М
инистерство
образования и науки Украины
Сумский государственный университет
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ с заданиями и примером расчета к курсовой работе по дисциплине “Гидравлика, гидро- и пневмоприводы” для студентов направления подготовки 6.050502 “Инженерная механика” дневной формы обучения
Сумы
Сумский государственный университет
2014
Методические указания с заданиями и примером расчета к курсовой работе по дисциплине “Гидравлика, гидро- и пневмоприводы” для студентов направления подготовки 6.050502 “Инженерная механика” дневной формы обучения/ составитель Н. М. Олада.– Сумы: Сумский государственный университет, 2014.– 24 с.
КАФЕДРА ПРИКЛАДНОЙ ГИДРОАЭРОМЕХАНИКИ
Содержание
1. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ 4
1.1. Принципиальная схема объемного гидропривода, общая характеристика его элементов 4
1.2. Задача и объем курсовой работы, исходные данные к ней 5
1.3. Расчет длины гидролиний 8
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ЦИЛИНДРА, А ТАКЖЕ ПОДАЧИ НАСОСА 9
2.1. Определение размеров гидроцилиндра 9
2.2. Определение подачи насоса 10
3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ГИДРОПРИВОДА 11
3.1. Расчет расходов рабочей жидкости в гидравлических линиях системы гидропривода 11
3.2. Расчет и предварительный выбор внутренних диаметров гидролиний 13
3.3. Режимы течения жидкости в гидролиниях, выбор их внутренних диаметров 14
3.4. Определение средних скоростей течения рабочей жидкости в гидролиниях 16
3.5. О потерях давления в гидросистеме 17
3.6. Давление, создаваемое насосом 22
4. РАСЧЕТ ПОЛЕЗНОЙ МОЩНОСТИ ГИДРОЦИЛИНДРА, МОЩНОСТИ ГИДРОПРИВОДА И ЕГО КПД 23
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 25
Приложение А. Титульный лист курсовой работы 26
Приложение Б. Рекомендации по выполнению пояснительной записки к курсовой работе 27
1. Задание на курсовую работу
1.1. Принципиальная схема объемного гидропривода, общая характеристика его элементов
С
хема
гидравлическая принципиальная системы
объемного гидропривода приведена на
рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 – Схема гидравлическая принципиальная объемного гидропривода
Перечень элементов гидропривода согласно этой схеме: Б – гидробак открытый под атмосферным давлением со сливным трубопроводом, выходящим под уровень рабочей жидкости; Н – насос постоянной производительности с одним направлением потока; Р – распределитель 4/2 (4 –четырехлинейный, 2 – двухпозиционный), Ц – гидроцилиндр двустороннего действия с односторонним штоком; КП – клапан переливной с собственным управлением; ДР – дроссель регулируемый; Ф – фильтр полнопоточный.
Эти элементы гидропривода соединяются между собой следующими гидравлическими линиями (трубопроводами): 1-1 – всасывающая, 2-2 – напорная, 3-3 – сливная, 4-4 – линия управления.
Рабочая жидкость из бака Б подается насосом Н в рабочую (поршневую) полость гидроцилиндра Ц через распределитель Р. Шток поршня гидроцилиндра (рабочий орган) нагружен усилием F и при этом перемещается со скоростью n. Излишек жидкости, подаваемой насосом Н при требуемой величине давления, отводится в бак Б через переливной клапан КП. Для регулирования скорости перемещения рабочего органа используется регулируемый дроссель ДР. Отработанная жидкость из сливной полости гидроцилиндра Ц через дроссель ДР и фильтр Ф сливается в бак Б.
1.2. Задача и объем курсовой работы, исходные данные к ней
Задачей настоящей курсовой работы является выполнение расчета системы объемного гидропривода, в процессе которого студенты получают практические навыки по решению конкретных инженерных задач, углубляют и закрепляют знания, полученные при изучении дисциплины “Гидравлика, гидро- и пневмоприводы”.
При этом определяют размеры (основные) гидроцилиндра и подачу насоса, гидравлические и геометрические параметры гидравлических линий, рассматривают потери давления в них и соответствующей гидроаппаратуре – распределителе, дросселе, а также в фильтре, рассчитывают давление, создаваемое насосом, полезную мощность гидроцилиндра, мощность и КПД гидропривода.
При выполнении расчета гидравлических потерь в гидроприводе учитываются имеющиеся местные сопротивления: распределитель, дроссель, фильтр, плавные повороты гидролиний и их штуцерные присоединения, тройник, внезапные расширения потока на выходе из напорной гидролинии в поршневую полость гидроцилиндра и на выходе из сливной гидролинии в гидробак, а также внезапное сужение потока на входе из штоковой полости гидроцилиндра в сливную гидролинию.
Численные значения параметров, необходимых для выполнения расчета системы объемного гидропривода, приведены в таблице 1.1 для каждого варианта задания.
Номер варианта задания к курсовой работе (№) берется студентом согласно порядковому номеру его фамилии в алфавитном списке группы.
Таблица 1.1. Заданные параметры и их численные значения
Вариант № |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Усилие на штоке F, кН |
80 |
63 |
50 |
80 |
70 |
75 |
63 |
70 |
Скорость поршня п, м/мин |
4,0 |
6,0 |
3,2 |
2,5 |
3,0 |
4,5 |
5,0 |
2,8 |
Перепад давления на поршне гидроцилиндра pг, МПа |
6,3 |
2,5 |
1,6 |
4,0 |
1,6 |
2,5 |
1,6 |
2,5 |
Рабочая жидкость (марка масла) |
Трансф. |
Т-57 |
И-30 |
АМГ-10 |
И-50 |
И-30 |
Т-57 |
И-57 |
Механический КПД гидроцилиндра ηм |
0,88 |
0,89 |
0,90 |
0,91 |
0,92 |
0,92 |
0,91 |
0,90 |
Объемный КПД насоса ηо |
0,92 |
0,93 |
0,94 |
0,95 |
0,92 |
0,93 |
0,94 |
0,95 |
Полный КПД насоса ηнас |
0,74 |
0,77 |
0,80 |
0,83 |
0,75 |
0,78 |
0,81 |
0,84 |
Коэффициент Дарси в напорной гидролинии λн |
0,0310 |
0,0320 |
0,0340 |
0,0360 |
0,0380 |
0,0400 |
0,0305 |
0,0315 |
Коэффициент Дарси в сливной гидролинии λсл |
0,0205 |
0,0215 |
0,0225 |
0,0235 |
0,0245 |
0,0255 |
0,0265 |
0,0275 |
Потери давления в распределителе (напорная гидролиния) pр.н, МПа |
0,100 |
0,105 |
0,110 |
0,115 |
0,120 |
0,125 |
0,120 |
0,125 |
Потери давления в распределителе (сливная гидролиния) pр.сл, МПа |
0,050 |
0,055 |
0,060 |
0,065 |
0,070 |
0,075 |
0,080 |
0,070 |
Потери давления в дросселе pдр.сл, МПа |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
Потери давления в фильтре pф.сл, МПа |
0,10 |
0,12 |
0,14 |
0,16 |
0,18 |
0,20 |
0,19 |
0,17 |
Вакуум на входе в насос pвак, Па |
–500 |
–600 |
–700 |
–800 |
–900 |
–1000 |
–1100 |
–1200 |
Продолжение таблицы 1.1
Вариант № |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
Усилие на штоке F, кН |
80 |
100 |
125 |
110 |
90 |
80 |
75 |
63 |
Скорость поршня п, м/мин |
3,6 |
4,5 |
3,6 |
4,8 |
5,2 |
2,8 |
6,0 |
4,0 |
Перепад давления на поршне гидроцилиндра pг, МПа |
4,0 |
4,0 |
6,3 |
10,0 |
6,3 |
2,5 |
4,0 |
2,5 |
Рабочая жидкость (марка масла) |
И-20 |
АМГ-10 |
И-20 |
АМГ-10 |
И-20 |
И-30 |
И-30 |
И-50 |
Механический КПД гидроцилиндра ηм |
0,89 |
0,88 |
0,88 |
0,89 |
0,90 |
0,91 |
0,92 |
0,91 |
Объемный КПД насоса ηо |
0,95 |
0,94 |
0,93 |
0,92 |
0,92 |
0,93 |
0,94 |
0,95 |
Полный КПД насоса ηнас |
0,85 |
0,82 |
0,79 |
0,76 |
0,77 |
0,80 |
0,81 |
0,82 |
Коэффициент Дарси в напорной гидролинии λн |
0,0325 |
0,0335 |
0,0345 |
0,0355 |
0,0365 |
0,0375 |
0,0385 |
0,0395 |
Коэффициент Дарси в сливной гидролинии λсл |
0,0285 |
0,0295 |
0,0210 |
0,0220 |
0,0230 |
0,0240 |
0,0250 |
0,0260 |
Потери давления в распределителе (напорная гидролиния) pр.н, МПа |
0,125 |
0,130 |
0,115 |
0,110 |
0,100 |
0,100 |
0,105 |
0,105 |
Потери давления в распределителе (сливная гидролиния) pр.сл, МПа |
0,060 |
0,045 |
0,050 |
0,045 |
0,050 |
0,055 |
0,055 |
0,060 |
Потери давления в дросселе pдр.сл, МПа |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
Потери давления в фильтре pф.сл, МПа |
0,15 |
0,13 |
0,11 |
0,20 |
0,19 |
0,18 |
0,17 |
0,16 |
Вакуум на входе в насос pвак, Па |
–1300 |
–1400 |
–1500 |
–1550 |
–1450 |
–1350 |
–1250 |
–1150 |
Продолжение таблицы 1.1
Вариант № |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
Усилие на штоке F, кН |
100 |
125 |
50 |
90 |
110 |
70 |
90 |
110 |
Скорость поршня п, м/мин |
5,0 |
4,5 |
4,0 |
4,5 |
4,2 |
2,5 |
4,0 |
4,5 |
Перепад давления на поршне гидроцилиндра pг, МПа |
6,3 |
10 |
2,5 |
4,0 |
4,0 |
4,0 |
2,5 |
6,3 |
Рабочая жидкость (марка масла) |
АМГ-10 |
Трансф. |
И-20 |
И-30 |
Трансф. |
И-50 |
АМГ-10 |
И-20 |
Механический КПД гидроцилиндра ηм |
0,90 |
0,89 |
0,88 |
0,88 |
0,90 |
0,89 |
0,91 |
0,92 |
Объемный КПД насоса ηо |
0,94 |
0,93 |
0,92 |
0,95 |
0,92 |
0,93 |
0,94 |
0,95 |
Полный КПД насоса ηнас |
0,79 |
0,77 |
0,78 |
0,81 |
0,79 |
0,75 |
0,78 |
0,80 |
Коэффициент Дарси в напорной гидролинии λн |
0,0330 |
0,0350 |
0,0370 |
0,0390 |
0,0315 |
0,0345 |
0,0365 |
0,0395 |
Коэффициент Дарси в сливной гидролинии λсл |
0,0270 |
0,0280 |
0,0290 |
0,0220 |
0,0245 |
0,0215 |
0,0210 |
0,0255 |
Потери давления в распределителе (напорная гидролиния) pр.н, МПа |
0,110 |
0,110 |
0,115 |
0,115 |
0,120 |
0,120 |
0,125 |
0,100 |
Потери давления в распределителе (сливная гидролиния) pр.сл, МПа |
0,060 |
0,065 |
0,065 |
0,070 |
0,070 |
0,075 |
0,075 |
0,060 |
Потери давления в дросселе pдр.сл, МПа |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
Потери давления в фильтре pф.сл, МПа |
0,15 |
0,14 |
0,13 |
0,12 |
0,11 |
0,10 |
0,13 |
0,17 |
Вакуум на входе в насос pвак, Па |
–1050 |
–650 |
–850 |
–750 |
–650 |
–550 |
–1000 |
–1500 |
Примечание. Исходные данные (задание) для выполнения примера расчета:
– усилие на штоке F = 100 кН;
– скорость поршня n = 4 м/мин;
– перепад давления на поршне гидроцилиндра pг = 10 МПа;
– рабочая жидкость – масло АМГ-10;
– механический КПД гидроцилиндра м = 0,9;
– объемный КПД насоса о = 0,95;
– полный КПД насоса нас = 0,75;
– коэффициент
Дарси в напорной гидролинии
;
– коэффициент
Дарси в сливной гидролинии
;
– потери
давления в распределителе (напорная
гидролиния)
;
– потери
давления в распределителе (сливная
гидролиния)
;
– потери
давления в дросселе
;
– потери
давления в фильтре
;
– вакуум
на входе в насос
.