РефератыПромышленность, производствоПрПроектування гідроциліндра

Проектування гідроциліндра

Вихідні дані до роботи


За вибраним варіантом схеми гідропривода і вихідними даними, а також взятим значенням робочого тиску, визначити розміри гідроциліндра і підібрати розподільник, дросель, гідро клапан, фільтр. Розрахувати втрати тиску в магістралях привода. Вибрати насос. Розрахувати потужність і ККД гідропривода. Еквівалентну шорсткість гідроліній взяти =0,06 мм, а механічний ККД гідроциліндра -=0,90.


Вихідні данні: F=70 кН; Vn=3,6; р=16 МПа; масло: АМГ-10.



Рисунок 1 – Принципова схема гідропривода


Робоча рідина(масло) з бака (Б) подається насосом (Н) через розподільник (Р) у робочу порожнину гідроциліндра (Ц). Шток гідроциліндра навантажений силою F. Надлишок рідини, що нагнітається насосом, відводиться в бак (Б) через клапан переливний (КП). Для регулювання швидкості робочого органа встановлений дросель (ДР). Відпрацьована рідина з порожнини гідроциліндра через розподільник (Р) і фільтр (Ф) зливається в бак (Б).


1. Розрахунок довжини гідроліній


Довжину напірної лінії(м) визначаємо за формулою


, (1.1)


де N=5+8=13 – сума двох останніх цифр номера залікової книжки.


Визначаємо довжину напорної лінії


(м)


Довжина зливної лінії дорівнює


, (1.2)


Визначаємо довжину зливної лінії


(м)


Довжина всмоктувальної лінії


, (1.3)


Визначаємо довжину всмоктувальної лінії


(м)


2. Розрахунок і вибір параметрів гідроустаткування


2.1 Вибір робочої рідини


Вибір робочої рідини виконуємо залежно від температурних умов, режиму роботи гідропривода і його робочого тиску. Нормальна температура робочої рідини складає 50–60. При такій температурі і тиску 2,5–10 МПа робочу рідину вибираємо за даними таблиці додатку А [1, с. 19].


Приймаємо робочу рідину: масло АМГ-10 з густиною ρ=850 , кінематичною в’язкістю ν=.


2.2 Вибір робочого тиску


Значення робочого тиску (МПа) вибираємо зряду нормативних, установлених ГОСТ 12445–80 даних [1, с. 8].


Для умов роботи заданого гідропривода приймаємо значення тиску Р=16 МПа.


2.3 Розрахунок розмірів гідроциліндра


Площу поршня гідроциліндра визначаємо за вибраним тиском і розрахунковим навантаженням із співвідношення


, (2.1)


де - ефективна площа поршня гідроциліндра, м2
;


F – зусилля на штоку, Н;


P – робочий тиск, Па;


- механічний к.к.д. гідроциліндра;


- гідравлічний к.к.д. гідроапаратури.


Гідравлічний к.к.д. гідроапаратури визначає втрати тиску в трубопроводах і гідроапаратурі, що входить до складу привода. Приймаємо =0,85.


Площа поршня гідроциліндра дорівнює


(м2
).


За отриманою ефективною площею поршня гідроциліндра визначаємо діаметр поршня за формулою


, (2.2)


де - відношення діаметра штока до діаметра поршня ().


При цьому вибираємо залежно від величини робочого тиску Р>10 МПа =0,8.


Отримаємо діаметр поршня


(м).


Одержане значення діаметра поршня округлюємо згідно


ГОСТ 12447–80 відповідно до ряду розмірів діаметрів. Приймаємо діаметр поршня 140 (мм).


Діаметр штока визначаємо за формулою


. (2.3)


Діаметр штока дорівнює


(м).


Округлюємо значення штока до нормативного [1, с. 10]: d=110 (мм).


За вибраними стандартними значеннями діаметрів поршня D і штока d уточнюємо ефективні площі напірної і зливної порожнин гідроциліндра.


Ефективну площу напірної порожнини гідроциліндра знаходимо за формулою


. (2.4)


Ефективна площа дорівнює


(м2
).


Зливну площу напірної порожнини гідроциліндра знаходимо за формулою


. (2.5)


Зливна площя дорівнює


(м2
).


2.4 Розрахунок необхідної витрати рідини


Необхідну витрату рідини QНОМ
(
), що надходить у гідроциліндр, знаходимо за формулою



,
(2.6)


де Vn
– швидкість руху поршня,
;


Se
– ефективна площа поршня гідроциліндра, м2
;


Необхідна витрата рідини дорівнює



=21 .


Необхідна подача насоса буде дорівнювати


, (2.7)


де k=1,05–1,15;


Приймаємо k=1,1.


Одержимо значення необхідної подачі насоса



=23,1 .


Необхідну витрату рідини Qзл
(), що виходить із зливної порожнини гідроциліндра, знаходять за формулою:


. (2.8)


Визначаємо витрати рідини зливої лінії



=55,2 .


2.5 Вибір гідророзподільника


Тип і марку гідророзподільника вибираємо за робочим тиском Р=16 МПа і максимальною витратою через розподільник Qр
=55,2 . Вибираємо по [2, с. 78, табл. 4.4] гідророзподільник типу Р(Рн
) 323 =55,2, =0,01 МПа.


2.6 Вибір дроселя


Типорозмір дроселя вибираємо за робочим тиском Р=16 МПа і витратою через дросель QДР
=21 . Вибираємо за [2, с. 146, табл. 5.13] дросель типу Г55–13А =21 , =0,2 МПа.


2.7 Вибір фільтра


Фільтр і його типорозмір вибираємо за витратою робочої рідини в гідролінії QЗЛ
=QФ
=55,2 і необхідною для даного гідропривода тонкістю фільтрації за [2, с. 296, табл 8.2] дорівнює 25 мкм. За [2, с. 300, табл. 8.6] вибираємо фільтр марки ФС=100,=0,1 МПа.


3. Гідравлічний розрахунок системи привода


3.1 Гідравлічний розрахунок трубопроводів


Розрахунок трубопроводів виконується на ділянках і полягає у визначенні їх діаметрів. Діаметри трубопроводів визначають, виходячи із забезпечення допустимої швидкості течії VДОП
, , що повинні бути в рекомендованих межах [1, с. 11].


Діаметри трубопроводів визначаємо за формулою


, (3.1)


де Q – витрата рідини на даній ділянці гідромережі,.


Для всмоктувальної гідролінії QВС
=QН
= 0,00039 .


=0,021(м) =21 (мм).


Отримані діаметри округлюють до значення за ГОСТом 6540–68. Приймаємо dвс
=20 мм.


Для напірної гідролінії QНАП
=QНОМ
=0,00035.


=0,011 (м)=11 (мм).


Приймаємо=12 мм за ГОСТом 6540–68.


Для зливної гідролінії QЗЛ
=0,00092 .


=0,026 (м)=26 (мм)


Приймаємо =25 мм за ГОСТом 6540–68.


Фактична швидкість при робочій подачі в всмоктувальній гідролінії визначається за формулою


. (3.2)


Визначаємо швидкість в всмоктувальній гідролінії


=1,2.


Фактична швидкість у напірній гідролініїскладає


. (3.3)


Визначаємо швидкість у напірній гідролінії


=3,1 .


Фактична швидкість у зливній гідролінії дорівнює


. (3.4)


Визначаємо швидкість у зливній гідролінії


=1,88.


3.2 Визначення втрат тиску в гідросистемі


Втрати тиску визначають на всмоктувальній, напірній та зливній гідролініях. Величина втрат на кожній ділянці визначається за формулою:


, (3.5)


де SD

РТР
– втрати на тертя по довжині трубопроводу, МПа;


SDРМ
– втрати в місцевих опорах, МПа;


- втрати гідроапаратах, МПа.


Втрати тиску DРТР
на тертя по довжині трубопроводу обчислюємо за формулою Дарсі-Вейсбаха


, (3.6)


де l – коефіцієнт гідравлічного тертя по довжині;


r – густина рідини,;


l, d– довжина і діаметр трубопроводу, м;



– середня швидкість течії рідини, .


Коефіцієнт гідравлічного тертя (коефіцієнт Дарсі) визначаємо, виходячи з режиму руху рідини і відносної шорсткості труби, де DЕ
- еквівалентна шорсткість.


Режими руху рідини визначаємо за числом Рейнольда


, (3.7)


де – кінематичний коефіцієнт в’язкості, .


При числі Re
≤ Re кр
=2320 – режим ламінарний, при Re
>2320 – турбулентний.


Визначаємо втрати напору на тертя на кожній лінії:


1) визначаємо на всмоктувальній лінії


=2400.


Оскільки – режим руху турбулентний.


2) визначаємо на напірній лінії


=3720.


Оскільки – режим руху турбулентний.


3) визначаємо на зливній лінії


=4700.


Оскільки – режим руху турбулентний.


Для турбулентного руху рідини на ділянці трубопроводу, коефіцієнт гідравлічного тертя визначають за формулою


.(3.8)


1) визначаємо на всмоктувальній лінії


.


2) визначаємо на напірній лінії


.


3) визначаємо на зливній лінії


.


За формулою (3.6) визначаємо витрати на тертя:


1) визначаємо на всмоктувальній лінії


=906(Па).


2) визначаємо на напірній лінії


=38783(Па).


3) визначаємо на зливній лінії


=7740(Па).


Сумарні втрати тиску на тертя находимо за формулою


SDРТР
=DР +DР +DР , (3.9)


де DР – втрати тиску на тертя на всмоктувальній лінії;


DР – втрати тиску на тертя на напірній лінії;


DР – втрати тиску на тертя на зливній лінії.


Визначаємо сумарні втрати тиску на тертя


SDРТР
=906+38783+7740=47429 (Па).


Місцеві гідравлічні втрати DРМ
визначаємо за формулою Вейсбаха


(3.10)


де åz – сумарний коефіцієнт місцевого опору.


До місцевих опорів заданої схеми гідропривода відносять: раптове розширення потоку (вхід у циліндр), раптове звуження потоку (вихід з циліндра), плавні повороти гідроліній, штуцерні приєднання трубопроводів, трійники, а також втрати в гідроапаратах: розподільнику, дроселі та фільтрі.


Значення коефіцієнтів місцевих втрат визначаємо згідно [1, с. 20]:


zВХ
=0,5 – вхід у трубу;


zВИХ
=1 – вихід із труби;


zПОВ
=0,14 – плавний поворот труби (для );


zШТ
=0,6 – штуцерні приєднання трубопроводів;


zТР
=1,0 – трійник.


Вирахуємо значення коефіцієнтів місцевих опорів на кожній з гідроліній:


1) всмоктувальна лінія


åzВС
=zВХ
+zШТ.


Визначаємо


åzВС
=0,5+0,6=1,1.


Визначаємо місцеві гідравлічні втрати на всмоктувальній лінії


=673(Па).


2) напірна лінія


åzН
=5zШТ
+zТР
+2zПОВ
+zВИХ.


Визначаємо


åzН
=5×0,6+1,0+2∙0,14 +1,0=5,28.


Визначаємо місцеві гідравлічні втрати на напірній лінії


=21565(Па).


2) зливна лінія


åzЗЛ
=zВХ
+4zПОВ
+zВИХ
+4zШТ.


Визначаємо


åzЗЛ
=0,5+4×0,14+1+4×0,6=4,46.


Визначаємо місцеві гідравлічні втрати на зливній лінії


=6699 (Па).


Сумарні місцеві втрати


SDРМ
=DР +DР +DР , (3.11)


де DР – місцеві втрати на всмоктувальній лінії;


DР – місцеві втрати на напірній лінії;


DР – місцеві втрати на зливній лінії.


Визначаємо сумарні місцеві втрати


SDРМ
=673 +21565+6699=28937 (Па).


Втрати тиску в гідроапаратах визначимо за формулами


. (3.12)


1)втрати на гідророзподільнику


. (3.13)


. (3.14)


Визначаємо


=724(Па).


. (3.15)


Визначаємо


=5000 (Па).


Визначаємо сумарні витрати згідно формули (3.13)


724+5000=5724 (Па)


2) втрати на фільтрі


. (3.16)


Визначаємо


=30470 (Па).


3) втрати в дроселі


. (3.17)


Визначаємо


=200000 (Па).


Сумарні місцеві втрати тиску в гідроапаратах


SDРАП
=DР +DР +DР . (3.18)


Визначаємо сумарні місцеві втрати тиску в гідроапаратах


SDРАП
=5724+30470+200000 =236194 (Па).


Втрати тиску в гідросистемі


SDР=47429+28937+236194=321560(Па).


Сумарні витрати тиску не повинні перевищувати 20% тиску, що розвивається насосом: (Па).


.


Умова віконується.


4. Вибір параметрів насоса і гідроклапана тиску


4.1 Вибір параметрів насоса


Необхідний тиск насоса обчислюємо за рівнянням


, (4.1)


де - сумарні втрати тиску в гідролініях, Па;


- зусилля на штоку гідроциліндра, Н;


- ефективна площа поршня, ;


-механічний к.к.д. гідроциліндра.


Визначаємо тиск насоса


=13504230 (Па) =13,5 (МПа).


Тип насоса вибираємо відповідно до значень необхідної подачі


QH
=23,1 і 13,5МПа за [2, с. 34, табл2.7] – НПлР (QH
ОМ
=24,


РНОМ
=16МПа, hН
=0,69)


4.2 Вибір гідроклапана тиску


Гідроклапан тиску вибираємо за значенням необхідного тиску


16 МПа і подачі вибраного насосаQH
ОМ
=24за [2, с. 124, табл. 5.3] – Г54–32М (QH
ОМ
=32).


5. Розрахунок потужності і ККД гідропривода


Ефективну (корисну) потужність Nn
, Вт, гідроциліндра визначаємо за формулою


Nn
=F×Vn
(5.1)


Визначаємо


Nn
==4200 (Вт).


Повна потужність N, Вт, гідропривода дорівнює потужності, спожитої насосом


, (5.2)


де QH
– подача вибраного насоса, QH
=24=0,0004;


- розрахунковий тиск насоса, Па;



– повний к.к.д. вибраного насоса.


Визначаємо


=7829 (Вт).


Повний ККД гідропривода


. (5.3)


Визначаємо


.


Література


1. Методичні вказівки до курсової роботи з курсу «Гідравліка та гідропневмоприводи» для студентів бакалавратури 6.0902 «Інженерна механіка» усіх форм навчання. /Укладачі: В.Ф. Герман, С.П. Кулініч. – Суми: СумДУ, 2000. – 20 с.


2. Свешников В.К., Усов А.А. Станочные гидроприводы: Справочник. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение, – 512 с.: ил.


3. Норкус В.П. и др. «Гидравлика, гидромашины и гидроприводы» Методические указания для студентов заочного отделения. М.: 1983 г.

Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: Проектування гідроциліндра

Слов:1662
Символов:15423
Размер:30.12 Кб.