m0945
.pdf
Снова проверить соблюдение условия б:
|
|
|
2 |
|
|
|
5 |
|
|||
|
|
дм |
D |
. |
|
Тдм uсп сп Тн 0 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
uсп |
|
|
|
|
Задание на дом
(14.4)
Рассчитать нагрузочные характеристики муфты, выбранной при решении задачи 14.1, приняв сначала р , затем 0 ,
наложить эти характеристики на механическую характеристику двигателя ωд = f(Тд), убедиться в правильности выбора муфты. Если применена согласующая передача, нагрузочную характеристику рассчитать по зависимости
|
|
Т |
|
|
|
uсп |
|
|
2 |
|
D5 |
||
|
||
|
|
|
|
|
/(u |
|
) |
сп |
сп |
|
.
(14.5)
15. Выбор гидродинамического трансформатора
Вопросы для проверки готовности студентов к работе
1.Назначение гидродинамического трансформатора (ГТ).
2.Конструктивные отличия ГТ от гидродинамической муфты.
3.Почему при работе ГТ в режиме трансформатора вращающие моменты на насосном и турбинном колесах существенно различны?
4.Вывод зависимости η = ki для ГТ.
5.Что называют нагрузочной характеристикой ГТ и почему ГТ имеет бесконечное множество нагрузочных характеристик?
6.При каких условиях ГТ переходит в режим гидродинамической муфты? Что достигается этим переходом?
7.Необходимые условия правильного выбора ГТ к двигателю.
8.В каких случаях между двигателем и ГТ необходима механическая согласующая передача: а) ускоряющая; б) замедляющая?
9.Как влияет ГТ на механическую характеристику привода рабочего органа или ходового оборудования? В чем это проявляется при работе машины?
Задание 15.1. Даны механическая характеристика ωд = f(Тд) дизельного двигателя (рис. 15.1) и безразмерные характеристики ряда подобных трансформаторов, изображенные в виде графиков
η= f(i), λ = f(i) и k = f(i) (рис. 15.2). Диаметры насосного колеса D
51
трансформаторов равны 0,16; 0,20; 0,24; 0,28; 0,32; 0,36; 0,4; 0,44; 0,48; 0,52; 0,56 м.
Рис. 15.1. Механическая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
(внешняя) характеристика |
|
|
|
|
Рис. 15.2. Безразмерные |
|
|
|||||||||||||||
дизельного двигателя ωд = f(Тд) |
|
|
|
|
характеристики ГТ |
|
|
|
||||||||||||||
Номинальная мощность двигателя приведена ниже. |
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Параметр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
Рдн, кВт |
16 |
17 |
20 |
22 |
25 |
27 |
|
30 |
32 |
35 |
37 |
40 |
|
42 |
45 |
47 |
50 |
52 |
55 |
57 |
60 |
65 |
Отношение максимального момента Тдм к номинальному моменту Тдн равно 1,15.
Цель – к дизельному двигателю подобрать один из трансформаторов и при необходимости определить передаточное отношение uсп согласующей передачи между дизелем и трансформатором.
Указания к решению
Трансформатор и согласующая передача подобраны к дизелю правильно, если:
а) при работе ГТ в номинальном режиме (η = ηmax в режиме трансформатора; λ = λp; k = kp) он нагружает двигатель вращающим моментом, примерно равным номинальному моменту двигателя Тдн; б) при работе ГТ в режиме остановленной (застопоренной) турбины он нагружает двигатель моментом, не превышающим максимальный момент двигателя Тдм (условие незаглохания ди-
зеля при перегрузке рабочего органа).
Условие а (одновременность номинальных режимов работы) без согласующей передачи:
52
Тдн
2 D5
рдн
.
(15.1)
Из (15.1) найти наружный диаметр D насосного колеса и из ряда подобных трансформаторов выбрать ближайший меньший.
Проверка условия незаглохания дизеля при работе ГТ в режиме остановленной турбины (условие б). При непосредственном соединении вала дизеля с валом насосного колеса (рис. 15.3) условие б имеет вид
Тдм = λ0ρωдм2D5. |
(15.2) |
Рис. 15.3. Схема соединения двигателя с гидротрансформатором без согласующей передачи
Если ближайший меньший трансформатор в номинальном режиме существенно не догружает дизель (на 10 % и более), установить между дизелем и трансформатором согласующую повышающую передачу (рис. 15.4), передаточное отношение uсп которой можно определить из условия а, записав его в виде
Т |
|
u |
|
Т |
|
|
|
|
|
|
|
дн |
|||||
|
дн |
сп |
сп |
|
н |
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
uсп |
|
где ηсп – КПД передачи (ηсп ≈ 0,97).
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
5 |
|
,
(15.3)
Рис. 15.4. Схема соединения двигателя с трансформатором через согласующую передачу
53
Из (15.3) найти uсп и затем проверить условие б:
|
|
2 |
|
||
D . |
|||||
Тдмuсп сп 0 |
|
|
|||
|
дм |
|
|
5 |
|
uсп |
|
|
|||
|
|
|
|
||
Задание на дом
(15.4)
Для режимов а и б рассчитать нагрузочные характеристики трансформатора, выбранного в процессе данного занятия, наложить их на механическую характеристику ωд = f(Тд) дизеля, убедиться в соблюдении условий а и б. В случае применения согласующей передачи нагрузочные характеристики, приведённые к валу дизеля, рассчитать по зависимости
Тд = λρ(ω/uсп)2D5/(uспηсп). |
(15.5) |
16. Выбор пневмоцилиндра и компрессора
Вопросы для проверки готовности студентов к работе
1.Изобразите индикаторную диаграмму реального поршневого компрессора.
2.Влияние «мёртвого пространства» на производительность компрессора.
3.Что называют производительностью компрессора? Запишите зависимости для определения объёмной и массовой производительности компрессора.
4.Какое давление воздуха в цеховой магистрали следует принимать за расчётное при выборе зажимного пневмоцилиндра: максимальное, минимальное, среднее или давление настройки редукционного клапана?
5.Назначение зажимного пневмоцилиндра.
6.Назначение транспортирующего пневмоцилиндра. Задание 16.1. Выбор зажимного пневмоцилиндра. Условия расчёта:
– обеспечение необходимой силы прижатия детали 2 к поверх-
ности 1 (рис. 16.1);
54
– давление в поршневой полости рп равно минимальному давлению в напорной магистрали 4.
На рис. 16.1 обозначено: Р – трёхходовой кран; МН – манометр; КР – редукционный клапан; ДР1, ДР2 – дроссели; F1 – вес детали; F2 – сила прижатия; F3 – упругая сила в пружине 3 в конце её сжатия.
Диаметр пневмоцилиндра D должен удовлетворять условию:
Fшт = рпπD2ηцм / 4 =
= (F1 + F2 + F3)kз, |
(16.1) |
Рис. 16.1. Расчётная схема |
|
где ηцм – механический КПД цилиндра |
к выбору зажимного |
||
пневмоцилиндра: |
|||
(ηцм = 0,5…0,9; большие значения соот- |
|||
1 – опорная поверхность; |
|||
ветствуют большим диаметрам цилин- |
|||
2 – деталь; 3 – пружина; |
|||
дра); kз – коэффициент запаса по силе |
4 – питающая магистраль |
||
(kз 1,1). |
|
|
|
Из равенства (16.1) вычислить диаметр D и выбрать пневмоцилиндр с ближайшим большим стандартным диаметром.
Сила F3 = 100 H. Минимальное давление в магистрали рп = = 0,4 МПа. Остальные исходные данные приведены ниже.
Параметр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
||
|
|||||||||||||||||||||
F1, кН |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
F2, кН |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
|
Задание 16.2. Выбор транспортирующего пневмоцилиндра
(рис. 16.2).
Условия расчёта:
–разгон рабочего органа с требуемым ускорением;
–преодоление сопротивления Fро при разгоне и установившемся движении;
–давление в поршневой полости рп равно минимальному давлению в магистрали 4.
Диаметр D транспортирующего пневмоцилиндра должен удовлетворять условию
55
Fшт = рпπD2ηцм / 4 = mυ / tр + Fро, |
(16.2) |
где υ/tр – ускорение разгона, м/с2; υ – скорость штока после разгона, м/с; tр – продолжительность разгона, с.
Минимальное давление в магистрали рп = 0,4 МПа. Скорость υ = 0,5 м/с. Продолжительность разгона 0,8 с. Остальные исходные данные приведены ниже.
Параметр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
||
|
|||||||||||||||||||||
Fро, кН |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
m·102, кг |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
|
Задание 16.3. Вычислить производительность компрессора и мощность его привода. Давление в напорной магистрали рм = р2 =
=0,6 МПа. Количество потребителей (пневмодвигателей) i = 5; zi =
=30 – среднее количество включений i-го потребителя в час; ti =
=40 с – средняя продолжительность работы i-го потребителя за одно включение; средние расходы воздуха потребителями при давлении рм, м3/с: Qр1 = 0,01; Qр2 = 0,02; Qр3 = 0,03; Qр4 = 0,04; Qр5 =
=0,05. Остальные исходные приведены ниже.
Параметр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
||
|
|||||||||||||||||||||
р2, МПа |
5,0 |
5,1 |
5,2 |
3,3 |
5,4 |
5,6 |
5,8 |
5,9 |
5,9 |
6,0 |
6,0 |
6,2 |
6,3 |
6,3 |
6,4 |
6,5 |
6,6 |
6,7 |
6,8 |
7,0 |
|
Показатель |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
политропы |
1,2 |
1,2 |
1,3 |
1,3 |
1,2 |
1,2 |
1,3 |
1,3 |
1,2 |
1,2 |
1,3 |
1,3 |
1,2 |
1,3 |
1,3 |
1,2 |
1,2 |
1,3 |
1,3 |
1,2 |
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Производительность компрессора Qкм (расход воздуха во вса-
сывающем трубопроводе) вычислить по потребляемому расходу сжатого воздуха:
Qкм = 1,35Σ(zi ti Qрi) (pм / (3600 ра)), |
(16.3) |
где 1,35 – множитель, учитывающий неравномерность работы потребителей и утечки воздуха; i – количество потребителей; zi – среднее количество включений i-го потребителя в час; ti – средняя продолжительность работы i-го потребителя за одно включение, с; Qрi – средний расход сжатого воздуха i-м потребителем при рабочем давлении pм, м3/с; pм / pа – множитель, приводящий расход воздуха к атмосферному давлению.
56
Мощность привода компрессора Рп, Вт: |
|
Рп = ЕmQm / ηк, |
(16.4) |
где Еm – энергия, необходимая для всасывания, сжатия и вытеснения одного килограмма воздуха при повышении давления от р1 = ра до р2 = рм, Дж; Qm – массовый расход всасываемого воздуха, кг/с (Qm = ρ1Qкм); ρ1 – плотность атмосферного воздуха (ρ1 = 1,2 кг/м3); ηк – КПД компрессора (ηк ≈ 0,85).
Энергия Еm, Дж:
|
|
|
|
|
|
n 1 |
||
|
np |
|
p |
|
|
n |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|||
Em |
1 |
|
|
|
||||
(n 1) |
p |
|||||||
|
|
|
||||||
|
1 |
|
|
1 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 . (16.5)
Пример. Qm = ρ1Qкм = 0,12 кг/с; р2 / р1 = 6; р1 = ра = 100 000 Па; n = 1,25; ηк = 0,85.
Еm = 1,25·100 000/((1,25 –1)1,2)(6(1,25–1)/1,25) – 1) = 967 000 Дж. Рп = ЕmQm / ηк = 967 000 · 0,12 / 0,85 = 137 000 Вт.
57
Библиографический список
1.Мокин Н.В. Гидравлические и пневматические приводы: Учеб. пособие. Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2012. 170 с.
2.Мокин Н.В. Гидравлические и пневматические приводы: Учеб. Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2004. 354 с.
3.Наземцев А.С. Пневматические и гидравлические приводы и системы: Учеб. пособие. В 2 ч. М.: Форум, 2004–2007. Ч. 1–2.
58
|
|
Содержание |
|
Буквенные и условные графические обозначения .................................. |
3 |
||
1. |
Порядок работы на практических занятиях ......................................... |
7 |
|
2. |
Предохранительные и редукционные клапаны ................................... |
8 |
|
3. |
Распределители...................................................................................... |
10 |
|
4. |
Шестерённые насосы ............................................................................ |
11 |
|
5. |
Радиально-поршневые гидромоторы .................................................. |
13 |
|
6. |
Пластинчатые насосы и гидромоторы ................................................ |
15 |
|
7. |
Выбор насосов, дизельных и электрических двигателей ................. |
18 |
|
8. |
Выбор гидроцилиндров ........................................................................ |
26 |
|
9. |
Выбор гидромоторов и трубопроводов .............................................. |
30 |
|
10. |
Разгон и торможение рабочего органа.............................................. |
33 |
|
11. |
Тепловые процессы в гидропередачах.............................................. |
35 |
|
12. |
Определение параметров тепловой защиты гидропередач ............ |
39 |
|
13. |
Характеристики и выбор центробежных лопастных насосов ........ |
45 |
|
14. |
Выбор гидродинамической муфты ................................................... |
48 |
|
15. |
Выбор гидродинамического трансформатора.................................. |
51 |
|
16. |
Выбор пневмоцилиндра и компрессора ........................................... |
54 |
|
Библиографический список ..................................................................... |
58 |
||
59
Учебное издание
Мокин Николай Васильевич
Гидравлические машины и приводы
Практикум
Редактор Е.Е. Рыжкова
Компьютерная верстка А.С. Петренко
Изд. лиц. ЛР № 021277 от 06.04.98 Подписано в печать 03.10.2014
3,75 печ. л. 3,2 уч.-изд. л. Тираж 100 экз. Заказ № 2830
Издательство Сибирского государственного университета путей сообщения
630049, Новосибирск, ул. Д. Ковальчук, 191 Тел./факс: (383) 328–03–81. E–mail: bvu@stu.ru
60