Расчет объемного гидропривода

                          δ=6,3*13/(2*140)=0,29 мм.

    Фактическое значение наружного диаметра d_т.нар=14 мм (из таблицы).

    Окончательное значение внутреннего диаметра d_т определяется по формуле

                          d_т = d_т.нар- (2*δ+Δδ),

    где Δδ – припуск на коррозию, равный 1 мм.

                          d_т = 14 – (2*0,29+1)=12,42 мм.

    Примем  d_т = 12 мм.  

    Расход  гидролинии от гидроцилиндра до бака при сливе от штоковой полости  цилиндра

    Q_сл= (π/4)*(Д²-d²)*S*(60/t_р),

    где Д, d – диаметры цилиндра и штока соответственно;

           S – ход поршня;

           t_р – время рабочего хода.

    Q_сл= (3,14/4)*(0,1²-0,07²)*0,63*(60/12)=0,0126 м³/мин = 13 л/мин.

    По  скорости υ=2 м/с и расходу Q=13 л/мин определим предварительное значение внутреннего диаметра трубопровода d΄_т:

                        d΄_т= √4*Q/(π*υ)= √4*0,0126/(3,14*2)=12 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).

                          δ=6,3*12/(2*140)=0,27 мм.

    Фактическое значение наружного диаметра d_т.нар=13 мм (из таблицы).

    Окончательное значение внутреннего диаметра d_т определяется по формуле

                          d_т = d_т.нар- (2*δ+Δδ),

    где Δδ – припуск на коррозию, равный 1 мм.

                          d_т = 13 – (2*0,27+1)=11,46 мм.

    Примем  d_т = 12 мм.

    В качестве трубопроводов примем бесшовные  стальные трубы. 
 
 
 

9. Расчет  гидробака

 

    Гидробак  обеспечивает хранение запаса рабочей жидкости (сверх объема в гидросистеме) и охлаждение ее.

    По  условиям бесперебойной подачи жидкости объем гидробака

                     W₁= 3*Q = 3*24 = 72 л

    Объем масла, циркулирующего в гидросистеме

                     W_п= π*d²*l/4 + q_н + q_ц = 3,14*0,012²*22/4+0,012+4,95=4,96 л.

    Условие W₁> 3W_п соблюдается.

    Определим объем бака при условии, что в  период работы гидросистемы бак заполняется  не более чем на 3/4 высоты

                      W= 4/3*W₁ = 4/3*72 =96 л.

    Приняв  ориентировочно отношение сторон бака l_б:b_б:h_б = 3:1:2, определим размеры бака:

                       b_б = 3√96/(3*1*2) = 3√16 = 2,5 дм = 250 мм;

                       l_б = 3* b_б = 3*250 = 750 мм;

                       h_б = 2* b_б = 2*250 = 500 мм.

    Охлаждение  естественное. 
 

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

 

1. Фактическое давление насоса.

 

    Фактическое давление насоса для гидроцилиндра  с односторонним штоком рассчитывают по формуле 

    Р_н = Δ Р_р-н +Δ Р_н-ц + (Р+F)/ω₁ + ((Δ Р_р-с +Δ Р_ф + Δ Р_ц-б + Δ Р_др)* ω₂ )/ ω₁, 

    где Δ Р_р-н – потеря давления в распределителе (линия нагнетания);

          Δ Р_р-с – потеря даления в распределителе (линия слива);

          Δ Р_ф – потеря давления в фильтре;

Δ Р_н-ц, Δ Р_ц-б – потери давления в гидролиниях соответственно на участках насос – гидроцилиндр, цилиндр – бак;

Δ Р_др - потеря давления в дросселе;

Р –  усилие;

F – сила трения; F=F₁ + F₂, где F₁, F₂ – силы трения поршня и штока соответственно

ω₁, ω₂ – активные площади;

ω₁ = πД²/4 = 3,14*100²/4 =7850 мм²=0,0079 м²

ω₂ = π(Д² - d)/4 = 3,14*(100² - 70)/4 =0,0078 мм² 
 
 
 

    Потери  давления по участкам определяем по формуле 

                Δ Р = ρ(Σξ + λ*l/d)*(υ²/2),

    где ρ – плотность жидкости; для ВМГЗ ρ=860 кг/м³;

ξ – коэффициент  местного сопротивления поворота; ξ=0,15;

λ – коэффициент потерь по длине, определяемый в зависимости от числа Рейнольдса - Re = υ*d/ν,

ν – кинематическая вязкость рабочей жидкости,

      для ВМГЗ ν=10^-7 м²/с

l – длина трубопровода;

d – диаметр трубопровода;

υ – скорость движения жидкости; на всасывающей линии – υ₁=1 м/с,

на напорной линии – υ₁=4 м/с, на сливной линии – υ₁=1,5 м/с. 

1. Потери (перепады) давления

 

       Расчет потерь давления сведем в таблице. За расчетный расход в гидролинии от насоса до гидроцилиндра принята подача насоса Q=24 л/мин, расход гидролинии от гидроцилиндра до бака при сливе из штоковой полости цилиндра Q_сл=13 л/мин. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Таблица

 

    Давление  в бесштоковой полости цилиндра

    р₁= 6,3 – 0,15 = 6,15 МПа

        Давление в штоковой полости  цилиндра

        Р₂= 0,15 МПа

    Примем  уплотнения поршня в гидроцилиндре  шевронными манжетами. Тогда сила трения поршня в гидроцилиндре

    F₁=μ*π*Д*в₁(р₁ - р₂).

    Для р=6,3 МПа и Д=0,1 м количество манжет в узле уплотнения равно трем, общая  длина контактной поверхности в₁= 0,3 м, коэффициент трения μ=0,1. 

    Тогда сила трения поршня в гидроцилиндре

    F₁=0,1*3,14*0,1*0,3*(6,15 – 0,15)=56520 Н = 56,52 кН.

    Сила  трения штока в уплотнениях

    F₂=μ*π*d*в_1*р₂ = 0,1*3,14*0,07*0,3*0,15 =989 Н = 1 кН.

    Тогда общая сила трения F= F₁ + F₂=56,52+1=57,52 кН.

    Тогда фактическое давление насоса

    Р_н =0,12+0,17+(45+57,52)/0,0079+((0,12+0,17+0,07+0,10)*0,0078)/0,0079=

    =12978 Па ≈ 13 кПа<р_ном. 

    2.3   Определение КПД гидропривода 

    Полный  КПД для гидропривода поступательного  движения определяется по формуле

    η = η_ц*η_с*η_н,

    где η_ц - КПД гидроцилиндра (из технических данных);

           η_ц = η_ц.м.*η_ц.г.*η_ц.о. ≈ η_ц.м, т.к. η_ц.г., η_ц.о. примем равными единице.

           η_ц.м = Р/(Р + F₁ + F₂) = 45/(45+56,52+1) = 0,44

           η_н – КПД насоса (полный); η_н = 0,65

           η_с - КПД гидросистемы без учета объемных потерь;

          η_с = (р_н – ΣΔр)/ р_н=(6,3 – 0,77)/6,3=0,88.

    η = 0,44*0,82*0,65 = 0,25. 

    Вывод: гидропривод поступательного движения, КПД η =0,25, распределитель золотниковый трехпозиционный с ручным управлением, дроссель на выходе, один фильтр в сливной линии. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Библиографический список

 

1. Барабанов В.А. Расчет объемного гидропривода. Методические указания к курсовому  проектированию.

 

2. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. Под  редакцией Башта Т.М.

 

3. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т-3.

 

4. Харитонов В.Я., Хазов Е.В., Суров Г.Я. Расчет объемного гидропривода. Методические указания к курсовому работе.

 

5. Справочник  по машиностроительному черчению. Под  редакцией Чекмарева А.А.