Расчет и выбор исполнительного гидродвигателя

 

Приведём  подробное описание конструкции и работы гидроблока управления с учётом цикла работы оборудования.

В  гидроблок  управления  входят  реверсивный  распределитель РР,  обратный  клапан КО и КО₁ (рис. 5.1).

6.  Разработка конструкции гидропривода станка

 

При разработке конструкции ГП, прежде всего на листе тонкими линиями вычерчиваем в масштабе проекции (минимум две) станка. Далее определяем места расположения гидроцилиндра, насосной установки, гидроблока управления, тормозного устройства,  фильтра и   других гидроап-паратов. Затем их   соединяем между собой, с   насосом и гидроцилиндром,  трубопроводами или рукавами.

Конструкция ГП должна обеспечить минимальную  длину и простейшую форму трубопроводов  и одновременно удобство обслуживания, не загромождать рабочее пространство станка. Большую часть гидроаппаратов следует монтировать на щите насосной установки.

Исключение, как правило, составляют только тормозные устройства с управлением  по пути, которые должны располагаться  вблизи рабочего органа.

На общем виде ГП указываем его габаритные размеры.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Определение потерь давления в аппаратах и трубопроводах

 

Расчёт включает решение двух задач:

1) Определение  потерь  давления  в  аппаратах.

2) Определение  потерь  давления  в  трубопроводах.

 

1.   Определение потерь давления в аппаратах

 

   Потери давления Dр_га в гидроаппаратах с достаточной точностью определяются по формуле:

                      Dр_ГА = Dр_о + А ^. Q + В ^. Q²,

где    Dр_о – давление открывания или настройки аппарата;

        А и В – коэффициенты аппроксимации экспериментальной зависимости потерь давления в аппарате от расхода жидкости через него;

          Q –  расход  жидкости  через  аппарат.

Величина  Dр_о  для обратных клапанов приводится в справочнике [1], а для напорных, редукционных и переливных клапанов выбирается при расчёте гидродвигателя и насосной установки. Для распределителей, фильтров и дросселей Dр_о = 0.

Коэффициенты  А и В определяются  по  формулам:

                   Dр_ном – Dр_о                                          Dр_ном  – Dр_о

          А =------------------;                В = -----------------,

                      2 ^. Q_ном                                  2 ^. Q²_ном                

где      Q_ном – номинальный расход  аппарата;

   Dр_ном – потери давления в аппарате при номинальном расходе.

Можно определить Dр_ном   по известному значению Q_ном. На основании полученных значений А и В определяется максимальные потери давления Dр_га в гидроаппаратах, установленных в проектируемом ГП, на одном из этапов цикла по формуле:

                         Dр^/ _га = Dр_о + А ^. Q^/_max + В ^. (Q^/_max)²,

где    Q^/_max – максимальный расход  жидкости в аппарате на данном этапе цикла.

Расчёт потерь давления в аппаратах приведём полностью  для рабочего  хода (вперёд)  в напорной и сливной линиях.

Основной  поток  жидкости  для  напорной  линии  проходит  через  следующие  гидроаппараты: 

1. фильтр  напорный (Ф)  типа  2ФГМ32 – 10М (ТУ2-053-1778-86Е)

Номинальный  расход   Q_ном = 63 л/мин = 10.5 ^. 10^-4 м³/с;                                                                                                                      

Номинальное  давление  р_ном = 32 МПа;                                                                   

Потери   давления  Dр_ном = 0.1 МПа; 

Давление  открытия   Dр_о = 0;

Максимальный  расход  жидкости  через  фильтр   Q_н = 58 л/мин = 9,7 ^. 10^-4 м³/с.

;        ;

;

2. обратный  клапан  КО  типа  20 – 2  ГОСТ 21464 - 76

Номинальный  расход   Q_ном = 125 л/мин = 20.8 ^. 10^-4 м³/с;

Номинальное  давление  р_ном = 32 МПа;                                                                   

Потери   давления  Dр_ном = 0.3 МПа;

Давление  открытия   Dр_о = 0.15 МПа;

Максимальный  расход  жидкости  через  обратный клапан   при  быстром отводе  Q_бо = 42.24 л/мин = 7 ^. 10^-4 м³/с.

;         ;

;

3) реверсивный  распределитель  РР ВЕХ22 574 30/10Л В220-50Н

    ГОСТ  24679 – 81.

Номинальный  расход   Q_ном = 160 л/мин = 26.7 ^. 10^-4 м³/с;

Номинальное  давление  р_ном = 32 МПа;                                                                   

Потери  давления  Dр_ном = 0.15 МПа;

Давление  открытия   Dр_о = 0;

Максимальный  расход  жидкости  через  реверсивный  распределитель   при быстром отводе  Q_бо = 42.24 л/мин = 7 ^. 10^-4 м³/с.

;         ;

;

 

Основной  поток  жидкости  для  сливной  линии  проходит  через  сле-дующие  гидроаппараты: 

1. реверсивный распределитель  РР ВЕХ22 574 30/10Л В220-50Н

       ГОСТ  24679 –  81.

Номинальный  расход   Q_ном = 160 л/мин = 26.7 ^. 10^-4 м³/с;

Номинальное  давление  р_ном = 32 МПа;                                                                   

Потери  давления  Dр_ном = 0.15 МПа;

Давление  открытия   Dр_о = 0;

Максимальный  расход  жидкости  через  реверсивный  распределитель   при  рабочем  ходе  Q_рх = 21.12 л/мин = 3.5 ^. 10^-4 м³/с.

;         ;

;

2) Распределитель ТУ типа   ВЕХ22 574 30/10Л В220-50Н ГОСТ 24679-81.       

Номинальный  расход   Q_ном = 160 л/мин = 26.7 ^. 10^-4 м³/с;

Номинальное  давление  р_ном = 32 МПа;                                                                   

Потери  давления  Dр_ном = 0.15 МПа;

Давление  открытия   Dр_о = 0;

Максимальный  расход  жидкости  через  реверсивный  распределитель   при  рабочем  ходе  Q_рх = 21.12 л/мин = 3.5 ^. 10^-4 м³/с.

;        ;

;

Результаты  расчётов  потерь  давления  в  гидроаппаратах  сводим  в  таблицу  7.1.1.

Определяем  суммарные  потери  давления  соответственно  в  напорной  и  сливной  линиях:

= 0.089 + 0.183 + 0.025 = 0.297 МПа;

= 0.011 + 0.011 = 0.022 МП

 

 

 

Таблица  7.1.1

Наименование  и  модель  аппарата	Dро, МПа	А,	В,	Этап  цикла	Q*10-4,	Dр/ га, МПа
фильтр  2ФГМ32-10М (ТУ2-053-1778-86Е)	0	47,62	45351,5	БО	9,7	0.089
Обратный  клапан  КО 20 – 2 ГОСТ 21464-76	0.15	36.06	17335.4	БО	7	0.183
реверсивный  распре-делитель   ВЕХ22 574 30/10 Л В220-50Н ГОСТ 21679-81	0	28.08	10520.56	БО	7	0.025
Реверсивный распределитель        ВЕХ22 574 30/10 Л В220-50Н ГОСТ 21679-81	0	28.08	10520.56	РХ	3.5	0.011
Распределитель ТУ ВЕХ22 574 30/10 Л В220-50Н ГОСТ 21679-81	0	28.08	10520.56	РХ	3.5	0.011

 

 

7.2 Определение потерь давления в трубопроводах

 

Расчёт включает решение двух задач:

1) Определение  потерь  давления  по  длине.

2) Определение  местных  потерь  давления.

 

1. Потери давления по длине

 

Потери давления по длине обусловлены вязким трением жидкости при её течении в трубопроводе. Существенное влияние на величину этих потерь оказывает режим течения жидкости. Различают два режима : ламинарный и турбулентный, причём переход из одного режима в другой происходит при критическом числе Рейнольдса (Re_кр ).

Поэтому прежде всего для каждого трубопровода определяют число Рейнольдса (Re ):

      где   u - фактическая скорость течения жидкости в трубопроводе;

              n - кинематический коэффициент вязкости жидкости.

    Затем сравнивают это  число с Re _кр  :

               если Re £ Re _кр, то режим течения - ламинарный,

               если Re > Re _кр , то режим - турбулентный.

Для гладких круглых  труб,  а также  для отверстий в   корпусе гидроблока управления    Re_кр = 2300; для рукавов Re_кр = 1600.

При расчете потерь давления трубопроводы разбиваются на участки, имеющие  одинаковые внутренний диаметр и  расход жидкости. Потери давления Dр_l на вязкое трение определяются по формуле:

                                     

 где   ρ - плотность рабочей жидкости ;

         Q- расход  жидкости в линии ;

          l _i - коэффициент гидравлического трения  на i-том участке;

          n_l - число участков.

Для гладких цилиндрических трубопроводов коэффициент l _i определяется по формулам:           

  - при ламинарном режиме   l _i = ;

  - при турбулентном режиме  l _{i =} ,

 

где Re _i - число   Рейнольдса на i-том участке.

Для  напорного  участка     0 – 3,   расчёт приведём полностью.

Исходные  данные:

Q = Q_н = 58 л/мин = 58 / 60000 = м³/с.

d_н = d + 2 = 15,7 + 2 ^. 1,47 = 18,6 мм = .

 Определяем  площадь  внутреннего  сечения  стандартного  трубопровода:

  ;

Находим  фактическую  скорость  течения  жидкости:

  ;

Определяем  число  Рейнольдса:

;

Выбираем  марку  рабочей  жидкости:

ИГП – 30

= ;                                                                ;

= 2368.8;

Определяем  режим  течения  жидкости:

 2368.8 >  2300,  значит  турбулентный режим (Re > Re _кр).

Находим  коэффициент  гидравлического  трения:

l _{i = = ;}  

Потери  по  длине  для  напорного  участка     0 – 3  равны:   

Результаты  расчёта  для  всех  участков  сводим  в  таблицу  7.2.1.1.

Определяем  суммарные  потери  давления  соответственно  в  напорной  и  сливной  линиях:

= 0.005 + 0.006 + 0.029 = 0.04 МПа;

= 0.0011 + 0.006 + 0.008 = 0.015 МПа.

 

 

 

                           Таблица   7.2.1.1                                                     

Этап  цикла	Линия	Qmax, *10-4	Участок	dст i, м	fст i , *10-4 м2	Ui,	Re i	l i	Li, м	Dрli, МПа	Dрl, МПа
БО	Напорная	9,7	0-3	18,6	2.72	3.566	2368,8	0.045	0.40	0.005	0.04
БО	Напорная	7	4-7	15,9	1.98	3.54	2010	0.032	0.52	0.006
БО	Напорная	3,5	8-9	11,5	1.03	3.39	1392	0.046	1.13	0.029
БО	Сливная	7	16-18	24,9	4,87	1.44	1281	0.049	0.64	0.0011	0.015
БО	Сливная	7	14-15, 14-13, 10-11, 11-12	24,9	4,87	1.44	1281	0.049	3.20	0,006
БО	Сливная	9,7	18-0, 18-23	29,5	6,83	1,42	1496	0.043	6,01	0,008