2,4	16
16	3,6	0,012	Три резких поворота	3х32
			Три штуцера	3х2
			Распределитель	50
			Выход в фильтр	12

 

 

Расчет потерь давления в  гидросистеме сведен в таблицу 3, причем расход в подающей линии принят равным подаче насоса, а в сливной линии  вычислен по формуле

 

 

 

с учетом аккумулирующей способности  гидроцилиндра и определен равным

 

 

 

Коэффициент гидравлического  трения λ вычислен по формуле А.Д. Альтшуля,

 

 

 

при эквивалентной высоте шероховатости .

Величину числа Рейнольдса определяем по формуле

 

 

 

 

Таблица 3

Участки		,м		v,	,		λ		ρ,		,кПа
Подающая  линия: бак – гидроцилиндр
8	0,88	0,021	524	1,51	2,25∙10-5	1409	0,052	5,45	901	1027	5,60
9,10	10,21	0,012	524	4,64		2475	0,148	125,92		9699	1221,30
12	1,49	0,0084	262	4,73		1766	0,162	28,74		10079	289,67
Сливная линия: гидроцилиндр - бак
14	1,45	0,0084	159	2,87	2,25∙10-5	1071	0,163	28,14	901-	3710	104,40
15,16	9,6	0,012	318	2,81		1499	0,149	119,2		3557	423,99
Фильтр	-	-	-	-		-	-	-		-	100
										628,39
										∆p=2144,96