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 Проектування гідроциліндра=0,06 мм, а механічний ККД гідроциліндра -Проектування гідроциліндра=0,90.

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


Проектування гідроциліндра

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


Проектування гідроциліндра, (1.1)


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

Визначаємо довжину напорної лінії

Проектування гідроциліндра (м)

Довжина зливної лінії дорівнює


Проектування гідроциліндра, (1.2)


Визначаємо довжину зливної лінії

Проектування гідроциліндра(м)

Довжина всмоктувальної лінії


Проектування гідроциліндра, (1.3)


Визначаємо довжину всмоктувальної лінії

Проектування гідроциліндра(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 50–60Проектування гідроциліндра. 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 Проектування гідроциліндра, кінематичною в’язкістю ν=Проектування гідроциліндра.


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


Проектування гідроциліндра, (2.1)


де Проектування гідроциліндра- ефективна площа поршня гідроциліндра, м2;

F – зусилля на штоку, Н;

P – робочий тиск, Па;

Проектування гідроциліндра- механічний к.к.д. гідроциліндра;

Проектування гідроциліндра- гідравлічний к.к.д. гідроапаратури.

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

Площа поршня гідроциліндра дорівнює

Проектування гідроциліндра (м2).

За отриманою ефективною площею поршня гідроциліндра визначаємо діаметр поршня за формулою


Проектування гідроциліндра, (2.2)


де Проектування гідроциліндра- відношення діаметра штока до діаметра поршня (Проектування гідроциліндра).

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

Отримаємо діаметр поршня

Проектування гідроциліндра(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


Проектування гідроциліндра. (2.3)

Діаметр штока дорівнює

Проектування гідроциліндра (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 Проектування гідроциліндра і зливної Проектування гідроциліндра порожнин гідроциліндра.

Ефективну площу напірної порожнини гідроциліндра знаходимо за формулою


Проектування гідроциліндра.Проектування гідроциліндра (2.4)


Ефективна площа дорівнює

Проектування гідроциліндра(м2).

Зливну площу напірної порожнини гідроциліндра знаходимо за формулою


Проектування гідроциліндра . (2.5)


Зливна площя дорівнює

Проектування гідроциліндра (м2).


2.4 Розрахунок необхідної витрати рідини


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

Проектування гідроциліндра, (2.6)


де V n – швидкість руху поршня, Проектування гідроциліндра;

Se – ефективна площа поршня гідроциліндра, м2;

Необхідна витрата рідини дорівнює


Проектування гідроциліндра Проектування гідроциліндра=21 Проектування гідроциліндра.


Необхідна подача насоса буде дорівнювати


Проектування гідроциліндра, (2.7)


де k=1,05–1,15;

Приймаємо k=1,1.

Одержимо значення необхідної подачі насоса

Проектування гідроциліндра Проектування гідроциліндра=23,1 Проектування гідроциліндра.

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


Проектування гідроциліндра. (2.8)


Визначаємо витрати рідини зливої лінії

Проектування гідроциліндра Проектування гідроциліндра=55,2 Проектування гідроциліндра.

2.5 Вибір гідророзподільника


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


2.6 Вибір дроселя


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


2.7 Вибір фільтра


Фільтр і його типорозмір вибираємо за витратою робочої рідини в гідролінії QЗЛ =QФ=55,2 Проектування гідроциліндра 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 ФСПроектування гідроциліндра Проектування гідроциліндра=100Проектування гідроциліндра,Проектування гідроциліндра=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, Проектування гідроциліндра, що повинні бути в рекомендованих межах [1, с. 11].

Діаметри трубопроводів визначаємо за формулою


Проектування гідроциліндра, (3.1)


де Q – витрата рідини на даній ділянці гідромережі,Проектування гідроциліндра.

Для всмоктувальної гідролінії QВС=QН = 0,00039 Проектування гідроциліндра.

Проектування гідроциліндра=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 Проектування гідроциліндра.

Проектування гідроциліндра=0,011 (м)=11 (мм).

ПриймаємоПроектування гідроциліндра=12 мм за ГОСТом 6540–68.

Для зливної гідролінії QЗЛ =0,00092 Проектування гідроциліндра.

Проектування гідроциліндра=0,026 (м)=26 (мм)

Приймаємо Проектування гідроциліндра=25 мм за ГОСТом 6540–68.

Фактична швидкість при робочій подачі в всмоктувальній гідролінії визначається за формулою


Проектування гідроциліндра. (3.2)


Визначаємо швидкість в всмоктувальній гідролінії

Проектування гідроциліндра=1,2 Проектування гідроциліндра.

Фактична швидкість у напірній гідролінії складає


Проектування гідроциліндра. (3.3)


Визначаємо швидкість у напірній гідролінії

Проектування гідроциліндра=3,1 Проектування гідроциліндра.

Фактична швидкість у зливній гідролінії дорівнює


Проектування гідроциліндра. (3.4)


Визначаємо швидкість у зливній гідролінії

Проектування гідроциліндра=1,88 Проектування гідроциліндра.


3.2 Визначення втрат тиску в гідросистемі


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

Проектування гідроциліндра, (3.5)


де SDРТР – втрати на тертя по довжині трубопроводу, МПа;

SDРМ – втрати в місцевих опорах, МПа;

Проектування гідроциліндра- втрати гідроапаратах, МПа.

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


Проектування гідроциліндра, (3.6)


де l – коефіцієнт гідравлічного тертя по довжині;

r – густина рідини,Проектування гідроциліндра;

l, d – довжина і діаметр трубопроводу, м;

Vф – середня швидкість течії рідини, Проектування гідроциліндра.

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

Режими руху рідини визначаємо за числом Рейнольда


Проектування гідроциліндра, (3.7)


де Проектування гідроциліндра – кінематичний коефіцієнт в’язкості, Проектування гідроциліндра.

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

Визначаємо втрати напору на тертя на кожній лінії:

визначаємо на всмоктувальній лінії

Проектування гідроциліндра= 2400.

Оскільки Проектування гідроциліндра – режим руху турбулентний.

визначаємо на напірній лінії

Проектування гідроциліндра=3720.

Оскільки Проектування гідроциліндра – режим руху турбулентний.

визначаємо на зливній лінії

Проектування гідроциліндра=4700.

Оскільки Проектування гідроциліндра – режим руху турбулентний.

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

Проектування гідроциліндра. (3.8)

визначаємо на всмоктувальній лінії

Проектування гідроциліндра.

визначаємо на напірній лінії

Проектування гідроциліндра.

визначаємо на зливній лінії

Проектування гідроциліндра.

За формулою (3.6) визначаємо витрати на тертя:

визначаємо на всмоктувальній лінії

Проектування гідроциліндра=906 (Па).

визначаємо на напірній лінії

Проектування гідроциліндра=38783 (Па).

визначаємо на зливній лінії

Проектування гідроциліндра= 7740 (Па).

Сумарні втрати тиску на тертя находимо за формулою


SDРТР=DР Проектування гідроциліндра+DР Проектування гідроциліндра+DР Проектування гідроциліндра, (3.9)


де DР Проектування гідроциліндра – втрати тиску на тертя на всмоктувальній лінії;

Проектування гідроциліндра – втрати тиску на тертя на напірній лінії;

Проектування гідроциліндра – 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


Проектування гідроциліндра (3.10)


де еz – 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 Проектування гідроциліндра);

zШТ=0,6 – штуцерні приєднання трубопроводів;

zТР=1,0 – трійник.

Вирахуємо значення коефіцієнтів місцевих опорів на кожній з гідроліній:

всмоктувальна лінія


еzВС=zВХ+zШТ.


Визначаємо

еzВС=0,5+0,6=1,1.

Визначаємо місцеві гідравлічні втрати на всмоктувальній лінії

Проектування гідроциліндра=673 (Па).

2) напірна лінія


еzН=5zШТ+zТР+2zПОВ +zВИХ.


Визначаємо

еzН=5Ч0,6+1,0+2∙0,14 +1,0=5,28.

Визначаємо місцеві гідравлічні втрати на напірній лінії

Проектування гідроциліндра= 21565 (Па).

зливна лінія


еzЗЛ=zВХ +4zПОВ+zВИХ +4zШТ.


Визначаємо

еzЗЛ=0,5+4Ч0,14+1+4Ч0,6=4,46.

Визначаємо місцеві гідравлічні втрати на зливній лінії

Проектування гідроциліндра= 6699 (Па).

Сумарні місцеві втрати

SDРМ=DР Проектування гідроциліндра+DР Проектування гідроциліндра+DР Проектування гідроциліндра, (3.11)


де DР Проектування гідроциліндра – місцеві втрати на всмоктувальній лінії;

Проектування гідроциліндра – місцеві втрати на напірній лінії;

Проектування гідроциліндра – місцеві втрати на зливній лінії.

Визначаємо сумарні місцеві втрати

SDРМ=673 +21565+6699=28937 (Па).

Втрати тиску в гідроапаратах визначимо за формулами


Проектування гідроциліндраПроектування гідроциліндра. (3.12)


1) втрати на гідророзподільнику


Проектування гідроциліндра. (3.13)

Проектування гідроциліндра. (3.14)


Визначаємо

Проектування гідроциліндра=724 (Па).

Проектування гідроциліндра. (3.15)

Визначаємо

Проектування гідроциліндра=5000 (Па).

Визначаємо сумарні витрати згідно формули (3.13)

Проектування гідроциліндра724+5000=5724 (Па)

2) втрати на фільтрі

Проектування гідроциліндра. (3.16)


Визначаємо

Проектування гідроциліндра= 30470 (Па).

3) втрати в дроселі


Проектування гідроциліндра. (3.17)


Визначаємо

Проектування гідроциліндра=200000 (Па).

Сумарні місцеві втрати тиску в гідроапаратах


SDРАП=DР Проектування гідроциліндра+DР Проектування гідроциліндра+DР Проектування гідроциліндра. (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: Проектування гідроциліндра (Па).


Проектування гідроциліндра.


Умова віконується.

4. Вибір параметрів насоса і гідроклапана тиску


4.1 Вибір параметрів насоса


Необхідний тиск насоса обчислюємо за рівнянням


Проектування гідроциліндра, (4.1)


де Проектування гідроциліндра- сумарні втрати тиску в гідролініях, Па;

Проектування гідроциліндра- зусилля на штоку гідроциліндра, Н;

Проектування гідроциліндра- ефективна площа поршня, Проектування гідроциліндра;

Проектування гідроциліндра-механічний к.к.д. гідроциліндра.

Визначаємо тиск насоса

Проектування гідроциліндра=13504230 (Па) =13,5 (МПа).

Тип насоса вибираємо відповідно до значень необхідної подачі

QH=23,1Проектування гідроциліндра і Проектування гідроциліндра13,5МПа за [2, с. 34, табл2.7] – НПлРПроектування гідроциліндра (QHОМ=24Проектування гідроциліндра,

РНОМ=16МПа, hН=0,69)


4.2 Вибір гідроклапана тиску


Гідроклапан тиску вибираємо за значенням необхідного тиску

Проектування гідроциліндра16 МПа і подачі вибраного насоса QHОМ =24Проектування гідроциліндра за [2, с. 124, табл. 5.3] – Г54–32М (QHОМ =32Проектування гідроциліндра).


5. Розрахунок потужності і ККД гідропривода


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


Nn=FЧVn (5.1)


Визначаємо

Nn=Проектування гідроциліндра=4200 (Вт).

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


Проектування гідроциліндра, (5.2)


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

Проектування гідроциліндра- розрахунковий тиск насоса, Па;

hН – повний к.к.д. вибраного насоса.

Визначаємо

Проектування гідроциліндра=7829 (Вт).

Повний ККД гідропривода


Проектування гідроциліндра. (5.3)


Визначаємо

Проектування гідроциліндра.

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.:

Похожие рефераты: