Расчет объемных гидропередач

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГАОУ «Уральский Федеральный Университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Кафедра гидравлики

Расчет объемных гидропередач

КУРСОВАЯ РАБОТА

по гидравлике и гидроприводу

Расчетно-пояснительная записка

I. Однодвигательные гидропередачи

. Исходные данные

тип цикла:                                                 «ХХ-РХ1-РХ2-БО»;

тип гидродвигателя:                        силовой цилиндр одноштоковый;

схема циркуляции:                                    открытая (разомкнутая);

способ управления циклом:  по давлению;

тип команды управления циклом:            гидравлическое;

регулирование скорости движения ГД:   включением дросселя на выходе из ГЦ и отключением параллельно соединенных насосов.

рабочее давление в системе:           pэф = 12,5 МПа;

статические нагрузки на выходе:   R1 = 13 кН;          R2 =23 кН;

скорости движения поршня: uХХ = 16 см/с; uРХ1 = 7 см/с; uРХ2 = 4 см/с;

длины хода поршня:    lХХ = 16 см; lРХ1 = 26 см; lРХ2 = 36 см;

длина линий трубопроводов:                   Lн = 2,1 м; Lс = 2,2 м.

. Составление принципиальной гидросхемы и описание ее работы в автоматическом режиме

По заданным условиям составлена принципиальная гидросхема, реализующая необходимый рабочий цикл в автоматическом режиме. Фазы цикла и соответствующие им позиции распределителей указаны в таблограмме:

Таблограмма

Описание работы гидросхемы:

Жидкость подается в поршневую полость от насоса 1 и 2 по трассе (Б)А-Г-Е-Д, а сливается обратно - по трассе Ж-И-К-Л. Осуществляется холостой ход.

В момент времени, когда шток поршня доходит до места внешнего воздействия R1, срабатывает клапан давления 6, настроенный на это воздействие, и перестаёт пропускать рабочую жидкость от насоса 2, и скорость ГД уменьшается. Так начинается рабочий ход 1. Обратный клапан 7 служит для того, что бы насос 2 не заливало рабочей жидкостью, когда в системе большое давление.

В момент времени, когда шток поршня доходит до места внешнего воздействия R2, срабатывает клапан давления 11, настроенный на данное давление в системе, переключает гидрораспределитель 12 в положение «б». Теперь, при сливе рабочей жидкости, ей придется преодолеть дроссель 13, и скорость ГД еще больше снижается. На данном этапе слив рабочей жидкости осуществляется по линии Ж-З-И-К-Л Так начинается рабочий ход 2.

Когда шток поршня достигнет крайнего правого положения, рабочее давление в линии нагнетания резко возрастаёт. В данный момент срабатывает клапан давления 10, настройка которого осуществлена таким образом, что бы давление в системе было больше чем настройка клапанов давления 11 и 6, но меньше, чем настройка предохранительного клапана 3 и 5. Рабочая жидкость при этом переключает главный распределитель 8 в положение «б». Происходит реверс. Начинает осуществляться быстрый отвод.

Во время быстрого отвода давление в линии Г-Д падает, и клапан давления 11 снова перестает пропускать жидкость. Клапан 6 наоборот начинает пропускать рабочую жидкость, нагнетаемую насосом 2. Нагнетание в штоковую полость осуществляется по линии (Б)А-К-И-Ж. Слив осуществляется по линии Д-Е-Г-Л.

Когда поршень достигает крайнего левого положения, давление в штоковой полости резко возрастёт и, как в случае предыдущего реверса, срабатывает клапан давления 9, тем самым переключая главный распределитель 8 в положение «а». Осуществляется реверс. Цикл повторяется.

Остановка поршня в любом положении: необходимо установить гидрораспределитель 4 в положение «а». Вследствие этого насосы напрямую соединяться с баком и давление в системе будет отсутствовать.

Для остановки поршня в исходном положении необходимо установить гидрораспределитель 16 в положение «б». При этом, в не зависимости от положения гидроцилиндра, рабочее давление по линии А-М-Н переключит главный гидрораспределитель 8 в положение «б», а нагнетание будет осуществляться в штоковую полость по линии А-М-З-Ж. При достижении поршнем крайнего левого положения сработает предохранительный клапан 3, не давая насосу 1 испортиться от перегрузок.

3. Расчет рабочих параметров и выбор гидроаппаратуры

) Диаметр поршня и штока гидроцилиндра:

Примем d=25 мм по ГОСТ 6540-48

) Ход поршня S рассчитываем по формуле:

Принимаем S=800 мм по ГОСТ 6540-68

Принимаем гидроцилиндр 3-50 25 800 [1,c 66]

диаметр цилиндра 50 мм;

диаметр штока 25 мм;

давление страгивания и холостого хода не более 0,6 МПа;

ход поршня 780 мм;

масса 16,5 кг;

давление номинальное 16 МПа;

давление максимальное 20 МПа;

скорость поршня до 1,5 м/с;

полный КПД не менее 0,95;

) Максимально необходимый расход жидкости двумя насосами:

Максимально необходимый расход жидкости первым насосом:

Скорость быстрого отвода:

) Минимально необходимое давление при рабочих ходах:

гидросхема давление трубопровод жидкость

5) По расходу и давлению выбраны насосы:

Аксиально-поршневой БГ12-21М [1,c.19] (ТУ2 053 1364-78Е):

· рабочий объем            - 8 см3;

· номинальное давление - 12,5 МПа;

· номинальная подача    - 10,8 л/мин;

· полный КПД                          - 0,75;

· номинальная мощность        - 3,06 кВт;

· частота вращения                  - 1500 об/мин;

· масса                                      - 9,5 кг.

Шестереночный НШ 4-3 [4]

· рабочий объем            - 4 см3;

· номинальное давление - 16 МПа;

· номинальная подача    - 9 л/мин;

· полный КПД                          - 0,94;

· номинальная мощность        - 3,5 кВт;

· частота вращения                  - 3000 об/мин;

· масса                                      - 2,5 кг.

Для насоса выбрано минеральное масло ИГП - 18 (ТУ38 101413 - 78):

· вязкость масла             - 0,25 см2/с;

· плотность                     - 880 кг/м3.

6) По расходу жидкости подбираем гидроаппаратуру:

Гидрораспределитель 8 типа ВХ10.64 [1, с. 129, с. 104];

Предохранительный клапан 3 и 5 типа ДГ54-23 на давление 10-20 МПа [1, с. 152];

Клапаны ограничения давления 6, 9, 10, 11 типа VMP.20 [5];

- Золотники 12 типа ВХ10.573Е [1, c 129, c. 104];

Золотники 16 типа ВММ10.573Е [1, c 129, c. 104];

Обратный клапан 7, 14, 17 типа Г51-23

Фильтр всасывающий 19 У491.033Б.000 (1.1.32-25):

Для блокировки привода в любом положении - кран ПГ 74-10 (10-30 л/мин).

) Диаметр трубопровода в линии нагнетания при допустимой скорости потока v1 = 3,6 м/с составляет

Принимаем d1 = 10 мм по ГОСТ 16516-80.

) Расход жидкости и диаметр трубопровода в линии слива при v2 = 2 м/с

Определяем действительную скорость при холостом ходе при =18,84 л/мин :

И определим фактическую скорость быстрого отвода:

Принимаем d2 = 12 мм по ГОСТ 16516-80.

) Расчет параметров ОГП при рабочих ходах:

Определим параметры ОГП при рабочем ходе 1:

Расходы жидкости в трубопроводах :

линии нагнетания:

линии слива:

Определяем скорости потока в трубах при рабочем ходе 1:

линии нагнетания:

линии слива:

Определим режим течения в трубах при рабочем ходе 1:

линии нагнетания:

- ламинарный режим;

линии слива:

- ламинарный режим.

Расходы жидкости в трубопроводах при рабочем ходе 2:

линии нагнетания:

линии слива:

Определяем скорости потока в трубах при рабочем ходе 2:

линии нагнетания:

линии слива:

Определим режим течения в трубах при рабочем ходе 2:

линии нагнетания:

- ламинарный режим;

линии слива:

- ламинарный режим.

Определим коэффициенты линейных потерь давления при рабочем ходе 1:

в линии нагнетания:

в линии слива:

Определим коэффициенты линейных потерь давления при рабочем ходе 2:

в линии нагнетания:

в линии слива:

Определим линейные потери давления в линиях при рабочем ходе 1.

нагнетания:

слива:

) Суммарные потери давления в гидросистеме:

Местные потери в линии нагнетания:

в гидрораспределителе 8

Где  табличный расход, взятый по справочнику[1,с 109]

в фильтре

Выбран напорный фильтр по ТУ2-053-1778-86 [6,с 274]

Номинальное давление 32 МПа.

Номинальная тонкость фильтрации 25 мкм.

Перепад давления 0,08 МПа.

Местные потери в линии слива:

в дросселе:

         [1, c 186]

в гидрораспределителе 8: [6, c 78]

Общие потери давления:

Мощность приводного двигателя насоса определяется по формуле:

где    k = 1,25 - коэффициент резерва мощности.

Характеристика сети

Список литературы

1.       В.К. Свешников «Станочные гидроприводы. Справочник. 1982 г.»

2.       В.Ю. Энгель «Гидравлика и Гидропривод: Методические указания и варианты заданий к курсовой расчетно-графической работе. 2004 г.»

.        В.К. Свешников «Станочные гидроприводы. Справочник. 2004 г.»

4.       Сайт гидравлического оборудования. www.npo-com.ru <http://www.npo-com.ru>

.        Сайт пневмоавтоматики. www.pnevmo-gidro.ru <http://www.pnevmo-gidro.ru>

.        В.К. Свешников «Станочные гидроприводы. Справочник. 1995 г.»