Розрахунок гідроприводу з дроселюючим розподільником

Вибір номінального тиску із ряду встановлених стандартних значень. Аналіз функцій робочої рідини. Розрахунок діаметра гідроциліндра. Вибір насоса та розподільника. Способи визначення трубопроводів, втрат тиску у гідролініях, потужності гідроприводу.


1 – гідродвигун подвійної дії;

2 – гідро розподільник трьохпозиційний;

3 – дросель регулюючий;

4 – гідробак з атмосферним тиском;

5 – клапан переливний;

6 – гідробак;

7 – насос.

Рисунок 1 - Кінематична схема гідроприводу з дроселюючим розподільником.

Гідро лінії:

а-б - всмоктуючи;

в-г - напірна;

д-л - зливна;

о-т - зливна;

р-к - лінія управління.

Схема руху потоку рідини

Б – Н – РДР – Цл/Цп – РДР – Б

– К – Б

1. Вибір номінального тиску із ряду встановлених стандартних значень

Згідно вхідних даних приймаємо Рном=16 МПа

2. Характеристика робочої рідини

Робоча рідина в гідроприводах призначена для приведення в дію робочих органів вузлів і механізмів. На стан робочої рідини впливає широкий діапазон робочих температур, а також наявність великих швидкостей потоку і високих тисків. Робоча рідина виконує наступні функції:

- використовуються для змащування поверхонь, що труться гідромашин та інших гідро-пристроїв в результаті чого між двома поверхнями зменшується сила тертя;

- призначена для відводу теплоти від більш нагрітих поверхонь гідромашин;

- уносить продукти зносу та інші частинки забруднення.

Робочі рідини,які використовують в гідроприводах поділяються на чотири групи: нафтові, синтетичні, водо-полімерні та емульсіонні.

3. Вибір робочої рідини

Приймаємо робочу рідину: мастило індустріальне И-20 з густиною ρ=886 кг/м³; кінематична в’язкість при температурі 20˚С ν=100 мм²/с.


4. Розрахунок діаметра гідроциліндра

Діаметр гідроциліндра визначається із співвідношення:

, м

де - площа поршня

- зусилля на штоку

- номінальний тиск

- механічний ККД гідроциліндра

Визначаємо робочу площу поршня:

, м²

м²

м

м

Діаметр гідроциліндра та його штока уточнюємо по стандарту. Приймаємо D=160 мм; d=70мм.

5. Вибір насоса

Визначаємо потужність гідроциліндра:

, Вт


де - швидкість переміщення поршня;

- ККД гідроциліндра

Вт

Визначаємо потужність насоса:

, Вт

де - коефіцієнт запасу по швидкості

- коефіцієнт запасу по зусиллю

- потужність одночасно працюючих двигунів

Вт=10,3 кВт

Визначаємо необхідну подачу насоса:

, л/с

м³/с л/с

По відомим величинам тиску Р =16 МПа i подачі Q=0,6 л/с, обираємо аксіально-поршневий насос 210 (Додаток ), робочий об’єм насоса Vo=11,6 см³, об’ємний ККД η = 0,95, повний ККД η=0,88, швидкість обертання вала n =2800 -5000 об/хв. Частоту обертання вала насоса, яка забезпечує необхідну подачу Q=0,6 л/с, знаходимо за формулою:

, об/хв

де - кількість насосів

- робочий об’єм насоса

- об’ємний ККД насоса

об/хв

6. Вибір розподільника

По номінальному тиску, подачі насоса і кількості гідро двигунів визначаємо гідро розподільник типу Р75 – В3А.

7. Розрахунок трубопроводів

По відомій витраті та середній швидкості визначаємо діаметр трубопроводів:

- всмоктуючий

, м

де м/с – рекомендована швидкість для всмоктуючого трубопроводу

м

Отриманий діаметр округлюємо до найближчого з нормального ряду по ГОСТ 12447 – 80 (Додаток Г). Приймаємо =28 мм, товщина стінки =3 мм.

- напірний

, м


де м/с – рекомендована швидкість для напірного трубопроводу

м

Приймаємо =12 мм, товщина стінки =3 мм.

- зливний

, м

де м/с – рекомендована швидкість для зливного трубопроводу

, м³/с

м³/с

м

Приймаємо =48 мм, товщина стінки =3 мм.

Уточнюємо швидкість руху рідини в напірному трубопроводі

м/с

м/с

Уточнюємо швидкість руху рідини у зливному трубопроводі

м/с


м/с

Таблиця 1

Найменування

гідро ліній

Рекомендаційні значення

швидкостей, м/с

Розрахункові значення

швидкостей, м/с

напірні 3÷8 5,3
зливні 1,5÷2,5 2

8. Розрахунок втрат тиску у гідролініях

Розрізняють два види втрат тиску: втрати на тертя по довжині, залежні в загальному випадку від довжини i розмірів поперечного перетину трубопроводу, його шорсткості, в’язкості рідини, швидкості течії та втрати в місцевих опорах – коротких ділянках трубопроводів, в яких відбувається зміна швидкості по напряму величини або по напряму.

Для напірної лінії

де - витрати на тертя;

- сума втрат в місцевих опорах.

При русі води в круглих трубах постійного перебігу втрати натиску на тертя визначаються по формулі Дарсі – Вейсбаха:

де - коефіцієнт гідравлічного тертя по довжині

- довжина трубопроводу;

- діаметр трубопроводу;

- середня швидкість перебігу рідини.

Для ламінарного режиму руху в круглій тpyбi коефіцієнт визначається по теоретичній формулі:

у якій - число Рейнольдса

м

м

м

Для зливної лінії

м

м

м

Будуємо замкнуті контури


Втрати тиску в напірній гідро лінії

МПа

де - втрати тиску на тертя

Па

Па

- місцеві втрати тиску


Па

де - динамічна в’язкість рідини

- для сталевих труб

Па

- втрати тиску в гідро розподільнику

МПа

МПа

Втрати тиску в зливній гідро лінії

МПа

Па

Па

Па

Па

МПа

МПа

Загальні втрати тиску в гідро лініях

МПа


9. Розрахунок потужності гідроприводу

Вт

Вт=10,3 кВт


Список використаної літератури

1. Холин K.M., Никитин О..- M. Машиностроение , 1989-264c.

2. Латшена Н.., Макашова O.B., Медведев P.M. «Техническая термодинамика с основами теплопередачи и гидравлики» М. Машиностроение 1998 г .

3. Цыбин А.. Шанаев И.. - Гидравлика и насосы – М. Высшая школа . 1976, 256 с.

4. Семедуберский М ..-«Насосы , компрессоры , вентиляторы».