Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Приводы перегрузочных машин. Сборник задач для проведения практических работ
.pdf
Если подпластинные полости используются для повышения расхода,
выражение (2.5) приобретает вид
0= 2
(2.6)
Пластинчатые гидромашины однократного действия могут быть
регулируемыми, т.е. иметь 0= ; параметром регулирования является
эксцентриситет е.
В пластинчатых гидромашинах двойного действия при тех же условиях
зависимости (2.5) и (2.6) приобретает вид
и 0= 2(
где 2
(2
2
)
), (2.8)
2
2
2
2
1
2
1
0= 2(
– больший и меньший радиусы статора, при этом отсутствует
1
)
1
, (2.7)
возможность регулирования рабочего объѐма.
Неравномерность расхода, проходящего через гидромашину, зависит от
числа пластин:
2
- для чѐтного числа пластин = 5
- для нечѐтного числа пластин = 1,25
, (2.9)
2
(2.10)
Радиально-поршневые гидромашины во многом подобны пластинчатым,
профиль статора которого определяет кратность гидромашины. В машинах
однократного действия рабочий объѐм определяется зависимостью
2
, (2.11)
2
где
=
0
– диаметр поршня, e - эксцентриситет осей статора и ротора, z - число
поршней.
Неравномерность расхода определяется зависимостями (2.9) и (2.10),
аналогично пластинчатым гидромашинам.
Радиально-поршневые гидромашины однократного действия могут быть
регулируемыми, параметром регулирования рабочего объѐма
является
0
эксцентриситет е. Для повышения подачи насоса или крутящего момента
гидромотора эти гидромашины могут быть многорядными, при этом у машины
однократного действия возможность регулирования сохраняется, а также они
могут быть многократного действия, но нерегулируемыми.
Для многорядных машин
2
2 , (2.12)
1
где
0=
– качество рядов поршней.
1
Для машин многократного действия
2
0=
2
где 2 1 – соответственно наибольший и наименьший радиусы статора,
1
2 , (2.13)
2
2
-
кратность гидромашины.
Аксиально-поршневые гидромашины при всѐм многообразии их
конструктивных исполнений можно разделить на две основные группы: 1)
гидромашины с наклонным диском; 2) гидромашины с наклонным блоком
цилиндров. Кинематически они представляют собой пространственные
11
механизмы, в которых вращение ротора сочетается с возвратно-поступательным
движением поршня
:
= 0,5(1 ), (2.14)
где – диаметр осей расточек поршневых камер, - угол наклона диска (или
блока цилиндров) относительно оси ведущего вала, - угол поворота ротора.
Рабочий объѐм гидромашины определяется зависимостью
2
=
, (2.15)
4
где
0
– диаметр поршня, z - число поршней.
Аксиально-поршневые гидромашины, как правило, являются регулируемыми
(особенно насосы) с параметром регулирования .
Неравномерность прохождения расхода через аксиально-поршневую
гидромашину определяется переменной скоростью поршня
и для чѐтного и
нечѐтного числа поршней рассчитывается по зависимостям (2.9) и (2.10).
Энергетические возможности гидропривода определяются характеристикой
источника питания, состоящей из характеристики насоса и предохранительного
клапана. Характеристика насоса может быть построена на основании его
паспортных данных: рабочего объѐма 0, номинальной частоты вращения
номинального расхода
; номинального давления
и объѐмного КПД
.
0
Характеристика насоса в координатах P - Q представляет собой прямую
линию, для еѐ построения нужно задать две точки. Одной из них является точка
на координатной линии “Q” при Р = 0, она характеризует теоретический расход
:
0
где
0= 0
является либо паспортной величиной, либо может быть найдена из
0
,
геометрических соображений, см. зависимости (2.3; 2.5÷2.8,2.11÷2.15).
Второй точкой характеристики может быть точка с координатами
;
или точка, лежащая на координатной линии “P” – при этом Q=0, т.е. это
теоретическое давление
, при котором весь расход насоса уходит во внутренние
утечки:
=
/(1
) (2.16)
0
Для использования в дальнейших расчѐтах гидропривода характеристику
насоса удобно представлять в виде
= , (2.17)
;
где P, Q – текущие значения давления и расхода, коэффициент = /
Учитывая, что 0=
/0, выражение для
=
(1
можно представить в виде
0
,
)
0
Тогда (2.17) приобретает вид
P =
P
1
P
Q
0
(1
0
(2.18)
)
0
Характеристика насоса может быть представлена и в функции давления:
= 0 (2.19)
где
=
1
= Q
(1
0
)/P
0
12
.
0
Характеристика насоса показана на рис.2.1.
Рис.2.1.Характеристика насоса.
В случае использования регулируемых насосов в их паспортных данных
указывается максимальная величина рабочего объѐма
, которая может
0
изменяться только в сторону уменьшения. Степень уменьшения
характеризуется относительным параметром регулирования =
0
, диапазон
0
0
изменения которого составляет 0≤
≤1. Соответственно получаем
0= 0 = 0, (2.20)
где
в зависимости от типа насоса определяется зависимостями (2.5); (2.6);
0
(2.11); (2.12) или (2.15).
Задачи.
2.1.
Шестеренный насос имеет модуль зуба m=6мм, ширину зуба b=25мм и число
зубьев z=17. Определить подачу насоса и неравномерность подачи при n=1500
об/мин и Р=12 МПа, если насос рассчитан на номинально давление Рн=16 МПа и
имеет
= 0,92.
0
2.2.
Аксиально-поршневой насос имеет рабочий объѐм V0=125см3, частоту
вращения n=1000 об/мин, номинальное давление Р
= 25МПа, 0=
н
=0,95.
Определить подачу насоса при Р = 20 МПа и требуемую мощность двигателя.
2.3.
13
Пластинчатый насос двукратного действия имеет диаметры статора
90 ,
= 80 , ширину и толщину пластин соответственно 20 мм и 3мм,
=
число пластин z=11. Определить подачу насоса и неравномерность подачи при
n=1000 об/мин, Р=10 МПа и
= 0,9, если насос рассчитан на номинальное
0
давление Рн=12,5 МПа.
2.4.
Регулируемый пластинчатый насос имеет V0=45 см
=12,5 МПа,
= 0,88. Определить подачу насоса при Р=8 МПа и
0
3
,
=960 об/мин,
относительном параметре регулирования = 0,7.
2.5.
Радиально-поршневой нерегулируемый насос двукратного действия имеет 7
плунжеров с dn=40мм, диаметр статора D
=250 мм и D
c max
=220 мм, частоту
c min
вращения n=1000 об/мин. Определить теоретическую подачу насоса и еѐ
неравномерность.
2.6.
Радиально-поршневой регулируемый насос имеет 5 плунжеров с dn=60мм,
диаметр ротора Dp = 260 мм, диаметр статора Dc =300 мм, частоту вращения
n=960 об/мин, номинальное давление Р
= 20 МПа и
н
= 0,95. Определить
0
подачу насоса при Р = 16 МПа и = 0,8.
2.7.
Аксиально-поршневой регулируемый насос с наклонным диском имеет
диаметр осей плунжеров в роторе Dр = 70 мм, 7 плунжеров диаметром dn=16мм и
максимальный угол наклона диска 25°. Построить характеристику насоса при
Р
=16 МПа, n=2500 об/мин, 0=
н
= 0,96. Определить мощность двигателя и
подачу при = 0,7.
2.8.
Аксиально-поршневой насос имеет рабочий объѐм V0=63 см3, частоту
вращения nн = 1800об/мин, Р
= 25 МПа, 0=
н
= 0,95. Построить
характеристику насоса и определить требуемую мощность двигателя при Р =
20 МПа.
2.9.
Шестеренный гидромотор имеет модуль зуба m=5 мм, ширину зуба b=20 мм,
число зубьев z=15 при коррекции зуба К=0,5. Определить развиваемый крутящий
момент при Рн=12 МПа, Рс=1 МПа и требуемый расход для обеспечения частоты
вращения n=420 об/мин при
= 0,9.
0
14
2.10.
Однорядный радиально-поршневой гидромотор шестикратного действия
имеет 5 поршней диаметром dn=63мм с ходом поршня 20 мм. Определить
крутящий момент на валу гидромотора при = 20 и требуемый расход
для обеспечения n
=90 об/мин при
гм
= 0,9 .
0
15
Практическое занятие № 3.
Продолжительность 3 часа.
Гидроцилиндры и неполноповоротные гидродвигатели.
Для реализации прямолинейных возвратно-поступательных движений
применяются силовые гидроцилиндры, некоторые из видов которых показаны на
рис. 3.1.
Рис.3.1. Типы гидроцилиндров: а - одноштоковый; б - двухштоковый; в плунжерный; 1- корпус; 2 - поршень; 3 - шток (плунжер).
В маркировке большинства гидроцилиндров фигурируют обозначения
Dxdxxn - диаметр поршня D, диаметр штока d и полный ход поршня xn.
Независимо от исполнения гидроцилиндра его выходными характеристиками
являются толкающее и тянущее усилие на штоке цилиндра и скорость
выдвижения и втягивания штока. Эти характеристики зависят от давлений в
напорной и сливной полостях цилиндра, Рн и Рс, от поступающего в напорную
полость расхода Qn и от геометрических размеров цилиндра (площадей напорной
и сливной полостей).
Для одноштокового гидроцилиндра (рис.3.1,а) при подаче жидкости в
бесштоковую полость имеем
= =
2
4
; = = (2
2
) 4,
соответственно толкающее усилие на штоке Fш определяется зависимостью
где
= =
- внутренняя сила трения в гидроцилиндре.
(3.1)
Скорость выдвижения штока vn зависит от расхода Qn:
=
=
(3.2)
При подаче жидкости в штоковую полость получаем усилие на штоке
= =
и =
=
(3.4)
(3.3)
Для двухштокового гидроцилиндра (рис.3.1,б), имеющего равные площади
2
полостей, = = (2
= = ()
) 4,
зависимости для и
=
(3.6)
имеют вид
(3.5)
независимо от направления движения.
Плунжерный гидроцилиндр (рис.3.1,в) относится к гидроцилиндрам
одностороннего действия, рабочим ходом для него является выдвижение
плунжера, при этом
=
, (3.7)
16
=
(3.8)
Неполноповоротные гидродвигатели могут быть реализованы в виде
пластинчатых гидромашин с одной (рис.3.2,а) или двумя (рис.3.2,б) рабочими
полостями.
Рис.3.2. Пластинчатые неполноповоротные гидромоторы: а) - с одной
рабочей пластиной; б) - с двумя рабочими пластинами.
Основными параметрами движения являются развиваемый крутящий
момент и угловая скорость, определяемые зависимостями (3.9) и (3.10).
=
= 0,5/2
= 20/2
2
, (3.10)
где = , b - ширина пластины, R = 0,5D и r = 0,5d, z - число пластин,
- механический и объемный КПД.
0
2
, (3.9)
и
Неполноповоротное движение может быть реализовано также при помощи
поршнереечных гидроцилиндров и сдвоенных цилиндров с промежуточной
цепной передачей (рис.3.3). Такие механизмы нашли широкое применение, в
частности, в механизмах поворота колонны и схвата промышленных роботов.
Поворотным органом в таких механизмах является шестерня, находящаяся в
зацеплении с зубчатым штоком поршня, или звездочка, охваченная пластинчатой
цепью, соединенная с штоками гидроцилиндров.
Рис.3.3. Поршневые неполноповоротные гидродвигатели: а - с одним
поршнереечным цилиндром; б - с двумя поршнереечными цилиндрами; в - с
двумя гидроцилиндрами и цепной передачей.
Крутящий момент и угловая скорость таких механизмов определяется
зависимостями
= (3.11)
= / (3.12)
17
где движущее усилие и скорость поршня
рассчитываются по приведенным
выше формулам (3.1)÷(3.8).
Задачи.
3.1.
Одноштоковый гидроцилиндр (рис.3.1,а ) 60х40х600 должен обеспечить
движение рабочего органа, преодолевающего силу сопротивления = 15 , со
скоростью = 0,6 /. Какие требуются расход и давление
гидроцилиндр, если
= 0,5 МПа? Расчеты провести для выдвижения и
на входе в
втягивания штока.
3.2.
Какое усилие на штоке будет развивать гидроцилиндр 250х150х2000
(рис.3.1,а ), при движении штока в обе стороны и какой будет скорость движения,
если к цилиндру поступает расход жидкости = 200 / под давлением
=16 МПа, подпор в сливной полости
= 0,5 МПа, а сила трения в уплотнениях
цилиндра составляет 2 кН.
3.3.
Плунжерный гидроцилиндр с d = 80 (рис.3.1,в) используется в механизме
подъема автопогрузчика. Определить его грузоподъемность, если давление в
полости цилиндра
= 10 МПа, вес телескопируемой рамы G = 1кН и вес
грузовой каретки с вилами - G=0,5 кН.
3.4.
Неполноповоротный пластинчатый гидромотор (рис.3.2,а) имеет пластину
шириной b = 60мм, диаметр ротора d = 80мм, диаметр статора D = 120мм.
Определить крутящий момент на валу при = 12 МПа,
расход для получения = 0,5 c
1
.
= 0,2 МПа и требуемый
3.5.
Неполноповоротный пластинчатый гидромотор двойного действия
(рис.3.2,б) имеет пластины шириной b = 50мм, D = 150мм, d = 100мм. Какие
параметры должен иметь насос (,
гидромотора = 0,5 кНм и = 0,5 c
), если требуется крутящий момент
1
.
3.6.
Механизм поворота манипулятора (рис.3.3,а) имеет параметры D = 60мм,
r=0,2м, сила трения в цилиндре
шестерне = 50 Нм. Какие расход и давление
цилиндр для обеспечения = 0,5 c1, если подпор на сливе
= 100Н, момент сопротивления на
должны быть на входе в
= 0,3 МПа?
18
3.7.
Механизм поворота манипулятора ( рис.3.3,б) имеет D = 40мм, r = 0,1м,
сила трения в цилиндре 80 Н, момент сопротивления на шестерне
= 60Hм. Какие выходные параметры и
получения = c
1
?
должен иметь насос для
3.8.
В механизме поворота манипулятора (рис.3.3,в) использованы
гидроциасендры 60х32х500, диаметр охваченной цепью звездочки
= 0,2м.
Какие крутящий момент и угловую скорость может обеспечить такой
механизм при = 12 МПа и
= 40 л/мин?
3.9.
Одноштоковый гидроцилиндр 60х40х1000 (рис.3.1,а) приводит в движение
массу m = 4т, которая разгоняется до скорости v = 1 м/c за
Суммарная сила сопротивления составляет =10кН. Какой расход
для выдвижения и втягивания штока и какие давления
требуются для
= 0,5с.
требуется
обеспечения установившегося движения и разгона при тех же направлениях
движения, если подпор на сливе
= 0,5 МПа?
3.10.
Механизм поворота пневмоколесного крана имеет вид, показанный на
рис.3.4. Поворотная часть крана имеет момент инерции = 5 105
2
, поворот
происходит при вылете стрелы R = 10м с грузом массой m = 10т. и
установившейся частотой вращения n = 2об/мин., для разгоноповоротной части
требуется время
устройства
= 2с., суммарный момент сопротивления опорно-поворотного
= 4 кНм. И передаточное отношение открытой зубчатой передачи
i =20.
Рис.3.4. Расчетная схема механизма поворота.
Какие расход и давлении
требуются для обеспечения установившегося
движения и разгона?
19
3.11.
Транспортер (рис.3.5) приводится в движение гидромотором, имеющим
0=160см, =
имеющим =150 л/мин, =12,5 МПа и
самого транспортѐра составляет
= 0,95. Питание гидромотора обеспечивается насосом,
= 0,92. Момент сопротивления
=20 Нм = const, диаметр ведущего барабана
Dб = 300мм. Определить предельную массу груза, которую может нести
транспортер при настройке предохранительного клапана на давление
=10МПа
и производительность транспортѐра.
Рис.3.5.Расчѐтная схема транспортѐра.
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]