4. Выбор типа объемного насоса.
Определяем
давление, создаваемое насосом как сумму
давления жидкости на поршень гидроцилиндра
и общих потерь давления в схеме
гидропривода ∑ △
, т.е.
=
+ ∑ △
, Па ;
=
3,86
+ 0,396 = 4,266 МПа
Исходя
из давления
и расчетной подачи насоса
выбираем насос шестеренчатый (табл. 10
приложения Гидравлический расчет
объемного гидропривода.. 
Методические
указания по выполнению расчетно –
графической работы / сост. Жуков Н. П. –
Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та,
2010. – 32с.).
Расчет основных параметров насоса.
Мощность на валу насоса.
=
;
где
η =
- полный КПД насоса,
=
0,98 ÷ 0,99 - объемный КПД;
= 0,75 ÷ 0,85 – механический КПД; η = 0,85 ÷
0,99;
=
=
0,12 ∙
Вт = 0,12кВт.
4.3.2. Модуль зубчатого зацепления.
Модуль зацепления т определяется из выражения
где - расчетная (теоретическая) подача насоса, л/мин.
= 0,021 ∙ /с = 1,26 л/мин;
=
=
1,2; принимаем m
= 2,5 мм
Определяем число оборотов n зубчатого колеса. Минимальная допустимая окружная скорость колеса.
=
0,17 ∙
;
=
0,17 ∙
=
3,6 м/с ;
Наибольшая
допустимая скорость зубчатых колес
=
4,3 м/с (табл. 11 приложения Гидравлический
расчет объемного гидропривода.
Методические указания по выполнению
расчетно – графической работы / сост.
Жуков Н. П. – Тамбов: Изд-во Тамб. гос.
техн. ун-та, 2010. – 32с.),
принимаем
= 3,5 м/с , тогда
n
=
;
n
=
=
22,3 об/с ; где
- диаметр наружной окружности колеса,
= m ( z + 2) = 2,5 (18 + 2) = 50 мм;
Диаметр
начальной окружности колеса
= m ∙ z; мм
= 2,5 ∙ 18 = 45 мм;
Ширина зубчатого венца
b
=
;
b
=
=
26 мм
;
Шаг зубьев на начальной окружности
τ
=
;
τ
=
=
8,72 мм;
5. Расчет зависимости потребляемой мощности силового гидроцилиндра от числа оборотов насоса = f (n).
Принимаем
= 0,8 n;
n
= 22,3 об/с. Подача насоса
=
2∙π∙
∙b∙m∙
∙
;
= 2∙ 3,14∙ 0,050∙ 0, 5∙ 0,026 ∙ 17,84∙0,99 = 0,621 ∙ ;
5.1. Всасывающая линия (участок 1): = 0,032 м ; = 8 ∙ ;
Скорость течения жидкости
=
,
м/с ;
=
=
0,78 м/c
Число Рейнольдса
Re = ;
Re
=
=
856
Коэффициент
потерь на трение
= 75 / Re
;
= 75 / 856 = 0,088
Потери давления на трение по длине
△
=
∙
ρ g ;
△
=
0,088
∙ 890
∙ 9,81
=
440
МПа
Потери давления в плавном повороте
△
=
∙
∙
∙ρ
g
;
где
1,36 (рис.2);
, где А = 22,1 (Стр.145 Аврутин Р. Д. Справочник
по гидроприводам металлорежущих станков.
– М.: Машиностроение, 1965. – 267с.), при α =
15о
△ = 1,36 ∙ 1,97∙ ∙890 ∙ 9,81 = 725 Па;
5.2. Нагнетательная линия (участок 2). = = 1,45м; = 20мм;
= 3,14 ∙ ;
Скорость течения жидкости
=
,
м/с;
=
=
2,0 м/c
Число Рейнольдса
Re = ;
Re
=
=
1379;
Коэффициент потерь на трение = 75 / Re ; = 75 / 1379 = 0,055 ;
Потери давления по длине трубы
△ = ∙ ρ g ;
△
=
0,055
∙ 890
∙ 9,81
=
5874
Па
Потери давления в местных сопротивлениях.
В
плавном повороте:
△
=
∙
∙
∙ρ
g
;
где
1,1 (рис.2);
, где А = 22,1 (Стр.145 Аврутин Р. Д. Справочник
по гидроприводам металлорежущих станков.
– М.: Машиностроение, 1965. – 267с.),
△ = 1,1 ∙ 1,22∙ ∙890 ∙ 9,81 = 2350 Па ;
В
обратном клапане: △
=
0,2 ∙
=
0,057 МПа ( п. 2.3);
В
дросселе: △
=
0,02 ∙
=
0,005340 МПа ;
В распределителе золотниковом:
△
=
6
∙ 890
∙ 9,81
= 10680
Па;
Общие потери давления на участке △ ;
△ = 5874 + 2350 + 57000 + 10680 =81244 Па
5.3.
Исполнительная линия (участок 3).
=
=
0,20 м ;
=
=
4,2 м ;
=
3,14 ∙
;
=
=
1379 ;
=
=
0,055 ;
=
=
2 м/с ;
Потери давления по длине трубы
△ = ∙ ρ g ;
△
=
0,055
∙ 890
∙ 9,81
=
20559
Па;
Потери напора в поворотах:
△
=
6 ∙
∙
∙
∙ρ
g
;
где 1,1 (рис.2); △ = 6 ∙ 1,1 ∙ 1,8 ∙ ∙890 ∙ 9,81 = 21146 Па ;
Потери
напора в золотнике напорном: △
= 0,3
∙
=
0,021 МПа;
Потер напора на входе и выходе из силового гидроцилиндра:
△
=
b
∙
) ∙
∙ρ
g;
△ = 1,1 ∙ 2,5 ∙ ∙890 ∙ 9,81 = 4895 Па;
Общие
потери на участке △
= 20559+21146+21000+4895=67600
Па
5.4. Сливная линия (участок 4). = = 0,32 м ; = = 0,7 м ;
=
= 8 ∙
;
=
=
856 ;
=
=
0,088 ;
=
=
0,78 м/с ;
Потери давления по длине трубы
△ = ∙ ρ g ;
△
=
0,088
∙ 890
∙ 9,81
=
521
МПа;
Потери давления в двух плавных поворотах:
△
=
2 ∙
∙
∙
∙ρ
g
;
где 1,2 (рис.2); △ = 2 ∙ 1,2 ∙ 1,5 ∙ ∙890 ∙ 9,81 = 974 Па ;
Потери давления в фильтре :
△
=
5,95
∙
∙
∙
μ
;
△
=
5,95
∙
∙
∙
= 0,0784
МПа;
Потери
напора в концевых присоединениях (16
штук). Применяем усредненное значение:
= 1,5 м/с ;
= 1,1 ;
= 0,12;
△
=
n
∙
∙
∙
∙
∙ρ
g
;
△
=
16 ∙ 1,1∙ 0,12∙ ∙
∙890
∙ 9,81= 1664 Па
Полная потеря давления на трассе при = 0,8 n ;
△р
=
+
)
=
440 + 725 + 81244 + 67600+521+974+1604 = 229177 Па;
Принимаем
= 1,2 n
;
n
= 22,3 об/с;
= 1,2 ∙ 22,3 = 26,76 об/с Подача насоса
= 2∙ π ∙ ∙b∙ m ∙ ∙ ;
= 2∙3,14∙0,050∙0, 5∙0,026∙26,76∙0,85 = 0,931 ∙ ;
а) Всасывающая линия (участок 1): = 0,032 м ; = 8 ∙ ;
Скорость течения жидкости
= , м/с ;
=
=
1,16 м/c
Число Рейнольдса
Re = ;
Re
=
=
1280
Коэффициент потерь на трение = 75 / Re ; = 75 / 1280 = 0,088
Потери давления на трение по длине
△ = ∙ ρ g ;
△
=
0,059
∙ 890
∙ 9,81
=
673
Па;
Потери давления в плавном повороте
△
=
∙
∙
∙ρ
g;
где 1,36 (рис.2); , где А = 22,1 (Стр.145 Аврутин Р. Д. Справочник по гидроприводам металлорежущих станков. – М.: Машиностроение, 1965. – 267с.), при α = 30;
△
=
1,36
∙ 1,97∙
∙890
∙ 9,81
=
1716 Па ;
△р = + ) = 673+1716 = 2389 Па;
б)
Нагнетательная линия (участок 2).
=
=
1,2 м;
=
20мм;
= 3,14 ∙ ;
Скорость течения жидкости
= , м/с
=
=
2,96 м/c
Число Рейнольдса
Re = ;
Re
=
=
2041;
Коэффициент потерь на трение = 75 / Re ; = 75 / 2041 = 0,037 ;
Потери давления по длине трубы
△ = ∙ ρ g;
△
=
0,037
∙ 890
∙ 9,81
=
8656
Па;
Потери давления в плавном повороте
△
=
∙
∙
∙ρ
g;
где 1,1 (рис.2); △ = 1,1 ∙ 1,1∙ ∙890 ∙ 9,81 = 4718 Па ;
△
=
0,2 ∙
=
0,127945 МПа;
△
=
0,2 ∙
=
0,015518 МПа;
△
=
6 ∙
∙ 890
∙ 9,81= 23393 Па;
Общие
потери на участке △
;
△
= 8656+4718+127945+23393
= 320230 Па;
в) Исполнительная линия (участок 3). = 20 мм; = 4,2 м;
= 3,14 ∙ ; = = 2041 ; = = 0,037 ;
=
,
м/с ;
= = 2,96 м/c ;
Потери давления по длине трубы
△ = ∙ ρ g ;
△ = 0,037 ∙ 890 ∙ 9,81 = 30276 Па;
Потери напора в шести плавных поворотах:
△ = 6 ∙ ∙ ∙ ∙ρ g ;
где 1,1 (рис.2); △ = 6 ∙ 1,1 ∙ 1,8 ∙ ∙890 ∙ 9,81 = 46318 Па ;
Потери напора в золотнике напорном:
△
=
0,3
∙
=
0,0478 МПа;
Потери напора на входе и выходе из силового гидроцилиндра:
△ = b ∙ ) ∙ ∙ρ g ;
△ = 1,1 ∙ 2,5 ∙ ∙890 ∙ 9,81 = 1072 Па;
Общие
потери на участке
△
= 30276+46318+47800+1072=125466
Па;
г) Сливная линия (участок 4). = 32мм ; = = 0,7 м ;
= 8 ∙ ; = = 1280 ; = = 0,059 ;
= , м/с ;
=
=
1,16 м/c
;
Потери
давления по длине трубы
△ = ∙ ρ g ;
△ = 0,059 ∙ 890 ∙ 9,81 = 773 Па;
Потери давления в двух плавных поворотах:
△ = 2 ∙ ∙ ∙ ∙ρ g ;
△ = 2 ∙ 1,05 ∙ 1,5 ∙ ∙890 ∙ 9,81 = 2154 Па;
Потери давления в фильтре:
△ = 5,95 ∙ ∙ ∙ μ
△
=
5,95
∙
∙
∙
= 0,117536
МПа;
Потери напора в концевых присоединениях (16 штук).
△
=
n
∙
∙
∙
∙
∙ρ
g
;
где n =16; = 1,05; = 0,13;
△
=
16 ∙ 1,05∙ 0,13∙ ∙
∙890
∙ 9,81= 1845 Па;
Общие
потери давления на участке
;
=
773 + 2154 + 117536 + 1845 = 120648 Па;
Суммарные потери давления в трассе при = 1,2 n;
∑△
=
2389+320230+125466+120648=568733 Па;
Определяем потребную мощность на валу насоса:
N
=
;
а)
При
n
= 22,3 об/с ; Q
= 0,021∙
/c
;
P = + △p ;
N
=
=
Вт = 2,59 кВт ;
б)
При
= 0,8 n
= 17,84 об/с ;
= 0,621 ∙
/c
;
=
+
△
;
P
=
+
=
Па;
=
=
Вт = 1,55 кВт ;
в)
При
= 1,2 n
= 26,76 об/с ;
= 0,931 ∙
/c
;
=
+
△
;
P
=
+
=
Па;
=
=
Вт = 2,71 кВт;
№ |
n, об/c |
P, МПа |
Q, л/с |
N, кВт |
n |
22,3 |
2,266 |
0,776 |
2,09 |
|
17,84 |
2,10 |
0,621 |
1,55 |
|
26,76 |
2,44 |
0,931 |
2,71 |
Рис. 2
Список используемой литературы
1. Вильнер Я.М., Ковалев Я.Т., Некрасов Б.Б. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам, - Минск: Высшая школа, 1976. -287с.
2. Ермаков В.В. Основы расчета гидропривода - М.: Машгиз, 1951. - 247 с.
3. Аврутин Р.Д. Справочник по гидроприводам металлорежущих станков. - М.: Машиностроение, 1965. -267 с.
4. Богданович Л.Б. Гидравлические приводы в машинах. - М.: Машгиз, 1962.-161 с.
5. Башта Т.М. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем. - М.: Машиностроение, 1974. -606с.
6. Бурдун Г.Д., Колашников Н.В., Стоцкий Л.Р. Международная система единиц. - М.: Высшая школа, 1964. -274с.
7. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. Справочное пособие. -М.: Машиностроение, 197I. -671с.
