методичка. Гидравлика Проектирование и расчет (1). Учебное пособие кемерово 2020 Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

• Название: Учебное пособие кемерово 2020 Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
• Анкор: методичка
• Дата: 22.08.2022
• Размер: 0.77 Mb.
• Имя файла: Гидравлика Проектирование и расчет (1).doc
• Тип: Учебное пособие; #650589
• страница: 7 из 15

Приведенные формулы справедливы для варианта работы ГЦ по схеме рис. 1, а. Для варианта работы ГЦ по схеме рис. 1, б площади F₁ и F₂ меняются местами.

Параметры, входящие в эти формулы, описываются зависимостями, определенными ранее. Подставляя численные значения всех величин, кроме U_др, М, R, V и n, нужно получить функциональную зависимость вышеперечисленных параметров. Полученное выражение должно иметь вид:

– при последовательной установке дросселя

V = K₁U_др – K₇R

или n = K₁U_др – K₇R;

– при параллельной установке дросселя

V = K₁ – (K₂ W + K₃ U_др)W – K₄R,

где W = ;

или n = K₁ – (K₂ W+ K₃U_др)W – K₄М,

где W= .

В этих формулах K₁…K₉ – численные величины, получаемые в результате преобразований и подстановок своих данных.

При выводе зависимостей для параллельной установки дросселя необходимо принять р_н = р_кл.

Последовательность вывода характеристики рассмотрим на примере гидросхемы (рис. 2) с дросселем в напорной магистрали.

Исходная формула:

, м/с.

Утечки в гидроцилиндре описываются формулой (8), а расход через дроссель – формулой (30), т. е.

Q_др = K_дрU_др , л/мин,

где K_др = 60f_max .

Перепад давления на дросселе определяем из формулы (42), используя вычисленную величину давления настройки переливного клапана р_кл:

р_др = р_кл – р_нм – р_р – р_ц – р_cм.

Входящие в эту формулу параметры берем соответственно: р_нм по формуле (36); р_cм по формуле (37); р_ц по формуле (32); р_р по формуле (34).

В полученной зависимости присутствуют расходы Q_нм и Q_см, определяемые соответственно по формулам (38) и (39), которые выражаем через скорость V по формуле (7) и усилие R по формуле (8).

В результате получаем выражение

р_др = р_кл – K₂ V² – K₃ V – K₄ R² – K₅ R – K₆ RV.

Подставляя данное выражение в формулу Q_др и ту, в свою очередь, в исходную формулу, получим расчетную зависимость характеристики гидросистемы.

18.2. Характеристики гидросистемы

при объемном способе регулирования скорости
Исходные формулы характеристик гидросистемы имеют вид

, м/с или , об/мин.

В этих формулах подача насоса записывается зависимостью (46). Эта зависимость, как и величина утечек в гидроцилиндре и гидромоторе, определена в пп. 16 и 17. Давление р_н определяют по аналогичным формулам, что и для параллельной установки дросселя.

Конечные выражения после подстановки всех численных значений, кроме U_н, R, M, V и n, имеют вид:

– при разомкнутой схеме циркуляции жидкости

V = K₁ U_н – K₂ V² – K₃ V – K₄ VR – K₅ R – K₆ R²

или n = K₁ U_н – K₂ n² – K₃ n – K₄ nM – K₅ M – K₆ M²;

– при замкнутой схеме циркуляции жидкости

n = K₁ U_н – K₂ n² – K₃ n – K₄ nM – K₅ M – K₆ M² – р_вс/0,001q_м,

где р_вс – давление во всасывающем патрубке насоса, р_вс = 0,05 МПа (см. рис. 5).
18.3. Построение графиков характеристик гидросистемы
Полученные выражения характеристик гидросистемы необходимо решить относительно V или n (квадратное уравнение) путем подстановки разных значений U_др или U_н, R или М и результаты свести в таблицу по следующему образцу.

R, кН (М, Н·м)	V, м/c (n, об/c)
	U = 0	U = 0,2	U = 0,4	U = 0,6	U = 0,8	U = 1
0
10
20
30
…
…

Пределы изменения R или М принять от 0 до 1,2R₁ (1,2M₁) с интервалом 0,2R₁ или 0,2М₁.

По полученным данным на листе графической части чертят графики функций V = f(U, R) или n = (U,M), на которых нужно показать все характерные точки и величины (V_max, n_max, R_max, M_max, V₁, n₁, R₁, M₁, U).

Максимальная скорость движения гидродвигателя ограничивается, с одной стороны, допустимыми значениями для самого гидродвигателя, а с другой – максимально возможной подачей установленного насоса при закрытом предохранительном (переливном) клапане. Максимально допустимая скорость вращения вала гидромотора приводится в его технической характеристике. Для гидроцилиндра в курсовой работе принимать V_max = 1,5 м/с.

Максимальная скорость гидродвигателя по возможной максимальной подаче насоса при последовательной установке дросселя и объемном способе регулирования определяется по формулам

V_max = , м/с, или n_max = , об/мин.

Входящие в формулу Q_ц и Q_м определены ранее, а подача насоса определяется по формуле (14), в которую необходимо подставить U_н = 1 и р_н = р_кл. После подстановки всех численных значений параметров, кроме R и М, получаем зависимости V_max = f (R) или n_max = f (M), которые необходимо нанести на графике механической характеристики гидросистемы.

При параллельной установке дросселя максимальная скорость движения гидродвигателя достигается при полностью закрытом дросселе (U_др = 0) и нами уже определена характеристикой гидросистемы. Здесь же необходимо определить и показать на графике R_max (M_max), при которой скорость гидродвигателя становится равной нулю. Для этого формула скорости гидродвигателя при параллельной установке дросселя представляется в виде

V = , м/с или n = , об/мин, т. е. Q_др = 0.

В этих формулах при определении подачи насоса принимать
р_н = р_кл.

Подставив в выведенные таким образом формулы V = 0 или n = 0, получим значения R_max или M_max.

Пример листа графической части по второму разделу приведен в прил. 5.

6. 
   Расчет времени цикла, мощности и КПД
   

Общее время цикла складывается из времени рабочего и холостого движения (₁, ₂) и заданного времени паузы _n. Время рабочего ₁ и холостого ₂ движений определяют исходя из заданного хода ГЦ (L) или числа полных оборотов вала ГМ (z) и соответствующих скоростей.

Мощность, потребляемая насосом на всех режимах вычисляется по формуле

, кВт,

где Q_н (л/мин), р_н (МПа) – соответственно подача и давление на выходе насоса в соответствующем режиме работы;

 – полный КПД насоса.

Выходная мощность системы при рабочем и холостом движении ( , ) вычисляется по формулам

, кВт, или , кВт,

где R(кН), М (Нм), V(м/с) и n(об/мин) – соответствующие усилия и скорости.

Средняя выходная мощность системы определяется по формуле

, кВт.

Средняя потребляемая мощность системы равна

, кВт.

Потери мощности и КПД системы определяем по формулам

и .

Для выбора электродвигателя определяем эквивалентную мощность

, кВт.

По величине и с учетом выбирается электродвигатель по справочникам или по прил. 5.

6. 
   Тепловой расчет гидросистемы
   

Целью теплового расчета является обеспечение нормального теплового режима работы системы при температуре жидкости t_ж (см. п. 9) путем выбора оптимальной емкости маслобака и при необходимости маслоохладителя. Общие положения по этому вопросу изложены в справочнике [1, с. 445–446]. Расчетная емкость бака определяется по трем факторам:

– для обеспечения удовлетворительного отстоя жидкости в баке емкость определяется по производительности насоса по эмпирической формуле

W₆ = (23)Q_н, л,

где Q_н указывается в литрах в минуту (л/мин).

– для обеспечения перепада уровня жидкости в баке в допустимых пределах при неодинаковых расходах в напорной и сливной магистралях. Этот фактор учитывается только для гидроцилиндров с односторонним штоком особенно при больших диаметрах штока d и ходе L.

Объем жидкости, на который изменяется содержимое бака, определится по формуле

W₆' = 0,25d²L10^–6, л,

где d и Lуказываются в миллиметрах (мм).

Принимая, что уровень жидкости в баке должен измениться не более чем на 1/3, определяем емкость бака как W_б = 3W_б';

– для обеспечения удовлетворительного охлаждения жидкости путем теплоотвода в окружающую воздушную среду через металлические стенки бака емкость определяют по площади теплоотводящих поверхностей по формуле

W_б = , л,

где F – площадь теплоотдачи, м².

.

где T = 3600N – количество тепла, выделяемое системой, кДж/ч;

– разность температур жидкости и окружающей среды, °С;

K – коэффициент теплоотдачи, который принимается равным 6368 кДж/(м²чС) в зависимости от интенсивности движения окружающего воздуха [1, с. 445–446].

По наибольшей расчетной емкости выбирают бак с ближайшей номинальной вместимостью по стандартному ряду (прил. 1).

Если емкость бака по тепловыделению значительно (более чем в 2 раза) превышает емкость, определенную по первым двум факторам, то решается вопрос о принудительном охлаждении жидкости с применением воздушного или водяного теплообменника. В этом случае емкость бака принимают по первым двум факторам и выбирают по стандартному ряду. Далее определяют количество тепла, отводимое маслобаком Т_б, а по избыточному количеству тепла Т_мо = Т – Т_б выбирают маслоохладитель по табл. 9 прил. 3. При этом следует учитывать, что количество отводимого тепла, указанное в табл. 9, обеспечивается при номинальном расходе масла при перепаде температур 30°С для воздушных теплообменников (типа ТВ) и 35°С – для водяных теплообменников (типа МО), т. е. при температуре жидкости (масла) в системе 50°С температура воздуха t_о составляет 20°С, а температура охлаждающей воды 15°С. Фактическое количество тепла, отводимого маслоохладителем, можно определить по эмпирической формуле

Т = Т_мо[ ], кДж/ч,

где Т_мо, Q_ном – паспортные данные маслоохладителя;

t_ж – фактическая температура масла, °С;

t_o – температура окружающей среды (воды, воздуха), °С;

t_н – номинальный перепад температур, равный 30°С для воздушных маслоохладителей (типа ТВ) и 35°С для водяных маслоохладителей (типа МО);

Q – фактический расход масла, л/мин.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. 
   Свешников, В. К. Станочные гидроприводы : справочник /
   В. К. Свешников, А. А. Усов. – Москва : Машиностроение, 1982. – 464 с. – Текст : непосредственный.
   
2. 
   Анурьев, В. И. Справочник конструктора-машиностроителя.
   Т. 3. – Москва : Машиностроение, 1978. – 360 с. – Текст : непосредственный.
   
3. 
   Ковалевский, В. Ф. Справочник по гидроприводам горных машин / В. Ф. Ковалевский, Н. Т. Железняков, Ю. Е. Бейлин. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва : Недра, 1973. – 504 с. – Текст : непосредственный.
   
4. 
   Гидравлика и основы гидро- и пневмопривода : учебное пособие для студентов специальности 130400.65 «Горное дело» специализации 130409.65 «Горные машины и оборудование» / В. В. Кузнецов, К. А. Ананьев ; ФГБОУ ВПО «Кузбас. гос. техн. ун-т им. Т. Ф. Горбачева», Каф. горн. машин и комплексов. – Кемерово, 2013. – 211 с. – Текст : непосредственный.
   

Приложение 1
ПАРАМЕТРЫ ГИДРОЦИЛИНДРА ПО ГОСТ 6540–68
Номинальные давления p_ном,

2,5; 6,3; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63.

Диаметры поршня D, мм

10; 12; 16; 20; 25; 32; (36); 40; (45); 50; (56); 63; (70); 80; (90); 100; (110); 125; (140); 160; (180); 200; (220); 250; (280); 320; (360); 400; (450); 500; (560); 630; (710); 800; (900).

Диаметры штока d, мм

4; 5; 6; 8; 10; 12; (14); 16; (18); 20; (22); 25; (28); 32; (36); 40; (45); 50; (56); 63; (70); 80; (90); 100; (110); 125; (140); 160; (180); 200; (220); 250; (280); 320; (360); 400; (450); 500; (560); 630; (710); 800; (900).

Ходы поршня (плунжера) L, мм

4; 6; 8; 10; 12; 16; 20; 25; 32; 40; 50; (56); 63; (70); 80; (90); 100; (110); 125; (140); 160; (180); 200; (220); 250; (280); 320; (360); 400; (450); 500; (560); 630; (710); 800; (900); 1000; (1120); 1250; (1400); 1600; (1800); 2000; (2240); 2500; (2800); (3000); 3150; (3350); (3550); (3750); 4000; (4250); (4500); (4750); 5000; (5300); (5600); (6000); 6300; (6700); (7100); (7500); 8000; (8500); (9000); (9500).
Примечание: значения параметров, заключенные в скобки, взяты по дополнительному ряду предпочтительных чисел и в курсовой работе можно применять.
НОМИНАЛЬНЫЕ ВМЕСТИМОСТИ ГИДРОБАКОВ,

ГИДРОАККУМУЛЯТОРОВ И ДР. ПО ГОСТ 12448–80
W_ном, дм³
0,4; 0,63; 1; 1,6; 2,5; 4; 6,3; 10; 16; 25; 40; 63; 100; 125; 160; 200; 250; 320; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000; 2500; 3200; 4000; 5000; 6300; 8000; 10000; 12500; 16000; 20000; 25000.

СХЕМЫ ИСПОЛНЕНИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЕЙ

№ схемы	Условное обозначение	№ схемы	Условное обозначение
14		35
24		45
34		55
44		65
54		75
64		512
74		573
15		574
25		575