Определение потерь давления в гидросистеме

Предварительный расчет гидроцилиндра

Подбор насоса

Подбор рабочей жидкости

Расчет гидролиний

Определение потерь давления в гидросистеме

Окончательный расчет гидроцилиндра

Определение рабочего усилия в гидроцилиндре

Расчет коэффициента полезного действия гидропривода

Подбор вспомогательных устройств

ВВЕДЕНИЕ

Гидропривод – совокупность устройств или гидромашин и гидроаппаратов, предназначенных для передачи механической энергии и преобразования движения при помощи жидкости.

По принципу действия гидромашин гидроприводы делятся на объемные и гидродинамические.

Гидродинамический привод состоит из лопастных гидромашин - насосного и турбинного колес, предельно сближенных друг с другом и расположенных соосно.

Гидропривод, содержащий объемные гидромашины, называется объемным. Принцип действия простейшего объемного гидропривода основан на практической несжимаемости капельной жидкости и передаче давления по закону Паскаля. Простейший объемный гидропривода (рис. 1) состоит из цилиндров 1 и 2, которые заполнены жидкостью и соединяются трубопроводом. Поршень цилиндра 1 под действием силы F₁ перемешается вниз, вытеснял жидкость из цилиндра 1 в цилиндр 2. Если пренебречь потерями давления в системе, то давление в цилиндрах 1 к 2 будет одинаковым:

P=F₁/S₁₌F₂/S₂

где S₁ S₂ – площади поршней цилиндров1 и 2. Из условия непрерывности можно записать

Q = V₁ • S₁ = V₂ • S₂,

где V - скорость перемещения жидкости.

Мощность, затрачиваемая на перемещение поршня в цилиндре 1, выражается соотношением:

N=F₁•V₁=P•S₁•V₁=P•Q = F₂•V₂

F₂ • V₂ - мощность, развиваемая поршнем цилиндра 2, т.е. работа выходно­го звена системы, отнесенная к единице времени; Р • Q - мощность потока жид­кости.

Рис. 1 – Схема простейшего объемного гидропривода

В общем случае, в состав объемного гидропривода входят: источник энер­гии, как правило, насос; объемный гидродвигатель - исполнительный механизм, например гидроцилиндр - гидродвигатель с поступательным движением выходного звена; гидроаппаратура и вспомогательные устройства.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА:

Рассчитать объемный гидропривод, который состоит из источника энергии – насоса с постоянным направлением потока жидкости, подаваемой из гидробака; регулируемого дросселя на линии нагнетания (на входе); четырех линейного распределителя с ручным управлением для изменения направления потока рабочей жидкости; гидродвигателей с поступательным движением вы­ходного звена – двух поршневых гидроцилиндров с односторонним штоком.

Расчетная нагрузка F = 50 кН; Расчетное давление PН = 8,5 МПа; Время цикла работы tЦ= 16 с;	Длины гидролиний:
L1-2=1,1м; L2-3=1,1м. L3-4=1,3м. L5-6=L7-8=2,1м. L9-10=2м. L10-11=1,2м.

Рис. 2 – Схема объемного гидропривода

1. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ ГИДРОЦИЛИНДРА

Определение давления в цилиндре

Из-за гидросопротивлений давление в цилиндре всегда меньше расчетного (заданного) Р_Н. Учитывая потери в системе, принимаем давление в гидроцилин­дре, исходя из условия:

Р_Ц=(0,9...0,95)Р_Н,

где Р_Н – расчетное давление, по условию Р_Н = … МПа.

Полученное значе­ние Р_Ц округляем до ближайшего значения по ГОСТ. Таким об­разом, Р_ц = … МПа, выбираем ближайшее значение давления
Р_ц = … МПа.

Определение размеров гидроцилиндра

Диаметр гидроцилиндра

Требуемая площадь гидроцилиндра S при действии расчетной нагрузке
F = … кН (по условию), составит:

S = F / Р_ц = … см².

Диаметр гидроцилиндра D определяется по выражению:

D = … мм.

Рис. 3 – Схема гидроцилиндра

Значение диаметра гидроцилиндра округляем до ближайшего большего по ГОСТ значения, принимаем D = … мм.

Диаметр штока поршня

Диаметр штока d поршня выбираем в зависимости от давления в цилиндре и от внутреннего диаметра цилиндр

d=0,7 ∙ D = … мм.

Длина хода поршня L

Определяем из условия:

L= 6 ∙ D;

Тогда,

L = …. см.

ПОДБОР НАСОСА

Определение подачи насоса

Расход жидкости

Расчетный расход жидкости во всех одновременно работающих цилиндрах (согласно выбранной схемы, расчет ведется для одного цилиндра) равен:

где π/4(2D² – d²) – рабочий объем камеры двухстороннего действия (двойной ход поршня за один оборот вала);

t_u – время цикла работы цилиндра.

Q_p = … л/мин.

Подача насоса

Действительная подача насоса определяется с учетом потерь по формуле

Q_н = (1,05 ... 1,10) Q_p

Q_н = … л/мин.

Выбор насоса

По расчетным значениям расхода Q_H и давления Р_н выбираем насос – НШ 10Е-2 .Параметры насоса Q_н = … л/мин; Р_н = … МПа.

ПОДБОР РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ

В предварительных расчетах рекомендуется выбирать рабочую жидкость в зависимости от давления Р в гидросистеме, при этом определяется значение кинематической вязкости жидкости:

при Рн < 7,0 MПa	v = 0,1 ... 0,4 см2 / с
при Рн 7,0 ... 20 MПa	v = 0,4 ... 0,8 см2 / с
при Рн = 20,0 ...60 МПа	v = 0,8... 1,75 см2/с

Затем устанавливаются технические характеристики рабочей жидкости гидропривода. Согласно расчета давление в гидросистеме равно Р_н = … МПа, выбираем рабочую жидкость – масло индустриальное, кинемати­ческая вязкость масла равна v = … см² /с, плотность – р = … кг /м³.

РАСЧЕТ ГИДРОЛИНИЙ

Всасывающая линия 1-2

L_1-2 = … м; d_вн, = … мм; V = … м/с

Режим движения и число Рейнольдса:

Re = … = … < …,

следовательно режим движения … и λ = … = …

Потери по длине:Δ_Рl = … кПа.

Сливная линия 7-8-9-10-11

L_7-11= … м; d_вн, = … см; V = … м/с

Режим движения и число Рейнольдса:

Re = … < …, следовательно режим движения ламинарный и λ = … Потери по длине: Δ_Рl = … кПа.

Полезная мощность

Полезная (эффективная) мощность, передаваемая гидроцилиндром рабочему органу, определяется по формуле:

N = …кВт.

Мощность затраченная

Мощность, затрачиваемая на привод насоса, определяется по формуле:

где _u- коэффициент полезного действия насоса, равный _u = 0,8 ... 0,85.

N_n = … кВт.

Предварительный расчет гидроцилиндра

Подбор насоса

Подбор рабочей жидкости

Расчет гидролиний

Определение потерь давления в гидросистеме