Пневматическая тормозная система троллейбуса (Проектировочный расчет основных узлов привода, выбор аппаратуры)

5. Проектировочный расчет основных

 узлов привода, выбор аппаратуры

5.1 Расчет конструктивных параметров

 гидроцилиндра

Рабочее давление системы: Рном = 25 МПа;

Усилие на штоке цилиндра: F = 180000 H;

Подача жидкости: Q_рг = 5.3*10 ^–3  м³/с;

Плотность рабочего тела, р_ж = 900 кг/м³;

Рис.    Расчетная схема телескопического гидроцилиндра.

Размеры диаметров выдвижных звеньев телескопических гидроцилиндров определяют, преобразуя известные выражения и с учетом принятых обозначений : - межтрубный радиальный зазор мм, - толщина стенки i-го звена мм, - внутренний диаметр i-го звена мм, - наружный (активный) диаметр i-го звена мм, - площадь поперечного сечения i-го звена мм, - площадь поперечного сечения корпуса гидроцилиндра мм, - число звеньев гидроцилиндра.

;

;

откуда        ;

Т.к. , то

;

;

Примем , тогда

;

Следовательно,   ;

;

где  - диаметр наименьшего (выдвижного) звена, который находится из выражения :

;

Таким образом:

- допускаемое напряжение в стенках гидроцилиндра, МПа;

;

Для цилиндра из стали 45  МПа. Коэффициент запаса прочности принимают .

 мм;

Из стандартного ряда принимаем  мм;

 мм;

принимаем  мм;

Остальные параметры гидроцилиндра приведены в 6 разделе или выбираются по соответствующим рекомендациям.

5.2 Расчёт предохранительного клапана

Исходные данные для расчёта:

Подача насоса – Q_н=5.3*10^-4 м³/с ;

Предохраняемый объем – V=5*10^-4 м³ ;

Настроечное давление – p_н=16 МПа ;

Плотность жидкости - =900 кг/м³ .

Рис    Расчетная схема клапана

Клапан первого каскада правильно сконструирован, если он открывается за 0.2…0.4 МПа до давления настройки. После открытия клапана давление повышается до пикового значения, определяемого принятым К_ЧУВ, который можно принять 1.1 (110%).

Разность давлений пикового и в момент включения клапана:

∆р = 1,1 р_H – 0,9 р_H = (1,1 – 0,9)* 16*10⁶ = 3.2 МПа

Условный проход трубопровода:

Dтр = Dу = 1,13 = 1,13 = 0,012 м.

где u - скорость движения жидкости в напорном трубопроводе.

Принимаем Dтр =12мм

Выбираем диаметр клапана:

D’кл = (1,7…2)Dтр = 1.75*0.012 = 0.022 м

Dкл » Dтр = 0.012 м.

Эффективная  площадь А’кл запорного органа в надклапанной полости:

А’кл =  =  = 0.0005 м²

Эффективная  площадь клапана в напорной полости:

Акл =    =[0.025² – 0.012² ] =4 м²

Определяем ход клапана второго каскада:

m = 0.8- коэффициент расхода.

Qкл=0,5*Qн

X₂ ==

=0.66*10^-4 м.

Давление в надклапанной полости второго каскада:

р₂ =  =  = 12.6*10⁶ Па

F_ПР2- усилие пружины второго каскада.

Перепад давления в щели клапана первого каскада при неустановившемся сливе:

Δр_кл == 14.3*10⁶ Па

Перепад  давления на дросселе:

Δр_др = = 1.7*10⁶ Па

Определяем расход через дроссель:

А_др- площадь живого сечения дросселя, вычисляемая по формуле:

А_др = == 3.14*10^-6 м²

Тогда получим:

Q_др = μ_др*А_др* = 0.6*3.14*10^-6=1.15*10^-4 м³/с

μ_др=0,60…0,65 – коэффициент расхода для постоянных дросселей. Принимаем μ_др=0.6.

Время подъема давления насосом для клапанов с постоянным и автоматическим дросселем и клапанным запором:

,

-«поршневой расход».

-расход через клапан второго каскада.

-расход через дроссель, при открывании клапана первого каскада.

=1/Е_ж; Е_ж - модуль объёмной упругости жидкости.

«Поршневой расход» (часть расхода, идущая на заполнение освобождаемого объёма при подъёме клапана):

=Qнад*Акл /А^’кл

-расход жидкости, вытекаемой из надклапанной полости.

Однако на данном этапе расчета время t₁определить еще невозможно, т.к. неизвестна величина .

Поэтому записывается уравнение для времени открытия клапана второго каскада с учетом, что скорость клапана ν_кл- const:

t₂=x₂*A_кл/.

Для обеспечения нормальной работы необходимо, чтобы выполнялось условие: t₂=t₁, тогда:

, откуда:

Однако, чтобы обеспечивались рассчитанные выше параметры клапана второго каскада, необходимо правильно рассчитать или выбрать конструктивные размеры регулирующего органа (клапана первого каскада), т.к. оба каскада работают во взаимодействии.

Экспериментально установлено, что величины абсолютных пиков давления в напорной и надклапанной полости в момент срабатывания клапана близки. Величина абсолютного пика при срабатывании затрачивается на преодоление сопротивлений в подводящем к клапану первого каскада канале, в самой щели этого клапана и в сливной его магистрали. В правильно сконструированном клапане основная доля этих сопротивлений приходится на рабочую щель клапана.

Чтобы определить диаметр подводящего канала, необходимо использовать уравнение, описывающее суммарный расход через клапан первого каскада:

Qдр+Qнад=μ_кл*,

Qдр _, Qнад – расходы жидкости через дроссель и жидкости, вытесняемой клапаном второго каскада;

μ_к1=0,61..0,62 – коэффициент расхода клапанной щели( принимаем μ_кл=0,61).

Тогда диаметр подводящего канала клапана первого каскада :

d=