Министерство образования РФ

Саратовский государственный технический университет

Балаковский институт техники, технологии и управления

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОБЪЕМНОГО ГИДРОПРИВОДА

Методическое указание к выполнению контрольной работы №2 по курсу «Гидравлика и гидропривод» для студентов специальности 170500.

Одобрено

редакционно-издательским советом

Саратовского государственного

технического университета.

Саратов 2004

Развитие хозяйства России предполагает повышение эффективности производства за счет внедрения новых высокопроизводительных установок, машин и оборудования, механизации и автоматизации процессов производства. Одним из способов повышения производительности и эффективности машин и механизмов является оснащение их гидравлическим приводом, который обладает рядом несомненных преимуществ по сравнению с другими видами приводов. В настоящее время им оснащено более 70% подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин (ПСМ).

Целью работы является приобретение студентами умения:

- подобрать гидрооборудование проектируемой машины, трубопроводы, соединения;

- разобраться в гидросхемах любых машин, составить самим нужную гидросхему для привода рабочих органов;

• обеспечить особенности движения рабочих органов.

Выполняемая контрольная работа является частью конструкторских проработок, необходимых при модернизации существующих или проектировании новых машин. Приобретенные навыки будут в дальнейшем необходимы студентам при курсовом и дипломном проектировании.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Для заданной машины определить ее назначение и область применения, характер и последовательность технологических операций, особенности движения рабочего оборудования. Выяснить номенклатуру и технические характеристики применяемого на машине гидрооборудования, разобраться в гидравлической схеме привода и особенностях его работы.

2. Предполагаем, что на данную машину необходимо навесить дополнительное оборудование с гидроприводом. Разрабатываем дополнительную гидросхему привода поступательного и вращательного движения с питанием от отдельного насоса и учетом дополнительных условий работы оборудования. Желательно использовать гидросхему базовой машины.

3. Представить в пояснительной записке гидросхему машины и дополнительную гидросхему привода поступательного и вращательного движения.

4. Произвести расчет объемного гидропривода в следующей последовательности:

   1. По заданному крутящему моменту, частоте вращения вала мотора, ориентировочному давлению в системе определить возможные для применения типы гидромоторов и их марки.

   2. По заданному усилию на штоке гидроцилиндра и давлению в гидросистеме подобрать гидроцилиндр.

   3. Определить потребный расход жидкости мотором и гидроцилиндром для получения заданной частоты вращения вала мотора и скорости штока гидроцилиндра

   4. Подобрать гидронасос. Рассчитать получаемые при этом выходные параметры гидромотора и гидроцилиндра. Сделать выводы.

   5. Исходя из потребного крутящего момента, усилия подъема и давление слива, определить потребное давление масла на входе в гидромотор и гидроцилиндр.

   6. Подобрать жидкость для гидросистемы.

   7. Учитывая технические требования к гидромотору и насосу или гидроцилиндру и насосу, уточнить схему гидропривода.

   8. Определить действительный расход жидкости, проходящей по трубопроводам.

   9. Провести расчет напорных трубопроводов на прочность.. Подобрать стандартные трубы, рукава высокого давления.

   10. Провести расчет потерь давления в разрабатываемых трубопроводах.

   11. Рассчитать давление, на которое должен быть отрегулирован предохранительный клапан, подобрать его.

   12. Учитывая давление, требуемую требуемую тонкость фильтрации и расход, подобрать фильтр.

   13. Подобрать остальное гидрооборудование.

При отчете по работе нужно знать и уметь обосновать: назначение и область применения заданной машины, характер и последовательность выполняемых ей технологических операций, назначение и принцип действия всех гидромашин и гидроаппаратов, входящих в систему гидропривода, их краткие технические характеристики и конструкцию; порядок расчета гидропривода; схему гидропривода, ее соответствие технологическому процессу, выполняемому заданной машиной.

Оформление пояснительной записки.

1. В начале пояснительной записки необходимо привести исходные данные, необходимые для выполнения данной работы, с обязательным указанием размерностей всех величин и номера задания.

2. В состав пояснительной записки включить все расчеты, таблицы, краткие обоснования, пояснения.

3. В приведенных формулах необходимо пояснить все входящие в них значения, с указанием размерностей этих величин.

4. Схемы и чертежи, пояснительную записку выполнять на отдельных листах белой бумаги в соответствии с требованиями ЕСКД.

5. Титульный лист выполняется в соответствии с установленной общепринятой формой.

6. В заключении пояснительной записки приводятся оглавление и список использованной литературы, оформленной по ГОСТ 7.1-84.

Пояснения к выполнению работы.

Все необходимые для расчета формулы, коэффициенты, данные о гидрооборудовании имеются в специальной подборке, находящейся в лаборатории гидравлики, а в электронном виде в ВЦ института.

Первым этапом выполнения контрольной работы является изучение конструкции и назначения машины, установленного на ней гидрооборудования по учебникам, атласам конструкции, чертежам, имеющимя на выпускающей кафедре.

В соответствии с пунктом 1 порядка выполнения работы производится изучение работы объемного гидропривода машины по рекомендуемой литературе. При выборе оборудования необходимо использовать каталоги на гидравлическое оборудование или подборку справочных материалов [7].

Потребный расход жидкости гидромотором определяется по формуле:

где Q_П- потребный расход жидкости,

V_OM – рабочий объем мотора,

n_M – частота вращения вала мотора,

_ОМ- объемный КПД мотора,

,

где _М- полный КПД мотора,

_{М МЕХ}- механический КПД мотора.

Потребный расход жидкости гидроцилиндром определяется по формуле:

где Q_П- потребный расход жидксти,

V_n- скорость поршня гидроцилиндра,

S_Э- эффективная площадь поршня со стороны нагнетания жидкости,

_ОЦ- объемный КПД гидроцилиндра,

где F- усилие, развиваемое гидроцилиндром,

Р- давление жидкости на выходе в гидроцилиндр (при условии, что давление на входе намного больше давления на выходе),

_{ц мех}- механический КПД гидроцилиндра.

Необходимо обратить внимание на то, что в работе может быть задана скорость штока при его втягивании. В соответствии с этим и эффективная площадь поршня S_Э в формуле потребного расхода будет различна.

При выталкивании При втягивании

В первом приближении соотношение между диаметром штока d и диаметром поршня D принимается в зависимости от давления в гидроцилиндре и рекомендаций :

Р  ( 1,5 5) Мпа

Р  5 Мпа

В гидроцилиндрах ПСМ ( по нормам ОН – 22-176-69) принято два исполнения с отношением площадей поршневой и штоковой полости 0,33 и 0,65

Ориентируясь на полученные размеры D и d, подбирается стандартный гидроцилиндр 7

Давление масла на входе в гидрометр определяется по формуле

Где Р_ВХ.М - давление масла на входе в гидромотор .

∆Р – перепад давления на гидромоторе

Р_ВЫХ.М – давление на выходе из мотора

М – крутящий момент на валу

V_ом – рабочий объем мотора

_{м мех} – механический КПД мотора

Давление масла на входе из мотора p_вых.м определяется исходя из технических требований гидромотору и уточняется после разработки схемы гидропривода и расчета потерь давления в гидролиниях и аппаратах.

Потребное давление масла на входе в гидроцилиндр (пренебрегая давлением на выходе) определяется по формуле:

где F – усилие, развиваемое гидроцилиндром

S_э- эффективна площадь поршня

 _ц.мех – механический КПД гидроцилиндра

При подборе гидронасоса необходимо исходить из величины давления, которое он должен развивать, и частоты вращения вала насоса.

Учитывая , что потери давления в напорной гидролинии обычно не превышают 3% от давления насоса

н  1,03 вх

Удобнее подбирать насос по потребному рабочему объему насоса Vон , определяя его по формуле :

Где - потребный расход жидкости,

- частота вращения вала насоса ,

- объемный КПД насоса .

Действительное количество жидкости , поступающей от насоса к гидродвигателю , определяется по формуле :

,

Где - рабочий объем насоса ,

- частота вращения вала насоса ,

- объемный КПД насоса .

Для нерегулируемого гидропровода проводится уточнение действительной частоты вращения вала мотора и скорости поршня :

, ,

Где - действительная подача в гидродвигатель ,

-рабочий объем мотора ,

-объемный КПД мотора ,

- эффективная площадь поршня ,

- объемный КПД гидроцилиндра .

Действительная частота вращения вала мотора и скорость движения поршня сравнивается с исходными данными задания .

При подборе жидкости для гидросистемы необходимо исходить из технических требований к мотору и условий эксплуатации .

Необходимые для разработки схемы гидропривода условные обозначения элементов приведены в [6].

Ориентировочно внутренний диаметр трубопровода определяется по формуле :

где Q-расход жидкости через данный трубопровод

V-скорость жидкости, проходящей по трубопроводу

Исходя из опыта проектирования рекомендуется выбирать следующие значения средних скоростей в трубопроводах:

для всасывающих , м/с

для сливных , м/с

для напорных , м/с при Мпа и

, м/с при Мпа и

l- длина трубопровода.

Толщина стенки напорного трубопровода  определяется исходя из условий прочности трубопровода по формуле:

где  - толщина стенки напорного трубопровода,

Р_max- максимальное давление жидкости в трубопроводах,

d_Н- внутренний диаметр напорного трубопровода,

[]- допустимое напряжение материала стенки трубопровода.

Зная диаметр трубопровода и толщину стенок подбирают стандартные трубы [1,7] .