методичка по гидравлике. Учебное пособие для студентов направления 250400. 62 Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств

• Название: Учебное пособие для студентов направления 250400. 62 Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств
• Анкор: методичка по гидравлике.docx
• Дата: 24.02.2018
• Размер: 9.89 Mb.
• Имя файла: методичка по гидравлике.docx
• Тип: Учебное пособие; #15875
• страница: 1 из 19

В.П. КОРПАЧЕВ, А.А. АНДРИЯС, А.И. ПЕРЕЖИЛИН

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБЪЕМНОГО ГИДРОПРИВОДА


КРАСНОЯРСК 2012

1

Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»

В.П. КОРПАЧЕВ, А.А. АНДРИЯС, А.И. ПЕРЕЖИЛИН

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБЪЕМНОГО ГИДРОПРИВОДА


Рекомендовано редакционно-издательским советом СибГТУ в качестве учебного пособия для студентов направления

250400.62 - «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств»

профиля подготовки «Лесоинженерное дело»

очной и заочной форм обучения


Издание третье, переработанное и дополненное

Красноярск 2012

УДК 630.36-82 (075.8)
Корпачев, В. П. Основы проектирования объемного гидропривода : учебное пособие для студентов направления

250400.62 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств» профиля подготовки

«Лесоинженерное дело» очной и заочной форм обучения. – 3-е изд.,

перераб. и доп. / В. П. Корпачев, А. А. Андрияс, А. И. Пережилин. –

Красноярск : СибГТУ, 2012. – 164 с.

Учебное пособие предназначено для студентов, изучающих дисциплину «Гидравлика, гидро- и пневмопривод», и посвящено проблемам проектирования объемного гидропривода.
В учебном пособии изложены сведения о порядке проектирования объемных гидроприводов возвратно- поступательного движения, приведена методика расчета основных параметров силового гидроцилиндра, выбора элементов объемного гидропривода.


Табл. 43; рис. 62; библ. назв. 18.

Рецензенты:
А.Н. Минаев, д-р техн. наук, проф. (СПбГЛТА);
Н.Г. Черноусова, доц. (научно-методический совет СибГТУ).


© Корпачев В.П., 2012

© Андрияс А.А., 2012

© Пережилин А.И., 2012

© ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет», 2012


3

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 5

1. 
   ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГИДРАВЛИЧЕСКОМ ПРИВОДЕ 6
   
   1. 
      Динамические гидроприводы 7
      
   2. 
      Объемные гидроприводы 9
      
   3. 
      Основные элементы объемного гидропривода 11
      
   4. 
      Классификация гидравлических приводов 14
      
   5. 
      Реальные схемы объемного гидропривода. Основные элементы ... 15 1.6 Типы схем объемного гидропривода 17
      

7. 
   Достоинства и недостатки гидравлических приводов 17
   
8. 
   Общие сведения о порядке проектирования и расчета объемного гидропривода 18
   

2. 
   ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПРИВОДА 20
   
   1. 
      Рабочие жидкости для гидросистем машин лесной
      

промышленности 20

2. 
   Рабочее давление в гидросистеме 23
   
3. 
   Объемные гидродвигатели 25
   
   1. 
      Классификация гидродвигателей 25
      
   2. 
      Гидроцилиндры 26
      
   3. 
      Конструкции гидроцилиндров 28
      
   4. 
      Поворотные гидродвигатели 34
      

4. 
   Основы расчета гидроцилиндров 37
   
   1. 
      Приближенный расчет основных параметров силового гидроцилиндра 38
      
   2. 
      Уточненный расчет основных параметров гидроцилиндра 39
      
   3. 
      Расчет гидроцилиндра на устойчивость 49
      

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ГЛАВАМ 1 – 2. 51

3. 
   НАСОСЫ И ГИДРОМОТОРЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ОБЪЕМНОМ ГИДРОПРИВОДЕ 52
   
   1. 
      Назначение, классификация насосов и гидромоторов 52
      
   2. 
      Шестеренные насосы 53
      
   3. 
      Пластинчатые насосы 56
      
   4. 
      Роторно-поршневые насосы 61
      
      1. 
         Радиальные роторно-поршневые насосы 61
         
      2. 
         Аксиальные роторно-поршневые насосы 64
         

5. 
   Гидромоторы 70
   
6. 
   Выбор насоса гидропривода 72
   

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ГЛАВЕ 3 74

4. 
   РЕГУЛИРУЮЩИЕ И НАПРАВЛЯЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПРИВОДА 75
   
   1. 
      Регуляторы давления 75
      
      1. 
         Предохранительные клапаны 76
         
      2. 
         Редукционные клапаны 82
         

2. 
   Регуляторы расхода рабочей жидкости 85
   
   1. 
      Обратные клапаны 85
      

4

Ограничители расхода 88

2. 
   Делители (сумматоры) потока 90
   
3. 
   Гидродроссели и регуляторы потока 92
   

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ГЛАВЕ 4 99

5. 
   РАСПРЕДЕЛИТЕЛИ ПОТОКА РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ 99
   
   1. 
      Крановые гидрораспределители 100
      
   2. 
      Клапанные распределители 101
      
   3. 
      Золотниковые гидрораспределители 103
      
6. 
   ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ГИДРОСИСТЕМ 107
   
   1. 
      Гидравлические баки и теплообменники 107
      
   2. 
      Фильтры 110
      
   3. 
      Гидравлические аккумуляторы 115
      
   4. 
      Гидрозамки 118
      
   5. 
      Средства измерения 123
      
7. 
   ТРУБОПРОВОДЫ 129
   
8. 
   ПОТЕРИ НАПОРА (ДАВЛЕНИЯ) В СИСТЕМЕ ГИДРОПРИВОДА 132
   
9. 
   ОПРЕДЕЛЕНИЕ КПД ГИДРОПРИВОДА И ФАКТИЧЕСКОГО УСИЛИЯ НА ШТОКЕ ГИДРОЦИЛИНДРА 137
   

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ГЛАВАМ 4 – 9 140

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 141

ПРИЛОЖЕНИЕ А (СПРАВОЧНОЕ) – ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ЗАВИСИМОСТИ ГИДРАВЛИКИ И ГИДРОПРИВОДА 143

ПРИЛОЖЕНИЕ Б (СПРАВОЧНОЕ) – УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ 149

ПРИЛОЖЕНИЕ В (СПРАВОЧНОЕ) – ПРИМЕРЫ РАСЧЕТНЫХ СХЕМ ОБЪЕМНОГО ГИДРОПРИВОДА 156

ПРИЛОЖЕНИЕ Г (СПРАВОЧНОЕ) – ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ 163

ПРИЛОЖЕНИЕ Д (СПРАВОЧНОЕ) – ПРИМЕРНАЯ СТРУКТУРА

КУРСОВОЙ РАБОТЫ 164
ВВЕДЕНИЕ
Учебное пособие «Основы проектирования объемного гидропривода» подготовлено в соответствии с требованием государственного образовательного стандарта по направлению подготовки

1. 
   «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств» по дисциплине «Гидравлика, гидро- и пневмопривод». Курс
   

«Гидравлика, гидро- и пневмопривод» общим объемом 180 часов изучается в течение 4 семестра.

Предусмотренная рабочим учебным планом курсовая работа

является замыкающим звеном учебного процесса по дисциплине

«Гидравлика, гидро- и пневмопривод», состоящего из лекционного курса, лабораторных и практических занятий и курсовой работы, объединённых в учебно-методический комплекс. Значительная часть учебного времени (примерно 40 – 50%) отводится на самостоятельную работу студентов, частью которой является курсовая работа.

Цель настоящего пособия – обеспечить методическое руководство по выполнению курсовой работы. Суть же самой работы заключается в

подготовке студента к будущей практической инженерной деятельности на производстве.

Данное пособие может быть также рекомендовано для студентов очного и заочного отделений специальности 150405 «Машины и оборудование лесного комплекса», изучающих дисциплину «Гидравлика».
1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГИДРАВЛИЧЕСКОМ ПРИВОДЕ
Гидравлическим приводом называется совокупность устройств – гидромашин и гидроаппаратуры, предназначенных для передачи механической энергии и приведения в движение механизмов и машин посредством рабочей жидкости.

Основные свойства жидкостей, используемые в гидравлических приводах:

а) текучесть;

б) несжимаемость;

в) равномерное распределение по объему внешнего давления (закон Паскаля).

В силу первых двух свойств жидкости не могут накапливать

потенциальную (внутреннюю) энергию упругой деформации (как твердые тела или газы) или повышения температуры (газы). В связи с этим каждый конкретно выделенный объем жидкости может обладать только двумя видами механической энергии:

• 
  кинетической, когда жидкость находится в движении;
  
• 
  потенциальной, вследствие воздействия сил гравитации (гравитационного поля), когда жидкость поднята на некоторую высоту над поверхностью земли; действия центробежных сил, когда жидкость
  

находится в движении по криволинейной траектории; или при воздействии других полей взаимодействующих с жидкостью, например магнитных полей.

Различают два типа гидроприводов, отличающихся по физическому

эффекту преобразования гидравлической энергии в работу:

• 
  динамические гидроприводы;
  
• 
  объемные гидроприводы.
  

Гидроприводы по определению состоят из двух основных элементов: источника гидравлической энергии и исполнительных органов –

гидропередачи. Исполнительные органы могут быть двух видов: циклического действия (поступательные и поворотные гидроцилиндры) и непрерывного действия (вращательные органы – гидромоторы).

Источники гидравлической энергии делятся на два типа:

• 
  с превращением в гидравлическую энергию потенциальной энергии жидкости, то есть с превращением статической жидкости в движущийся поток;
  
• 
  с превращением механической энергии (энергии движущихся элементов устройства) в гидравлическую энергию, то есть в движущийся поток. Устройства этого типа получили название насосов.
  

На рисунках 1.1 и 1.2 представлены схемы источников гидравлической энергии.

Рисунок 1.1 – Статический источник гидравлической энергии

Рисунок 1.2 – Механические источники гидравлической энергии:

а – центробежный насос; б – шестеренный насос

1. 
   Динамические гидроприводы
   

На рисунке 1.3 представлены схемы динамических приводов с различными источниками гидравлической энергии.

Рисунок 1.3 – Схемы динамических гидроприводов: а – с источником энергии статического типа; б – с насосом в качестве источника энергии

По принципу действия «динамические» исполнительные органы не отличаются от центробежных насосов, в которых действует обратный поток, и таким образом происходит обратное превращение гидравлической энергии в механическую. Устройства этого типа называются «турбинами».

Принимая условие неразрывности потока, кинетическую энергию, превратившуюся в механическую работу можно выразить в следующем виде (рисунок 1.3):
mυ² υ² 


W  ¹

2

^{2 η} , (1.1)

где m – расход массы жидкости в секунду;

υ₁ – скорость жидкости до входа в турбину;

υ₂ – скорость жидкости на выходе из турбины;

– кпд турбины.
Так как секундный расход массы жидкости равен:

πd²

m 

4

ρυ_{1 ,}

то выражение (1.1) примет следующий вид:

2

_{W }πd

ρυ υ² υ² η _{, (1.2)}

₈ 1 1 2
где W – секундный расход энергии; d – диаметр трубопровода;

– плотность жидкости;

υ₁ – скорость жидкости в трубопроводе.
Секундный расход энергии – это мощность, следовательно:
W N ^{M n} Mω^1η _,

60
где N – мощность турбины;

M – развиваемый турбиной момент; n – количество оборотов в минуту; ω^-1 – частота вращения.

Как видно из выражения (1.2), передаваемая энергия привода зависит только от скоростей ₁ и ₂, поэтому приводы этого типа получили название «динамических».

2. 
   Объемные гидроприводы
   

На рисунке 1.4 представлены схемы объемных гидроприводов, отличающихся тем, что некоторый объем жидкости, передающий работу от источника энергии заключен в замкнутый объем.

Рисунок 1.4 – Схемы объемного гидропривода: а – с плунжерным насосом в качестве источника гидравлической энергии; б – с шестеренным насосом в качестве источника гидравлической энергии
Если система нагружена внешней силой F₂ (рисунок 1.4), но находится в покое, то можно записать:
P₁ P₂ P_{3 ,}
где P₁, Р₂, Р₃ – давление жидкости.

На поведение системы оказывают существенное влияние значения диаметров d₁ и D. По закону Паскаля P₁ = P₃, но F₁ ≠ F₂:



F₁ 

2


πd

1