Файл: Исходные данные 3 Принципиальная схема гидравлического привода 4.doc
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 27
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Принципиальная схема гидравлического привода
2. Описание работы гидравлического привода
4. Выбор марки рабочей жидкости
5. Расчет гидравлического цилиндра
6. Определение расхода, потребляемого гидроцилиндрами
8.1. Расчет диаметров труб и рукавов
9. Подбор основных агрегатов гидропривода
10. Расчет мощности и КПД гидропривода
Величина равна расходу гидропривода.
По справочнику [1] выбираем нерегулируемый аксиально-поршневой насос модели 210.12.00.03, который характеризуется следующими основными техническими параметрами:
– рабочий объем – = 18 см3;
– номинальное давление на выходе из насоса – 20 МПа;
– максимальное давление – 32 МПа;
– максимальная частота вращения вала – 5000 мин-1;
– минимальная частота вращения вала – 2800 мин-1;
–максимальный КПД при номинальном режиме работы –0,96;
– минимальный КПД при номинальном режиме работы –0,88;
–номинальная мощность 9 кВт;
– масса – 4 кг.
Исходя из предложенного режима работы гидропривода, для привода насоса выбираем асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором типа 4А112М2УЗ с синхронной частотой вращения 3000 мин-1 и номинальной мощностью 7,5 кВт [2]. Подача насоса 210.12.00.03 при частоте вращения приводного вала 3000 мин-1 будет равна:
Максимальное давление, которое может развивать насос при перегрузках, ограничивается предохранительным клапаном. Предохранительный клапан должен открывается при давлении, превышающем расчетное давление насоса, на 15 – 30 %. Исходя из указанного условия и технических параметров насоса 210.12.00.03, давление настройки предохранительного клапана устанавливается равным 40 МПа (25%). Поскольку насос 210.12.00.03 имеет постоянную производительность, то избыток подаваемого насосом в гидроцилиндр масла будет сливаться в бак через переливной золотник предохранительного клапана.
8.Расчет гидролинии
8.1. Расчет диаметров труб и рукавов
Расчет гидролиний состоит в определении внутреннего диаметра трубопроводов и потерь давления, возникающих при движении рабочей жидкости по трубопроводам и другим элементам гидропривода. Расчет трубопроводов производится по участкам, на которые разбивается гидравлическая схема гидропривода. Под участком понимается часть гидролинии между разветвлениями, пропускающая постоянный расход и имеющая постоянный диаметр. Участок может представлять собой прямолинейный участок трубы либо на нем могут быть присутствовать различные местные сопротивления (колена, тройники, крестовины, штуцеры и другие).
Внутренний диаметр (мм) жесткой металлической трубы или гибкого резинометаллического рукава предварительно определяется по формуле:
,
где Q =41,4 – расход жидкости на рассматриваемом участке, л/мин;
V – средняя скорость жидкости, м/с.
Полученное значение диаметра округляется до величины, определяемой ГОСТ 8732-78 и ГОСТ 8734-75.
Предварительно были приняты следующие значения скоростей масла в трубопроводах: во всасывающем – 1 м/с, в напорном – 4,5 м/с, в сливном – 1,5 м/с.
Всасывающая гидролиния
Напорная гидролиния:
Сливная гидролиния:
Затем по принятому диаметру определяется действительная средняя скорость (м/с) масла в трубопроводе:
Всасывающая гидролиния:
Напорная гидролиния:
Сливная гидролиния:
Принятые и вычисленные значения расходов, диаметров и скоростей представлены в таблице 1.
Таблица 1. Исходные данные для расчета гидравлических потерь
Номер участка | Назначение | Скорость масла, м/с | Расход, л/мин | Диаметр, мм | Длина участка, м | ||
Допусти-мая | Вычислен-ная | Вычислен-ный | Принятый | ||||
1 | Всасывающая гидролиния | 0,5 - 1,5 | 0,94 | 41,4 | 29,6 | 30 | 0,5 |
2, 7, 8 | Напорная гидролиния | 3 - 6 | 4,25 | 41,4 | 14 | 14 | 3,0; 2,0; 3,0 |
3,4,5 | Сливная гидролиния | 1 - 2 | 1,39 | 41,4 | 24,17 | 25 | 2,0; 4,0; 2,0 |
Исходя из номинального давления рабочей жидкости в гидроприводе в качестве трубопроводов выбираем тонкостенные трубы стальные бесшовные холоднодеформированные по ГОСТ 8734-75 из углеродистой конструкционной стали марки 20. Определим необходимую толщину стенки δ (мм) напорного трубопровода по формуле:
δ=
где – максимальное давление масла, МПа (в рассчитываемом гидроприводе );
– допустимое напряжение материала трубы на разрыв, МПа (для стали 20 примем
Тогда толщина стенки трубы будет равна
По результатам расчета выбираем толщину стенок трубопроводов 1 мм. Тогда обозначение напорного трубопровода – 15×1, сливного трубопровода – 25×1, где числа 15 и 25 – наружный диаметр трубы в мм.
8.2. Расчет и выбор гидробака
Основным параметром гидробака является его вместимость. На этапе предварительного расчета вместимость гидробака Vб выбирают в зависимости от минутной подачи насоса Qн по формуле:
где Кб – коэффициент, зависящий от режима работы гидропривода.
Расчетное значение объема бака согласовывают со стандартным по ГОСТ 12448-80. Окончательно вместимость бака определяет тепловым расчетом гидросистемы и вновь согласовывают с ГОСТ.
Наиболее распространены гидробаки, имеющие форму параллелепипеда. Площадь теплоотдачи таких баков может быть определена по формуле:
где Vб – вместимость гидробака, м3.
9. Подбор основных агрегатов гидропривода
Полезный (геометрический) объем масляного бака определяется из условия трехминутной номинальной производительности насоса:
В соответствии с ГОСТ 16770-91 выбираем номинальную вместимость масляного бака 125 дм3 [3]. Объем заливаемого в бак масла – не менее 100 л.
Выбор марки масляного фильтра осуществляется исходя из номинальной производительности насоса (29 л/мин), давления в напорном трубопроводе и допустимой тонкости фильтрации для пластинчатых насосов. Выбираем фильтр сетчатый ФВСМ с номинальной тонкостью фильтрации 80 мкм с номинальным расходом 40 л/мин и номинальным давлением 20 МПа, предназначенного для установки в сливной магистрали гидропривода [1].
В качестве предохранительного и переливного клапана выбираем гидроклапан давления КПМ 102-0, имеющий следующие основные параметры:
– номинальный расход масла – 40 л/мин;
– давление настройки – 6,3 МПа.
В качестве манометра выбираем стрелочный манометр по ГОСТ 2405-88 с верхним пределом измеряемого давления 50 МПа [1].
10. Расчет мощности и КПД гидропривода
Полная мощность гидропривода равна мощности, потребляемой насосом, и определяется по формуле
.
Полный КПД гидропривода вычисляется как произведение его механического, объемного и гидравлического КПД:
Механический КПД гидропривода равен произведению механических КПД последовательно включенных насоса, распределителя и гидроцилиндра:
Аналогичным образом вычисляется объемный КПД гидропривода:
Гидравлический КПД гидропривода зависит от суммы гидравлических потерь во всех последовательно включенных гидроагрегатах и трубопроводах:
Таким образом, полный КПД гидропривода равен
В правильно спроектированном гидроприводе
.
11. Тепловой расчет гидропривода
Вся энергия, затраченная на преодоление различного рода сопротивлений в гидроприводе, в конечном итоге превращается в теплоту, поглощаемую маслом, что вызывает его нагрев и нежелательное уменьшение вязкости. Будем считать, что полученная маслом теплота должна отдаваться в окружающую среду через поверхность стенок масляного бака. Если площадь стенок оказывается недостаточной, то устанавливается воздушно-масляный или водомасляный теплообменник (маслоохладитель). Предположим также, что бак имеет форму прямоугольного параллелепипеда.
Тепловой поток (кВт) через стенки маслобака эквивалентен потерянной мощности и с учетом режима работы гидропривода определяется по формуле:
Количество тепла (кДж), которое может быть передано от нагретого масла окружающему воздуху, определяется по формуле
,
где t – время работы гидропривода, ч.
Если масло охлаждается только в гидробаке, то установившаяся температура масла, которая не должна превышать 70°С, определяется по формуле мt
где – температура окружающего воздуха, ;
K – коэффициент теплопередачи от масла к окружающему воздуху, приведенный к охлаждаемой поверхности гидробака;
– охлаждаемая поверхность бака;
– объем масла в баке.
При отсутствии интенсивной местной циркуляции воздуха около бака К=63 кДж / [3].
Если принять, что t=1ч, , то температура масла при работе гидропривода в номинальном режиме составит: