Характеристика рабочей жидкости

Стр 1 из 3Следующая ⇒

Содержание

Введение. 4

1 Выбор схемы гидропривода. 5

1.1 Характеристика рабочей жидкости. 5

1.2 Выбор длин трубопроводов. 6

1.3 Местные сопротивления. 6

2 Выбор диаметров трубопровода. 7

2.1 Нагнетательный трубопровод. 7

2.2 Режимы движения жидкости в нагнетательном трубопроводе. 8

2.3 Сливной трубопровод. 8

2.4 Режимы движения жидкости в сливном трубопроводе. 9

2.5 Всасывающий трубопровод. 9

2.6 Режимы движения жидкости во всасывающем трубопроводе. 9

3 Потери давления в нагнетательном трубопроводе. 9

3.1 Потери давления по длине трубопровода. 9

3.2 Местные потери давления в нагнетательном трубопроводе. 10

3.3 Суммарные потери давления в трубопроводе. 10

4 Потери давления в сливном трубопроводе. 10

4.1 Потери давления по длине трубопровода. 10

4.2 Местные потери давлений. 10

4.3 Суммарные потери в сливном трубопроводе. 11

5 Потери давления во всасывающем трубопроводе. 11

5.1 Потери давления по длине трубопровода. 11

5.2 Местные потери давления. 11

5.3 Суммарные потери давления во всасывающем трубопроводе. 11

6 Общие потери давления в трубопроводах. 12

7 Параметры гидродцилиндра. 12

7.1 Площадь штоковой полости цилиндра. 12

7.2 Ориентировочные диаметры.. 12

7.3 Площадь поршня. 13

8 Расчет параметров дросселя. 13

8.1 Выбор дросселя. 13

8.2 Размеры рабочих окон дросселя. 13

9 Параметры насоса. 14

9.1 Частота вращения насоса. 14

9.2 Рабочий объём насоса. 14

9.3 Перепад давления в насосе. 15

9.4 Мощность для привода насоса. 16

10 КПД гидропривода. 16

10.1 КПД магистрали. 16

10.2 КПД гидропривода. 16

Заключение. 18

Список использованных источников. 19

Введение

Под объемным гидроприводом понимают совокупность устройств, в число которых входит один или несколько объемных гидроцилиндров, предназначенных для приведения в движение механизмов и машин с помощью рабочей жидкости под давлением.

Современный уровень развития строительного и дорожного машиностроения характеризуется широким применением объемного гидравлического привода. Широкое применение гидравлического привода объясняется целым рядом его преимуществ по сравнению с другими типами привода:

1. Высокая компактность

2. Возможность реализации больших передаточных чисел

3. Небольшая инерционность

4. Бесступенчатое регулирование скорости движения

5. Удобство и простота управления

6. Независимое расположение сборочных единиц привода

7. Надежное предохранение от перегрузок приводного двигателя

8. Применение унифицированных сборочных единиц

К недостаткам гидропривода относятся:

Сравнительно невысокий КПД;

Необходимость высокой герметичности гидроаппаратов, а следовательно, точность обработки деталей, что обусловливает их относительно повышенную стоимость;

Возможность нестабильной работы, вызываемой температурными колебаниями вязкости рабочей жидкости.

Гидростатический привод состоит из нескольких основных элементов: насос или аккумулятор, гидроцилиндр, органы регулирования и распределения гидравлической энергии, а также система защиты. В качестве источника гидравлической энергии применяется насос либо аккумулятор. Приём энергии осуществляется посредством гидроцилиндра. Для управления приводом используются соответствующие органы регулирования распределения энергии. Для обеспечения безопасной эксплуатации гидростатические приводы оборудуются соответствующими комплексами защиты.

Существует большое количество видов объёмных насосов. Некоторые из них: шестерённые насосы, аксиально-плунжерные, радиально-плунжерные, винтовые, пластинчатые и другие. Они отличаются от гидродинамических насосов тем, что способны работать при очень больших давлениях (до 300 МПа), в то время как гидродинамические (центробежные, осевые и др.) обычно работают при давлениях, не превышающих 1, 5 МПа. С другой стороны, скорость и подача жидкости, нагнетаемой объёмными насосами обычно невелики в сравнении со скоростью нагнетаемой жидкости и подачей гидродинамических насосов.

1 Выбор схемы гидропривода

s btys3isWwVpO2OpieyLk2YbkUgU8KA7oXKyzdn7M0/lqtprlg3w0XQ3ytK4HD+sqH0zX2d2kHtdV VWc/A7UsL1rBGFeB3auOs/zvdHK5UWcFXpV8bUNyix77BWRf35F0nHgY8lkuW81OG/uqBJBudL5c s3A33u7BfvszWL4AAAD//wMAUEsDBBQABgAIAAAAIQCQMTye4gAAAAsBAAAPAAAAZHJzL2Rvd25y ZXYueG1sTI9NS8NAEIbvgv9hGcGL2E3apLUxmyKCxeJBbIvnTXZMgtnZkN020V/veNLbfDy880y+ mWwnzjj41pGCeBaBQKqcaalWcDw83d6B8EGT0Z0jVPCFHjbF5UWuM+NGesPzPtSCQ8hnWkETQp9J 6asGrfYz1yPx7sMNVgduh1qaQY8cbjs5j6KltLolvtDoHh8brD73J6sgWR7K7VjhbiVfv0fz8vy+ 3d1Ypa6vpod7EAGn8AfDrz6rQ8FOpTuR8aJTsEgXCaMK5nHCBRNJlK5BlDxJ4zXIIpf/fyh+AAAA //8DAFBLAQItABQABgAIAAAAIQC2gziS/gAAAOEBAAATAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAABbQ29udGVu dF9UeXBlc10ueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhADj9If/WAAAAlAEAAAsAAAAAAAAAAAAAAAAALwEA AF9yZWxzLy5yZWxzUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAHyS+JAsAgAAVAQAAA4AAAAAAAAAAAAAAAAALgIA AGRycy9lMm9Eb2MueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAJAxPJ7iAAAACwEAAA8AAAAAAAAAAAAAAAAA hgQAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbFBLBQYAAAAABAAEAPMAAACVBQAAAAA= "/>

1 – гидроцилиндр; 2 – распределитель; 3 – предохранительный клапан; 4 – бак; 5 – гидравлический насос; 6 – дроссель регулируемый.

Рисунок 1 – « Насос – Цилиндр» дроссельное регулирование в нагнетательной линии

Выбор длин трубопроводов

В соответствии с заданной общей длиной трубопроводов L = 7, 5 м принимаем:

а) длину всасывающего трубопровода – 2 м;

б) длину нагнетательного трубопровода – 2 м;

в) длину сливного трубопровода – 3, 5 м.

Местные сопротивления

Исходя из заданного суммарного коэффициента местных сопротивлений ξ = 17 распределяем местные сопротивления по трубопроводам.

Во всасывающем трубопроводе учитываем вход из бака в трубу ξ ₁= 0, 5.

В нагнетательном трубопроводе учитываем наличие штуцера ξ ₂= 0, 15, регулируемого дросселя ξ ₃= 2, 2 и распределительного золотника ξ ₄= 5.

В сливном трубопроводе распределительный золотник ξ ₄=5, 25.

Учитываем выход из трубы в бак ξ ₅= 3, 35.

Коэффициент местных сопротивлений в сливной линии

ξ _сл= ξ ₄+ ξ ₅= 5, 25+3, 35 = 8, 60,

где ξ ₄ − коэффициент распределительного золотника;

ξ ₅ − коэффициент выхода из трубы в бак.

Коэффициент местных сопротивлений в линии нагнетания

ξ _н= ξ ₂+ ξ ₃+ ξ ₄= 0, 15 + 2, 2 + 5 = 7, 35

где ξ ₂ − коэффициент штуцера;

ξ ₃ − коэффициент регулируемого дросселя.

Нагнетательный трубопровод

Скорость движения жидкости в трубопроводе выбирается с учетом сложившихся практических норм и рекомендаций. Повышение скорости приводит к увеличению потерь в системе, а снижение – к возрастанию размеров и веса трубопроводов и аппаратуры.

Основной характеристикой трубопровода является его внутренний диаметр (условный проход). Значение диаметра трубопровода необходимо для подбора труб гидролинии, выбора гидроаппаратуры и вспомогательного оборудования, расчета гидравлического сопротивления гидролинии.

Согласно рекомендациям по выбору скоростей движения жидкости по выбору скоростей движения жидкости в трубопроводах [1, таблица 3, с.5], принимаем среднюю скорость движения жидкости в нагнетательном трубопроводе = 4 м/c. По заданному расходу и принятой средней скорости движения определяем необходимый диаметр трубопровода.

Средняя скорость, м/с

где − ориентировочная производительность насоса, л/мин;

− площадь сечения трубопровода, ;

− диаметр трубопровода, м;

Из формулы (1.5) выражаем диаметр трубопровода

D = = 1, 13 ∙ ,

где − ориентировочная производительность насоса, л/мин;

− средняя скорость, м/с;

− диаметр трубопровода, м;

D = 1, 13 ∙ = 0, 0231 м.

Согласно ГОСТу 9734-75 [1, таблица 4, с.5] принимаем трубу бесшовную:

− диаметр проходного сечения = 23 мм;

− наружный диаметр = 32 мм;

− толщина стенки ∆ = 4, 5 мм;

− масса 1 метра трубы m = 2, 05 кг

Фактическая средняя скорость движения жидкости в нагнетательном трубопроводе, м/с

где − ориентировочная производительность насоса, л/мин;

− диаметр проходного сечения трубопровода, м;

= .

Сливной трубопровод

Выбор параметров трубопровода производим аналогичным образом (см. пункт 2.1)

Скорость движения жидкости в сливном трубопроводе, = 3 м/c;

= 1, 13 = 0, 0266 м.

Принимаем:

− диаметр проходного сечения = 25 мм;

− наружный диаметр = 35 мм;

− толщина стенки ∆ = 5 мм;

− масса 1 метра трубы m = 3, 07 кг

где − ориентировочная производительность насоса, л/мин;

− диаметр трубопровода, м;

= = 3, 4 м/с.

Всасывающий трубопровод

Производим расчет аналогично пункту 2.1

Скорость движения жидкости в всасывающем трубопроводе, = 1 м/с;

= 1, 13 = 0, 046 м;

Принимаем:

− диаметр проходного сечения = 44 мм;

− наружный диаметр = 52 мм;

− толщина стенки ∆ = 4 мм;

− масса 1 метра трубы m = 4, 74 кг

= = 1, 1 м/с.

Местные потери давлений

= 0, 5 ∙ в ∙ ∙ ∙ р,

где в − поправочный, коэффициент, учитывающий возрастание при малых значениях Re. Согласно таблице 7 [1, с.8] при Re = 1848, в = 1, 05

− коэффициент местных сопротивлений в сливном трубопроводе;

V_сл− скорость движения жидкости в сливном трубопроводе, м/c;

р − плотность масла, /с;

= 0, 5 ∙ 1, 05 ∙ 5, 35 ∙ ∙ 885 = 28736 Па;

Местные потери давления

= 0, 5 ∙ в ∙ ∙ ∙ р,

где в − поправочный, коэффициент, учитывающий возрастание при малых значениях Re. Согласно таблице 7 [1, с.8] при Re = 1052, в = 1, 34

− местный коэффициент во всасывающем трубопроводе;

− скорость во всасывающем трубопроводе, м/мин;

р − плотность масла, /с;

= 0, 5 ∙ 1, 34 ∙ 0, 5 ∙ ∙ 885 = 359 Па,

Параметры гидродцилиндра

Ориентировочные диаметры

где − диаметр поршня гидроцилиндра, мм;

диаметр штока гидроцилиндра, мм;

Поскольку D_п/d_ш= 1.6, то D_п= d_ш 1.6

Следовательно диаметр штока поршня:

где

Ориентировочный диаметр поршня

где ориентировочный диаметр штока поршня, мм

Зная ориентировочный диаметр штока поршня и ориентировочный диаметр поршня выбираем нормальные диаметры штоков и поршней по ГОСТу 6540-68 [см 1 стр.14 таблица 10].

По ГОСТу 6540-68

Площадь поршня

где ориентировочный диаметр поршня, мм

;

Расчет параметров дросселя

Выбор дросселя

По заданной ориентировочной производительности насоса выбирается дроссель.

Типоразмер дросселя для регулирования выбирается по заданному расходу жидкости Q таблица 1. Рекомендуется принимать ближайший меньший по расходу дроссель. В технической характеристике дросселя указывается при каком перепаде давления . обеспечивается номинальный расход , По этим данным определяется площадь рабочих окон дросселя. По заданной ориентировочной производительности насоса выбирается дроссель

Выбираем дроссель с регулятором типа ДР – 25. [1]

Параметры насоса

Частота вращения насоса

Насос является основным агрегатом в системе гидропривода. По аналогии с электроприводом насос является генератором энергии (преобразует механическую энергию в энергию потока рабочей жидкости). Насос является наиболее технологически сложным элементом гидропривода. Он подвержен наибольшему износу (средний срок службы насоса в 2-3 раза меньше срока службы гидродвигателя).

Основными параметрами насоса является его рабочий объем, производительность, и потребляемая для привода мощность.

n = ,

где − частота вращения вала электродвигателя, ;

− передаточное отношение между гидродвигателем и насосом;

n = = 588 .

Передаточное число гидропривода [1, с.12]

i = ,

где n − частота вращения насоса, ;

− частота вращения гидроцилиндра, ;

Частота вращения гидроцилиндра

Следовательно передаточное число гидропривода:

i = = 4, 08.

Рабочий объём насоса

Рабочий объём насоса q равен объёму жидкости (несжимаемой), который насос подает за один оборот при отсутствии утечек. Экспериментально q можно определить путем медленного вращения насоса при нулевой разности уровней жидкости на всасывании и нагнетании.

Производительность насоса [1, с. 10; 3]

Q = q ∙ n ∙ ,

где q – рабочий объём насоса, /об;

q = ,

где n – КПД насоса;

− объёмный КПД насоса;

q = = 195, 5 /об.

По ГОСТ 13824-68 [1, табл. 9, c.l 1] принимаем q = 200 см³/об. В этом случае теоретическая прочность насоса:

Q_T = q ∙ n,

где q – рабочий объём насоса, /об;

n − частота вращения насоса, ;

Q_T = 200 10^-3 588 = 118 л/мин

Фактическая производительность насоса

= ,

где Q_T − рабочий объём насоса, /об;

− КПД насоса;

= 118 ∙ 0, 76 = 90 л/мин.

Перепад давления в насосе

Давление рабочей жидкости на выходе из насоса:

где – требуемый номинальный перепад давления в дросселе;

суммарные потери давления сливного трубопровода;

– КПД силового цилиндра;

заданное усилие на штоке при номинальном давлении;

– площадь поршня;

– площадь штоковой полости цилиндра;

– суммарные потери давления нагнетательного трубопровода.

Перепад давления в насосе:

где – потери давления в линии всасывания

Знак зависит от положительный если растягивается, отрицательный если сжимается. Знак + потому, что Δ Рвс отрицательное (разряжение)

Мощность для привода насоса

N = 1000 ,

где − фактическая производительность насоса, л/мин;

− давление рабочей жидкости на выходе из насоса, МПа;

− КПД насоса, м³/с;

− КПД редуктора насоса;

N = 1000 ∙ = 3, 4 кВт.

КПД гидропривода

КПД магистрали

где − давление рабочей жидкости на выходе из насоса, МПа;

− общие потери давления рабочей жидкости, МПа;

= = 0, 999.

КПД гидропривода

Конструктивное совершенство гидропривода оценивается по величине его КПД, который учитывает возникающие объёмные, механические и гидравлические потери. Объёмные потери связаны с утечками и учитываются объёмными КПД. Утечки зависят от величины зазоров, их протяженности, давления и вязкости жидкости. В насосах и гидроцилиндрах утечки связаны с перетеканием части жидкости через имеющиеся зазоры из зоны нагнетания в зону всасывания или слива без совершения полезной работы.

Механические потери связанны с затратами энергии на трение движущихся частей, а также на трение их о жидкость и учитываются механическим КПД.

Гидравлические потери связаны с трением жидкости о стенки трубопроводов, каналов, а также между слоями и учитываются гидравлическим КПД.

= ∙

где − КПД насоса;

− КПД гидроцилиндра;

− КПД магистрали;

= 0, 76 ∙ 0, 83 ∙ 0, 999 = 0, 63.

Заключение

В ходе расчета курсового проекта я ознакомился с основными частями объёмного гидропривода, произвел расчет трубопроводов, рассчитал параметры гидроцилиндра, выбрал параметры насоса, рассчитал КПД гидропривода.

Потери давления в нагнетательном трубопроводе 0, 048 МПа; Потери давления в сливной линии 0, 058 МПа; Потери давления во всасывающем трубопроводе 0, 0024 МПа; Общие потери давления в трубопроводе 0, 1084 МПа; Фактическая производительность насоса 90 л/мин; Мощность для привода насоса 3, 4 кВт; КПД магистрали 0, 986; КПД гидропривода 0, 63.

КПД гидропривода составляет 63 %, остальные 37 % идут на внутренние утечки и на нагрев жидкости.

Содержание

Введение. 4

1 Выбор схемы гидропривода. 5

1.1 Характеристика рабочей жидкости. 5

1.2 Выбор длин трубопроводов. 6

1.3 Местные сопротивления. 6

2 Выбор диаметров трубопровода. 7

2.1 Нагнетательный трубопровод. 7

2.2 Режимы движения жидкости в нагнетательном трубопроводе. 8

2.3 Сливной трубопровод. 8

2.4 Режимы движения жидкости в сливном трубопроводе. 9

2.5 Всасывающий трубопровод. 9

2.6 Режимы движения жидкости во всасывающем трубопроводе. 9

3 Потери давления в нагнетательном трубопроводе. 9

3.1 Потери давления по длине трубопровода. 9

3.2 Местные потери давления в нагнетательном трубопроводе. 10

3.3 Суммарные потери давления в трубопроводе. 10

4 Потери давления в сливном трубопроводе. 10

4.1 Потери давления по длине трубопровода. 10

4.2 Местные потери давлений. 10

4.3 Суммарные потери в сливном трубопроводе. 11

5 Потери давления во всасывающем трубопроводе. 11

5.1 Потери давления по длине трубопровода. 11

5.2 Местные потери давления. 11

5.3 Суммарные потери давления во всасывающем трубопроводе. 11

6 Общие потери давления в трубопроводах. 12

7 Параметры гидродцилиндра. 12

7.1 Площадь штоковой полости цилиндра. 12

7.2 Ориентировочные диаметры.. 12

7.3 Площадь поршня. 13

8 Расчет параметров дросселя. 13

8.1 Выбор дросселя. 13

8.2 Размеры рабочих окон дросселя. 13

9 Параметры насоса. 14

9.1 Частота вращения насоса. 14

9.2 Рабочий объём насоса. 14

9.3 Перепад давления в насосе. 15

9.4 Мощность для привода насоса. 16

10 КПД гидропривода. 16

10.1 КПД магистрали. 16

10.2 КПД гидропривода. 16

Заключение. 18

Список использованных источников. 19

Введение

1. Высокая компактность

2. Возможность реализации больших передаточных чисел

3. Небольшая инерционность

4. Бесступенчатое регулирование скорости движения

5. Удобство и простота управления

6. Независимое расположение сборочных единиц привода

7. Надежное предохранение от перегрузок приводного двигателя

8. Применение унифицированных сборочных единиц

К недостаткам гидропривода относятся:

Сравнительно невысокий КПД;

Возможность нестабильной работы, вызываемой температурными колебаниями вязкости рабочей жидкости.

1 Выбор схемы гидропривода

Рисунок 1 – « Насос – Цилиндр» дроссельное регулирование в нагнетательной линии

Характеристика рабочей жидкости

Вязкость – одно из наиболее важных параметров жидкости. Под вязкостью понимают свойство жидкости сопротивляться деформации сдвига. Она характеризует силы трения, возникающие при движении жидкости между слоями. Вязкость влияет на потери энергии при движении жидкости и на утечки.

Динамическая вязкость характеризуется коэффициентом динамической вязкости .