Расчет объемного гидропривода

Министерство науки  и образования Российской Федерации

ФГБОУ ВПО

«Сибирский государственный технологический  университет»

 

 

Кафедра использования водных ресурсов

Факультет переработки  природных соединений

 

 

 

Курсовой проект

на тему: «Расчет объемного гидропривода»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Руководитель:

_____________ Корпачёв В.П.

^{(подпись)}

________________________

^{(оценка, дата)}

Выполнил студент гр. 53-11

________________Мухин А.В.

^{(подпись)}

_________________

^(дата)

 

 

 

Красноярск 2011

 

Сибирский государственный технологический университет

Кафедра использования  водных ресурсов

 

ЗАДАНИЕ

На выполнение курсовой работы: «Расчет объемного гидропривода»

 

Факультет    ППС гр. 53-11

Студент    Мухин А.В.

1. Рабочее усилие на штоке .
2. Ход поршня .
3. Скорость движения рабочего органа .
4. Общая длина трубопровода , в том числе напорного трубопровода .
5. Трубопроводы имеют 6 резких поворотов на 30 градусов и 8 колен с закруглением на 90 градусов при соотношении r/R= 0,1. Местные сопротивления на трубопроводах распределены поровну.
6. Колебание температуры окружающей среды составляет от С до С.
7. Повышение температуры в процессе работы гидропривода на 10^◦С

Требуется: составить принципиальную гидравлическую схему и определить основные параметры гидравлического привода с возвратно-поступательным движением рабочего органа.

В системе гидропривода имеется: гидробак, насос, всасывающий  и нагнетательный трубопроводы, гидрораспределитель, силовой гидроцилиндр, предохранительный клапан, дроссель, фильтр.

 

Задание выдано «19» сентября 2011г.

Руководитель: __________________

(подпись)

Задание принял к исполнению:

_______________________________

(подпись)

 

Реферат

 

В данном проекте представлены результаты проектирования объемного гидропривода.

Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки. Записка включает в себя 19 страниц машинописного текста формата А4, 1 таблицу, 1 рисунок, 1 литературный источник.

Спроектированный объемный гидропривод отвечает требуемым техническим характеристикам, приведенным в задании на курсовой проект, и соответствует всем необходимым стандартам.

 

Содержание

 

 

Введение

Гидропривод представляет собой своего рода «гидравлическую вставку» между приводным двигателем и нагрузкой (машиной или механизмом) и выполняет те же функции, что и механическая передача (редуктор, ремённая передача,кривошипно-шатунный механизм и т. д.)..

Основная функция гидропривода, как и механической передачи, — преобразование механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки (преобразование вида движения выходного звена двигателя, его параметров, а также регулирование, защита от перегрузок и др.). Другая функция гидропривода — это передача мощности от приводного двигателя к рабочим органам машины (например, в одноковшовом экскаваторе — передача мощности от двигателя внутреннего сгорания к ковшу или к гидродвигателям привода стрелы, к гидродвигателям поворота башни и т.д.).

Объёмный гидропривод — это гидропривод, в котором используются объёмные гидромашины (насосы и гидродвигатели). Объёмной называется гидромашина, рабочий процесс которой основан на попеременном заполнении рабочей камеры жидкостью и вытеснении её из рабочей камеры. К объёмным машинам относят, например, поршневые насосы, аксиально-поршневые, радиально-поршневые, шестерённые гидромашины и др.

Одна из особенностей, отличающая объёмный гидропривод от гидродинамического, — большие давления в гидросистемах. Так, номинальные давления в гидросистемахэкскаваторов могут достигать 32 МПа, а в некоторых случаях рабочее давление может быть более 300 МПа, в то время как гидродинамические машины работают обычно при давлениях, не превышающих 1,5—2 МПа.

Объёмный гидропривод  намного более компактен и  меньше по массе, чем гидродинамический, и поэтому он получил наибольшее распространение.

 

1. Расчет гидроцилиндра

 

Схема 1 - Гидропривод  поступательного движения: 1 — гидробак; 2 —насос; 3 - гидрораспределитель; 4 - силовой гидроцилиндр; 5 - предохранительный клапан; 6 - дроссель; 7 - фильтр; 8 – гидролинии.

 

1.1. Выбор рабочей жидкости.

                       Таблица 1 – Параметры рабочей жидкости

Марка рабочей жидкости	Плотность, кг/м3, ρ	Показатели						Диапазон рекомендуемых температур, °С
		Кинематическая вязкость v, сСт, при температуре °С				Температура застывания, °С	Температура вспышки в открытом тигле, °
		+50	+20	-20	-40
Веретённое АУ (ГОСТ 1642-50)	886-896	13	40	1250	20000	-45	163	-30…+60

1.2.1. Определение рабочего давления в гидросистеме.

Величина рабочего давления влияет на габариты и стоимость элементов гидропривода, долговечность их работы, правила эксплуатации.

Для гидропривода землеройных  и дорожно-строительных машин давление на выходе насоса принимают следующее:

 

 при      

Принимаем рабочее давление:

Проверяем рабочее давление в соответствии с рядом номинальных  давлений по ГОСТ 12445-80 (СТ СЭВ 518-77).

Выбранное рабочее давление соответствует ГОСТ 12445-80.

1.2.2. Приближенный расчет основных параметров силового гидроцилиндра.

 

Диаметр силового гидроцилиндра (без учета потерь давления на преодоление  дополнительных нагрузок).

                                                        (1)

где:

- рабочее усилие на штоке, кН;

- рабочее давление в цилиндре, МПа.

По вычисленному расчетному диаметру D подбираю ближайший больший нормализованный диаметр ГОСТ 6540-68, значения в мм.

В соответствии с ГОСТ 6540-68 внутренний диаметр гидроцилиндра равен:

Диаметр штока d определяется в зависимости от величины хода поршня S.

                                                       (2)

По вычисленному значению диаметра штока принимается ближайший больший, согласно ГОСТ 6540-68.

1.2.3. Уточненный расчет основных параметров силового гидроцилиндра.

В процессе работы силового гидроцилиндра часть рабочего давления затрачивается на преодоление силы трения  в конструктивных элементах гидроцилиндра, силу противодавления, динамические нагрузки, возникающие при разгоне и торможении поршня гидроцилиндра. Считая принятое давление рабочим исходным параметром, можно уточнить диаметр силового гидроцилиндра. Для этого необходимо учесть названные выше дополнительные нагрузки.

                                                   (3)

где:

Т_С – статическая нагрузка, кН;

Т_Д – динамическая нагрузка, кН.

                                                 (4)

где:

F – рабочее усилие на штоке, кН;

Т_тр – сила трения в конструктивных элементах, кН;

Т_пр – сила противодавления, кН.                                                         (5)

Сила трения при уплотнении манжетами  с шевронным (V-образным) профилем.

, Н                                                     (6)

где:

d – диаметр уплотняемого соединения;

l – ширина уплотнения (определяется на основе данных т.2.4.[1]);

K – удельная сила трения, равная 0.22МПа.

На штоке:

На поршне:

Рекомендуемое число манжет в пакете (на поршне и штоке) приводится в т.2.5.[1].

Вычисляем силу трения Т_тр.

Вычисляем силу противодавления.

                                                      (7)

Динамическая сила.

                                                 (8)

где:

=0.35 м/с - скорость движения рабочего органа.

=0.3с

Уточняем диаметр силового цилиндра.

                                                    (9)

По вычисленному расчетному диаметру D подбираем ближайший больший нормализованный диаметр ГОСТ 6540-68, значения в мм.

В соответствии с ГОСТ 6540-68 внутренний диаметр гидроцилиндра равен:

Диаметр штока d определяется в зависимости от величины хода поршня S.

По вычисленному значению диаметра штока принимается ближайший больший, согласно ГОСТ 6540-68.

Для уточненного диаметра гидроцилиндра  определяем толщину стенок корпуса и донышка корпуса гидроцилиндра t.

                                              (10)

где:

- допустимое напряжение на  растяжение материала корпуса  т.2.8.[1];

- расчетное давление рабочей  жидкости, ;

- наружный радиус корпуса гидроцилиндра;

- внутренний радиус корпуса  гидроцилиндра,  .

Толщина плоского донышка корпуса  гидроцилиндра определяют по формуле:

                                                                      (11)

1.3. Расчет гидроцилиндра на устойчивость.

 

Допускаемая (эксплутационная) нагрузка из условия устойчивости.

                                             (12)

 

где:

- коэффициент, учитывающий возможное  повышение давления в гидросистеме, ;

- запас устойчивости, принимаемый  в зависимости от материала  и назначения цилиндра, не менее: 4 5 для чугуна.

Критическая сила может быть определена по формуле:

                                                 (13)

где:

Е – модуль упругости материала, для чугуна  ;

- полная длина цилиндра с  выдвинутым штоком;

- момент инерции цилиндра.

                                            (14)

где:

 – наружный и внутренний  диаметры гидроцилиндра;

- коэффициент, учитывающий заделку  концов цилиндра и штока (рис.2.34)[1], .

Из условия устойчивости гидроцилиндра  определяем допускаемое давление жидкости в гидроцилиндре.

                                               (15)

Если  , то гидроцилиндр устойчив.

Данное условие соблюдается, следовательно гидроцилиндр устойчив.

2. Трубопроводы.

Внутренний диаметр трубопровода.

                                                    (16)

                    (17)

В соответствии с ГОСТ 8734-75 уточняем диаметры:

• диаметр для всасывающей гидролинии ;
• диаметр для напорной гидролинии .

Уточняем фактическую скорость движения рабочей жидкости  во всасывающем и напорном трубопроводах.

Фактическая скорость во всасывающем  трубопроводе.

                                               (18)

Фактическая скорость в напорном трубопроводе.

                                               (19)

3. Потери напора (давления) в системе гидропривода.

Суммарные потери давления в гидросистеме гидропривода .

                                        (20)

где:

– потери давления при трении движущейся рабочей жидкости в трубопроводах;

- потери давления в местных  сопротивлениях трубопроводах;

- потери давления в гидроаппаратуре.

Потери давления на трение.

                                            (21)

где:

– объемный вес рабочей жидкости;

-  коэффициент сопротивления трения;

– внутренний диаметр трубопровода (условный проход);

-  длина участка трубопровода  без местных сопротивлений;