контрольная гидромеханика 26 вариант. гидромеханика 26 вариант. Решение При последовательном включении дросселя предусматривается переливной клапан, который поддерживает в нагнетательном трубопроводе постоянное давление путем непрерывного слива рабочей жидкости.
 Скачать 389.86 Kb.
|
|
Вариант 26 Рассчитать гидравлическую схему, показанную на рисунке 1.  Рисунок 1 – Схема гидросистемы Исходные данные: Диаметр поршня гидроцилиндра D = 0,35 м; диаметр штока гидроцилиндра d = 0,22 м; ход поршня h = 0,5 м; диаметр золотника распределителя D3 = 12 мм; проходное сечение дросселя Sдр = 3,0 мм2; усилие на штоке гидроцилиндра R = 2400 кН; плотность рабочей жидкости ρ = 870 кг/м3; кинематический коэффициент вязкости υ = 10 мм2/с; частота вращения насоса nн = 1800 об,/мин.; частота вращения мотора nм = 1300 об./мин.; перепад давления в золотнике распределителя ∆рр = 0,275 МПа. Задача 1. Скорость движения поршня регулируется с помощью щелевого дросселя. Определить время движения поршня при прямом ходе и обратном. Потерями давления в гидролинии между дросселем и гидроцилиндром пренебречь. Давление настройки клапана или давление перед дросселем принимаем на 20% выше от давления после дросселя. Усилие при обратном ходе принять на 50% меньше заданного. Решение 1. При последовательном включении дросселя предусматривается переливной клапан, который поддерживает в нагнетательном трубопроводе постоянное давление путем непрерывного слива рабочей жидкости. В этом случае расход жидкости, поступающей в гидроцилиндр, равен расходу жидкости через дроссель: Q =  Sдр  (1)где μ – коэффициент расхода, равный для щелевых дросселей 0,64…0,7, для игольчатых 0,75…0,8; Sдр – площадь проходного сечения дросселя. Простейший квадратичный дроссель представляет собой весьма малое отверстие с острой кромкой, длина которого составляет 0,2…0,5 мм(1/d < 5). 2. Если пренебречь потерями давления в гидролинии и в гидрораспределителе, то давление р2 можно определить по формуле: р2 = R / Sп, (2) где R – усилие на штоке гидроцилиндра; Sп – площадь поршня. Следовательно, средняя скорость перемещения гидроцилиндра при прямом ходе Vп1 =  (3)Отсюда видно, что скорость поршня зависит от площади проходного сечения дросселя и усилия на штоке. Sп = πD2/4 = 3,14*0,352/4 = 0,0961625 м2 р2 = 2400000 / 0,0961625 = 24957754 Па = 24,96 МПа р1 = 1,2р2 = 1,2*24957754 = 29949305 Па Sшт = π(D2-d2)/4 = 3,14*(0,352 - 0,222)/4 = 0,0582 м2 р2(об) = 0,5·R/Sшт = 0,5*2400000/0,0582 = 20629722 Па р1(об) = 1,2р2(об) = 1,2*20629722 = 24755667 Па Sдр = 3,0мм2 = 0,000003 м2 ρ = 870 кг/м3 μ = 0,8 Подставляем исходные данные в формулу (3) и определяем скорость движения поршня при прямом и обратном ходе  = 0,00267 м/с.  = 0,00402 м/с. 3. Время движения поршня t1 = h / Vп1 = 0,5/ 0,00267 = 187,0 с = 3,12 мин. (4) t2 = h / Vп2 = 0,5 / 0,00402 = 124,4 с = 2,07 мин. (5) 4. Расход жидкости Qпх = Sп·Vп1 = 0,0961625*0,00267 = 0,000257 м3/с. (6) Qох = Sш·Vп2 = 0,0582*0,00402 = 0,000234 м3/с. (7) Задача 2. Определить основные параметры четырехлинейного золотникового распределителя (рис 2.): площадь проходной щели, максимальный ход золотника, осевую силу, необходимую для перестановки золотника, если максимальная скорость равноускоренного перемещения золотника V3 = 0,005 м/с, радиальный зазор между гильзой и золотником  = 0,05·10-3 м. Массу золотника вычислить по формуле m = 20·D2з ·d. Диаметр шейки золотника d = 0,65Dз Рисунок 2. Решение Масса золотника m = 20D2з d = 20*0,65*D3з = 20*0,65*1,23 = 22,46 г = 0,0225 кг (6) 2. Гидрораспределитель – это направляющий гидроаппарат, предназначенный для управления пуском, остановкой и направлением потока рабочей жидкости в двух или более гидролиниях в зависимости от внешнего управляющего воздействия. Наибольшее распространение в технике получили золотниковые распределители. В золотниковый, например, четырехлинейный распределитель жидкость поступает от насоса через окно 1, а из распределителя она направляется через окно 2 к гидродвигателю (рис.2) Слив жидкости из гидродвигателя также осуществляется через золотник - через окна 3 и 4. При установившемся режиме расход жидкости через золотник Q = μSз  (7)где μ = 0,67 – коэффициент расхода золотника. Sз = πDх – площадь перекрываемого проходного сечения золотника (D – диаметр золотника, х – ширина рабочей щели перекрываемого канала); ΔРз – перепад давления в золотнике, Р1 - давление на входе, Р2 – давление на выходе золотника. Из формулы (6) определяем площадь щели (8)  = 0,00001526 м2. Ширина щели (ход золотника) х = Sз / Dз = 0,00001526/0,016 = 0,00127 м = 1,27 мм (9) Осевая сила, необходимая для перестановки золотника (в отсутствие пружинного возврата), определяется выражением Rз = Rи + Rгд + Rтр, (10) где Rи – сила инерции; Rгд – осевая гидродинамическая сила; Rтр – сила трения, равная сумме сил трения покоя и движения со смазкой Rтр. с, причем по экспериментальным данным сила трения покоя составляет примерно 0,285Rз, а сила трения в движении со смазкой Rтр. с = ρ υ SзVз / δ, (11) где υ - кинематическая вязкость; ρ – плотность жидкости; Vз – скорость движения золотника; Sз – радиальный зазор между плунжером и корпусом распределителя. Rтр. с = 870*10*0,00001526*0,005 / 0,00005 = 13,28 Н При пропуске жидкости через золотниковый распределитель возникают осевые гидродинамические силы Одна из них R1гд появляется вследствие снижения давления в области кромок выходной щели 5 (рис.3), а другая Rгд2 - в результате натекания потока на торец сливной кромки 6. Поскольку эти силы действуют в одну сторону, противоположную перестановочной силе Rз, их определяют суммарно. Например, для четырехлинейного распределителя Rгд = Rгд1 + Rгд2 = 2Qcosα  (12)где Q – расход жидкости; ρ – ее плотность; Δрз – перепад давления в золотнике; α - угол наклона потока относительно оси золотника при вытекании из выточки (согласно теоретическим исследованиям Ю.Е. Захарова α  69° )Rгд = 2*0,000257*0,358*√870*275000 = 2,85 Н Сила инерции зависит от ускорения а (принимаем а=1,0м/с2) и приведенной массы m золотника и связанных с ним деталей: Rи = mа = 0,0225*1,0 = 0,0225 Н Rз = (Rи+Rгд + Rтр)/(1-0,285) =(0,0225+2,85+13,28)/0,715 = 22,58 Н Задача 3. Определить требуемую жесткость пружины клапана (рис.3), если усилие сжатия пружины при открытом клапане увеличилось на 20% по сравнению с усилием, действующим в момент его открытия и величину подъема запирающего элемента, необходимую для пропуска заданного расхода. Q = Qох. рк = р1ох – для нечетного варианта, Qох – расход при обратном ходе гидроцилиндра, рiох - давление при прямом и обратном ходе. Давление на выходе клапана Р2 = 0.  Рисунок 3. Решение Расход жидкости при обратном ходе Qох = Sш·Vп2 = 0,0582*0,00402 = 0,000234 м3/с. (14) Давление жидкости при обратном ходе р1ох = 24755667 Па (см. задачу 1) 3. Расход жидкости, проходящей через щель напорного гидроклапана: Q =  (15) где μ = 0,66 – коэффициент расхода; Sкл – площадь щели клапана; ΔРк- перепад давления в клапане; Р1 и Р2 – давление на входе и выходе из клапана. Площадь щели клапана Sкл =  = 0,000234/ (0,66*√2*24755667/870) = 0,000001485 м2. (16)Диаметр входного канала d =  = √4*0,000234/(3,14*25,0) = 0,003451 м (17)где V – скорость во входном канале, которая обычно не превышает 15 м/с, и лишь при давлении свыше 20 МПа ее допускаемое значение 30 м/с, принимаем V =25 м/с. Принимаем d = 4,0 мм. Высота подъема клапана z = Sкл / (π·d·Sinβ) = 0,000001485 / (3,14*0,004*Sin60° ) = 0,000136 м (18) где d – диаметр входного канала; z – высота подъема запорно-регулирующего элемента; β – половина угла конуса. Равновесие запорно-регулирующего элемента клапана в момент начала открытия (исходное состояние) характеризуется равенством Rо = РкSокл = сzо, (19) где Rо – усилие пружины в момент открытия клапана; с – жесткость пружины; zо – предварительная деформация пружины; Sокл = 0,25πd2 - площадь запирающего элемента при закрытом клапане. Sокл = 0,25*3,14*0,0042 = 0,00001256 м2. Rо = 24755667* 0,00001256 = 310,93 Н Принимаем z0 = 0,001 м, тогда с = Rо / zо = 310,93/ 0,001= 310931,2 Н/м. При установившемся движении жидкости через щель открытого клапана равновесие его запорно-регулирующего элемента выражается уравнением Rп = с (zо + z) – Рк Sкл – Rv – Rс. (20) где Rv – уменьшение силы из-за движения потока в зоне щели, приближенно определяемое по формуле Rv = ρQVщ cosβ = 870*0,000234*25*Cos60° = 2,54 Н (21) Vщ – скорость жидкости в щели; Q – расход; Rс – увеличение силы в результате натекания со стороны седла Rс = ρ QV, (22) V – скорость жидкости во входном канале клапана. Vщ = Q / Sкл = 0,000234/ 0,000001485 = 157,45 м/с Rv = 870*0,000234 *157,45*Cos60° = 16,01 Н Rс = 870*0,000234*25 = 5,08 Н Rп = 310931,2* (0,001+ 0,000136) - 24755667*0,000001485-16,01- 5,08= = 295,53 Н |