курсач механика. Расчет объемного гидропривода

• Название: Расчет объемного гидропривода
• Анкор: курсач механика
• Дата: 03.04.2023
• Размер: 0.63 Mb.
• Имя файла: Kursach.docx
• Тип: Курсовая; #1032687
• страница: 1 из 2

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова»


Высшая школа энергетики, нефти и газа


КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине		Гидравлические и пневматические системы в нефтегазовой отрасли
На тему	Расчет объемного гидропривода

	Выполнил обучающийся: Кириллов Иван Сергеевич
	15.03.02 Технологические машины и оборудование
	Курс: 3
	Группа: 241001
	Руководитель: М.В. Теселкин, старший преподаватель

Признать, что работа выполнена и защищена с отметкой
		(отметка прописью)		(дата)
Руководитель				М.В. Теселкин
		(подпись руководителя)

Архангельск 2022

министерство науки И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное

учреждение высшего образования
«Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова»

Кафедра транспорта, хранения нефти, газа и нефтегазопромыслового оборудования

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

по предмету

Гидравлические и пневматические системы в нефтегазовой отрасли

студенту

Высшей школы энергетики, нефти и газа
3

курса

241001

группы


Кириллов Иван Сергеевич


ТЕМА:

Расчет объемного гидропривода


ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

Наименование оборудования для проектирования гидропривода – Гидроротор агрегата А-50
Заданные параметры работы гидропривода – Крутящий момент ;

Частота вращения

СОСТАВ РАБОТЫ:

1 Описать применяемое оборудование, спроектировать объемный гидропривод для заданного оборудования, привести его гидросхему со всеми обозначениями, описать принцип работы гидросхемы и назначение устройств, в нее входящих.

2 Произвести подбор основного и вспомогательного оборудования: гидромоторов (гидроцилиндров), насоса, электродвигателя для привода насоса, гидрораспределителя, фильтра, предохранительного клапана и делителя потока (при наличии). Выбрать гидравлическую жидкость для гидропривода с учетом рекомендаций по типу применяемого насоса, рассчитать диаметры гидролиний и толщины их стенок, объем гидробака.

3 Произвести расчет КПД гидропривода двумя способами: по параметрам входного и выходного звена (насос и гидроцилиндр/гидромотор) и по значениям КПД, входящего в него оборудования. Для этого необходимо произвести расчет потерь давления в гидросистеме и оборудовании

4 На формате АЗ в ПО КОМПАС/Autocad/Visio выполнить чертеж спроектированного гидропривода с экспликацией всего оборудования и привести характеристики основного оборудования


РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:

1 Барабанов В. А. Расчет объемного гидропривода: метод. указания к курсовому и дипломному проектированию.

2 Свешников В. К. Гидрооборудование: Международный справочник. Книги 1-3.

Сроки выполнения:
01 декабря 2022 г.
по
29 декабря 2022 г.


Руководитель работы

ст. преподаватель
М.В. Теселкин ([e-mail])



ЛИСТ ДЛЯ ЗАМЕЧАНИЙ



ОГЛАвление

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ 2

Введение 5

1 Описание гидроротора агрегата А-50 6

2 Подбор основного и вспомогательного оборудования 10

3 Определение эффективности объемного гидропривода 16

Заключение 17

Список использованных источников 18

Приложение А (обязательное) Чертеж с гидросхемой и характеристиками выбранного оборудования 19

Введение

В нефтяной и газовой промышленности особое место гидравлика, так как все ее процессы, начиная от бурения разведочных скважин и заканчивая транспортировкой готовой продукции потребителю, связаны с перемещением и хранением жидкости.

Основной функций гидропривода является преобразование механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки. Другая функция гидропривода — это передача мощности от приводного двигателя к рабочим органам машины.

Очень ценной особенностью гидропривода является его способность передавать большое количество энергии с потоком жидкости, имеющим сравнительно небольшой расход, но высокое давление.

1 Описание ГИДРОРОТОРА АГРЕГАТА А-50

1.1 Описание назначения гидроротора агрегата А-50

Гидроротор агрегата А-50 предназначен для производства буровых работ (разбуривания цементных пробок), а также для механического свинчивания и развинчивания бурильных и насосно-компрессорных труб в условиях умеренного и холодного (район L2) макроклиматических районов по ГОСТ 16350-80. Климатическое исполнение «У», температура окружающего воздуха от -45° до +40°С.

1.2 Описание конструкции гидроротора агрегата А-50

Конструкция гидроротора агрегата А-50 показан на рисунке 1.

В сварном корпусе 26 размещены шестеренчатый ре­дуктор, клиновой захват, подвески 5, 6, 7, 8 и другие детали. Ротор получает вращение от гидромотора через шестерни, составляющие двухступенчатый понижающий редуктор. К шестерне 27 прикреплен вращающийся диск с приваренными к нему двумя ребрами. К ребрам крепится водило. Наличие лабиринтных уплотнений исключает воз­можность попадания внутрь корпуса влаги. Клиновой захват пред­назначен для удержания колонны труб на весу и рассчитан на приме­нение труб диаметром 51, 63, 89 мм, что достигается сменой сухарей или клиньев. Подъем и опускание клиньев производятся рычагом 20, на котором помещен груз, уравновешивающий вес клиньев. Реверси­рование гидромотора достигается изменением направления потока жидкости трехпозиционным золотником, находящимся на пульте управления.



1 – водило; 2, 22 – валики; 3,28 – столы ротора; 4, 12 – роликоподшипники;

5, 6, 7, 8 – подвески размерами соответственно 60, 73, 89, 102 мм; 9 – вкладыш ротора;

10, 14, 15 – крышки; 11 – гидромотор; 13, 19, 27 – шестерни; 16 – вал шестерни;

17 – шпонка призматическая; 18 – втулка; 20 – рычаг; 21 – груз;

23, 24, 25 – центраторы диаметрами соответственно 60, 72, 89 мм; 26 - корпус

Рисунок 1 – Конструкция гидроротора агрегата А-50

1.3 Характеристики гидроротора агрегата А-50

Характеристики гидроротора агрегата А-50 занесём в таблицу 1.

Таблица 1 – Характеристики гидроротора агрегата А-50

Параметр	Значение
Крутящий момент ,	7100
Частота вращения , об/мин	115

1.4 Гидросхема гидроротора агрегата А-50

Гидросхема гидроротора агрегата А-50 представлена на рисунке 2.



Б – гидробак; ГР – гидрораспределитель;
КП – предохранительный клапан; М – гидромотор; Н – насос;

Ф – фильтр сливной

Рис. 2 – Гидросхема гидроротора агрегата А-50

1.5 Описание оборудования гидроротора агрегата А-50

Гидромотор – это устройство, которое преобразовывает энергию жидкости в механическую энергию, приводящую в действие рабочий орган машины.

Гидрораспределитель предназначен для управления гидравлическими.

Насос – это устройство, которое преобразовывает механическую энергию в энергию жидкости, приводящее рабочую жидкость в действие.

Сливной фильтр служит для очистки рабочей жидкости.

Гидробак предназначен для хранения рабочей жидкости.

Предохранительный клапан – это устройство, предназначенное для зашиты гидропривода от перегрузок.

1.6 Описание работы гидросхемы

При центральном положении гирдораспределителя рабочая жидкость из гидробака будет двигаться из насоса через сливной фильтр на слив. Гидромотор работать не будет.

При выдвижении гидрораспределителя вправо рабочая жидкость из насоса пойдёт через гидрораспределитель в гидромотор. После гидромотора жидкость пойдёт в гидробак через сливной фильтр.

При выдвижении гидрораспределителя влево работа гидросхемы аналогична прошлому, с изменением стороны вращения гидромотора.

2 Подбор основного и вспомогательного оборудования

2.1 Подбор рабочего давления

Рабочее давление влияет на габариты, стоимость, долговечность и эксплуатационную пригодность гидропривода. При выбранных высоких давлениях гидропривод получается компактным, но при этом снижается долговечность и возрастает стоимость при повышенном требовании к точности и прочности его элементов.

Из ряда номинальных давлений по ГОСТ 12445-80 выбираем рабочее давление равное .

2.2 Выбор гидромотора

Исходными данными для предварительного выбора гидромотора являются: нагрузка (крутящий момент , ) на выходном валу, рабочее давление ^{(перепад давления), МПа, и частота вращения вала , об/мин.}

Так как рабочее давление равно , то выбираем радиально-поршневой гидромотор (ВГД).

Принимаем гидромотор MR2400P0C1. Параметры гидромотора представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Характеристики гидромотора MR2400P0C1

Параметр	Значение
Крутящий момент на валу ,	9470
Частота вращения об/мин	1 … 220
Номинальное рабочее давление p, МПа	25
Рабочий объём , см3	2380
Механический КПД	0,96
Объёмный КПД	0,95

Рассчитаем мощность на выходном валу гидромотора , Вт, по формуле:

(1)

где – угловая скорость, ;

– крутящий момент на валу, , ;
Угловая скорость , , рассчитывается по формуле:

(2)

где – частота вращения вала гидромотора, об/мин, ;





Перепад давлений в гидромоторе , МПа, можно найти по формуле:

(3)

где – рабочий объём гидромотора, см³, ;

– механический КПД гидромотора, ;

2.3 Определение расхода рабочей жидкости

Расход рабочий жидкости, проходящей через гидромотор Q, м³/с, рассчитывается по формуле:

(4)

где – объёмный КПД гидромотора, ;



2.4 Подбор насоса

Принимаем аксиально-поршневой насос с наклонным диском марки
A4VBG225HS/30R-VRH10N00N.

Характеристики выбранного насоса запишем в таблицу 2.

Таблица 2 – Характеристики насоса A11VLO200LR/10R

Параметр	Значение
Рабочий объём см3	225
Частота вращения об/мин	1000 … 1800
Рабочее давление pн, МПа	42
Объёмный КПД	0,95

2.5 Выбор электродвигателя для привода насоса

Вычислим полезную мощность насоса , Вт, по формуле:

(5)

где – подача насоса, м3/с;

– рабочее давление насоса, Па,

Подачу насоса , м³/с, вычислим по формуле:

(6)

где – рабочий объём насоса, см³, ;

– частота вращения вала насоса, об/мин, ;

– объёмный КПД насоса, ;





Принимаем трехфазный асинхронный короткозамкнутый двигатель АИР355L4.

Характеристики выбранного электродвигателя запишем в таблицу 3.

Таблица 3 – Характеристики электродвигателя АИР355L4

Параметр	Значение
Мощность , Вт	250 000
Частота вращения об/мин	1500

Рассчитаем фактическую частоту вращения вала гидромотора , м³/с, по формуле:

(7)

Должно выполняться следующее уравнение:

(8)

Рассчитаем расхождение значений и по формуле:

(9)

Т.к. и меньше 10%, то рабочая частота гидромотора не нуждается в регулировке дросселем.

2.6 Выбор рабочей жидкости

Принимаем ВМГЗ. Характеристики ВМГЗ запишем в таблицу 4.

Таблица 4 – Характеристики рабочей жидкости ВМГЗ

Параметр	Значение
Кинематическая вязкость при 50	10
Плотность	860
Рекомендуемый температурный диапазон,	-40 … +65

2.7 Выбор гидроаппаратуры

Выбираем гидрораспределитель с ручным управлением DG17S-8-0C-10-LH.

Характеристики гидрораспределителя запишем в таблицу 5.

Таблица 5 – Характеристики гидрораспределитель DG17S-8-0C-10-LH

Параметр	Значение
Расход Q, м3/с	0,0016 … 0,0063
Рабочее давление p, МПа	21

Принимаем предохранительный клапан DBDS30P1X/50V и запишем его характеристики в таблицу 6.

Таблица 6 – Характеристики предохранительного клапана DBDS30P1X/50V

Параметр	Значение
Расход Q, м3/с	0,005
Рабочее давление p, МПа	5

Принимаем сливной фильтр LFM70MS1S1B6. Его характеристики запишем в таблицу 7.

Таблица 7 – Характеристика сливного фильтра LFM70MS1S1B6

Параметр	Значение
Максимальный расход Q, м3/с	0,0038 …0,0051
Рабочее давление p, МПа	1
Номинальная тонкость фильтрации, мкм	60

2.8 Определение диаметров трубопроводов

Принимаем, что в гидроприводе будут использоваться стальные бесшовные холоднодеформированные трубы.

Рекомендуется (РС 3644-72) скорость движения жидкости принимать в зависимости от давления. Так как давление , то скорость .

Для сливных линий рекомендуется , а для всасывающих .

Определим предварительное значение ^{внутреннего диаметра трубопровода ,}мм, напорной гидролинии^:

(10)

Принимаем

Определим толщину стенки напорной гидролинии , мм, по формуле:

(11)

где – допускаемое напряжение на разрыв, МПа,



Определим внешний диаметр трубы напорной гидролинии , мм, по формуле:

(12)

Определяем окончательное значение , мм, по формуле:

(13)

где – припуск на коррозию, мм,



Определим предварительное значение ^{внутреннего диаметра трубопровода ,}мм, для всасывающей гидролинии^:

(14)

Принимаем

Определим толщину стенки всасывающей гидролинии , мм, по формуле:

(15)

Определим внешний диаметр трубы всасывающей гидролинии , мм, по формуле:

(16)

Определяем окончательное значение , мм, по формуле:

(17)

Определим предварительное значение ^{внутреннего диаметра трубопровода ,}мм, для сливной гидролинии^:

(18)

Принимаем

Определим толщину стенки сливной гидролинии , мм, по формуле:

(19)

Определим внешний диаметр трубы сливной гидролинии , мм, по формуле:

(20)

Определяем окончательное значение , мм, по формуле:

(21)

2.9 Расчёт гидробака

Определим вместимость гидробака , л, по формуле:

(22)

где – объем рабочей жидкости, подаваемой насосом в минуту, л.

Объем рабочей жидкости, подаваемой насосом в минуту , л, составит:





Принимаем
Объём рабочей жидкости, заливаемой в гидробак, , л, находится по формуле:

(23)