
- •Иркутский Национальный Исследовательский технический университет Институт недропользования
- •Задание
- •Содержание
- •Введение
- •1 Расчет гидропривода с объемным регулированием
- •1.1 Характеристика рабочей жидкости
- •1.2 Выбор длин трубопроводов
- •1.3 Местные сопротивления
- •2 Выбор диаметров трубопроводов
- •2.1 Нагнетательный трубопровод
- •2.2 Режим движения жидкости в нагнетательном трубопроводе
- •11 Параметры дросселя
- •13 Параметры насоса
- •13.1 Частота вращения насоса
- •13.2 Рабочий объем насоса
- •13.3 Давление рабочей жидкости на выходе из насоса [1, c.30]
2 Выбор диаметров трубопроводов
2.1 Нагнетательный трубопровод
Согласно рекомендациям по выбору скоростей движения жидкости в трубопроводах [1, табл. 3, с.5], принимает среднюю скорость движения жидкости в нагнетательном трубопроводе υ’н = 4 м/с. По заданному расходу и принятой средней скорости υ’н определяем необходимый диаметр трубопровода
=Q/S
= 4Q/π
;
Dн’ =
= 1,13;
= 1,13
= 0,0204 м.
Согласно ГОСТу 8734-75 [1, табл.4, с.5] принимаем
трубу бесшовную: диаметр проходного
сечения
= 25 мм; наружный диаметр
= 35 мм; толщина стенки Δ = 5 мм; масса на 1
м m = 3,7 кг/м.
Фактическая средняя скорость движения жидкости в нагнетательном трубопроводе
= 4Q/π·
= 4·80/3,14·
·1000·60
= 2,71 м/с.
2.2 Режим движения жидкости в нагнетательном трубопроводе
Режим движения жидкости в трубопроводе зависит от величины числа Рейнольдса [1, c.6; 3]
=
·D/ѵ
= 2,71·0,025/30·
= 2256.
Согласно табл.5 [1, с.7], критическое значение числа Рейнольдса, при котором ламинарный режим движения жидкости переходит в турбулентный,
=
2000 – 2300. Поскольку
<
,
то режим движения жидкости в нагнетательном
трубопроводе – ламинальный.
2.3 Сливной трубопровод
Выбор параметров трубопровода производим
аналогичным образом
= 3 м/с
= 1,13
=
0,0236 м,
Принимаем
= 23 мм.
= 4·80/3,14·
·1000·60
= 3,26 м/с.
2.4 Режим движения жидкости в сливном трубопроводе
= 3,26·0,023/30·
= 2496,66.
Поскольку
<
– режим движения жидкости в сливном
трубопроводе – ламинальный.
2.5 Всасывающий трубопровод
= 1 м/с;
= 1,13
= 0,0406 м,
Принимаем
= 40 мм.
=
4·80/3,14·
·1000·60
= 1,061 м/с.
2.6 Режим движения жидкости во всасывающем трубопроводе
= 1,061·0,0406/30·
= 1433;
<
то режим – ламинарный.
3 Потери давления в нагнетательном трубопроводе
3.1 Потери давления по длине трубопровода [1, c.7; 3]
ΔP = 0,5·ρ··λ·Lн/Dн
= 0,5·890·
·0,0322·3/0,025
= 13012 Па,
где λ – коэффициент сопротивления,
зависящий от режима движения. При
ламинальном режиме:
= 75/
= 75/2256 = 0,0332.
В результате потери давления по длине нагнетательного трубопровода
ΔP = 0,0130 МПа.
3.2 Местные потери давления в линии нагнетателя [1, c.8; 3]
= 0,5·b·
·
·
ρ = 0,5·1,1·3·
·890=
10778 Па;
= 0,0107 МПа.
где b – поправочный коэффициент,
учитывающий возрастание ξ при малых
значениях
.
Если
<
, то b = 1,1.
3.3 Суммарные потери давления в линии нагнетания
ΔPн = ΔP + ΔPм = 0,0130+0,0107 = 0,0237 МПа.
4 Потери давления в сливной линии
Потери давления в сливной линии определяем аналогично:
= 75/2496,66 = 0,03,
ΔP = 0,5·890··0,03·3/0,023
= 18492,65 Па, ΔP= 0,0184 МПа.
b = 1
= 0,5·1·12·
·890
= 56710 Па, ΔPм = 0,0567 МПа.
= ΔP+
= 0,0184+0,0567 = 0,0751 МПа.
5 Потери давления во всасывающем трубопроводе
= 75/1433 = 0,0523,
ΔP = 0,5·890··0,0523·0,5/0,0406
= 322,44 Па, ΔP = 0,000332 МПа.
b = 1,2
= 0,5·1,2·0,5·
·890
= 300 Па,
= 0,0003 МПа.
= 0,000322 + 0,0003 = 0,000622 МПа.
6 Общие потери давления в трубопроводах
=
+
+
= 0,0237+0,0751+0,000622 = 0,0994 МПа.
7 Параметры гидродвигателя
7.1 Частоты вращения гидродвигателя
=
·
= 2,0·70 = 140 мин-1.
7.2 Рабочий объём гидродвигателя [1, c.11, 12, 13]
= Q·
/
= 80·1000·0,9/140 = 514,28
/об.
По ГОСТ 13824 – 68 [1, табл.9 с.11] принимаем
рабочий объём гидродвигателя
= 500
/об.
7.3 Номинальный крутящий момент, развиваемый гидродвигателем
M =
/
·
= 3,4·
/70·0,92
= 527,95 Н · м.
7.4 Перепад давления в гидродвигателе
Развиваемый гидродвигателем крутящий момент зависит от перепада
давления
,
рабочего объёма
,
и механического КПД
[1, c.12; 3]
(7.4.1)
где Кг– коэффициент момента и является величиной постоянной равной 159·103;
Найдем механический КПД из формулы КПД гидродвигателя:
=
·
,
(7.4.2)
=
/
= 0,92/0,9 = 1,02.
Перепад давления в гидродвигателе:
= М / 159·
·
·
= 527,95/159·
·500·
·1,02
= 6,51 МПа.
7.5 Коэффициент момента гидродвигателя
Момент развиваемый ГД
M = 159··
·
·
=
·
,
(7.5.1)
где Кг – коэффициент момента (момент на единицу перепада давления).
=
/
= 527,95/6,51 = 81,09 Н·м/МПа.
8 Параметры насоса
8.1 Частота вращения насоса
n = nд/i1 = 1500/1 = 1500
.
Передаточное число Г.П. [1, c.12]
i = n/= 1500/140 = 10,71.
8.2 Рабочий объём насоса
Производительность насоса [1, c.10;3]
,
(8.2.1)
где q – рабочий объем насоса,
/об.
q,=Q/n·= 80·1000/1500·0,92 = 58
.
По ГОСТ 13824 – 68 [1, табл.9, с.11] принимаем
q = 140
.
В этом случае теоретическая прочность
насоса:
Qт = q·n = 58··1500
= 87 л/мин.
Фактическая производительность насоса:
=
·
= 87·0,92 = 80,04 л/мин.
8.3 Перепад давления в насосе
Из чертежа перепад давления в гидродвигателе
= (Р – Δ
)
– Δ
,
(8.3.1)
Отсюда, давления на выходе из насоса:
Р =
+ Δ
+
Δ
= 6,51 + 0,0237 + 0,0751 = 6,608 МПа.
Из чертежа перепад давления в насосе:
= Р + Δ
= 6,608 + 0,000622 = 6,608 МПа.
8.4 Мощность для привода насоса [1, c.11; 3]
N = 1000· (·
/η·
)
= 1000·6,608·80,04·
/60·0,83·1,0
= 10 кВт.
9 КПД Гидропривода [1, c.10; 3]
1) КПД Магистрали
=
маг·
маг, (9.1)
где
маг – гидравлический КПД магистрали;
маг
– объёмный КПД магистрали.
Утечками в трубопроводе пренебрегаем
и принимаем
маг
= 1. Тогда
=
маг
= Р –
/Р
= 6,608 – 0,0994/6,608 = 0,98.
2) КПД Гидропривода
= η·
·
= 0,83·0,8·0,98
= 0,65.
10 Расчет гидропривода с дроссельным регулированием
Задание по форме аналогично предыдущему. Особенность –
регулирование дроссельное. Дроссель установлен на сливе, система гидропривода – «насос – силовой цилиндр».
Δ– потери давления во всасывающей
магистрали (разряжение); Р – давление
на выходе из насоса; Δ
– потери давления в нагнетательной
магистрали; Р – Δ
– давление на входе в цилиндр;
– давление (подпор) на входе в дроссель;
Δ
– потери давления на пути от СЦ до
дросселя;
+ Δ
– подпор на выходе из цилиндра; ΔРс –
потери давления на пути от дросселя до
маслобака – подпор на выходе из дросселя.
Рисунок 2 – Схема гидропривода с регулируемым дросселем в сливной магистрали.
Дополнительные исходные данные:
Т = 3,0·105 Н – усилие на штоке;
= 3,0 м/мин – скорость движения поршня;
/
= 1,8 – отношения диаметра поршня
гидроцилиндра к диаметру штока;
= 0,85 – механический КПД СЦ;
= 0,91 – объёмный КПД СЦ;
k = 1,3 – коэффициент соотношения между критическим моментом (усилием) и номинальным в гидроприводе с дроссель – регулятором в напорной или сливной магистрали.
Особенность в том, что нужно потери
давления
разделить на две части Δ
и Δ
Δ= Δ
– Δ
,
(10.1)
В Δвходят местные потери Δ
= 0,0567 МПа. В них входят:
1) сопротивление в фильтре; 2) выход из трубы в бак.
Эти сопротивления расположены после дросселя.
Потери по длине трубопровода пропорциональны
длине. Дроссель располагаем так, что ΔP
= 0,0184 МПа разделяется на две части: 0,0093
до дросселя и 0,0091 – после дросселя.
Тогда Δ= 0,0093 МПа,
Δ= Δ
+ 0,0091 = 0,0567 + 0,0091 = 0,0658 МПа и
Δ= Δ
+ Δ
= 0,0093 + 0,0658 = 0,0751 МПа.