Розрахунок основних параметрів елементів гідроприводу

 

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Українська державна академія залізничного транспорту

Кафедра БКВРМ









Розрахунково-графічна робота

з дисципліни "Гідравлічний привод БКВРМ"




Виконав

студент групи 12-IV-БКМ

Перевірив

проф. Ремарчук Н.П.










Зміст


1. Розрахунок конструктивних параметрів елементів гідроприводу і їх вибір з довідкової літератури

1.1 Загальні положення

1.2 Вхідні дані

1.3 Розрахунок параметрів гідроциліндра, насоса і гідроліній

1.4 Вибір елементів гідроприводу

1.5 Визначення ємкості масляного бака

2. Розрахунок загального ККД і основних параметрів гідроприводу при його проектуванні

2.1 Визначення втрат тиску у гідроприводі від лінійних опорів

2.2 Визначення втрат тиску у гідроприводі від місцевих опорів

2.3 Визначення втрат тиску в елементах гідроприводу

2.4 Визначення загального коефіцієнта корисної дії гідроприводу на стадії його проектування

2.5 Визначення основних показників гідроприводу на стадії його проектування

Список літератури

1. Розрахунок конструктивних параметрів елементів гідроприводу і їх вибір з довідкової літератури


1.1 Загальні положення


Метою курсової роботи являється закріплення знань з дисципліни "Гідравліка і гідропневмопривод" і поглиблення їх при проектуванні гідроприводу машин з дисципліни "Гідрообладнання будівельних і дорожних машин". Крім того, курсова робота може являтися складовою частиною курсових проектів інших дисциплін, а також дипломного проекту. Для виконання цієї курсової роботи необхідно визначити ряд вхідних даних.

Вхідні дані рекомендується прийняти при виконанні курсового проекту, наприклад, з дисципліни "Машини для земляних робіт" або при виконанні наукової студентської роботи.


1.2 Вхідні дані


Для виконання розрахунку гідроприводу машини (устаткування, стенда) слід встановити такі вихідні дані:

Зусилля, яке передає гідроциліндр - Rц=320 кН;

Швидкість переміщення штока - vш=0,16м/с;

Напрямок переміщення штока - прямий;

Вязкість рідини при сталій температурі - ?с=0,66см2/с;

Щільність рідини - ? = 920 кг/м3;

Довжини гідроліній і коефіцієнти місцевих опорів на ділянках магістралей: напірна ділянка трубопроводу

=6 - довжина в (м) і =9 - місцеві опори;

виконавча робоча ділянка трубопроводу

=7 - довжина в (м) і =9 - місцеві опори;

виконавча неробоча ділянка трубопроводу

=8 - довжина в (м) і =6 - місцеві опори;

зливна ділянка трубопроводу

=5 - довжина в (м) і =8 - місцеві опори;

ділянки з гнучким трубопроводом

=2 - довжина виконавчої робочої і =1 - виконавчої неробочої ділянок трубопроводу, задається в метрах.

Номінальний тиск у гідроприводі - Рн=16МПа.

Число паралельно працюючих гідроциліндрів, z - 1.


1.3 Розрахунок параметрів гідроциліндра, насоса і гідроліній


Визначення параметрів гідроциліндра

Діаметр поршня гідроциліндра визначимо за формулою:

для прямого ходу штока


,


де - розрахунковий діаметр циліндра, мм;

- зусилля, яке передає шток гідроциліндра, кН;

- номінальний тиск у гідроприводі, МПа;

- коефіцієнт, обумовлений відношенням діаметра штока до діаметра поршня і складає 0,3.0,9 (рекомендується 0,4.0,7);

z - число паралельно працюючих гідроциліндрів.


гідропривод елемент насос гідроциліндр

Рисунок 1.1 - Спрощена гідросхема машини



Отримане значення внутрішнього діаметра необхідно округлити до стандартної величини . Розрахунковий діаметр штока можна визначити по формулі


,


де - коефіцієнт, рекомендоване значення якого приведено вище.



Хід штока (без проведення розрахунку на стійкість) складає


.


Обєм рідини, який споживається гідроциліндром складає



где - обєм рідини, який споживається гідроциліндром, дм3/хв;

- швидкість переміщення штока, м/с.



Для забезпечення функціонування гідроциліндрів, з заданими параметрами, необхідно, щоб обєм рідини, який споживається гідроциліндрами, дорівнював подачі насоса, тобто


.


Використовуючи дане співвідношення, визначимо розрахунковий обєм робочої камери насоса


,


где пн - номінальна частота обертання вала насоса, хв-1.


см3/об.


На основі розрахункового обєма робочої камери насосу підбираємо насос 210.20 з обємом робочої камери 69см3/об, номінальний тиск 14 МПа, максимальний тиск 32 МПа, частота обертів: максимальна - 1920 об/хв, номінальна - 1500 об/хв, мінімальна - 1200 об/хв; об'ємний ККД - 0,92, гідравлічний - 0,92, загальний - 0,85.

Обєм рідини (дм3/хв), що проходить через виконавчу неробочу і зливну ділянки трубопроводів, складає:


,


Швидкість течії рідини на різних ділянках гідроприводу складає:

для напірної, виконавчої робочої і виконавчої неробочої ділянок у межах (3.10) м/с, величину якої прийняти самостійно близько до середнього значення і, як правило, рекомендується цю швидкість рідини забезпечити на всіх трьох ділянках, які позначені, як , а швидкість рідини слід позначити, як ; для зливної ділянки в межах (1,4.2) м/с, яка позначена, як , а швидкість рідини слід позначити, як . Тоді, розрахунковий діаметр трубопроводу на цих ділянках, відповідно, складатиме:

для напірної, виконавчої робочої і виконавчої неробочої ділянок


,


для зливної ділянки


,


де - швидкість течії рідини на відповідних ділянках гідроліній, м/с;

- обєм рідини, що проходить по різним ділянкам гідроліній, дм3/хв.


.


1.4 Вибір елементів гідроприводу


До гідроапаратів відносяться гідророзподільники, клапани та дроселі. Вибір гідроапаратів слід здійснювати з умови забезпечення роботи коли: допускається тиск в гідроапараті не нижче (МПа), (див. вихідні дані); витрати рідини через гідроапарат, близький (більший або менший) від (дм3/хв).

Вибір гідророзподільників.

Для напірної, виконавчої робочої і виконавчої неробочої ділянок вибираємо гідророзподільник з умовним проходом 20 мм, =100 л/хв., =0,65 МПа.

Для зливної - з умовним проходом 20 мм, =100 л/хв., =0,65 МПа.

Вибір зворотного клапана.

Вибираємо зворотній клапан 61200 з підсиленою пружиною: умовний прохід 32мм, =0,15 МПа, =100 л/хв.

Вибір фільтра.

Вибираємо фільтр 1.1-40 з умовним проходом 25 мм, 0,03 МПа, =100 МПа.

1.5 Визначення ємкості масляного бака


Ємність масляного бака встановлюється у залежності від величини обєму рідини, яка споживається гідроциліндрами , а також від типу машини і від характеру її навантаженності.


,


Приймаємо масляний бак з


2. Розрахунок загального ККД і основних параметрів гідроприводу при його проектуванні


2.1 Визначення втрат тиску у гідроприводі від лінійних опорів


В основу визначення лінійних втрат тиску в гідроприводі використовується метод, який дозволяє визначити той чи інший режим течії рідини по величині параметра . Якщо величина параметра менша за одиницю, то режим течії рідини відповідає ламінарному, а якщо ця величина більша за одиницю або дорівнює одиниці, то режим течії рідини турбулентний. При розрахунках параметра індекс слід замінити на номер конкретної ділянку гідроприводу і скористатись формулами:


для напірної і виконавчої робочої ділянок ,

для виконавчої неробочої ділянки ,

для зливної,


де - діаметр трубопроводу на напірній, виконавчій робочій і виконавчій неробочій ділянках, мм;

- діаметр трубопроводу на зливній ділянці, мм.


,


У загальному вигляді не залежно від призначення ділянки гідроприводу лінійні втрати тиску для жорсткого трубопроводу складають [3]: при ламінарному режимі


,

0,08 МПа


Для ділянки гідроприводу з гнучким трубопроводом лінійні втрати тиску, в загальному вигляді, складають:

при ламінарному режимі


,


при турбулентному режимі


,


де - довжина гнучкого трубопроводу, м.


.


Сумарні лінійні втрати тиску, що залежать від втрат тиску на кожній з ділянок гідроприводу, визначаються за формулами:

на ділянці від насоса до робочої порожнини гідроциліндра



на ділянці від неробочої порожнини гідроциліндра до масляного бака



де - лінійні втрати тиску, які встановлені для жорстких гідроліній на напірній, виконавчій робочій, виконавчій неробочій і зливній ділянках, з урахуванням режиму течії рідини, відповідно, МПа;

- втрати тиску в гнучких гідролініях, які встановлені на виконавчій робочій і виконавчій неробочій ділянках теж з урахуванням режиму течії рідини, відповідно, МПа.


++


2.2 Визначення втрат тиску у гідроприводі від місцевих опорів


У загальному вигляді величини втрат тиску від місцевих опорів не залежно від призначення окремої ділянки гідроприводу, виключаючи гідророзподільники, зворотні клапани і фільтри, для яких в паспортних характеристиках вказуються ці дані, визначаються в загальному вигляді за формулою


,


де - втрати тиску від місцевих опорів на окремій ділянці гідроприводу, МПа; - діаметр трубопроводу на окремій ділянці гідроприводу, мм; - сумарний коефіцієнт місцевих опорів на окремій ділянці трубопроводу. Сумарні втрати тиску від місцевих опорів на ділянці від насоса до робочої порожнини гідроциліндра, як для прямого, так і зворотного напрямку руху штока досягають значення



Сумарні втрати тиску від місцевих опорів на ділянці від неробочої порожнини гідроциліндра до баку визначаються в залежності від напрямку руху штока за формулами:


.

.


2.3 Визначення втрат тиску в елементах гідроприводу


Встановлені заводом виготовлювач параметри вказуються у паспорті на кожний з гідроелементів.

При використанні в гідроприводі, наприклад, гідророзподільника, зворотного клапана і фільтра, якщо величина проходження робочої рідини і її вязкість, відмінні від зазначених раніше, то втрати тиску в гідроприводі, за достатнім рівнем точності, можуть бути визначені за формулами: на ділянці від насоса до робочої порожнини гідроциліндра


,


на ділянці від неробочої порожнини гідроциліндра до масляного баку


,


де - втрати тиску для гідророзподільника, які встановлені заводом виготовлювачем при номінальному значенні розходу рідини , і вязкості 0,3±0,03 см2/с, при прямуванні її до робочої порожнини гідроциліндра і від неробочої порожнини гідроциліндра на злив, відповідно, МПа;

- втрати тиску для клапанна і фільтра, які встановлені заводом виготовлювачем при номінальних значеннях розходу рідини , і вязкості рідини 0,3±0,03 см2/с, відповідно, МПа;

- вязкість рідини в гідроприводі, (див. вихідні данні), см2/с;

- обєм рідини, що спрямовується насосом у робочу порожнину гідроциліндра, дм3/хв;

- обєм рідини, що витісняється з неробочої порожнини гідроциліндра на злив у масляний бак, дм3/хв.



2.4 Визначення загального коефіцієнта корисної дії гідроприводу на стадії його проектування


Основним показником спроектованого гідроприводу є величина загального коефіцієнта корисної дії (ККД). Для вирішення цього питання необхідно виконати наступні дії.

Загальні втрати тиску в гідроприводі на етапі його проектування складають:

на ділянці від насоса до робочої порожнини гідроциліндра


,


на ділянці від неробочої порожнини гідроциліндра до масляного баку


,


де - загальні втрати тиску, обумовлені лінійними і місцевими опорами, а також втратами тиску в гідроелементах на ділянці від насоса до робочої порожнини гідроциліндра, МПа;

- загальні втрати тиску, обумовлені лінійними і місцевими опорами, а також втратами тиску в гідроелементах на ділянці від неробочої порожнини гідроциліндра до масляного баку, МПа.



Площа робочої поверхні поршня складає:

зі сторони без штокової порожнини гідроциліндра


,


зі сторони штокової порожнини гідроциліндра


,


де - діаметр поршня і штока, відповідно, мм.


,


Сумарні внутрішні втрати рідини можуть досягати величини:


,


Використовуючи встановлені вище дані та результати дослідженьзагальний коефіцієнт корисної дії на етапі проектування гідроприводу визначається за формулами:


,


де

- загальні внутрішні втрати рідини в насосі, гідророзподільнику і гідроциліндрі при виконанні штоком гідроциліндра прямого або зворотного ходу, відповідно, дм3/хв; - гідромеханічний ККД насоса,


VК - обєм робочої камери насоса (див. паспортні дані насоса), см3/об.



2.5 Визначення основних показників гідроприводу на стадії його проектування


Потужність, яку передають гідроциліндр при виконанні прямого або зворотного ходу штока, визначається за формулою


,


де - потужність гідроциліндра, вимірюється в кВт, якщо - кН, а - м/c.




Потужність, яка необхідна для приводу насоса, кВт:


,

.


Момент крутний на валу насоса, Нм:


,


де - тиск, який розвиває насос при виконанні штоком гідроциліндра прямого або зворотного ходу, відповідно, МПа

Тиск, який розвиває насос, можна визначити за формулою:

для прямого напрямку руху штока


,


На основі виконаних розрахунків скласти дані про гідропривід такі, як:

загальний коефіцієнт корисної дії =0,66;

потужність гідроциліндрів =15,5 кВТ;

потужність насоса=25 кВт;

крутний момент на валу насоса, =148 кНм.

Отримані результати є основними показниками спроектованого гідроприводу машини, устаткування або випробувального стенду, на основі яких можна виконувати різноманітні дослідження по впливу вязкості рідини, конструктивних параметрів трубопроводу та інших параметрів для забезпечення роботи гідроприводу в зоні оптимальних показників.

Список літератури


1. Васильченко В.А., Беркович Ф.М. Гидравлический привод строительных и дорожных машин. - Москва: Стройиздат, 1978. - 166 с.

. Методические указания к курсовому проекту "Гидрофицированные стреловые самоходные краны" по дисциплине "Подъемно-транспортные машины" для студентов специальности 15.04/Сост. Н.П. Ремарчук, С.В. Козупица. - Харьков: ХАДИ, 1993. - 76 с.

. Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин: Справочник. - Москва: Машиностроение, 1983. - 301 с.

. Ремарчук Н.П., Босик Д.В., Мудрый А.В. Определение линейных потерь давления в гидроприводе машин // Автомобильный транспорт. Серия "Совершенствование машин для земляных и дорожных работ" Сб. научн. тр. ХГАДТУ Вып.2. Харьков РИО ХГАДТУ, 1999. - с.31-33.

.Ремарчук Н.П. Оценка качества гидросистем машин на основе определения коэффициента полезного действия // Автомобильный транспорт. Серия "Совершенствование машин для земляных и дорожных работ" Сб. научн. тр. ХГАДТУ Вып.5. Харьков РИО ХГАДТУ, 2000. - с.156-159.


Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Українська державна академія залізничного транспорту Кафедра БКВРМ

Больше работ по теме:

Предмет: Транспорт, грузоперевозки

Тип работы: Контрольная работа

Новости образования

КОНТАКТНЫЙ EMAIL: MAIL@SKACHAT-REFERATY.RU

Скачать реферат © 2018 | Пользовательское соглашение

Скачать      Реферат

ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ