Определение диаметров гидролиний

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО

Тульский государственный университет

Политехнический институт

Кафедра “Механика пластического формоизменения”

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО КОНТРОЛЬНО-КУРСОВОЙ РАБОТЕ

по дисциплине

"ГИДРАВЛИКА"

Форма обучения: очная

Тула 2013

Методические указания по ККР составлены д.т.н., проф. Черняевым А.В. и обсуждены на заседании кафедры МПФ механико-технологического факультета

протокол №_____ от «____»______________201__г.

Зав. кафедрой _______________________Яковлев С.С.

Методические указания по ККР пересмотрены и утверждены на заседании кафедры МПФ механико-технологического факультета

протокол №_____ от «____»______________201__г.

Зав. кафедрой _______________________Яковлев С.С.

Задание

на контрольно-курсовую работу

Насос 1 (рисунок 1) подает рабочую жидкость через гидрораспределитель 2 в гидроцилиндр 3, поршень которого перемещается со скоростью и преодолевает рабочее усилие .

Выполнить расчет гидроцилиндра и гидросистемы с целью определения давления, мощности насоса и объема гидробака. Подобрать необходимые гидроагрегаты и рабочую жидкость. При расчете местными потерями в коленях гидролиний пренебречь.

По конструктивным соображениям заданны диаметры поршня и штока гидроцилиндра, рабочие скорость , усилие и ход , а так же длины трубопроводов .

Исходные данные приведены в приложении 1.

Рисунок 1. Схема гидропривода :

1. Насос;

2. Гидрораспределитель;

3. Гидроцилиндр;

4. Гидробак;

5. Фильтр грубой очистки;

6. Фильтр тонкой очистки;

7. Предохранительный клапан;

8. Манометр;

М – электродвигатель.

Введение

Задачей данной контрольно-курсовой работы является закрепление полученных знаний и выяснение возможности приложения этих знаний каждым студентом к конкретному проекту гидропривода. При выполнении этой работы студенты приобретают навыки расчета и проектирования гидравлических систем прессов, знакомятся со справочниками и каталогами по гидравлическому оборудованию, с ГОСТами и отраслевыми руководящими материалами.

Проектируемый насосный гидропривод должен отвечать общим техническим требованиям по ГОСТ 17411-72, а его технические параметры соответствовать ГОСТ 12445-87 (давление), ГОСТ 12448-67 (номинальные емкости), ГОСТ 13825-88 (номинальные потоки) и ГОСТ 16516-70 (условные проходы гидролиний). В отношении техники безопасности должны быть удовлетворенны требования ГОСТа 16028-70.

Объем и содержание работы

Контрольно-курсовая работа состоит из расчетно-пояснительной записки (15-20 стр.), включающей чертежи конструкции гидроцилиндра, конструктивной схемы насоса и принципиальной схемы гидропривода.

Расчетно-пояснительная записка (РПЗ) выполняется на листах формата А4 с полями 25-30 см слева. РПЗ должна начинаться с титульного листа, затем помещаются задание (приложение 1), оглавление и следующие разделы основного текста:

Введение.

Принципиальная схема гидропривода с описанием работы.

Расчет гидроцилиндра.

Выбор насоса, гидроаппаратуры и трубопроводов.

Расчёт давления и мощности насоса.

Определение ёмкости гидробака.

Заключение.

Литература.

Расчет гидроцилиндра

Исходными данными для проектирования и расчета гидроцилиндра обычно являются величины усилия, скорости и хода поршня, возможные диаметральные размеры гидроцилиндра и его схема (тип).

Рабочее давление ,[Па] гидроцилиндра вычисляется по формуле

, (1)

где - рабочее усиление на штоке, Н;

- диаметр поршня, м;

- механический КПД гидроцилиндра ( ).

Расчет на прочность гидроцилиндра производится по условному давлению - , которое превышает рабочее на 20-30 %

. (2)

При расчете необходимо различать тонкостенные и толстостенные цилиндры [1].

Их условно делят по отношению наружного диаметра гидроцилиндра к внутреннему:

тонкостенные

толстостенные

Таблица 1.

	Цилиндры	, Н/мм2
1.	Литые	80 – 100
2.	Кованые из стали	110 – 150
3.	Кованые из низколегированной стали	150 – 180

Тонкостенные гидроцилиндры применяются при давлениях до 10 МПа, а толстостенные - при большем давлении.

Минимальная толщина стенки для гидроцилиндра в первом случае определяется по формуле

(4)

Для толстостенных цилиндров –

(5)

где допускаемое напряжение в стенке гидроцилиндра;

- предел прочности материала цилиндра;

C- прибавка, обусловленная точностью обработки, выбирается по таблице 2.

Таблица 2.

, мм	до 30	30 – 80	80 – 120	120 – 180
, мм	0,5	0,7	0,8	1,0

Окончательная толщина стенки гидроцилиндра принимается с учетом стандартных размеров труб, используемых для изготовления цилиндров по ГОСТ 8734-68 и ГОСТ 8732-68.

После этого выбирается конструкция гидроцилиндра, определяются размеры гидравлических каналов подвода и отвода рабочей жидкости, выбираются типы уплотнений поршня, штока и крышек и определяются их размеры.

Конструкцию гидроцилиндра выбирают по справочникам.

Сечение каналов подвода и отвода рассчитывают по допустимым скоростям и расходу рабочей жидкости.

Расход гидроцилиндра подсчитывается по формуле, [м³/с]

; (6)

где V – рабочая скорость штока, м/с.

- объемный к.п.д. гидроцилиндра. В расчетах принять .

Диаметр подводящих каналов, [м]

, (7)

где - допустимая скорость жидкости в каналах гидроцилиндра, принимаемая по таблице 5 в зависимости от .

Типы и размеры уплотнений выбираются в зависимости от рабочего давления и размеров гидроцилиндров по справочнику [I] (с.193-222).

Выбор насоса

В насосных гидроприводах прессов могут быть применены объемные насосы, средние характерные параметры которых приведены в таблице 3.

Шестерные насосы типа Г11-2 применяются в гидроприводах вспомогательных механизмов небольшой мощности, при малом давлении.

Шестерные насосы типа НШ можно рекомендовать для гидроприводов средней мощности при давлении до 10 МПа, для гидроприводов, к которым предъявляются повышенные требования по весовым и габаритным показателям и невысокие требования по шуму и пульсации подачи.

Пластинчатые насосы типов Г12 и БГ12 можно применять в аналогичных по мощности и давлению гидроприводах, но в тех случаях, когда необходимо обеспечить более бесшумную работу механизма при возможно меньшей неравномерности скорости и усилия на рабочем органе. Эти насосы несколько дороже шестерных и имеют меньший к.п.д.

Аксиально-поршневые гидромоторы типа ПМ могут применятся в качестве насосов в более мощных гидроприводах, чем предыдущие, при давлении до 10 МПа. Эти насосы имеют высокий к.п.д., низкую стоимость, небольшие размеры но их распределительные узлы весьма чувствительны загрязнению рабочей жидкости.

Аксиально-поршневые насосы типов 210 и МНА можно применять в гидроприводах любой мощности при давлении до 20 МПа. Это наиболее совершенные компактные и легкие насосы с высоким к.п.д., но сравнительно дорогие.

Радиально-поршневые насосы типа НР применяются в гидроприводах при высоком давлении до 50 МПа. Эти насосы отличаются большим весом, тихоходностью, меньшим к.п.д., большими диаметральными размерами. Их применение оправдывается высокой степенью надежности.

Поршневые эксцентриковые насосы типа Н применяются в гидроприводах высокого давления с небольшими расходами (до 36 л/мин).

Насос для проектируемого гидропривода выбирается по давлению и подаче [2].

Таблица 3.

Давление насоса можно определить как

, (8)

где коэффициент 1,2 учитывает все потери давления в гидравлических линиях.

Подача насоса [м³/с] определяется по заданной скорости выходного звена гидродвигателя и его активной площади , вычисленной при расчете гидроцилиндра.

, (9)

где множитель 1,1 учитывает объёмные потери (утечки) в гидроаппаратуре и в гидроцилиндре.

Для выбранного насоса записывается полная техническая характеристика.

Выбор гидроаппаратуры

Гидрораспределитель выбирается по справочникам и каталогам в зависимости от давления и подачи примененного насоса с учетом задания и специальных технических требований. Допускается применять гидрораспределители при увеличенных расходах, но не более чем на 40%, по сравнению с указанными в их технических характеристиках. Потеря давления при этом подсчитывается по выражению:

; (10)

где - соответственно потеря давления и расход при номинальном режиме, указанном в технической характеристике гидрораспределителя.

Предохранительный клапан выбирается по полной подаче и наибольшему давлению насоса. Если наибольшее давление не оговорено в задании и в технической характеристике насоса, то давление настройки предохранительного клапана выбирается на 20% больше давления насоса.

Фильтр тонкой очистки рабочей жидкости устанавливается в сливной гидролинии проектируемого гидропривода и выбирается по расходу в этой линии

; (11)

где -активная площадь штоковой полости гидроцилиндра.

Тип фильтра выбирается по требуемой тонкости фильтрации, рабочей жидкости, которая дается в рабочих характеристиках насосов.

Фильтр грубой очистки устанавливается на входе во всасывающую гидролинию непосредственно в гидробаке не ближе двух диаметров этой линии от дна.

В расчетно-пояснительной записке приводятся полные технические характеристики всех выбранных гидроагрегатов.

Определение диаметров гидролиний

В проектируемом насосном гидроприводе необходимо определить диаметры трех гидролиний:

всасывания (от гидробака до насоса)- ,

напорной (от насоса до гидродвигателя)- ,

сливной (от гидродвигателя до гидробака)- .

Диаметры гидролиний определяются по формуле [м]:

; (12)

В которую подставляются соответствующие расходы и скорости потока жидкости.

Расход в линии всасывания - , [м³/с]

; (13)

где - рабочий объем насоса, [м³/об]; - частота вращения вала насоса, об/с.

Расход в напорной линии - равен номинальной подаче насоса по технической характеристике, или

(14)

где - объемный к.п.д. насоса из технической характеристики.

Расход в сливной гидролинии определён в выше (11).

Скорости потоков жидкости в различных гидролиниях выбираются согласно [2] в следующих пределах и по таблице 4.

Таблица 4.

Допустимые скорости в нагнетательных линиях зависят от величины рабочего давления. При большем давлении допускаются большие скорости (таблица 5)

Таблица 5.

Ряд зависимости от
, МПа	2,5	6,3		12,5
, м/с	2,5			4,5		5,7	6,3

Вычисленные значения должны быть округленны до ближайших значений стандартных условных проходов по ГОСТ 16516-70 в миллиметрах – 4; 6.3; 8; 10; 12; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100.

Диаметр гидролинии к предохранительному клапану и слива из него принимается равным .

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: