η FЦ
FЦ PЦ
πD2
4
, (9.9)
где D – внутренний диаметр гидроцилиндра. После определения потерь давления в системе гидропривода и действительного давления в гидроцилиндре, можно рассчитать фактическую силу, передаваемую поршнем гидроцилиндра рабочему органу машины:
при подаче рабочей жидкости в поршневую полость (толкающее усилие)
FФтолк
PН
πD2
4
η , (9.10)
при подаче рабочей жидкости в штоковую полость (тянущее усилие)
FФтян
PН
πD2 d2
4
η , (9.11)
где d – диаметр штока;
– полный КПД гидропривода.
Если принятые параметры элементов гидропривода обеспечивают соотношение FФ > F, надежная работа гидропривода обеспечена; в противном случае (FФ < F) необходимо произвести перерасчет параметров гидропривода.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ГЛАВАМ 4 – 9
Какая гидроаппаратура служит для изменения направления движения потока рабочей жидкости?
Как классифицируются гидрораспределители по способу управления?
Принцип работы кранового гидрораспределителя.
По каким признакам классифицируются золотниковые гидрораспределители?
Каково назначение двухходового гидрораспределителя?
Как подразделяются гидрораспределители по способу управления?
По каким параметрам выбираются гидрораспределители?
Какие функции выполняют обратный, редукционные, предохранительные клапаны?
Какие элементы объемного гидропривода относятся к
вспомогательным устройствам?
Принцип работы и назначение гидрозамка.
Каковы исходные параметры для определения внутреннего диаметра трубопровода гидропривода?
Допустимые скорости движения рабочей жидкости в гидролиниях.
Почему скорости движения рабочей жидкости в гидролиниях имеют ограничения?
В каких случаях применяют гибкие трубопроводы?
Виды потерь давления в системе гидропривода.
Как определяют местные потери давления в системе гидропривода?
Почему в системе гидропривода возникают потери рабочей жидкости?
Как определяется КПД гидропривода?
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам / Я. М. Вильнер [и др.]. – Минск : Вышейшая школа, 1985.
– 382 с.
Гулидов, С. В. Расчет объемного гидропривода / С. В. Гулидов, М. Ф. Мячин. – Ленинград : ЛТА, 1982. – 28 с.
Лебедев, Н. И. Объемный гидропривод машин лесной промышленности : учебное пособие для вузов. – 2-е изд. / Н. И. Лебедев. – М. : Лесная пром-ть, 1986. – 296 с.
Багин, Ю. И. Справочник по гидроприводу машин лесной промышленности / Ю. И. Багин. – М. : Экология, 1993. – 352 с.
Корпачев, В. П. Основы расчета и выбора элементов объемного
гидропривода / В. П. Корпачев, Л. И. Малинин, Б. Г. Сизов. – Красноярск :
СТИ, 1983. – 46 с.
Осипов, П. Е. Гидравлика, гидравлические машины и гидропривод / П. Е. Осипов. – М. : Лесная пром-сть, 1981. – 424 с.
Каверзин, С. В. Обеспечение работоспособности гидравлического привода при низких температурах / С. В. Каверзин, В. П. Лебедев, Е. А. Сорокин. – Красноярск, 1997. – 240 с.
Каверзин, С. В. Курсовое и дипломное проектирование по гидроприводу самоходных машин : учебное пособие / С. В. Каверзин. – Красноярск : ПИК «Офсет», 1997. – 384 с.
Каверзин, С. В. Сборник задач по гидравлике и гидравлическому приводу / С. В. Каверзин. – Красноярск : КГТУ, 1999. – 35 с.
Корпачев, В. П. Основы проектирования объемного
гидропривода : учебное пособие для студентов, обучающихся по специальности 250401 Лесоинженерное дело / В. П. Корпачев, В. И. Дитрих, И. В. Губин. – Красноярск : СибГТУ, 2006. – 143 с.
Хорош, А. И. Гидрооборудование лесных машин : учебное пособие для студентов специальности 150405.65 Машины и оборудование лесного комплекса всех форм обучения. Часть 1 / А. И. Хорош, И. А. Хорош. – Красноярск : СибГТУ, 2009. – 280 с.
Марутов, В. А. Гидроцилиндры. Конструкции и расчет / В. А. Марутов, С. А. Павловский. – М. : Машиностроение, 1966. – 172 с.
Донвард – гидравлические системы [электронный ресурс]. –
Режим доступа : http://donvard.novastar.su/
Сибтехноком [электронный ресурс]. – Режим доступа : http://www.sibtehnokom.ru/
ООО ПКФ «Гидромаш-Юг» [электронный ресурс]. – Режим доступа : http://gidromash-yug.ru/
Образовательный ресурс по гидравлике и гидропневмоприводу
[электронный ресурс]. – Режим доступа : http://gidravl.com
Гидропривод. Основы и компоненты : учебный курс по гидравлике. Том 1 / Х. Экснер [и др.]. – Эрбах Германия : Бош Рексрот АГ.
– 322 с.
18. Галдин, Н. С. Основы гидравлики и гидропривода : учебное пособие /
Н. С. Галдин. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2006. – 145 с.
Приложение А (справочное) – Основные определения и зависимости гидравлики и гидропривода
Таблица А.1 – Основные определения и зависимости гидравлики и объемного гидропривода
Наименование
|
Определения и зависимости
|
1
|
2
|
Плотность жидкости
|
Масса жидкости в единице объема: ρ = m/V
|
Удельный вес
|
Вес жидкости в единице объема: γ = G/V, γ = ρg
|
Сжимаемость
|
Свойство жидкости изменять свою плотность (объем) при
изменении давления и (или) температуры
|
Вязкость
|
Свойство жидкости оказывать сопротивление от
носительному движению (сдвигу) частиц жидкости
|
Динамический коэффициент вязкости
|
Коэффициент пропорциональности µ, входящий
в выражение закона трения Ньютона: τ dυ,
dy
где τ – касательное напряжение (удельная сила трения) на элементарной площадке, лежащей на поверхности соприкасающихся слоев движущейся жидкости;
dυ
– производная скорости слоев жидкости по нормали y
dy
к рассматриваемым слоям жидкости (градиент скорости)
|
Кинематический коэффициент вязкости
|
Величина ν, равная отношению динамического коэффициента
ν μ
вязкости µ к плотности жидкости ρ:
ρ
|
Живое сечение
|
Поперечное сечение потока ω, перпендикулярное к
направлению движения жидкости
|
Смоченный периметр
|
Длина контура живого сечения χ, на которой жидкость
соприкасается с твердыми стенками
|
Гидравлический радиус
|
Величина, равная отношению площади живого сечения S к
смоченному периметру χ, т. е. R ω
χ
|
Расход
|
Количество жидкости, протекающей через живое сечение в единицу времени:
объемный расход Q V , где V – объем;
t
t – время;
массовый расход M ρQ , где m – масса
|
Продолжение таблицы А.1
1
|
2
|
|
жидкости; ρ – плотность;
- весовой расход G G γQ ,
gt
где γ – удельный вес жидкости; G – вес жидкости
|
Давление
|
Величина, определяемая силой, приходящейся на единицу
поверхности (при равномерно распределенной нагрузке) P F ,
S
где F – сила, нормальная к поверхности; S – площадь поверхности
|
Средняя скорость потока
|
Скорость, с которой должны были бы двигаться все частицы
жидкости через данное живое сечение, чтобы сохранился расход, соответствующий действительному распределению скоростей в
этом же живом сечении υ Q, где – средняя скорость потока;
ω
Q – расход жидкости; ω – площадь живого сечения
|
Уравнение неразрывности потока (сохранения расхода)
|
Уравнение выражает постоянство расхода жидкости, проходящей
через каждое сечение вдоль потока:
Q ω1υ1 ω2 υ2 const ,
где ω – площадь живого сечения; — средняя скорость потока в сечении
|
Уравнение Бернулли
|
При установившемся движении жидкости уравнение Бернулли,
записанное для двух сечений потока (первое сечение начальное), имеет вид:
P α υ2 P α υ2
z 1 1 1 z 2 2 2 h ,
1 ρg 2g 2 ρg 2g ω
где z – геометрическая высота центра тяжести сечения;
P – давление в центре тяжести сечения; ρ – плотность жидкости; g – ускорение свободного падения; – средняя скорость потока; α – коэффициент Кориолиса;
hω – потери напора в потоке между первым и вторым сечениями
|
Число Рейнольдса (критерий режима движения)
|
Безразмерная величина Rе, характеризующая режим движения
жидкости и равная отношению произведения средней скорости и гидравлического радиуса сечения R к кинематическому
коэффициенту вязкости ν, т.е. Re υR.
ν
При круглом сечении трубопровода с внутренним диаметром d:
Re υd
ν
|
Продолжение таблицы А.1
1
|
2
|
|
Значение числа Рейнольдса, соответствующее переходу
ламинарного режима движения жидкости в турбулентный и турбулентного в ламинарный, называют критическим числом Рейнольдса
|
Турбулентный режим движения
|
Хаотичное, беспорядочное движение жидкости с
пульсацией скоростей, давлений и перемешиванием ее частиц
|
Ламинарный режим
движения
|
Струйчатое, слоистое, упорядоченное движение
жидкости без перемешивания ее частиц
|
Местное сопротивление
|
Гидравлическое сопротивление движению потока
жидкости, вызывающее изменение скорости жидкости по величине или направлению и возникающее на участках резкого изменения конфигурации потока (поворот, сужение, расширение, задвижка, клапан, дроссель, распределитель и т.д.)
|
Сопротивление по длине
|
Гидравлическое сопротивление движению потока
жидкости, вызываемое вязкостью и перемешиванием частиц жидкости на участие рассматриваемой длины без учета влияния местных сопротивлений
|
Потери напора в местном сопротивлении
|
Потери напора hм (удельной энергии потока) на преодоление местных сопротивлений. Определяются по
υ2
формуле Вейсбаха: hМ ζ ,
2g
где ζ – коэффициент местного сопротивления;
– средняя скорость жидкости;
g – ускорение свободного падения.
Потери давления ∆PМ в местном сопротивлении равны
∆PМ = hМ·ρg, где ρ – плотность жидкости
|
Потери напора по длине
|
Потери напора hl (удельной энергии потока) на преодоление сопротивлений по длине. Определяются по
l υ2
формуле Дарси-Вейсбаха: hl λ d 2g ,
где λ – коэффициент Дарси (коэффициент гидравлического трения, коэффициент путевых потерь); l – длина трубопровода; d – внутренний диаметр трубопровода; – средняя скорость потока жидкости;
g – ускорение свободного падения
|
Коэффициент местного сопротивления
|
Безразмерная величина ζ, равная отношению потери
напора к скоростному напору. Зависит от вида местного сопротивления
|
Коэффициент Дарси
(коэффициент путевых потерь, коэффициент гидравлического трения)
|
Безразмерная величина λ, учитывающая влияние режима
движения жидкости, средней скорости, размеров потока, вязкости жидкости, шероховатости стенок трубопровода и других факторов на величину потерь напора по длине
|
Продолжение таблицы А.1
1
|
2
|
Объемный гидропривод
|
Привод, в состав которого входит гидравлический механизм, в
котором жидкость находится под давлением с одним или несколькими объемными гидродвигателями
|
Гидроустройство
|
Техническое устройство, предназначенное для выполнения
определенной самостоятельной функции в объемном гидроприводе посредством взаимодействия с рабочей жидкостью
|
Гидросистема
|
Совокупность гидроустройств, входящих в состав объемного
гидропривода
|
Объемная гидромашина
|
Гидроустройство, предназначенное для преобразования
механической энергии в энергию потока рабочей жидкости (или наоборот) в процессе попеременного заполнения рабочей камеры рабочей жидкостью и вытеснения ее из рабочей камеры
|
Насос
|
Машина для создания потока жидкой среды
|
Жидкая среда
|
Капельная жидкость, которая может содержать твердую или газовую фазу
|
Объемный насос
|
Насос, в котором жидкая среда перемещается путем
периодического изменения объема занимаемой ею камеры, попеременно сообщающейся со входом и выходом насоса
|
Насосный агрегат
|
Агрегат, состоящий из насоса или нескольких насосов и
приводящего двигателя, соединенных между собой
|
Рабочая камера объемной гидромашины
|
Пространство объемной гидромашины, ограниченное рабочими
поверхностями деталей, периодически изменяющее свой объем и попеременно сообщающееся с местами входа и выхода рабочей жидкости
|
Гидроаппарат
|
Гидроустройство, предназначенное для управления потоком
рабочей жидкости. Под управлением потоком рабочей жидкости понимается изменение или поддержание заданных значений давления или расхода рабочей жидкости либо изменение направления, пуск и останов потока рабочей жидкости
|
Кондиционер рабочей жидкости
|
Гидроустройство, предназначенное для обеспечения
необходимых качественных показателей и состояния рабочей жидкости
|
Гидроемкость
|
Гидроустройство, предназначенное для содержания рабочей
жидкости с целью использования ее в процессе работы объемного гидропривода
|
Гидролиния
|
Гидроустройство, предназначенное для движения рабочей
жидкости или передачи давления от одного гидроустройства к другому
|
Модульное гидроустройство
|
Гидроустройство, соединяющееся с другими гидроустройствами
при помощи каналов, выведенных на две параллельные плоскости, по которым происходит стыковка с другими гидроустройствами
|
Продолжение таблицы А.1
1
|
2
|
Насосный гидропривод
|
Объемный гидропривод, в котором рабочая жидкость
подается в объемный гидродвигатель насосом, входящим в состав этого привода
|
Гидропривод
поступательного движения
|
Объемный гидропривод, гидродвигателем которого является
гидроцилиндр
|
Гидропривод
вращательного движения
|
Объемный гидропривод, гидродвигателем которого является
гидромотор
|
Гидропривод с
разомкнутым потоком
|
Насосный гидропривод, в котором рабочая жидкость от
объемного гидродвигателя поступает в гидробак
|
Гидропривод с
замкнутым потоком
|
Насосный гидропривод, в котором рабочая жидкость от
объемного гидродвигателя поступает на вход насоса
|
Объемный гидродвигатель
|
Объемная гидромашина, предназначенная для
преобразования энергии потока рабочей жидкости в механическую энергию выходного звена
|
Гидроцилиндр
|
Объемный гидродвигатель с возвратно-поступательным
движением выходного звена
|
Поворотный
гидродвигатель
|
Объемный гидродвигатель с ограниченным поворотным
движением выходного звена
|
Гидромотор
|
Объемный гидродвигатель с неограниченным вращательным
движением выходного звена
|
Регулируемый
гидромотор
|
Гидромотор с изменяемым рабочим объемом
|
Рабочий объем
гидромотора
|
Разность наибольшего и наименьшего значений объемов
рабочих камер гидромотора за один оборот выходного звена
|
Нерегулируемый
гидромотор
|
Гидромотор с постоянным рабочим объемом
|
Запорно-регулирующий элемент гидроаппарата
|
Под запорно-регулирующим элементом понимается
подвижная деталь или группа деталей гидроаппарата, при перемещении которой частично или полностью перекрывается рабочее проходное сечение
|
Гидроклапан
|
Гидроаппарат, в котором размеры рабочего проходного
сечения изменяются от воздействия потока рабочей жидкости, проходящей через гидроаппарат
|
Гидроаппарат не
клапанного действия
|
Гидроаппарат, в котором размеры рабочего проходного
сечения изменяются от внешнего управляющего воздействия
|
Регулирующий гидроаппарат
|
Гидроаппарат, который управляет давлением, расходом и
направлением потока рабочей жидкости путем частичного открытия рабочего проходного сечения
|
Направляющий гидроаппарат
|
Гидроаппарат, который управляет пуском, остановкой и направлением потока рабочей жидкости путем полного
открытия или полного закрытия проходного сечения
|
Окончание таблицы А.1
1
|
2
|
Гидроаппарат прямого действия
|
Гидроклапан, в котором размеры рабочего проходного
сечения изменяются в результате непосредственного воздействия потока рабочей жидкости на запорно- регулирующий элемент
|
Гидроклапан непрямого действия
|
Гидроклапан, в котором размеры рабочего проходного
сечения изменяются основным запорно-регулирующим элементом в результате воздействия потока рабочей жидкости на вспомогательный запорно-регулирующий элемент
|
Гидроклапан давления
|
Регулирующий гидроаппарат, предназначенный для
управления давлением рабочей жидкости.
|
Напорный гидроклапан
|
Гидроклапан давления, предназначенный для ограничения
давления в подводимом к нему потоке рабочей жидкости
|
Предохранительный клапан
|
Напорный гидроклапан, предназначенный для
предохранения объемного гидропривода от давления, превышающего установленное
|
Гидродроссель
|
Гидроаппарат управления расходом, предназначенный для
создания сопротивления потоку рабочей жидкости
|
Направляющий гидрораспределитель
|
Направляющий гидроаппарат, предназначенный для
управления пуском, остановкой и направлением потока рабочей жидкости в двух или более гидролиниях в зависимости от наличия внешнего управляющего воздействия
|
Всасывающая гидролиния
|
Гидролиния, по которой рабочая среда движется к насосу из
гидробака – в гидроприводе с разомкнутым потоком, либо от распределителя или непосредственно от объемного гидродвигателя – в гидроприводе с замкнутым потоком
|
Напорная гидролиния
|
Гидролиния, по которой рабочая среда под давлением
движется от насоса, гидроаккумулятора или гидромагистрали к объемному гидродвигателю и другим гидроустройствам
|
Сливная гидролиния
|
Гидролиния, по которой рабочая жидкость движется в
гидробак от объемного гидродвигателя или гидроаппарата
|
Гидролиния управления
|
Гидролиния, по которой рабочая среда движется к
гидроустройствам для управления ими
|
Дренажная гидролиния
|
Гидролиния, по которой отводятся утечки рабочей жидкости
|
Приложение Б (справочное) – Условные обозначения гидравлических элементов
Таблица Б.1 – Условные обозначения гидравлических элементов
Продолжение таблицы Б.1
Продолжение таблицы Б.1
Продолжение таблицы Б.1
Продолжение таблицы Б.1
Продолжение таблицы Б.1
Окончание таблицы Б.1
Приложение В (справочное) – Примеры расчетных схем объемного гидропривода
Рисунок В.1 – Механизм надвигания пилы в раскряжевочной установке
Рисунок В.2 – Механизм перемещения штанговой пилы
Рисунок В.3 – Механизм подъема и опускания стрелы валочно- пакетирующей машины
Рисунок В.4 – Гидроцилиндр левого борта топлякоукладчика
Рисунок В.5 – Гидроцилиндр перемещения каретки лесопогрузчика
Рисунок В.6 – Привод гидроцилиндров активного полуприцепа тракторов
Рисунок В.7 – Гидроцилиндр стрелы челюстного погрузчика
Рисунок В.8 – Цилиндры снегоочистителя валочной машины
Рисунок В.9 – Гидроцилиндр приемного стола окорочного станка
Рисунок В.10 – Привод опускания стрелы машины
Рисунок В.11 – Мультипликатор гидроцилиндров зажимных рычагов
Рисунок В.12 – Гидроцилиндр подъема и опускания стрелы
Рисунок В.13 – Гидроцилиндр поворота стрелы челюстного погрузчика
Рисунок В.14 – Гидроцилиндр подъема и опускания рукояти
Приложение Г (справочное) – Задание на курсовую работу
Министерство образования и науки РФ
ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»
Кафедра использования водных ресурсов
ЗАДАНИЕ
На выполнение курсовой работы по теме: Расчет объемного гидропривода
Факультет
Студенту
Рабочее усилие на штоке гидроцилиндра F =кН;
Ход поршня S =мм;
Скорость движения рабочего органа v =м/с;
Общая длина трубопроводов L =м, в том числе напорного трубопровода LН =м.
Напорный трубопровод имеетрезких поворотов наградусов и
колена с закруглением на 90° при соотношении r/R =.
Колебание температуры окружающей среды составляет от
до°С.
Требуется: составить и описать принципиальную гидравлическую схему, определить основные параметры гидравлического привода с возвратно- поступательным движением рабочего органа.
Задание выдано « »20 г.
Приложение Д (справочное) – Примерная структура курсовой работы
Титульный лист
Бланк задания
Введение
Выбор и описание принципиальной гидравлической схемы
Выбор рабочей жидкости
Выбор рабочего давления
Приближенный расчет основных параметров гидроцилиндра
Уточненный расчет основных параметров гидроцилиндра
Расчет гидроцилиндра на устойчивость
Выбор насоса
Выбор необходимой гидроаппаратуры (в соответствии с принятой принципиальной схемой)
Расчет трубопроводов
Определение КПД гидропривода
Определение фактической нагрузки на рабочем органе
Определение необходимой емкости гидравлического бака
Заключение
Библиографический список
165
Василий Петрович Корпачев Андрей Александрович Андрияс Александр Иванович Пережилин
ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБЪЕМНОГО ГИДРОПРИВОДА
Учебное пособие
Отв. редактор И.В. Губин Редактор РИЦ Л.М. Буторина
Подписано в печать 1.10.2012
Формат 60×84 1/16.
Уч.-изд. л. 10,25
Тираж 150 экз. Заказ №
Редакционно-издательский центр СибГТУ
660049, г. Красноярск, пр. Мира, 82
факс (391) 211-97-25
телефон (391) 227-69-90 |
Скачать 9.89 Mb.