Розрахунок гідравлічного приводу (робочий тиск - 4 МПа)

Вибираємо співвідношення діаметрів штока та гідро циліндра у відповідності до наступних даних:

1,5<р<5МПа

де l_1p- робочий хід штока, м;

v_1p - робоча швидкість штока, м/с.

Аналогічно складаємо рівняння для визначення швидкості руху для першого відрізку:

                               (3.3)

Для третього:

(3.4)

Для четвертого:

               (3.5)

Для п’ятого:

(3.6)

Для шостого:

(3.7)

Таким чином, час буде рівним:

                   (3.8)      

Тепер визначаємо швидкість руху циліндрів.

Можемо сказати, що витрати насоса будуть рівними:

(3.9)

З іншого боку:

(3.10)

Можемо зробити висновок, що

Також можемо записати:

(3.11)

(3.12)

З рівнянь(3.4), (3.7) знайдемо:

                                   (3.13)

                                      (3.14)

Підставляємо у рівняння (3.11) і (3.12) та отримуємо:

(3.15)

(3.16)

Порівнюючи (3.15) і (3.9) можемо записати:

(3.17)

Нехай  , тоді :

                   (3.18)

Аналогічно для рівнянь (3.16) і (3.9)  :

                    (3.19)

                           (3.20)

                        (3.21)

Із рівнянь холостого ходу знайдемо:

(3.22)

Нехай , тоді:

    (3.23)

Складаємо систему рівнянь:

(3.24)

Розв’язуючи систему рівнянь послідовною підстановкою отримуємо:

4. Визначення витрат рідини і вибір насоса

Для визначення витрат рідини скористаємося формулою (3.10):

.

Знаючи значення витрат рідини та номінальний тиск (р_н =4 МПа) в гідроприводі, проведемо вибір насосу, що буде забезпечувати задані параметри. Вибір насосу здійснюємо згідно з джерелом [1] - с. З0, табл. 2.5. Приймаємо насос шестеренний типу Ш, що має наступні параметри:

•  робочий об'єм, см³        40;

•  номінальна подача, л/хв.      35,7;

•  частота обертання, об/хв:

номінальна                                                                                                     900;

максимальна                                                                             1500;

мінімальна                                                                                                     600;

•    номінальний тиск на виході, МПа      6,3;

II

•  об'ємний ККД      0,93;

•  повний ККД     0,85 Визначимо максимальні витрати в лініях гідроприводу:

            (4.1)

Розрахуємо діаметр трубопроводу, скориставшись для цього наступним рівнянням:

(4.2)

де U_доп - допустима швидкість в трубопроводі, м/с.

На всмоктувальній лінії U_доп = 0,5-1,5 м/с. Приймаємо U_доп 1,5 м/с.

За рівнянням (4.2) знаходимо діаметр трубопроводу на всмоктувальній лінії:

Згідно [2] с.7 приймаємо стандартне значення d_вc = 25 мм. На напірній лінії U_доп = 4-10 м/с. Приймаємо U_доп = 10 м/с. За рівнянням (4.2) знаходимо діаметр трубопроводу напірної лінії:

Згідно [2] с.7 приймаємо стандартне значення d_H= 10 мм.

5. Вибір гідроапаратури

Вибір гідроапаратури включає в себе вибір гідравлічного розподільника, регулятора потоку та гідравлічного зливного фільтра.

Гідравлічний розподільник обираємо за максимальною подачею в гідросистемі q_max=47,6 л/хв. Згідно з [1] - с. 78, табл. 4.4 - обираємо розподільник трьохпозиційний, чотирьохлінійний, з гідравлічним керуванням типу В10x44р ГОСТ 24679-81, що має наступні параметри:

•  діаметр умовного проходу, мм      10;

•  витрати масла, л/хв.:

-    максимальні      25-80;

•     тиск, МПа:

-    номінальний                                                                                                      32; в зливній лінії, не більше                                                                                                      15;

•     повні втрати тиску, МПа:      0,43. Повні витрати тиску в розподільнику визначаємо згідно графіка їх залежності від витрат масла ([2] - с. 77, рис. 4.3).

Ми обираємо розподільник  двопозиційний, чотирьохлінійний, з гідравлічним керуванням, гідравлічним центруванням , з обмеженням ходу золотника, напірні та зливні лінії з’єднані між собою, виконання за гідро схемою 573, спосіб приєднання – без плити,виконання за гідро схемою  типу В16х573р і В16х573р, що мають наступні параметри :

·  діаметр умовного проходу, мм                                            10

·  витрати масла, л/хв.:

-    максимальні      25-80;

тиск, МПа:

-    номінальний                                                                                                      32; в зливній лінії, не більше                                                                                                      15;

•    повні втрати тиску, МПа:  0,43.

Фільтр зливний вибираємо за номінальною подачею в гідросистемі Q_H = =35,7 л/хв. Згідно з [2] - с. З01, табл. 8.6, - обираємо фільтр зливний типу

ФС  (ТУ2-053-1641-83Е), що має наступні параметри:

•  діаметр умовного проходу, мм:                                                32;

•  номінальна витрата, л/хв.:                                                      100;

•  номінальна тонкість фільтрації, мкм:                                   25;

•  номінальний тиск, МПа:                                                          0,63;

•  перепад тиску, МПа:

-  номінальний      0,1;

-  спрацьовування сигналізатора      0,3±0,03;

-    відкриття перепускного клапану               0,38±0,03.

Регулятор потоку вибираємо за максимальною робочою подачею:

Згідно з [2] - с. 147, табл. 5.13, - обираємо регулятор потоку типу МПГ 55-24 (ГОСТ 21352-75):

•  діаметр умовного проходу, мм      20;

•  витрата масла, л/хв.:

-  максимальний     100;

-  мінімальний                                                                             0,09;

•     робочий тиск, МПа:

-  номінальний     20;

-  мінімальний:

                 пpи Q< 0,5Q_MAХ                 0,5;

                    пpи Q < (0,5-1)Q_MAХ                                                                                                                       0,8.

•  Перепад тиску в дроселі, МПа, не менш:                           0,2.

•  витрата масла через повністю закритий дросель, , не більше70.

Вибір зворотного клапану

   Згідно з [1]-c.109 табл. 4.9  вибираємо зворотній клапан Г 51-33 (ТУ2-053-1649-83Е ):

·  умовного проходу, мм                                                             10

·  витрати масла, л/хв.:

-    максимальні      25-80;

·  Номінальний перепад тиску, МПа, не менш:                           0,2.

·  витік масла через повністю закритий дросель, ,        не більше70

Таким чином був проведений вибір гідроапаратури, яка відповідає параметрам гідросистеми та забезпечить необхідні умови роботи гідроприводу.

В першу чергу визначимо втрати на місцевих опорах, до яких, згідно зі схемою гідроприводу, належать: вхід в систему (ζ_вх = 0,5); вихід із системи (ζ_вих= 1,0); відводи (ζ_Β = 0,14); штуцери (ζ_ш = 0,6); трійники (ζ_т = 0,1).

Витрати лініях:

- в напірній

                                            (6.1)

                                                (6.2)

- в зливні лінії:

                                                      (6.3)

                                                                                  (6.4)                     

Розглянемо систему при висуванні циліндрів. Маємо: лінії 1 і 3 - напірні (вхід в систему - 1, вихід із системи - 1, відводи - 2, штуцери - З, трійники - 2) та лінії 2 і 4 - зливні (вхід в систему - 1, вихід із системи - 1, відводи - 3, штуцери - 6, трійники - 1).

Втрати тиску будемо розраховувати за наступною формулою:

                (6.5)

де ζ- коефіцієнт місцевого опору;

ρ- густина робочої рідини, кг/м³;

Q- напір на відповідній лінії, м³/с;

d— діаметр відповідної лінії, м.

Користуючись формулою (6.5), складаємо табл. 6.1 та 6.2

Таблиця 6.1 - Місцеві втрати при висуванні циліндра

Таблиця 6.2 - Місцеві втрати при втягуванні циліндра

Для розрахунку втрат тиску по довжині скористаємося наступною формулою:

         (6.6)

де λ- коефіцієнт втрат по довжині;

1 - довжина трубопроводу, м.

В свою чергу коефіцієнт втрат по довжині визначається наступним чином:

(6.7)

де Re - критерій Рейнольда.

(6.8)

де ν- коефіцієнт кінематичної в'язкості, м²/с.

Для масла марки ИГП-18 коефіцієнт кінематичної в'язкості ν= 18,5-10⁶м²/с.

Довжиною трубопроводу задаємося із рекомендацій, що до верстатного гідроприводу:

напірна лінія 1:1 = 2,5 м; напірна лінія 3: 1 = 3,0 м;

зливна лінія 2: 1 = 2,8 м;

зливна лінія 4: 1 = 2,8 м.

На основі проведених розрахунків згідно формул (6.8), (6.7) та (6.6) заповнюємо табл. 6.3 та табл. 6.4, що відповідають режимам висування та втягування відповідно.

Таблиця 6.3 - Втрати по довжині при висуванні поршня

Таблиця 6.4 - Втрати по довжині при втягуванні поршня

Для розрахунку втрат тиску в гідравлічних апаратах скористаємося параметрами, вибраних раніше гідроапаратури (див. розділ 4.), та схемою приводу для визначення кількості та місця розташування гідроапаратів.

Розрахунок втрат гідроапаратури, крім розподільника, проводиться за формулою:

(6.9)
Втрати розподільника:

(6.9)

Результати розрахунків проведених за формулами (6.9) та (6.10) занесемо в табл. 6.5 та табл. 6.6, що відповідають режимам висування та втягування відповідно.

Таблиця 6.5 - Втрати тиску в гідравлічних апаратах при висуванні.

Таблиця 6.6 - Втрати тиску в гідравлічних апаратах при втягуванні.

Для визначення сумарних втрат тиску в лініях гідроприводу скористаємося результатами, що знаходяться в раніше створених таблиць: табл. 6.1 -табл. 6.6.

В табл. 6.7 відобразимо сумарні втрати в лініях при режимі висування поршня в гідроциліндрі, що є результатом табл. 6.1, табл.6. З і табл. 6.5.

В табл. 6.8 відобразимо сумарні втрати в лініях при режимі втягування поршня в гідроциліндрі, що є результатом табл. 6.2, табл. 6.4 і табл. 6.6.

Таблиця 6.7 - Сумарні втрати в лініях при режимі висування поршня

Таблиця 6.8 - Сумарні втрати в лініях при режимі висування поршня

7. Опис гідравлічної схеми

         Даний в курсовій роботі гідропривід має в своєму складі два гідроциліндра односторонньої дії з одним штоком кожен, два розподільника, які керують рухом циліндрів, регулятор потоку, зворотний клапан. Роботу двигунів забезпечує насосний агрегат на базі шестеренного насоса типу Ш. Агрегат також містить зливний фільтр, який очищує рідину, що зберігається в баку та запобіжний клапан.

          В початковому положенні штоки гідроциліндрів 1 і 2 втягнуті