Материал: Объемный гидропривод

Параметр

Значение

Рабочий объем, 88

Давление номинальное, МПа

15

Частота вращения максимальная, 2000

КПД

объемный

0,97

общий

0,85

1/минКПД

объемный

общий

Rexroth 1X/122RA15DMB

122

17,5

600(1800)

0,92

0,85

ном.

номинальный

максимальный

В16

16

80…125

90…240

400

25

Параметр

Типоразмер

3ФГМ32-25М

Номинальная тонкость фильтрации, мкм

5

Номинальный расход, 63

Номинальный перепад давлений 0,08 МПа.

Выбираю клапан предохранительный МКПВ ([3],с.213). Данные заношу в таблицу 5.

Таблица 5 - Предохранительный клапан МКПВ-16/20ФВО4 ТУ2-053-1737-85

Перепад давлений: 0,7 МПа.([3],с.214).

Выбираю клапан обратный 1МКО 20/20([3],с.129). Данные заношу в таблицу 6.

Таблица 6 - Обратный клапан 1МКО 20/20 ТУ2-053-1841-87

Перепад давлений при номинальном расходе не более 0,25 МПа.

Выбираю манометр([3],с.325).Данные заношу в таблицу 7.

Таблица 7 - Манометр МО-11202 ГОСТ 2405-88

Выбираю дроссель регулирующий МДО-203([3],с.183). Данные заношу в таблицу 8:

Таблица 8 - Дроссель МДО-С203ДК ТУ2-053-0221244.062-91

Перепад давлений: 0,3 МПа.([3],с.182).

Вместимость гидробака  должна соответствовать его основному функциональному назначению: размещению объема рабочей жидкости, необходимого для заполнения гидросистемы, и принимается в 1,5…2 раза больше суммарного внутреннего объема всех элементов гидросистемы (но не менее 0,3 () и не более 1,2…2 минутной подачи ). В настоящей курсовой работе вместимость гидробака принять равной 0,7…1 минутной подачи насоса . Окончательно вместимость гидробака принимается по большему ближайшему значению из ряда ГОСТ 16770-71 (в станочном гидроприводе вместимость гидробака принимают ГОСТ 12447-80).

.

Принимаю вместимость гидробака равной по ГОСТ 12448-80 ([3],с.7) .

Выбираю термометр ТТЦ-1 ТУ25-02.792271-82([6],с.527) и маслоуказатель МН 117-63ГОСТ 9833-73([6],с528).

.4 Расчет и выбор трубопроводов

Типоразмер любого трубопровода характеризуется диаметром условного прохода , примерно равным внутреннему диаметру трубы . Предварительный выбор условного прохода трубопровода осуществляется по скорости потока рабочей жидкости  с учетом условного прохода гидрооборудова6ния, соединяемого трубопроводом.

Необходимо учитывать рекомендацию СЭВ ВС 3644-72, регламентирующую скорости  потоков рабочей жидкости в трубопроводах в зависимости от номинального давления :

Таблица 9 - Скорости потоков рабочей жидкости в зависимости от номинального давления

Для сливных линий принимают , а для всасывающих . Зная величину потока жидкости  и рекомендуемое значение скорости , внутренний диаметр  рассчитывают по формуле ([1],с.15):

 (5)

Полученное значение  округляют до ближайшего большего по ГОСТ 16516-80([3],с.7).

Затем по принятому диаметру определяется истинная средняя скорость в трубопроводе ([1],с.15):

 (6)

Минимально допустимая толщина стенки трубопровода  (мм) определяется по рабочему давлению ([1],с.15):

 (7)

где  в мм,  в МПа;

 - коэффициент запаса прочности, обычно принимается равным 3.

 - допустимое напряжение на разрыв для материала трубопровода, МПа (для Ст.35 170 МПа).

Для напорного трубопровода:

Принимаю по ГОСТ 16516 - 80 ([3],с.7) .

Средняя скорость в напорном трубопроводе:

Минимально допустимая толщина стенки:

Принимаю по ГОСТ8783-75  

Для сливных гидролиний:

Принимаю ([3],с.7) .

Средняя скорость в сливном трубопроводе:

Минимально допустимая толщина стенки:

Принимаю  

Для всасывающих трубопроводов:

Принимаю ([3],с.7) .

Средняя скорость во всасывающем трубопроводе:

Минимально допустимая толщина стенки:

Принимаю  

Если расчетная толщина стенок получилась малой, учитывая возможность внешних механических повреждений, ее следует выбрать не менее: 0.8 мм - для труб из цветных металлов; 0,5 мм - для стальных труб.

Окончательно толщина стенок выбирается по действующим стандартам на выпускаемые промышленностью трубы; как ближайшее большее по отношению к расчетному значению([3],с.358).

.5 Выбор рабочей жидкости

Выбор рабочей жидкости (минеральные масла) определяется температурными условиями, режимом работы гидропривода и его номинальным давлением, которым должно соответствовать важнейшее физическое свойство масла - вязкость. Завышение или занижение вязкости масла приводит к ухудшению эксплутационных свойств гидропривода.

Применение масла с завышенной вязкостью (более м2/с или более 1000 сСт) приводит к увеличению гидравлических сопротивлений, повышению потребляемой гидроприводом мощности, уменьшает КПД гидропривода, ухудшает фильтрацию, вызывает нежелательный нагрев масла. При занижении вязкости (ниже  или 10 сСт) повышается интенсивность износа трущихся пар, ускоряется окисление масла, увеличиваются его утечки и перетеки, что также снижает КПД гидропривода.

Для гидроприводов с легким режимом работы и меньшим номинальным давлением следует применять масла с меньшей вязкостью, чем для гидроприводов с тяжелым режимом работы и большим номинальным давлением. Так, при прочих равных условиях, при номинальном давлении до 7 МПа рекомендуется вязкость масла 0,210-4…0,410-4м2/с (20-40 сСт) при 50С, а при давлении 7…20 МПа - 0,310-4…0,610-4м2/с (30-60 сСт) при 50С, при давлении более 25 МПа - рекомендуемая вязкость масла более 0,510-4м2/с при аналогичной температуре.

Минимальная кинематическая вязкость рабочей жидкости не должна быть ниже:

сСт - для шестерных гидромашин;

сСт - для пластинчатых гидромашин;

сСт - для поршневых гидромашин.

Выбираю масло минеральное И20А со следующими характеристиками ([3],с.8):

Таблица 10 - Масло минеральное И20А

3. Проверочный расчет

Проверочный расчет необходим для уточнения основных параметров и характеристик объемного гидропривода и проверки соответствия параметров выбранного гидрооборудования требуемым для выполнения поставленной задачи.

Исходными данными для проверочного расчета являются: параметры и технические характеристики применяемого оборудования, а также результаты предварительного расчета.

В качестве расчетных случаев выбирают варианты расчета исходя из анализа условий и режимов эксплуатации машин, в том числе работы объемного гидропривода с максимальными нагрузкой и скоростью, а также работы гидропривода в цикличном режиме.

.1 Максимальный расход

Максимальный (номинальный) расход рабочей жидкости ([1],с.17):

 (8)

где  и  - рабочий объем и частота вращения насоса, определенные в результате предварительного расчета;

 - объемный КПД насоса при расчетных значениях частоты вращения, вязкости рабочей жидкости и давления насоса.

Перепад давлений на гидродвигателе  при максимальной расчетной нагрузке ([1],с.17):

 (9)

где  - гидромеханический КПД гидромотора, принимаю равным:

Расход выходящий из гидромотора ([1],с.18):

 (10)

где  ̶ - объемный КПД гидромотора, принимается по его технической характеристике.

.2 Потери давления

а) в гидролиниях

При постоянных значениях вязкости и скорости потока рабочей жидкости потери давления зависят от внутреннего диаметра трубопровода, его длины, а также от числа и конструкции применяемых соединений.

Потери давления в гидролиниях состоят из потерь на трение в трубопроводах и потерь на местных гидравлических сопротивлениях (тройники, повороты, присоединения к оборудованию и т. д.).

Потери давления в гидролиниях зависят от режима течения жидкости, определяемого числом Рейнольдса ([1],с.18):

 (11)

где  - кинематический коэффициент вязкости жидкости.

Потери давления на трение при движении жидкости в трубопроводах определяются по формуле ([1],с.18):

 (12)

где  - коэффициент гидравлического трения;

 - средняя скорость жидкости в трубопроводе;

 - плотность рабочей жидкости.

При ламинарном режиме течения рабочей жидкости в жестких трубопроводах (<2300) ([1],с.19):

 (13)

При турбулентном течении жидкости в гидравлически гладких трубах (2300<<105) ([1],с.19):

 (14)

Соединительные трубопроводы объемных гидроприводов считаются гидравлически гладкими.

;

.

Для напорного трубопровода:

;

.

Для всасывающего трубопровода:

;

Потери давления на местных сопротивлениях определяются по формуле:

,

где  - коэффициент местного сопротивления ; зависит от типа, геометрических размеров и режима движения жидкости.

На сливной линии необходимо учесть 6 поворотов труборовода под углом 90°.=0,9…1,2.Принимаю =1,1,([5],с.97).

=3·1,1=3,3

Для сливного трубопровода:

Для напорного трубопровода:

=8·1,1=8,8

Для всасывающего трубопровода:

б) в гидроаппаратах

Гидрораспределители, гидроклапаны, дроссели, гидрозамки, фильтры, теплообменники и др. элементы гидропривода являются сложными гидравлическими сопротивлениями, они не поддаются аналитическому расчету. Обычно гидравлические характеристики гидрооборудования определяют экспериментально и указывают в технической документации.

Суммарные гидравлические потери в системе состоят из потерь давления в трубопроводах, местных сопротивлениях и элементах гидрооборудования ([1],с.19).

Перепады давления на гидроаппаратах:ф =0,08 МПа;-Потери на фильтре напорномгр=0,3МПа;-Потери на гидрораспределителепр=0,4 МПа;-Потери на предохранительном клапанеко=0,4 МПа;-Потери на клапане обратномгд=0,3 МПа;-Потери на дросселето= 0,1 МПа; - Потери на теплообменнике.

 (15)

С учетом суммарных гидравлических потерь в гидросистеме и перепада давлений на гидродвигателе определяют потребное давление насоса ([1],с.20):

 (16)

Необходимо помнить, что потери во всех линиях, соединенных параллельно, рассматривают раздельно для каждой из них и при определении давления, создаваемого насосом, учитывают только наибольшие из этих потерь.

Если полученное давление  не превышает номинального , то параметры ,  и  считаются окончательными для данного расчетного случая. При потребном давлении насоса, большем максимально допустимого для выбранного насоса, следует применять другой насос, рассчитанный на более высокое давление, и уточнить проверочный расчет. Если потребное давление >, но не превышает максимально допустимого давления для выбранного насоса, то можно остановиться на выбранном типоразмере насоса.

.3 Усилия и скорости рабочих органов

Параметры выбранного насоса считаются приемлемыми, если они обеспечивают достижение заданных усилий и скоростей гидродвигателей при расчетных значениях потерь в гидросистеме.

Фактическое максимальное усилие на рабочих органах гидромотора ([1],с.20):

 (17)

.

Фактическая максимальная скорость гидромотора ([1],с.21):

 (18)

.4 Мощность и КПД гидропривода

Полезную мощность привода определяют по заданным нагрузкам и скоростям гидродвигателей ([1],с.21):

 (19)

Затрачиваемая мощность привода насоса определяется по фактическим параметрам насоса  и  ([1],с.21):

 (20)

где  - общий КПД насоса при расчетных значениях давления, расхода, вязкой рабочей жидкости и частоты вращения приводного вала; принимается по его технической характеристике.

Общий КПД гидропривода ([1],с.21):

 (21)

.5 Тепловой режим 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.

Потери мощности в гидроприводе, переходящие в тепло ([1],с.22):

 (22)

Количество тепла , выделяемое в гидроприводе в единицу времени, эквивалентно теряемой в гидроприводе мощности ([1],с.22):

 (23)

Приближенно считается, что полученная маслом теплота отводится в окружающую среду в основном через поверхность стенок гидробака. Если площадь стенок гидробака оказывается недостаточной. То устанавливается маслоохладитель (кондиционер).

Если масло охлаждается и в гидробаке и в кондиционере, то уравнение теплового баланса теплоотдачи записывается в виде ([1],с.22):

 (24)

где  - охлаждаемая поверхность гидробака;

 - площадь поверхности охлаждения кондиционера;

 - коэффициент теплопередачи от масла к воздуху в кондиционере;

 - установившаяся максимальная рабочая температура масла;

 - температура окружающего воздуха.

Площадь поверхности охлаждения гидробака  (м2) связана с его объемом W (л) следующим соотношением ([1],с.23):

 (25)

Коэффициент теплопередачи от масла в гидробаке к воздуху  ([4],с.62) зависит от скорости обдува  и разности температур . При  и  

Коэффициент теплопередачи в кондиционере  зависит от многих факторов (конструкция кондиционера, форма трубок, скорость и характер движения масла и воздуха), большую часть которых учесть невозможно. Поэтому для ориентировочных расчетов  принимается равным 35 Вт/м2∙С.

Из выражения (24) требуемая для поддержания заданного теплового режима гидропривода площадь поверхности кондиционера  равна ([1],с.24):

 (26)

Так как то требуется установка кондиционера.

Выбираем теплообменник МО4 ТУ2-053-1682-84 ([3],с.393).

Таблица 11-Теплообменник МО4

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы были рассчитаны и выбраны элементы гидросистемы, такие как: насос и гидродвигатель. Также выбрана гидроаппаратура, которая включает в себя: гидрораспределитель, дроссель, обратный клапан, предохранительный клапан, теплообменник, фильтр. Также был рассчитан трубопровод и выбрана рабочая жидкость. После этих действий был произведен проверочный расчёт. В проверочном расчете вычислил номинальный расход, потери на местных сопротивления и потери на трения в напорных и сливных трубопроводах. Определил усилия и скорости рабочих органов гидродвигателя. Также вычислил КПД, который составил 61,3%. Произвел расчёт теплового режима. По выполненному расчету теплового режима сделал вывод о том, что установка кондиционера нужна. Разработал принципиальную схему гидропривода согласно ГОСТ 2-781-2004.

В результате выполнения курсовой работы изучил достоинства и недостатки объемного гидропривода.

объемный гидропривод насос

Литература

Методическое указание №1834 к курсовой работе по курсу “Гидравлика, гидропневмоприводы и гидропневмоавтоматика”. Гомельский политехнический институт, 1994 г.

Свешников В.К. Книга 1.Насосы и гидродвигатели. Издательский центр «Техинформ» МАИ, 2001г.

Свешников В.К. Станочные гидроприводы: Справочник: Библиотека конструктора. - 4-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 2004г.

Юшкин В.В. Основы расчета объемного гидропривода. Минск, «Вышэйшая школа», 1982г.

Башта Т.М., Руднев С.С., Некрасов Б.Б. «Гидравлика, гидромашины и гидроприводы».Учебник для ВУЗов, 1982г.

Свешников В.К. Станочные гидроприводы: Справочник: Библиотека конструктора. - 5-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 2008г.