По характеру движения выходного звена гидродвигателя

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Самарский государственный технический университет»

(филиал ФГБОУ ВО «СамГТУ» в г.Сызрани)

 

 

Кафедра ТМ

 

                                             КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине:

Гидравлические машины

на тему «Расчет гидропривода поступательного движения»

 

                                                                                                                 Выполнил:

Студент гр. НТЗ-302(т)

______________Турчанинов М.В.

______________________дата

 

Проверил:

Старший преподаватель

____________Альдебенев В.В.

______________________дата

 

2018 г.

Содержание

1. Введение	3
2. Гидропривод	4
2.1 Функции гидропривода	4
2.2 Виды гидропривода	4
2.3 Структура и область применения гидропривода	7
2.4 Преимущества гидропривода	8
3. Составные части гидропривода	9
3.1 Силовая часть гидропривода	9
3.2 Рабочая часть гидропривода	9
3.3 Распределительная часть гидропривода	10
4. Рабочие жидкости гидропривода	12
5. Расчет гидропривода поступательного движения	13
5.1 Расчет основных параметров гидроцилиндра	13
5.2 Расчет гидросети	15
5.3 Расчет рабочих параметров и выбор марки насоса	17
6. Заключение	18
7. Библиографический список	19
8. Принципиальная схема гидропривода	20

 

 

Введение

Целью курсовой работы является закрепление полученных знаний по дисциплине «Гидравлические машины»

Основными задачами курсовой работы являются:

- изучение и выбор типа каждого элемента гидроаппаратуры в соответствии с заданной принципиальной схемой гидропривода;

- определение и расчет основных параметров гидроцилиндра, гидросети, насоса и предохранительного клапана;

- составление расчетно-пояснительной записки.

 

Гидропривод

Гидравлический привод (гидропривод) — совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение машин и механизмов посредством гидравлической энергии.

Функции гидропривода

Основная функция гидропривода, как и механической передачи, — преобразование механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки (преобразование вида движения выходного звена двигателя, его параметров, а также регулирование, защита от перегрузок и др.). Другая функция гидропривода — это передача мощности от приводного двигателя к рабочим органам машины (например, в одноковшовом экскаваторе — передача мощности от двигателя внутреннего сгорания к ковшу или к гидродвигателям привода стрелы, к гидродвигателям поворота платформы и т.д.).

Виды гидропривода

Гидроприводы могут быть двух типов: гидродинамические и объёмные.

- В гидродинамических приводах используется в основном кинетическая энергия потока жидкости (и соответственно скорости движения жидкостей в гидродинамических приводах велики в сравнении со скоростями движения в объёмном гидроприводе).

- В объёмных гидроприводах используется потенциальная энергия давления рабочей жидкости (в объёмных гидроприводах скорости движения жидкостей невелики — порядка 0,5-6 м/с).

Объёмный гидропривод — это гидропривод, в котором используются объёмные гидромашины (насосы и гидродвигатели). Объёмной называется гидромашина, рабочий процесс которой основан на попеременном заполнении рабочей камеры жидкостью и вытеснении её из рабочей камеры. К объёмным машинам относят, например, поршневые насосы, аксиально-поршневые, радиально-поршневые, шестерённые гидромашины и др.

Одна из особенностей, отличающая объёмный гидропривод от гидродинамического, — большие давления в гидросистемах. Так, номинальные давления в гидросистемах экскаваторов могут достигать 32 МПа, а в некоторых случаях рабочее давлениеможет быть более 300 МПа, в то время как гидродинамические машины работают обычно при давлениях, не превышающих 1,5—2 МПа.

 

Силовая часть гидропривода

Объемная гидропередача, являющаяся силовой частью гидропривода, состоит из объемного насоса(преобразователя механической энергии приводящего двигателя в энергию потока рабочей жидкости) и объемного гидродвигателя (преобразователя энергии потока рабочей жидкости в механическую энергию выходного звена).

В состав некоторых объемных гидропередач входит гидроаккумулятор (гидроемкости, предназначенные для аккумулирования энергии рабочей жидкости, находящейся под давлением, с целью последующего ее использования для приведения в работу гидродвигателя). Кроме того, в состав гидропередач могут входить также гидропреобразователи - объемные гидромашины для преобразования энергии потока рабочей жидкости с одними значениями давления P и расхода Q в энергию другого потока с другими значениями P и Q.

Рабочая часть гидропривода

В общих чертах, передача мощности в гидроприводе происходит следующим образом:

- Приводной двигатель передаёт вращающий момент на вал насоса, который сообщает энергию рабочей жидкости;

- Рабочая жидкость по гидролиниям через регулирующую аппаратуру поступает в гидродвигатель, где гидравлическая энергия преобразуется в механическую;

- После этого рабочая жидкость по гидролиниям возвращается либо в бак, либо непосредственно к насосу.

 

Расчет гидросети

Для рассматриваемого гидропривода поступательного действия при рабочем ходе объемные расходы жидкости через патрубки поршневой и штыковой полости гидроцилиндра соответственно равны:

где – объемный КПД гидроцилиндра.

При обратном ходе поршня эти расходы составляют:

Мощность, потребляемая гидроцилиндром при рабочем ходе, находим по формуле:

Для правильного подбора насоса необходимо определить потери давления в гидросети, обусловленные имеющимися гидравлическими сопротивлениями.

Режим течения жидкости по трубопроводу, а, следовательно, и величина потерь на трение зависят от диаметра.

Рассчитываем внутренний диаметр трубопровода, считая его постоянным по всей длине гидросети. Для этого воспользуемся формулой:

Где  – скорость движения рабочей жидкости по трубопроводу, принимаем равной.

Для внутренних диаметров трубопровода  (мм) установлен следующий ряд: 8; 11; 15; 20; 27; 36; 44; 52..

Определим уточненное значение скорости рабочей жидкости по формуле:

Различают два режима течения реальной жидкости: ламинарный, когда частицы жидкости движутся параллельно стенкам трубопровода, и турбулентный, когда движение частиц приобретает неупорядоченный характер.

Режим течения однозначно определяется величиной безразмерного числа Рейнольдса Re. Для каналов круглого сечения его значение подсчитывается по уравнению:

Таким образом, Re<Re_кр (315<2320) – течение ламинарное

Потери давления (Па) на цилиндрическом прямом отрезке трубопровода, обусловленный сопротивлением трения жидкости, вычислим по следующей формуле:

где L – общая длина трубопроводов гидросети, м;

– плотность рабочей жидкости, кг/м 3 (в работе принимается равной 850 кг/м³);

Подставляем значения и получаем:

Потери давления в гидросети обусловлены также  и различными местными сопротивлениями при течении жидкости через элементы гидроаппаратуры и арматуру.

Потери давления в местных сопротивлениях выражаются в долях скоростного давления и для всей гидросети подсчитываются по формуле:

где  – коэффициент сопротивления для ряда последовательно расположенных местных сопротивлений.

Его величина равна сумме соответствующих коэффициентов последовательно расположенных местных сопротивлений

При расчетах гидросистем пользуются опытными данными по коэффициентам , определяемым путем стендовых проливок конкретных гидроагрегатов и элементов арматуры. Такие данные для наиболее характерных местных сопротивлений представлены в табл. 1.

Общие потери давления в гидросистеме складываются из потерь, обусловленных сопротивлением трения жидкости, и потерь давления в местных сопротивлениях:

Заключение

По рассчитанным параметрам выбираем насос пластинчатый нерегулируемый типа БГ12-24АМ, мощность принимаем 15,1кВт с характеристиками:

- По рабочему объему 0,45м3;

- По давлению 10,1МПа - 12,5МПа;

- По КПД не менее 56% - 81%.

- Частота вращения номинальная 1500 об.

В данном курсовой работе были произведены расчеты гидросистемы, выбраны по расчетам необходимые элементы для конструкции данной гидросистемы, разработан гидроцилиндр по заданным и расчетным параметрам.

Данный расчет является показательным, т.е. его можно будет использовать на производстве, поскольку все необходимые коэффициенты были получены в пределах нормы, а КПД соответствует требованиям элементов гидросети.

Главное преимущество разработанного гидроцилиндра, это его универсальность, т.е. он может быть установлен в любое производственное устройство, в том числе и в нефтеперерабатывающей промышленности, при транспортировке нефтепродукта или сырья. Широко применяется на нефтяных скважинах при нефтедобыче.

 

Библиографический список

1) Ухин Б.В. Гидравлические машины. Насосы, вентиляторы, компрессоры и гидропривод. Учебное пособие. ФОРУМ: НИЦ ИНФРА-М, 2013. - 320 с.: ил.;

2) Лепешкин А.В., Михайлин А.А., Шейпак А.А. Гидравлика и гидропневмопривод: Учебник. Ч. 2. Гидравлические машины и гидропневмопривод / Под ред. А.А. Шейпака. – М.: МГИУ, 2013. – 352 с.

3) Лепешкин А. В., Михайлин А. А. Гидравлические и пневматические системы: учебник /; под ред. Ю. А. Беленкова. - 9-е изд., стер. - Москва: Академия, 2015. - 332 с

4)Анурьев     В.И. Справочник конструктора- машиностроителя: В 3 т. М.: Машиностроение, 1992.

 

5)Артемьева Т.В., Лысенко Т.М., Румянцева А.Н., Стесин С.П. Гидравлика, гидромашины и гидропневмопривод. М.: Изд. центр «Академия», 2005.-336с.

 

 6)ГОСТ 6540-68 «Гидроцилиндры и пневмоцилиндры. Ряды основных параметров».

 

7)ГОСТ 2.704-76 «ЕСКД. Правила выполнения гидравли- ческих и пневматических схем».

 

8)ГОСТ 2.780-96 «ЕСКД. Обозначения условные графиче- ские. Кондиционеры рабочей среды, емкости гидравлические и пневматические».

 

 

1 – гидроцилиндр; 2 – дроссель; 3 – распределитель потока; 4 – фильтр;

5 – гидробак; 6 – насос; 7 – предохранительный клапан

Змн.

Арк.

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

1

КП 15.03.02 НТЗ-302(ст)

Розроб.

Турчанинов

Перевір.

Альдебенев

Т. Контр.

Н. Контр.

Затверд.

Принципиальная схема гидропривода

Лит

Кол. листов

1

СФ СамГТУ

Реценз.

Маса

Масштаб

Кафедра ТМ

1

1: 1

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Самарский государственный технический университет»

(филиал ФГБОУ ВО «СамГТУ» в г.Сызрани)

 

 

Кафедра ТМ

 

                                             КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине:

Гидравлические машины

на тему «Расчет гидропривода поступательного движения»

 

                                                                                                                 Выполнил:

Студент гр. НТЗ-302(т)

______________Турчанинов М.В.

______________________дата

 

Проверил:

Старший преподаватель

____________Альдебенев В.В.

______________________дата

 

2018 г.

Содержание

1. Введение	3
2. Гидропривод	4
2.1 Функции гидропривода	4
2.2 Виды гидропривода	4
2.3 Структура и область применения гидропривода	7
2.4 Преимущества гидропривода	8
3. Составные части гидропривода	9
3.1 Силовая часть гидропривода	9
3.2 Рабочая часть гидропривода	9
3.3 Распределительная часть гидропривода	10
4. Рабочие жидкости гидропривода	12
5. Расчет гидропривода поступательного движения	13
5.1 Расчет основных параметров гидроцилиндра	13
5.2 Расчет гидросети	15
5.3 Расчет рабочих параметров и выбор марки насоса	17
6. Заключение	18
7. Библиографический список	19
8. Принципиальная схема гидропривода	20

 

 

Введение

Целью курсовой работы является закрепление полученных знаний по дисциплине «Гидравлические машины»

Основными задачами курсовой работы являются:

- изучение и выбор типа каждого элемента гидроаппаратуры в соответствии с заданной принципиальной схемой гидропривода;

- определение и расчет основных параметров гидроцилиндра, гидросети, насоса и предохранительного клапана;

- составление расчетно-пояснительной записки.

 

Гидропривод

Гидравлический привод (гидропривод) — совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение машин и механизмов посредством гидравлической энергии.

Функции гидропривода

Основная функция гидропривода, как и механической передачи, — преобразование механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки (преобразование вида движения выходного звена двигателя, его параметров, а также регулирование, защита от перегрузок и др.). Другая функция гидропривода — это передача мощности от приводного двигателя к рабочим органам машины (например, в одноковшовом экскаваторе — передача мощности от двигателя внутреннего сгорания к ковшу или к гидродвигателям привода стрелы, к гидродвигателям поворота платформы и т.д.).

Виды гидропривода

Гидроприводы могут быть двух типов: гидродинамические и объёмные.

- В гидродинамических приводах используется в основном кинетическая энергия потока жидкости (и соответственно скорости движения жидкостей в гидродинамических приводах велики в сравнении со скоростями движения в объёмном гидроприводе).

- В объёмных гидроприводах используется потенциальная энергия давления рабочей жидкости (в объёмных гидроприводах скорости движения жидкостей невелики — порядка 0,5-6 м/с).

Объёмный гидропривод — это гидропривод, в котором используются объёмные гидромашины (насосы и гидродвигатели). Объёмной называется гидромашина, рабочий процесс которой основан на попеременном заполнении рабочей камеры жидкостью и вытеснении её из рабочей камеры. К объёмным машинам относят, например, поршневые насосы, аксиально-поршневые, радиально-поршневые, шестерённые гидромашины и др.

Одна из особенностей, отличающая объёмный гидропривод от гидродинамического, — большие давления в гидросистемах. Так, номинальные давления в гидросистемах экскаваторов могут достигать 32 МПа, а в некоторых случаях рабочее давлениеможет быть более 300 МПа, в то время как гидродинамические машины работают обычно при давлениях, не превышающих 1,5—2 МПа.

 

По характеру движения выходного звена гидродвигателя

- Гидропривод вращательного движения когда в качестве гидродвигателя применяется гидромотор, у которого ведомое звено (вал или корпус) совершает неограниченное вращательное движение;

- Гидропривод поступательного движения у которого в качестве гидродвигателя применяется гидроцилиндр — двигатель с возвратно-поступательным движением ведомого звена (штока поршня, плунжера или корпуса);

- Гидропривод поворотного движения когда в качестве гидродвигателя применён поворотный гидродвигатель, у которого ведомое звено (вал или корпус) совершает возвратно-поворотное движение на угол, меньший 270°

- По возможности регулирования Если скорость выходного звена (гидроцилиндра, гидромотора) регулируется изменением частоты вращения двигателя, приводящего в работу насос, то гидропривод считается нерегулируемым.

- Регулируемый гидропривод в котором в процессе его эксплуатации скорость выходного звена гидродвигателя можно изменять по требуемому закону. В свою очередь регулирование может быть:

- дроссельным;

- объёмным;

- объёмно-дроссельным.

Регулирование может быть: ручным или автоматическим.

В зависимости от задач регулирования гидропривод может быть:

- стабилизированным;

- программным;

- следящим (гидроусилители).

Саморегулируемый гидропривод автоматически изменяет подачу жидкости по фактической потребности гидросистемы в режиме реального времени (без фазового сдвига).

 

По схеме циркуляции рабочей жидкости:

- Гидропривод с замкнутой схемой циркуляции в котором рабочая жидкость от гидродвигателя возвращается во всасывающую гидролинию насоса.

Гидропривод с замкнутой циркуляцией рабочей жидкости компактен, имеет небольшую массу и допускает большую частоту вращения ротора насоса без опасности возникновения кавитации, поскольку в такой системе во всасывающей линии давление всегда превышает атмосферное. К недостаткам следует отнести плохие условия для охлаждения рабочей жидкости, а также необходимость спускать из гидросистемы рабочую жидкость при замене или ремонте гидроаппаратуры;

- Гидропривод с разомкнутой системой циркуляции в котором рабочая жидкость постоянно сообщается с гидробаком или атмосферой.

Достоинства такой схемы — хорошие условия для охлаждения и очистки рабочей жидкости. Однако такие гидроприводы громоздки и имеют большую массу, а частота вращения ротора насоса ограничивается допускаемыми (из условий бескавитационной работы насоса) скоростями движения рабочей жидкости во всасывающем трубопроводе.

По источнику подачи рабочей жидкости:

- Насосный гидропривод

В насосном гидроприводе, получившем наибольшее распространение в технике, механическая энергия преобразуется насосом в гидравлическую, носитель энергии — рабочая жидкость, нагнетается через напорную магистраль к гидродвигателю, где энергия потока жидкости преобразуется в механическую. Рабочая жидкость, отдав свою энергию гидродвигателю, возвращается либо обратно к насосу (замкнутая схема гидропривода), либо в бак (разомкнутая или открытая схема гидропривода). В общем случае в состав насосного гидропривода входят гидропередача, гидроаппараты, кондиционеры рабочей жидкости, гидроёмкости и гидролинии.

Наибольшее применение в гидроприводе получили аксиально-поршневые, радиально-поршневые, пластинчатые и шестерённые насосы.

- Магистральный гидропривод:

В магистральном гидроприводе рабочая жидкость нагнетается насосными станциями в напорную магистраль, к которой подключаются потребители гидравлической энергии. В отличие от насосного гидропривода, в котором, как правило, имеется один (реже 2-3) генератора гидравлической энергии (насоса), в магистральном гидроприводе таких генераторов может быть большое количество, и потребителей гидравлической энергии также может быть достаточно много.

- Аккумуляторный гидропривод

В аккумуляторном гидроприводе жидкость подаётся в гидролинию от заранее заряженного гидроаккумулятора. Этот тип гидропривода используется в основном в машинах и механизмах с кратковременными режимами работы.

- Импульсный гидропривод

В гидроприводе этого вида выходное звено гидродвигателя совершает возвратно-поступательные или возвратно-вращательные движения с большой частотой (до 100 импульсов в секунду).