Разработка и расчет гидропривода

Курсовой проект защищен

с оценкой ______________

Руководитель

М.В.Куликов___________

«___»_____________ 2009

 

Курсова работа

по дисциплине «Гидравлическое оборудование»

Разработка и расчет гидропривода

 

 

Нормоконтролер: Работу выполнил:

Леонтьев В.К. студент группы АТ-43

«___»__________2009 ________Д.Е. Юдицкий

«__»_________2009

 

2009

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1. Разработка принципиальной схемы гидропривода

1.1 Выбор способа регулирования

1.2.Выбор схемы циркуляции жидкости

2. Расчет параметров и подбор элементов гидропривода

2.1 Выбор номинального рабочего давления

2.2 Расчет размеров и подбор гидродвигателя. Выбор типа гидродвигателя и определение давления, реализуемого на нем

2.3 Расчет и подбор гидроцилиндра

2.4 Выбор гидроаппаратуры и вспомогательных устройств

2.5 Выбор рабочей жидкости

2.6 Расчет гидролиний

2.7 Определение параметров и подбор насоса

2.8 Общий КПД гидропривода

Список используемой литературы

 

Введение

Объемным гидроприводом называется совокупность устройств – гидромашин объемного действия и гидроаппаратов, предназначенных для передачи механической энергии и преобразования движения посредством жидкости.

К достоинствам гидропривода относят:

- возможность создания больших передаточных отношений и бесступенчатое регулирование скорости движения выходного звена и усилий в широком диапазоне;

- высокая удельная мощность (вес гидропривода, приходящийся на 1 кВт передаваемой мощности составляет не более 2 3 Н);

- малая инерционность, что обеспечивает быстрый пуск, реверс, останов (момент инерции подвижных элементов гидропривода в 5..6 раз меньше, чем у электромашин той же мощности);

- возможность просто и надежно предохранять элементы гидропривода и рабочей машины от перегрузок.

Недостатки гидропривода:

- потери энергии значительно выше, чем в электроприводе (гидропривод имеет более низкий КПД);

- влияние условий эксплуатации (температуры) на характеристики гидропривода;

- постепенное снижение КПД в процессе эксплуатации - за счет роста утечек жидкости по мере износа деталей привода.

Объемный гидропривод широко используется в строительных и дорожных машинах, станках, транспортных и сельскохозяйственных машинах и в других отраслях техники.

 

РА3РАБОТКА ПРИНЦИПИЛЬНОЙ СХЕМЫ ГИДРОПРИВОДА

Выбор способа регулирования

гидропривод гидродвигатель насос

Дроссельное регyлирование скорости движения выходного звена гидродвигателя осуществляется за счет ограничения подачи жидкости к гидродвигателю путем введения в гидролинию дополнительного, в данном случае - регулируемого, гидравлического сопротивления - дросселя. При этом избыток рабочей жидкости, подаваемой насосом, через переливной клапан поступает непосредственно в сливную линию (минуя гидродвигатель). При выборе способа регулировки скорости следует учесть следующие особенности дроссельного регулирования.

Оборудование гидропривода в этом случае в целом дешевле, чем при объемном регулировании: устанавливаются более простые, а именно – нерегулируемые, насос и (или) гидродвигатель.

К.П.Д. гидропривода существенно ниже, чем при объемном регулировании: в самом принципе заложены объемные и гидравлические потери.

В результате гидравлических потерь при дросселировании жидкость нагревается, что, при большой передаваемой мощности и ограниченности теплоотдающих поверхностей, потребует установки теплообменников (холодильников).

По указанным выше причинам передаваемая мощность при этом способе регулирования ограничивается (примерно до 3 кВт - при длительном и до 5 кВт - при кратковременном режиме работы),

Скорость движения выходного звено определяется не только воздействием дросселя на поток жидкости, но и нагрузкой на выходном звене гидродвигателя: с увеличением нагрузки скорость уменьшается. Поэтому, если нагрузка существенно меняется, а скорость должна оставаться постоянной, необходимо предусмотреть установку регулятора скорости устройства, сочетающего дроссель и редукционный клапан.

В гидроприводе дроссель может быть установлен на входе в гидродвигатель, на выходе из него или на ответвлении – параллельно с гидродвигателем.

В первом случае регулирование дросселем возможно лишь при отрицательной нагрузке, то есть тогда, когда направление действия нагрузки не совпадает с направлением движения выходного звена. Кроме того, при положительной нагрузке (при совпадении указанных направлений) возможен разрыв потока в напорной полости гидродвигателя и падение груза - следствие отсутствия ощутимого сопротивления в сливной линии. При установке дросселя на входе жидкость поступает в гидродвигатель нагретой, что ухудшает условия работы последнего.

При установке дросселя на выходе регулирование возможно при любом направлении действия нагрузки. Преимуществом этого варианта перед первым является и то, что в гидродвигатель жидкость поступает менее нагретой: нагрев ее в дросселе происходит после гидродвигателя. Нагретая жидкость сливается в гидробак, где охлаждается.

При параллельном подключении дросселя регулирование, как и в первом варианте возможно лишь при отрицательной нагрузке. Точность регулирования скорости и ее стабильность при изменении нагрузки ниже, чем в первых двух случаях. Преимущество этого варианта – наименьший нагрев жидкости. Это связано с тем, что дросселируется лишь часть потока жидкости.

Объемное регулирование осуществляется за счет изменения рабочего объема насоса или гидродвигателя, или насоса и гидродвигателя вместе.

Отличительные особенности этого способ следующие. Более высокий К.П.Д. (до 0.65 0, 75), чем при дроссельном регулировании. 3начительно меньший нагрев рабочей жидкости. Нет необходимости устанавливать гидрораспределители: реверсирование выполняется регулируемым насосом, причем этот процесс идет более плавно; чем при реверсировании гидрораспредeлителем. 3начительно более широкий диапазон регулировании скорости.

Недостаток схем с объемным регулированием – необходимость установки более сложного и дорогого оборудования, а именно - насоса, и при вращательном движении – гидродвигателя.

Этот способ целесообрзно исползовать в гидроприводах средней и большой мощности, так как именно в этих случаях экономия энергии будет наиболее ощутима (за счет повышения К.П.Д.).

Как следует из вышеизложенного, одним из важнейших и первоочередных вопросов, который надо решить при выборе способа регулирования, является оценка мощности, передаваемой гидроприводом. Вопрос решается на основании исходных данных, с учетом заданного характера движения выходного звена гидропривода.

Мощность, реализуемая гидродвигателем при поступательном движении, составит

 

 

Где F – усилие на рабочем органе (на штоке), по заданию F=12000 Н;

u – скорость движения выходного звена, по заданию u=0.03 м/с;

 

 

Из выше сказанного следует, что при Nдв=0, 36 кВт, надо выбрать дроссельное регулирование, т.к. установка получается малой мощности.

 

1. 2 Выбор схемы циркуляции жидкости

 

При решении этого вопроса надо учесть следующие обстоятельства. В открытой схеме всасывающая линия насоса и сливная – гидродвигателя разомкнуты между собой. Они сообщаются с гидробаком, давление на поверхности жидкости в котором – атмосферное. Наличие гидробака, содержащего запас жидкости, обеспечивает лучшие условия для отвода тепла из системы. Эта схема позволяет питать одним насосом несколько гидродвигателей. В целиком, она проще закрытой. Однако, реверсирование насосом в этом случае осуществить нельзя – необходима установка гидрораспределителя. Разряжение во всасывающей линии насоса способствует возникновению кавитации и подсосу воздуха в систему.

В закрытой схеме рабочая жидкость после гидродвигателя направляется непосредственно в насос. Таким образом основной контур циркуляции не связан с атмосферой, что защищает систему от загрязнений, например, при работе в запыленной среде. Кроме того наличие повышенного давления в низконапорной магистрали уменьшает возможность возникновения кавитации. В этой схеме реверсирование легко осуществляется регулируемым насосом. К недостаткам закрытой схемы следует отнести сложность охлаждения и необходимость установки дополнительного оборудования – системы подпитки – для компенсации утечки жидкости через неплотности во внешнюю среду.

Из-за сложности охлаждения и необходимости установки дополнительного оборудования, выбираю открытую схему циркуляции жидкости.

Схема данного гидропривода представлена на рисунке 1.

Рисунок 1.1-Насос; 2-Гидроцилиндр; 3-Гидрораспределитель; 4-Переливной клапан; 5-Фильтр; 6-Бак; 7-Дроссель;

Выбор рабочей жидкости

 

В объемном гидроприводе рабочая жидкость служит в качестве носителя энергии, смазки, а также является охлаждающей средой (отводит тепло из системы). В соответствии с назначением к ней предъявляются ряд требований, которым наиболее удовлетворяют минеральные масла и синтетические (силиконовые) жидкости. При выборе марки рабочей жидкости необходима заданная рабочая температура. По заданию t=40 оС.

Подобранный гидроцилиндр работает на минеральном масле вязкостью 18…60 сСт (мм2/с) при температуре 10 – 50 оС. Рекомендовано использовать масло индустриальное 20 и масло индустриальное 30.

Выбираем масло индустриальное 20 ГОСТ 1707-51. Вязкость 20 сСт при t=50 оС, плотность 890 кг/м3.

Расчет гидролиний

Гидролинии служат для передачи рабочей жидкости между гидроагрегатами, они связывают вое устройства гидропривода в единую систему (схему). К гидролиниям относятся трубопроводы и каналы в корпусах гидравлических устройств.

При расчете гидролинии определяются ее диаметр и гидравлические потери при движении жидкости;

Определение диаметра трубопровода

Значение диаметра трубопровода необходимо для подбора труб гидролинии, выбора гидроаппаратуры и вспомогательного оборудования, расчета гидравлического сопротивления гидролинии.

Расчет проводится по формуле

 

 

где Q - расход жидкости м3/с.В данном расчете его можно принять равным Q дв (см, п. 4.2.);

-средняя скорость движения жидкости в трубопроводе, м/с.

Величина скорости принимается по рекомендациям, полученным на основании экономических соображений: с увеличением  увеличиваются гидравлические потери, но уменьшается расход материала на изготовление трубопровода, снижается его масса. При давлениях до 5-6 МПа и большой длине гидролинии, когда гидравлическое сопротивление может существенно повлиять на К П Д системы, рекомендуемая скорость 3-4 м/с, при давлениях свыше 10 МПа и малой длине гидролинии, скорость может быть увеличена до 5-6 м/с, во всасывающей линии насоса она не должна превышать 1, 5 м/с, а в сливной линии - 2 м/с.

Принимаем для данной гидросистемы один диаметр для всех линий и одну скорость движения жидкости υ =3 м/с.

Тогда:

 

 

По результатам расчета подбираем промышленную трубу по ГОСТ 8734-75: 10х1, 5 (dвн=7 мм);

Уточненная скорость движения жидкости:

 

 

Определение гидравлических потерь в гидролинии

В этом расчете учитывают потери по длине и на местных сопротивлениях, используя принцип сложения потерь напора

 

 

где  - коэффициент трения;

l - длина гидролинии, м;

d - диаметр гидролинии, м;

 - коэффициент местного сопротивления;

- плотность жидкости, кг/м3;

 - скорость движения жидкости, м/с;

Для определения коэффициента трения необходимо вначале вычислить критерий Рейнольдса

 

 

где - коэффициент кинематической вязкости рабочей жидкости, м/с2.

При ламинарном режиме:

 

 

Тогда:

Режим движения жидкости - ламинарный ( Re < 2320).

 

Таблица 1 – Местные гидравлические сопротивления

Тип сопротивления	Количество	Коэффициент местного сопротивления ξ
- отвод под углом 90° - расширение на входе в гидроцилиндр - расширение на входе в гидрораспределитель - расширение на входе в фильтр - расширение на входе в дроссель - тройник прямоугольный для транзитного потока	6 1 1 1 1 3	0, 15 1 1 1 1 0, 15

 

Тогда

 

 

Общий КПД гидропривода

 

Этот параметр характеризует потери энергии (гидравлические, объемные и механические) при ее передаче в объемном гидроприводе. Он определяется отношением мощности, реализуемой гидродвигателем, к мощности, потребляемой насосом

 

 

Тогда:

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы./ Под ред. Т.М.Башты.- М.: Машиностроение, 1970.

2. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика: Справочное пособие. - М.; Машиностроение, 1975.

3. Вильнер Я.М., Ковалев Я.Т., Некрасов Б.Б. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам. - Минск; Вышэйшая школа, 1976.

4. Гидравлическое оборудование: Каталог-справочник. Т.1 и 2. - М.: ВНИИгидропривод, 1967.

5. Васильченко В.А, Беркович Ф.М. Гидравлический привод строительных и дорожных машин. - М.: Стройиздат, 1978.

6. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям, М.; Росэнергоиздат, 1975.

 

 

Курсовой проект защищен

с оценкой ______________

Руководитель

М.В.Куликов___________

«___»_____________ 2009

 

Курсова работа

по дисциплине «Гидравлическое оборудование»

Разработка и расчет гидропривода

 

 

Нормоконтролер: Работу выполнил:

Леонтьев В.К. студент группы АТ-43

«___»__________2009 ________Д.Е. Юдицкий

«__»_________2009

 

2009

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1. Разработка принципиальной схемы гидропривода

1.1 Выбор способа регулирования

1.2.Выбор схемы циркуляции жидкости

2. Расчет параметров и подбор элементов гидропривода

2.1 Выбор номинального рабочего давления

2.2 Расчет размеров и подбор гидродвигателя. Выбор типа гидродвигателя и определение давления, реализуемого на нем

2.3 Расчет и подбор гидроцилиндра

2.4 Выбор гидроаппаратуры и вспомогательных устройств

2.5 Выбор рабочей жидкости

2.6 Расчет гидролиний

2.7 Определение параметров и подбор насоса

2.8 Общий КПД гидропривода

Список используемой литературы

 

Введение

Объемным гидроприводом называется совокупность устройств – гидромашин объемного действия и гидроаппаратов, предназначенных для передачи механической энергии и преобразования движения посредством жидкости.

К достоинствам гидропривода относят:

- возможность создания больших передаточных отношений и бесступенчатое регулирование скорости движения выходного звена и усилий в широком диапазоне;

- высокая удельная мощность (вес гидропривода, приходящийся на 1 кВт передаваемой мощности составляет не более 2 3 Н);

- малая инерционность, что обеспечивает быстрый пуск, реверс, останов (момент инерции подвижных элементов гидропривода в 5..6 раз меньше, чем у электромашин той же мощности);

- возможность просто и надежно предохранять элементы гидропривода и рабочей машины от перегрузок.

Недостатки гидропривода:

- потери энергии значительно выше, чем в электроприводе (гидропривод имеет более низкий КПД);

- влияние условий эксплуатации (температуры) на характеристики гидропривода;

- постепенное снижение КПД в процессе эксплуатации - за счет роста утечек жидкости по мере износа деталей привода.

Объемный гидропривод широко используется в строительных и дорожных машинах, станках, транспортных и сельскохозяйственных машинах и в других отраслях техники.

 

123Следующая ⇒

Поделиться: