Расчет объемного гидропривода

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

АРХАНГЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

ЗАОЧНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ВТЛ и Г. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Контрольная работа № 2.

«Расчет объемного гидропривода».

Вариант № П. 

Выполнил  студент IV курса специальность 1502

Шифр 91-АХ-52 вариант № П

Рюмин Игорь  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Архангельск-2005. 

Задание на проектирование: 

                         Схема поступательного движения 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

О Г Л  А В Л Е Н И Е 
 

1. Расчет  гидропривода

 

1. Описание  принципиальной схемы гидропривода
2. Выбор рабочего давления
3. Расчет параметров и выбор гидродвигателя (гидроцилиндра)
4. Определение расхода рабочей жидкости, проходящей через гидродвигатель
5. Выбор насоса
6. Выбор электродвигателя для привода насоса
7. Выбор гидроаппаратуры
8. Определение диаметров трубопроводов
9. Расчет гидробака (без теплового расчета)

 

2. Определение потерь давления, фактического давления насоса и КПД гидропривода

 

1. Фактическое давление насоса
2. Потери (перепады) давления
3. Определение КПД гидропривода

 

3. Библиографический список

 

4. Приложение

 

1. Принципиальная  схема гидропривода – чертеж ф. А4
2. Спецификация к принципиальной гидравлической схеме – ф. А4

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Расчет  гидропривода

 

1. Описание  принципиальной схемы гидропривода

 

    Предлагается  установить один гидроцилиндр с толкающим  штоком, золотниковый 3-позиционный  распределитель с ручным управлением, дроссель на выходе, предохранительный клапан, фильтр.

    Определим длины трубопроводов и наличие  местных сопротивлений:

    - всасывающая  линия отсутствует, насос установлен  вблизи бака;

    - насос-распределитель  – длина 5м и 3 плавных поворота;

    - распределитель-гидроцилиндр  – длина 6м и 4 плавных поворота;

    - гидроцилиндр-распределитель  – длина 6м и 4 плавных поворота;

    - сливная  линия – длина 5м и 3 плавных  поворота, дроссель и фильтр. 

2. Выбор рабочего давления

 

    По  заданному усилию Р=45 кН из нормализированного ряда рекомендуемых значений давлений принимаем р=6,3 МПа.

    

3. Расчет параметров и выбор гидродвигателя (гидроцилиндра)

 

    Выбирается  гидроцилиндр. Приняв предварительно механический КПД гидроцилиндра  η_мех=0,85, находим диаметр цилиндра:

    Д = √К_р*4*Р/(π*р),

    где К_р – поправочный коэффициент, учитывающий влияние потерь давления в линиях нагнетания и слива, а также трения в уплотнениях штока и поршня гидроцилиндра, К_р = 1,2;

    Р – нагрузка;

    р – рабочее давление в гидросистеме.

    Д= √1,2*4*45*10³/(3,14*6300*10³) = √216000/19782000 = 0,1044 м

    Из  номинального ряда примем Д=100мм.

    При S ≤ 10Д и р = (5,0 – 10,0) МПа d_шт/Д = 0,7 – 0,75; отсюда диаметр штока

    d_шт = 0,7*100 = 70 мм.

    По  полученным данным принимаем гидроцилиндр типа МН 2253.

    Рабочий объем гидроцилиндра

        q= π*D²*S/4=3,14*0,1²*0,63/4=4,95 л.

    

4. Определение расхода рабочей жидкости, проходящей через гидродвигатель

    Расход  рабочей жидкости при работе гидроцилиндра  определяется по формуле, м³/с:

                 Q = υ*ω_i,

    где υ – скорость движения поршня при рабочем ходе, м/с, υ=S/t; S – ход порщня, м; t – заданное время перемещения поршня, с; ω_i – активная (рабочая) площадь поршня, ω_i = πД²/4, Д – диаметр цилиндра, м.

                 Q =0,63/12*( 3,14*0,1²/4 ) = 0,0004121 м³/с=0,4 л/с=24 л/мин. 

5. Выбор насоса

 

    Тип насоса выбирается в зависимости  от принятого способа регулирования и рабочего давления. Насос выбирается по расходу Q и рабочему давлению р. Поэтому для Q=24 л/мин и р=6,3 МПа выбираем роторно-пластинчатый насос Г 12-22, основные параметры которого:

    Рабочий объем                     12 см³;

    Номинальное давление     6,3 МПа;

    Частота вращения

         Номинальная           980 об/мин;

         Максимальная       1450 об/мин;

    КПД:

         Полный                                0,65;

         Объемный                           0,77;

    Приводная мощность      2,80 кВт;

    Масса                                        9 кг. 

6. Выбор электродвигателя для привода насоса

 

    Электродвигатель  для насоса подбирают в соответствии с мощностью и частотой вращения вала насоса. При этом уточняют полезную мощность насоса, Вт:

         N_н = р_н*Q_н,

    где р_н – давление насоса, Па; Q_н – подача насоса.

         N_н = 6300000*0,0004=2520 Вт=2,52 кВт.

    Для N=3 кВт и частоты вращения 1000 об/мин выбираем двигатель

    4A112МА6Y3. 

7. Выбор гидроаппаратуры

 

    Гидроаппаратура (гидрораспределители, дроссели, клапаны) подбираются по пропускной способности (расходу) Q, равной фактической подаче насоса и давлению в местах установки аппаратов. 

    Для Q=24 л/мин и р=6,3МПа выбираем трехпозиционный золотниковый распределитель с ручным управлением типа Г74-13 со следующими техническими данными:

       Максимальный расход   35 л/мин;

       Номинальное давление   0,3…8,0 МПа;

       Потери давления   0,2 МПа;

       Утечки   0,42…0,83 см³/с.

    Действительные  потери давления при расходе, равном подаче насоса, Q=24 л/мин

    Δ р = Δ р*Q/2*Q`*(1+ Q/Q`) = 0,2*24/(2*35)*(1+24/35) = 0,12 МПа

    Для Q=24 л/мин и р=6,3МПа выбираем крановый дроссель типа Г 55-13 со следующими техническими данными:

    Номинальное давление   5,0 МПа;

    Номинальный расход   35 л/мин;

    Потери  давления   0,2 МПа.

    Действительные  потери давления при расходе, равном подаче насоса, Q=24 л/мин и полностью открытом дросселе

    Δ р = Δ р*Q/2*Q`*(1+ Q/Q`) = 0,2*24/(2*35)*(1+24/35) = 0,12 МПа. 

    Для Q=24 л/мин и р=6,3МПа выбираем предохранительный (напорный) клапан типа Г 52-13 со следующими техническими данными:

       Максимальный расход   35 л/мин;

       Рабочее давление   0,3…5,0 МПа;

       Потери давления   0,4 МПа.

    Потери  давления в предохранительном клапане  пересчитывать нет необходимости, так как клапан в период рабочего цикла гидроцилиндра не работает. 

    Фильтры выбирают с учетом требований очистки  рабочей жидкости. Для Q=24 л/мин и р=6,3МПа выбираем сливной фильтр Г 41-2 со следующими техническими данными:

       Номинальная тонкость фильтрации   120 мкм

       Номинальный расход   35 л/мин;

       Номинальное давление   6,3 МПа;

       Потери давления   0,25 МПа.

    Действительные  потери давления при расходе, равном подаче насоса, Q=24 л/мин и полностью открытом дросселе

    Δ р = Δ р*Q/Q` = 0,25*24/35 = 0,17 МПа 

8. Определение диаметров трубопроводов

 

    Для соединения элементов гидросистемы применяют трубопроводы, внутренний диаметр которых определяется диаметром  присоединительной резьбы гидравлических устройств или условным проходом Д_у, округленным до ближайшего значения из установленного ряда диаметров круга, площадь которого равна площади характерного проходного сечения канала устройства по ГОСТ 16516-80. Для обеспечения прочности труб желательно принимать возможно меньшие значения их диаметров. Но уменьшение диаметра влечет за собой увеличение скорости движения жидкости и, как следствие, увеличение потерь давления. Поэтому для напорных линий внутренний диаметр труб d_т (а следствие, и скорость движения жидкости υ) следует соотнести давлением.

    Рекомендуется (РС3644-72) скорость движения жидкости υ принимать в зависимости от давления: для р=6,3МПа υ=3,2 м/с. Для сливных линий рекомендуется υ=2 м/с, а для всасывающих υ<1,6 м/с.

    По  скорости υ=3,2 м/с и расходу Q=24 л/мин определим предварительное значение внутреннего диаметра трубопровода d΄_т:

                        d΄_т= √4*Q/(π*υ)= √4*0,0004121/(3,14*3,2)=13 мм

    Проверим  толщину труб δ по формуле

                         δ= р* d΄_т/(2*σ),

    где р – давление жидкости, МПа; σ  – допускаемое напряжение на разрыв, зависящее от материала трубы (σ=140 МПа – для труб из стали 20; σ=90 МПа – для труб из меди).