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: 7 из 19

_{D } 4F^

πP_P
. (2.27)

Полученный расчетный диаметр должен быть нормализован по ГОСТу. При этом подбирается ближайший больший диаметр, а также уточняется диаметр штока.

Для уточненного диаметра гидроцилиндра определяется толщина стенок корпуса и донышка корпуса гидроцилиндра.
Толщину стенок корпуса гидроцилиндра определяют по формуле [1]
t_C = R_K – R₀, (2.28)
где R_K – наружный радиус корпуса гидроцилиндра;

R₀ – внутренний радиус корпуса гидроцилиндра, R₀ = D/2.
Наружный радиус гидроцилиндра может быть определен по формуле

R R

σ_P 0,4P_У
, (2.29)



σ

K 0

Р

1,3P_У

где σ_P – допустимое напряжение на растяжение материала корпуса;

P_У – расчетное давление рабочей жидкости (P_У = 1,2 P_P).

Толщину плоского донышка корпуса гидроцилиндра определяют по формуле

t _Д 0,405D

P_P




. (2.30)

P



При выборе материала корпуса гидроцилиндра (допустимого напряжения растяжения материала) можно руководствоваться таблицей 2.9.
Таблица 2.9 – Допустимые напряжения растяжения

Давление в гидроцилиндре, МПа	Материал корпуса гидроцилиндра	Допустимое напряжение растяжения, σP, МПа
< 10	алюминиевые трубы или литье из серого чугуна	25
< 15	чугунное литье	40
< 20	стальные трубы	60 ÷ 80
> 20	кованая сталь	100 ÷ 120

Следует также отметить, что при расчете гидроцилиндров на прочность при давлении до 30 МПа принимается запас прочности n = 3.

Штоки и поршни гидроцилиндров изготавливают из стальных поковок.

3. 
   Расчет гидроцилиндра на устойчивость
   

Гидроцилиндры в процессе эксплуатации под действием рабочего давления работают как сжато-изогнутые балки переменного сечения. Для обеспечения работоспособности цилиндра необходимо убедиться в устойчивости штока под действием нагрузки.

Для определения устойчивости гидроцилиндра при известном рабочем усилии на штоке гидроцилиндра можно воспользоваться

следующей методикой [13].

По схемам (рисунок 2.12) определяется фактор хода гидроцилиндра

F_C в зависимости от способа крепления гидроцилиндра.

Далее определяется опорная длина штока гидроцилиндра L₀
L₀ = F_C·S, (2.31)
где S – ход штока гидроцилиндра.


Рисунок 2.12 – Способ крепления гидроцилиндра

Затем по графику (рисунок 2.13) определяется максимально допустимая длина штока гидроцилиндра L_max и ее значение сравнивается с величиной L₀. При этом работоспособность гидроцилиндра (устойчивость штока) будет обеспечена в случае выполнения следующего условия:
^L₀ ^L_max . (2.32)


Рисунок 2.13 – График зависимости опорной длины гидроцилиндра от усилия на штоке


КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ГЛАВАМ 1 – 2

1. 
   Какие требования предъявляются к рабочим жидкостям?
   
2. 
   Как влияет вязкость рабочей жидкости на потери давления в местных сопротивлениях?
   
3. 
   Правила выбора рабочей жидкости.
   
4. 
   Как выбирается рабочее давление?
   
5. 
   На какие классы подразделяют гидродвигатели?
   
6. 
   В каких случаях применяют гидроцилиндры с двухсторонним штоком?
   
7. 
   На какие два типа подразделяются поворотные гидродвигатели?
   
8. 
   В чем заключается смысл приближенного расчета силового гидроцилиндра?
   
9. 
   Как определяется статическая нагрузка при уточнении диаметра силового гидроцилиндра?
   
10. 
    На что влияет увеличение скорости перемещения штока
    

гидроцилиндра?

11. 
    В каком случае производится расчет гидроцилиндра на устойчивость?
    

3. 
   НАСОСЫ И ГИДРОМОТОРЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ОБЪЕМНОМ ГИДРОПРИВОДЕ
   

1. 
   Назначение, классификация насосов и гидромоторов
   

Насосы в системе гидропривода предназначены для преобразования механической энергии приводящего движителя в гидравлическую энергию перемещаемой жидкости, для обеспечения рабочего давления гидросистемы, надежного функционирования элементов гидропривода.

В объемных гидроприводах применяются насосы, в которых перемещение жидкости из полости всасывания в полость нагнетания

осуществляется путем ее вытеснения из рабочих камер с помощью вытеснителей (объемные насосы).

В гидроприводах применяются следующие виды насосов:

поршневые, плунжерные, диафрагмовые, шестеренчатые, лопастные, винтовые и ротационно-поршневые. Эти насосы являются обратимыми: они могут применяться в гидроприводах как насосы для преобразования механической энергии двигателя в гидравлическую или же для превращения гидравлической энергии насоса в механическую, то есть использоваться как гидродвигатели.

В поршневом насосе вытеснителем является поршень, в шестеренном – зуб шестерни; в пластинчатом – лопатка; в винтовом –

поверхность винта.

К насосам, применяемым в гидроприводах, предъявляют особые требования. Насос должен иметь высокий КПД, обладать достаточной долговечностью и надежностью в процессе эксплуатации. Регулирование производительности насоса должно осуществляться простыми средствами, непрерывно в процессе работы и с минимальными потерями энергии. Кроме того, желательно, чтобы насос был обратимым, то есть мог бы использоваться в качестве гидромотора.

По характеру процесса вытеснения жидкости объемные насосы делятся на поршневые и роторные. Поршневыми называются насосы, в которых вытеснение жидкости из рабочих камер производится в результате только прямолинейного возвратно-поступательного или возвратно-поворотного движения вытеснителей относительно этих камер.

По виду движения ведущего звена поршневые насосы разделяются на прямодействующие и вальные. В прямодействующем насосе ведущее

звено совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение, в вальном – вращательное движение.

Роторными называются насосы, в которых вытеснение жидкости из камер производится в результате вращательного или сложного движения вытеснителей.

Классификация роторных насосов приведена на рисунке 3.1.

В гидроприводах машин лесной промышленности применяются три типа насосов – шестеренные, лопастные и аксиально-поршневые. Лопастные насосы в машинах лесной промышленности используются в приводах гидроусилителей рулевых механизмов.

Шестеренные насосы получили большее распространение в гидросистемах лесовозных автомобилей, самосвалах, дорожных и

строительных машинах, лесозаготовительных и складских машинах, в приводах по обработке и переработке древесины.

Аксиально-поршневые насосы используют в системах

лесозаготовительных машин, где рабочее давление составляет от 12 до

25 МПа.

Рисунок 3.1 – Классификация роторных насосов

2. 
   Шестеренные насосы
   

Шестеренные насосы выполняются с внешним и внутренним зацеплением шестерен. Наибольшее распространение имеют насосы с внешним зацеплением шестерен; такие насосы могут быть одно- и двухсекционные.

Схема шестеренного насоса представлена на рисунке 3.2. При вращении ведущей 1 и ведомой 2 шестерни рабочая жидкость из

всасывающей камеры А в полостях впадин зубьев переносится в нагнетательную камеру В.


Рисунок 3.2 – Схема шестеренного насоса Производительность шестеренного насоса может быть определена по

формуле


_D2

Q 2π ^Н bnη k

_z V
, (3.1)

где D_Н – диаметр начальной окружности шестерни; при одинаковых шестернях D_Н равен расстоянию между центрами шестерен;

z – число зубьев; b – ширина зуба;

n – частота вращения;

_V – объемный КПД;

к – поправочный коэффициент, равный 1,1.
В таблице 3.1 приведены основные характеристики некоторых типовых шестеренных насосов.
Таблица 3.1 – Основные параметры шестеренных насосов

Марка насоса	Рабочий объем, см3	Подача, л/мин	Давление нагнетания, МПа	Частота вращения, об/мин	Мощность насоса, кВт	КПД
						объемный	полный
1	2	3	4	5	6	7	8
НШ-10-2	10	17,7	14	1920	5,6	0,9	0,85
НШ-50А-3	49,7	110,4	16	2400	39	0,92	0,82

Окончание таблицы 3.1

1	2	3	4	5	6	7	8
НШ6Т1	6,3	11,3	2,5	2000	0,67	0,92	0,83
НШ6Е-3	6,3	10	16	1920	3,97	0,85	0,75
НШ10Е	10	13,8	10	1500	2,94	0,92	0,82
НШ10Е-2	10	17,7	10	1500	5,52	0,92	0,80
НШ32-У	31,7	47,3	10	1500	10,9	0,92	0,75
НШ32У-2	32	56	14	1920	16,0	0,92	0,80
НШ32-2	32	55,6	14	1920	15,4	0,92	0,80
НШ46-У	45,7	63,1	10	1500	-	0,92	0,80
НШ50У-2	49,1	86,7	14	1920	25,7	0,92	0,83
НШ50-2	50	86,9	14	1920	23,8	0,92	0,83
НШ67	69	96,2	14	1500	26,5	0,92	0,85
НШ100-2	98,8	139	14	1500	37,5	0,94	0,85
НШ250А-2	245	345	14	1500	92,7	0,94	0,85
НШ32-10-2	32/10	55,6/17,7	14	1920	20,2	0,92	0,83
НШ32-32-2	32/32	55,6/55,6	14	1920	30,7	0,92	0,82
НМШ 25	25	31,9	1,6	1500	1,25	0,85	0,70
НМШ 25Р	25	25,5	0,25	1200	1,20	0,86	0,70
НМШ 50	25	31,9	1,6	1500	2,50	0,87	0,70
НМШ80-1	80	163	1,0	2400	4,71	0,88	0,70
НМШ125	63	163	1,6	1500	5,00	0,89	0,70
Ш2-25	-	23,3	1,6	1450	1,3	-	-
Ш3,2-25	-	38,3	0,6	1450	1,0	-	-
Ш5-25	-	60,0	0,4	1450	1,1	-	-
Ш8-25	-	96,7	0,25	1450	1,1	-	-
Ш40-6	-	300	0,4	980	5,5	-	-
Ш80-6	-	600	0,25;0,3	980	7;7,5	-	-
ШГ2-25	-	23,3	0,6	1450	0,75	-	-
ШГ8-25	-	96,7	1,0	1450	2,7	-	-
ШГ20-25	-	233	1,0	1450	7,2	-	-
ШФ2-25	-	23,3	1,4	1430	1,2	-	-
ШФ5-25	-	60	0,4	1430	1,1	-	-
ШФ8-25	-	96,7	0,3;0,6	1430	1,2;2,0	-	-
ШФ20-25	-	275	0,6	1430	6,0	-	-
БГ11-22А	11,2	12,3	2,5	1450	1,0	0,76	0,54
Г11-22; БГ 11-22	16,0	18	2,5	1450	1,3	0,78	0,56
Г11-23А; БГ11-23А	22,4	26	2,5	1450	1,6	0,8	0,64
Г11-23; БГ11-23	32	38	2,5	1450	2,3	0,82	0,68
Г11-24А; БГ11-24А	40	50	2,5	1450	3,0	0,88	0,72
Г11-24; БГ11-24	56	72	2,5	1450	4,1	0,89	0,74
Г11-25А; БГ11-25А	80	104	2,5	1450	5,8	0,91	0,76
Г11-25; БГ11-25	100	133	2,5	1450	7,2	0,92	0,77

Примечания:

1. 
   Приведенные параметры являются номинальными.
   
2. 
   Насосы НШ и НМШ предназначены для нагнетания рабочей жидкости в гидравлические системы тракторов, подъемных землеройных, дорожностроительных,
   

транспортных и других сельскохозяйственных машин. В их числе насосы НШ10-10-2, НШ32-10-2 и НШ32-32-2 двухсекционные; насосы НМШ50 и НМШ125 - двухкамерные.

3. 
   Насосы Ш предназначены для подачи масла, нефти, мазута, дизельного топлива; насосы ШГ – для подачи парафина, нефти, мазута температурой менее 100 ⁰ С и до 610^-4 м²/с; насосы ШФ предназначены для подачи масла, нефти, дизельного топлива температурой до 90⁰ С.
   
4. 
   Насосы Г11-2 и БГ11-2 используются в системе станочных гидроприводов.
   

3. 
   Пластинчатые насосы
   

Пластинчатые насосы, применяемые в гидроприводах, разделяют на насосы одно-, двух- и многократного действия. В насосах однократного действия жидкость вытесняется из рабочей камеры один раз за один оборот ротора, в насосах двукратного действия – 2 раза, а в насосах многократного действия – несколько раз [3].

На рисунке 3.3 приведена простейшая схема пластинчатого насоса однократного действия.

Рисунок 3.3 – Схема пластинчатого насоса однократного действия:

1 – ротор; 2 – приводной вал; 3 – пластины; 4 – статор; 5 – распределительный диск; 6, 8 – окна; 7 – гидролиния всасывания; 9 – гидролиния нагнетания;

10 – уплотнительные перемычки

Схема насоса однократного действия приведена на рисунке 3.3. Насос состоит из ротора 1, установленного на приводном валу 2, опоры которого размещены в корпусе насоса. В роторе имеются радиальные или расположенные под углом к радиусу пазы, в которые вставлены пластины 3. Статор 4 по отношению к ротору расположен с эксцентриситетом е. К торцам статора и ротора с малым зазором (0,02 ÷ 0,03 мм) прилегают торцевые распределительные диски 5 с серповидными окнами. Окно 6 каналами в корпусе насоса соединено с гидролинией всасывания 7, а окно 8 – с напорной гидролинией 9. Между окнами имеются уплотнительные перемычки 10, обеспечивающие герметизацию зон всасывания и нагнетания. Центральный угол ε, образованный этими перемычками, больше угла β между двумя соседними пластинами.

При вращении ротора пластины под действием центробежной силы, пружин или под давлением жидкости, подводимой под их торцы, выдвигаются из пазов и прижимаются к внутренней поверхности статора. Благодаря эксцентриситету объем рабочих камер вначале увеличивается – происходит всасывание, а затем уменьшается – происходит нагнетание. Жидкость из линии всасывания через окна распределительных дисков вначале поступает в рабочие камеры, а затем через другие окна вытесняется из них в напорную линию.

При изменении эксцентриситета еизменяется подача насоса. Если

е= 0 (ротор и статор расположены соосно), пластины не будут совершать возвратно-поступательных движений, объем рабочих камер не будет изменяться, и, следовательно, подача насоса будет равна нулю. При перемене эксцентриситета с + е на – е изменяется направление потока рабочей жидкости (линия 7 становится нагнетательной, а линия 9 – всасывающей). Таким образом, пластинчатые насосы однократного действия в принципе регулируемые и реверсируемые.

Подачу пластинчатого насоса однократного действия определяют по формуле