Расчетная часть по дисциплине «Гидравлика и гидропривод в автомобилях». Расчетная+работа+ первая часть. Гидравлика и гидропривод в автомобилях

• Название: Гидравлика и гидропривод в автомобилях
• Анкор: Расчетная часть по дисциплине «Гидравлика и гидропривод в автомобилях
• Дата: 06.10.2022
• Размер: 168 Kb.
• Имя файла: Расчетная+работа+ первая часть.doc
• Тип: Реферат; #717446

Школа машиностроения

Расчётная работа
по дисциплине «Гидравлика и гидропривод в автомобилях»

Выполнил студент гр. 19–ТТТ–3 *****

Проверил профессор Г.А. Гурьянов

Задание 29

на расчетную работу по дисциплине «Гидравлика и гидропривод в автомобилях»
Студент__ Лопатин Дмитрий Викторович __ Группа_____20-ТТТ-3дот ____

Давление в гидросистеме, МПа	Механизм продольного перемещения (гидроцилиндр)		Температура окружающего воздуха, 0С	Механизм вращения (гидромотор)
	Усилие на штоке, кН	Скорость движения штока, м/с		Крутящий момент на рабочем органе, кНм	Частота вращения рабочего органа, об/мин
32	203	0,05	+22	52	3

Содержание

Введение………………………………………………………………………….4

1 Предварительный расчёт………………………………………………………5

1. 
   Выбор типа и марки насоса…………………………………………………..5
   
2. 
   Выбор гидроцилиндра………………………………………………………..6
   
3. 
   Выбор гидромотора…………………………………………………………..7
   
4. 
   Выбор гидроаппаратуры……………………………………………………10
   
5. 
   Выбор трубопроводов………………………………………………………11
   
6. 
   Выбор вспомогательных устройств………………………………………...12
   

Литература………………………………………………………………………13

ВВЕДЕНИЕ

Под объемным гидроприводом понимают совокупность устройств, в число которых входит один или несколько объёмных гидродвигателей, предназначенных для приведения в действие механизмов и машин с помощью рабочей жидкости под давлением. Если рабочая жидкость подается в объёмный гидропривод насосами, то гидропривод называют насосным. Часть насосного гидропривода, предназначенная для передачи движения от приводящего двигателя к механизмам машины, называют объёмной гидропередачей.

По характеру движения выходного звена различают объёмные гидроприводы вращательного, поступательного и поворотного движения. По возможности регулирования различают гидроприводы регулируемые и нерегулируемые. В регулируемом гидроприводе скорость выходного звена объёмного гидропривода может изменяться по требуемому закону. К основному гидрооборудованию объёмных гидроприводов относят: гидромашины, гидродвигатели, гидроаппаратуру, кондиционеры рабочей жидкости, гидролинии и их элементы.

Конструктивные и технологические преимущества выявляются, главным образом, в результате применения объёмного гидропривода. Объёмный гидропривод имеет следующие преимущества:

- высокая компактность, при небольших массе и габаритных размерах гидрооборудования по сравнению с массой и размерами механических приводных устройств той же мощности.

Возможность реализации больших передаточных чисел. В объёмном гидроприводе с использованием высокомоментных гидромоторов передаточное число может достигать 2000.

Небольшая инерционность, обеспечивающая хорошие динамические свойства. Включение и реверсирование рабочих органов осуществляется за доли секунды.

Бесступенчатое регулирование скорости движения, позволяющее повысить коэффициент использования приводного двигателя.

Удобство и простота управления, которые обуславливают небольшую затрату энергии машинистом и создают условия для автоматизации технологического процесса.

1 Предварительный расчёт
1.1 Выбор типа и марки насоса
Ни один из основных параметров гидропривода не может так полно характеризовать энергетические возможности передачи, ее соответствие параметрам всей машины, как потребляемая мощность насоса (N).

Полезную мощность на выходных звеньях гидродвигателей определяют
по формулам:

на штоке гидроцилиндра
, кВт (1)

где V_п – номинальная скорость движения поршня;

Т – максимальное усилие на штоке гидроцилиндра.

кВт

на валу гидромотора

, кВт (2)

где  – угловая скорость вращения вала, с^-1;

М_м – максимальный крутящий момент, Нм

, с^-1 (3)

n_м – номинальное число оборотов вала, об/мин.

с^-1

кВт

Общую полезную мощность находим суммированием мощностей на штоке гидроцилиндра и на валу гидромотора:

, кВт, (4)

кВт

Потребляемую насосом мощность находим по формуле:

N = K_C·K_v·N_n, кВт (5)

где K_с = 1,1...1,3 - коэффициент запаса по скорости, учитывающий возмож­ные утечки в гидросистеме;

К_у = 1,1...1,2 – коэффициент запаса по усилию (крутящему моменту), учитывающий возможные потери давления в гидросистеме.

N =1,3 ·1,2 · 26,3 = 41 кВт

По потребляемой мощности и номинальному рабочему давлению в гидросистеме определяется расчетный расход насоса:

, л/мин (6)

где Р_н = 32 МПа - номинальное давление в гидросистеме.

л/мин

По номинальному давлению и расчетному расходу выбирается тип и марка насоса. Выбираем насос 311.20 – нерегулируемый аксиально-поршневой со стальным блоком цилиндров.

Техническая характеристика:

• 
  рабочий объем – q_н = 56 см³/об;
  
• 
  номинальное давление – Р_н = 32 МПа;
  
• 
  максимальное давление – Р_max = 40 МПа;
  
• 
  номинальная частота вращения – n_ном = 1500 об/мин;
  
• 
  номинальная подача насоса – Q = 80,6 л/мин;
  
• 
  КПД: объемный η_он=0,96; гидромеханический η_гм=0,95; полный η_п=0,91.
  

Определяем действительную производительность насоса:

Q_н=q_н ·n_н·η_он, л/мин (7)

Q_н = 56  10^-3 · 1500 · 0,96 = 80,6 л/мин

Вычисляем относительную погрешность расхода:

(8)



Погрешность расхода не превышает допустимой.

Для обеспечения номинальных чисел оборотов вала насоса,
рассчитываем одноступенчатый редуктор отбора мощности, с передаточным отношением равным:

, (9)

.
1.2 Выбор гидроцилиндра
Максимальное усилие на штоке гидроцилиндра равно:

Т_ц= 203 кН

Перепад давления на поршне гидроцилиндра:

Δр_ц = р_н - Δр = р_н - 0,15р_н = 0,85р_н, МПа, (10)

где р_н = (0,1…0,15)р_н - потери давления в гидросистеме.

Δр_ц = 0,85 · 32 = 27,2 МПа

Ориентировочный диаметр поршня (цилиндра):

(11)

м  98 мм

Выбираем по ГОСТ 22–1417–79 гидроцилиндр типа 1.32.0.У.–100х50х500.

Техническая характеристика:

• 
  диаметр поршня – D = 100 мм;
  
• 
  диаметр штока – d = 50 мм;
  
• 
  номинальное давление – Р_ном = 32 МПа;
  
• 
  ход штока – S = 500 мм;
  
• 
  КПД: объемный - η_оц = 1; гидромеханический - η_мц = 0,95.
  

1.3 Выбор гидромотора
Гидромотор предназначен для создания крутящего момента (М_м) и сообщения ведомому валу непрерывного вращения. Гидромоторы условно делятся на два типа:

• 
  низкомоментные, если отношение крутящего момента (М_м) к числу оборотов
  (n_м) вала мотора меньше 1;
  
• 
  высокомоментные, если М_м /n_м > 1.
  

Для сравнительной оценки различных типов гидромоторов в приводах исполнительных механизмов машин были разработаны два критерия:

- удельный показатель массы, отнесенный к единице передаваемой мощности;

- удельный показатель энергоёмкости, отношение мощности к рабочему объёму.

Чем меньше значение К_G, тем лучше гидромотор и наоборот, чем больше К_N, тем лучше гидромотор.

Также был предложен ещё один критерий – критерий эффективности (К_эф), учитывающий геометрические (D – наружный диаметр, L – длина), силовые (М_ном – номинальный крутящий момент) характеристики гидромотора, его вес (G) и моторесурс (Н):



Целесообразность применения в приводах вращательного движения низкомоментных и высокомоментных гидромоторов определяется в каждом конкретном случае, исходя из требований к приводу машины.

I вариант

По номинальному давлению Р_ном = 32 МПа и необходимой мощности N_n = 16,1 кВт выбираем гидромотор 310.20 аксиально-поршневого типа со стальным блоком цилиндров.

Техническая характеристика:

• 
  рабочий объем – q_м= 56 см³/об;
  
• 
  номинальное давление – Р_ном = 32 МПа;
  
• 
  максимальное давление – Р_ном = 40 МПа
  
• 
  номинальная частота вращения – n_ном = 1500 об/мин;
  
• 
  номинальный расход Q_н = 87,5 л/мин;
  

- эффективная мощность – N_м = 26 кВт;

- КПД: объемный - η_ом = 0,96; гидромеханический - η_гм = 0,95; полный - η_м = 0,91; вес – G_м = 23 кг.

Число оборотов гидромотора определяем по формуле:

, об/мин (12)

об/мин

Крутящий момент на валу гидромотора:

, Нм (13)

где Δр_м = 0,9  Р_Н = 0,9  32 = 28,8 МПа - перепад давления.

Нм

Из сравнения выходных параметров механизма вращения и гидромотора следует, что между ними необходимо установить редуктор.

Вычисляем передаточное отношение по числам оборотов:

(14)



Передаточное отношение по крутящим моментам:

(15)



Выбираем четырехступенчатый редуктор 7Ц4–705 с параметрами: передаточное отношение i_р = 450, мощность N = 40 кВт, КПД редуктора η_р = 0,93 и вес G_р = 1500 кг.

Определяем КПД привода гидромотор-редуктора:

, (16)

.

Удельный показатель массы:

, кг/кВт, (17)

кг/кВт = 586 Н/кВт

Удельный показатель энергоёмкости:

, кВт/см³, (18)

кВт/см³

II вариант

Высокомоментный вариант гидродвигателя Bosch Rexroth MVS37D с приведёнными далее техническими показателями:

• 
  рабочий объем – q_м= 262 см³/об;
  
• 
  рабочее давление – Р_ном = 32 МПа;
  
• 
  кратковременное максимальное давление – Р_max = 34,5 МПа;
  
• 
  номинальная частота вращения – n_ном = 1000 об/мин;
  
• 
  крутящий момент – М_кр = 1154 Нм;
  

- эффективная мощность – N_м = 35 кВт;

- КПД: объемный - η_ом = 0,94; гидромеханический - η_гм = 0,95; полный - η_м = 0,9;

- вес – G_м = 74 кг.

Число оборотов гидромотор-барабана определяем по формуле:

об/мин

Крутящий момент на валу гидромотор-барабана:

Нм

Из сравнения выходных параметров механизма вращения и гидромотора следует, что между ними необходимо установить редуктор.

Вычисляем передаточное отношение по числам оборотов:



Передаточное отношение по крутящим моментам:



Выбираем четырехступенчатый редуктор 7Ц4-705 с параметрами:

- передаточное отношение i_р = 100;

- мощность N = 40 кВт;

- КПД редуктора η_р = 0,93;

- вес G_р = 1500 кг.

Определяем КПД привода гидромотор-барабана и редуктора:

.

Удельный показатель массы:

кг/кВт = 450 Н/кВт

Удельный показатель энергоёмкости:

кВт/см³

Показатели сравнительных вариантов сводим в таблицу 1.
Таблица 1 – Показатели сравнительных вариантов

Вариант привода	Показатели
		КG	KN
Гидромотор 310.20 с редуктором 7Ц4-705	0,85	58,6	0,46
Гидромотор Bosch Rexroth MVS37D с редуктором 7Ц4-705	0,84	45	0,13

Из таблицы 1 видно, что применение в нашем случае с нашими исходными данными низкомоментного гидромотора типа 310.20 выгоднее по всем показателям, кроме удельного показателя массы, окончательно останавливаемся на варианте гидромотора типа 310.20 с редуктором 7Ц4–705.
1.4 Выбор гидроаппаратуры
В качестве гидроаппаратуры управления потоком жидкости в гидроприводах машин применяют гидрораспределители, дроссели с обратными клапанами, обратные клапаны, гидрозамки, тормозные клапаны, предохранительные клапаны и др.
1.4.1 Выбор гидрораспределителя

Тип и марку распределителя выбирают по номинальному давлению, подаче насоса, а также количеству гидродвигателей.

Выбираем секционный распределитель типа ГР.16 с условным проходом 16 мм.

Техническая характеристика:

• 
  номинальный расход масла - Q_H = 90 л/мин;
  
• 
  рабочее давление – Р = 32…40 МПа;
  
• 
  максимальные утечки - ΔQ_P = 90 см³/мин;
  
• 
  условный проход - D_y = 16 мм;
  
• 
  потери давления: ΔР_Р = 1,5…3,5 МПа;
  

1.4.2 Выбор предохранительного клапана

По номинальному давлению и расходу жидкости выбираем предохранительный клапан прямого действия типа К2.16.03.

Техническая характеристика:

• 
  условный проход – D_у = 16 мм;
  
• 
  диапазон регулирования давления 18…35 МПа;
  
• 
  масса – 4,05 кг;
  
• 
  потери давления - р_п.к. = 0,6 МПа
  

1.4.3 Выбор обратного клапана

По номинальному давлению и номинальному расходу выбираем обратный клапан типа 61.400

Техническая характеристика:

• 
  условный проход – D_у = 32 мм;
  
• 
  номинальный расход – Q_н = 250 л/мин;
  
• 
  потери давления - р_п.к. = 0,05 МПа;
  
• 
  масса – 2,31 кг.
  

1.4.4 Выбор гидрозамка

Выбираем гидрозамок разгруженный типа 62.400.

Техническая характеристика:

• 
  условный проход – D_у = 32 мм;
  
• 
  номинальный расход – Q_н = 250 л/мин;
  
• 
  потери давления - р_г = 0,4 МПа;
  
• 
  масса – 9,36 кг.
  

1.5 Выбор трубопроводов
Внутренний диаметр трубопровода рассчитываем на основе подачи насоса (Q_H) и рекомендованных значений скорости (V) рабочей жидкости, выбираемые в зависимости от назначения трубопровода.

Придерживаемся следующих, выработанных практикой рекомендаций по ее выбору:

• 
  для всасывающего трубопровода – V_B = 1,4 м/с;
  
• 
  для сливного трубопровода – V_c = 2 м/с;
  
• 
  для напорного с учетом давления в гидросистеме V_c = 5,36 м/с.
  

Внутренний диаметр трубопровода рассчитывают по формуле:

, мм (19)

Для всасывающего трубопровода:

мм

Выбираем стальную электросварную трубу по ГОСТ 10704–86 с наружным диаметром d_Н = 39 мм и толщиной стенки S = 1,5 мм, тогда d_BH = 36 мм.

Для напорного трубопровода:

мм

Выбираем стальную бесшовную трубу по ГОСТ 8734 – 85 с наружным диаметром d_H = 34 мм, толщиной стенки S = 6,0 мм и внутренним диаметром d_BH = 22 мм.

Для сливного трубопровода:

мм

Выбираем стальную электросварную трубу по ГОСТ 10704 – 86 с наружным диаметром d_H = 33 мм и толщиной стенки S = 1,5 мм и внутренним диаметром d_ВH = 30 мм.
1.6 Выбор вспомогательных устройств
К вспомогательным устройствам относятся фильтры, теплообменники, масляные баки и т.п.

В гидросистемах машин применяют, в основном, линейные фильтры с бумажным или сетчатым фильтроэлементом, обеспечивающим тонкость фильтрации 25 и 40 мкм.

Выбираем линейный фильтр 1.1.40-40: одинарный с бумажными фильтроэлементами с условным проходом 40 мм и тонкостью фильтрации 40 мкм.

Техническая характеристика

- условный проход - D_y = 40 мм;

- номинальный расход – Q_H = 160 л/мин;
- номинальное давление – Р_н = 0,63 МПа;

- потери давления – Δр_ф = 0,35 МПа;

- тонкость фильтрации – 40 мкм;

- ресурс фильтроэлемента – 300 час;

- масса сухого фильтра – 8 кг.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гурьянов Г.А. «Типовой расчёт объёмного гидропривода». Усть-Каменогорск, изд. ВКГТУ, 2013 год.

2. Башта Т.М. «Гидравлический привод и гидравлическая пневмоавтоматика». – М.: Машиностроение, 1972 г. – 316 с.