Разлік аб’емнага гідраулічнага прывада

вызначаецца па гідрарухавіку з максімальным расходам з улікам аб'ёмных страт ў гідраапаратуры:

Q_п =Q_ц.мах +Q_ру , (4.1)

дзе Q_ц.мах – страты вадкасці ў гідрацыліндры; Q_ру - страты вадкасці ў размеркавальнай апаратуры;

Велічыня страт вадкасці прымаецца з тэхнічных характарыстык кожнага гідраапарата.

Q_п =119+1.67+2*0.08=120.83 см³ /с= 1.2083*10^-4 м³ /с

5. РАЗЛIК ТРУБАПРАВОДАУ ГIДРАПРЫВАДА

Функцыянальная сувязь паміж рознымі элементамі гідрапрывада, якія знаходзяцца на азначанай адлегласці адзін ад аднаго, ажыццяўляецца з дапамогай трубаправодаў. Яны з'яўляюцца адказнымі элементамі гідрапрыводаў,таму што іх разбурэнне пры-вядзе да разгерметызацыі і выхаду са строю гідрасістэмы. Тру-баправоды павінны валодаць дастатковай трываласцю, адсутнасцю страт вадкасці, мінімальнымі стратамі ціску на пераадольванне гідраўлічных супраціўленняў.

Мэтай разліку трубаправодаў з'яўляецца вызначэнне ўнутранага дыяметра,таўшчыні сценак, страт ціску на гідраўлічныя супраціўленні пры руху ў іх рабочай вадкасці. Разлік неабходна рабіць для нпорнага і зліўнога трубаправодаў гідрасістэмы.

5.1. Вызначэнне дыяметра труб

Унутраны дыяметр трубаправода d вызначаецца з формулы:

d= (5.1)

дзе S - плошча папярочнага сячэння трубаправода; Q -максімальны расход вадкасці на разліковым участку; V -дапушчальная скорасць руху вадкасці. Дапушчальная скорасць руху вадкасці залежыць ад ціску ў гідрасістэме і прызначэння трубаправода (табл1.5).

V_{напорнай} =4м/с, V_{зліўной} =2м/с

d_{напорнай} == 0.006м = 6мм

d_{зліўной} = 0.0087м = 8.7мм

Атрыманыя дыяметры акругляем да бліжэйшага стандартнага згодна з ДАСТ (дадатак 11).

d_{напорнай} =6мм; δ_н =1мм;dв=8мм

d_{зліўной} =9мм; δ_з =2 мм;dв=13мм

Зробім праверачны разлік труб на трываласць, параўнаўшы вызначаную таўшчыню з падабранай па ДАСТ.

Для тоустасценных труб (d_в /d) >=1.6, якія знаходзяцца пад унутраным статычным ціскам (без уліку дадатковых напружанняў, што ўзнікаюць з прычыны авальнасці, эліптычнасці сячэння тру-бы), таўшчыня сценкі вызначаецца па формуле:

н=3.05мм (5.2)

=4.6мм (5.3)

Атрыманая таушчыня сценак труб большая за прынятую, таму бярэм

d_{напорнай} =10мм; δ_н =3.2мм; dв=16.4мм

d_{зліўной} =12мм; δ_з =4 мм; dв=20мм

Пералічым скорасці:

м/с (5.4)

м/с (5.5)

5.2. Разлік страт ціску ў трубаправодах

Страты ціску ў трубаправодах (напорным і зліўным) складаюцца са страт на пераадоленне гідраўлічных супраціўленняў па даўжыні ∆р_дл і на пераадоленне страт у мясцовых супраціўленнях ∆р_м . Яны вызна-чаюцца згодна з агульнапрынятай ў гідраўліцы методыкай. Адпа-ведна ёй страты па даўжыні для кожнага ўчастка трубаправода вызначагацца па формуле А.Дарсі:

∆р_дл _i =ρ*λ_і *l_i *V_i ² /(2*d_i ) (5.6)

а мясцовыя - па формуле Вейсбаха:

∆р_м _i = ρ*ζ_і *V_i ² /2 (5.7)

дзе l_i ,d_i ,V_i - даўжыня, дыяметр і фактычная (вызначаная па стандартным дыяметры) скорасць на разліковых участках труба-правода; ρ - шчыльнасць рабочай вадкасці пры зададзенай тэмпе-ратуры; λ_і - каэфіцыент гідраўлічнага трэння; ζ_і - каэфіцыент мясцовых супраціўленняў.

Для вызначэння каэфіцыента гідраўлічнага трэння неабходна вылічыць лік Рэйнальдса:

R_e =V_i *d_i /ν (5.8)

дзе ν - кінематычная вязкасць рабочай вадкасці (вызначана раней).

R_e _н =1.52*0.01/20*10^-6 =760 (для напорнага);

R_e _з =1.05*0.012/20*10^-6 =630 (для зліунога);

У абедзьвух лініях рух вадкасці ламінарны R_e <2320.

Каэфіцыент гідраўлічнага трэння вызначаецца па формуле:для жорсткіх трубаправодаў

λ=75/Rе (5.9)

λ_н =75/760=0.0989 (для напорнага)

λ_з =75/630=0.119 (для зліунога)

Вылічваем страты напору па даўжыні:

∆р_дл =890*0.0989*19*1.52² /(0.01*2)=193196Па (для напорнага)

Δрдл=890*0.119*6*1.05² /(0.012*2)=29191 Па (для зліунога)

Пры разліку страт ціску на пераадоленне мясцовых супра-ціўленняў залежнасцю ζ ад R_e грэбуюць, прымаючы велічыню гэта-га каэфіцыента пастаяннай для кожнага канкрэтнага тыпу мясцо-вых супраціўленняў. Сярэднія значэнні каэфіцыентаў ζ лля найбольш распаўсюджаных іх тыпаў прыведзены ў табл. 1.6[1].

Для штуцэрау-0.1, прамавугольных трайнікоу-1.5, выхада з трубы у бак-1 уваходу у трубу-0.5, плаунага згібу труб-0.12.

∆р_м =890*(11*0.1+5*1.5+6*0.9+5*0.5+2*1)*1.52² /2=19020 Па

Δрм=890*(7*0.1+7*1.5+1*0.9+4*0.5)*1.05² /2=6918Па

Сумарныя страты ціску ў трубаправодах вызначаюць па залежнасці:

∆р_тр =∆р_дл +∆рм =193196+29191+19020+6918=248325Па = 0.248Мпа

6. ВЫЗНАЧЭННЕ ЦIСКУ ПОМПЫ I ЯЕ ПАПЯРЭДНI ВЫБАР

Ціск помпы павінен быць такім, каб была магчымасць забяспечыць пераадоленне зададзенага карыснага намагання вы-конваючага органа гідрацыліндра , а таксама страт ціску на пераадоленне гідраўлічных супраціўленняў ў напорньм і зліўным трубаправодах і ва ўсей гідраўлічнай апаратуры. Такім чынам, неабходны ціск помпы будзе роўным:

р_п =р_ц +∆р_тр + (6.1)

дзе р_ц - рабочы ціск у гідрацыліндры (вызначаны раней); ∆р_тр -страты ціску на пераадоленне гідраўлічных супраціўленняў у трубаправодах (вызначаны раней);

- сумарныя страты ціску ў гідраўлічнай апаратуры

Улічваючы тое, што для кожнага гідраапарата страты ціску дадзены ў тэхнічнай характарыстыцы для максімальнага расходу,неабходна іх пералічыць на свой расход у сістэме, роўны падачы помпы О_п :

∆р_гаі =∆р_мі (Q_п /Q_мі )² (6.2)

дзе ∆р_мі - страты ціску пры расходзе Q_мі (прымаюцца з тэхнічных характарыстык гідраапаратуры). Пры падліку страт ціску ў фільтрах ∆р_мі =0,1 МПа, а адносіны (Q_п /Q_мі ) прымаюцца ў першай ступені.

Страты ціску ў размеркавальным устройстве:

∆р_ру = 0.15*10⁶ *(0.12883/0.3)² =429433Па

Страты ціску ў напорным залатніку:

∆р_нп = 0.4*10⁶ *(0.12883/0.3)² =73765Па

Страты ціску ў засцерагальным клапане:

∆р_зк = 0.2*10⁶ *(0.12883/0.3)² =36883Па

Страты ціску ў фільтры:

∆р_ф = 0.1*10⁶ *(0.12883/0,417)² =9545Па

Страты ціску у зваротным клапане:

Δрзв=0.2*10⁶ *(0.12883/0.3)² =36883Па

Т.ч. неабходны ціск помпы будзе:

р_п =3000000+248000+429433+73765+36883+9545+36883=3834509Па

Па вызначаных значэннях ціску р_п і Q_п па даведачнай літаратуры неабходна выбраць помпу. Выбіраем з табліцы 15.1[3] помпу шасцярончатую НШ-10. Тэхнічная характарыстыка помпы.

Рабочы аб’ём, см³ /об 10

Ціск нагнятання , МПа 10

Дыяпазон рабочых частот, аб/хв 1100-1695

Аб’емны ККДз 0,83

Механічны ККДз 0,90

Масса, кг 2.6

7. РЭГУЛЯВАННЕ СКОРАСЦI РУХУ ВЫХАДНОГА ЗВЯНА ГIДРАПРЫВАДА

Пры эксплуатацыі гідрапрывода ўзнікае неабходнасць змяняць скорасць руху яго выканаўчых механізмаў. Гэтага змянення можна дасягнуць шляхам рэгулявання, якое можа быць аб'ёмным, дросельньм, аб'ёмна-дросельным ці з дапамогай рухавіка, якіпрыводзіць у рух помпу.

У даннай гідраўлічнай схеме выкарыстаць аб’емнае рэгуляванне намагчыма, таму што гідрарухавік нерагулюемы, папярэдне выбраная шасцярончатая помпа таксама. Змяняць падачу помпы можна толькі з дапамогай рухавіка, які прыводзіць яе ў рух: шматступеньчатыя асінхронныя рухавікі, сінхронныя рухавікі.

Пры дросельным рэгуляванні скорасць выхаднога звяна змяняецца за кошт змянення характарыстыкі гідрасістэмы пры пастаяннай падачы помпы. Дросель, з дапамогай якога можна рэгуляваць колькасць вадкасці, якая падаецца ў гідрацыліндр, можа быць ўстаноўлены па адной з наступных схем: на ўваходзе ў гідрацыліндр, на выхадзе з гідрацыліндра, на ўваходзе і выхадзе, параллельна гідрацыліндру на адгалінаванні ад напорнай лініі.

Гідрапрывод з дроселем на ўваходзе, дазваляе рэгуляванне скорасці гідрарухавіка шляхам змянення праходнага сячэння дроселя, толькі ў тым выпадку, калі напрамак дзеяння нагрузкі не супадае з напрамкам руху выходнага звяна – адмоўная нагрузка. Пры дадатнай нагрузцы, калі яе напрамак супадае з напрамкам руху выхаднога звяна, апошняе рухаецца пад дзеяннем гэтай нагрузкі пераадольвая толькі сілу трэння і супрацьціск ў зліўной лініі.

Гідрапрывод з дроселем на выхадзе дазваляе рэгуляваць скорасць гідрарухавіка пры знакапераменнай нагрузцы так як пры любым напрамку дзеяння сілы змяненню скорасці перашкоджвае супраціўленне дроселя, праз які рабочая вадкасць паступае з поласці гідрарухавіка на зліў. Пры такой схеме цяпло вылучанае пры праходзе праз дросель рабочай вадкасці, адводзіцца ў бак без нагрэва рухавіка.

Уыніку гідрарухавік працуе ў лепшых умовах.

Значным недахопам разгледжаных схем паслядоўнага уключэння дроселя з’яўляецца нестабільнасць скорасці пры змяненні нагрузкі. У гэтых адносінах больш карысным з’яўляецца гідрапрывод з дроселем на ўваходзе і выхадзе. Пры паралельным уключэнні дроселя рабочая вадкасць, падаваемая помпай, падзяляецца на два патокі. Адзін праходзіць праз дросель , другі – праз гідрарухавік. Рэгуляванне скорасці выконваецца змяненнем велічыні праводнасці дроселя. Радзей выкарыстоўваюцца сістэмы з пераменным ціскам ў якіх ціск залежыць ад нагрузкі гідрарухавіка.

Лішак вадкасці ў гэтай схеме адводзіцца ў бак праз дросель уключаны паралельна з гідрарухавіком.

Асноўным пры выбары спосабу рэгулявання з’яўляецца велічыня выхадной магутнасці, якая пры зваротна-паступальным руху вызначаецца па формуле:

N_вых =P*V_p (7.1)

дзе Р - зададзенае карыснае намаганне;

V_р - скорасць рабочага ходу поршня.

N_вых =9*0.035=0.315кВт,

Разлічная магутнасць менш за 10 кВт, прымаем дросельнае рэгуляванне.

8. ХАРАКТАРЫСТЫКI ГIДРАПРЫВАДА I IХ АНАЛIЗ

Характарыстыкі гідрапрывода дазваляюць прааналізаваць работу гідрапрывода пры розных рэжымах; удакладніць магутнасць помпы, якую яна ўжывае, і зрабіць канчатковы выбар помпы; ацаніць выбраны спосаб рэгулявання; вызначыць асноўныя параметры працы гідрапрывода на асобных рэжымах.

a. Характарыстыкі помпы і гідрасістэмы.

Асноўнымі характарыстыкамі помпы з'яўляюцца залежнасці Q=f(p), η=f(p), N=f(p). Такія графічныя залежнасці ў даведачнай літаратуры часцей за ўсё адсутнічаюць, таму для іх пабудовы прыменім спрошчаны метад.

Згодна з тэорыяй, падача помпы не залежыць ад ціску, таму тэарэтычная характарыстыка помпы Q=f(p) мае выгляд прамой лініі 1, якая праводзіцца паралельна восі ардынат (вось ціскаў - р) праз разліковае значэнне Q_п (па якім яна выбіралася), якоенеабхолна адкласці на восі абсцыс у адпаведным маштабе (мал. 8). Потым на гэтай лініі неабходна адзначыць пункт з пара-метрамі р_п і Q_п , які з’яўляецца пунктам сумеснай працы помпы і гідрасістэмы ( пункт В).

Сапраўдная падача помпы з павелічэннем ціску змяняецца, таму што павялічваюцца страты вадкасці. Таму сапраўдная харак-тарыстыка помпы Q=f(p) з велічэннем ціску будзе адхіляцца ад тэарэтычнай і пры велічыні р=2р_п дасягне свайго максімальнага эначэння ∆Q_п = Q_п (1 -η_а )=0,128*0.17 =0.022 дм³ /с

Гэта эначэнне неабходна адкласці ўлева ад тэарэтычнай характарьктыкі помпы на ардынаце р=2р_п , дзе атрымліваем пункт В'. Праз пункты В і В' праводзім лінію 2 (ВВ' ), якая і адпавядае сапраўднай характарыстыцы помпы Q_п =f(p).Для пабудовы характарыстыкі η=f(p) знойдзем значэнне агульнага ККДз помпы:

η=η_а η_г η_м (8.1)

дзе η_а , η_м - адпаведна аб'ёмны і механічны ККДз (прымаюцца з тэхнічнай характарыстыкі); η_г - гідраўлічны ККДз, роўны 1.

η=0.83*0.91=0.747

Гэта значэнне адпавядае рабочаму пункту В з параметрамі р_п і Q_п . Для знаходжання астатніх пунктаў прымяняюць наступныясуадносіны:

пры р₁ =0,5р_п =1.9 МПа, η₁ =0,9η=0,67

пры р₂ =р_п =3.8 МПа , η₂ =η=0,747

пры р₃ =1,5р_п =5.7МПа, η₃ =0,9η=0,67

пры р₄ =2р_п =7.6МПа, η₄ =0,8η=0.6

пры р=0 η=0

Па вылічаных значэннях р і η будуем характарыстыку η =f(р) лінія 3.

Для пабудовы залежнасці N=f(р) (лінія 4) неабходна вызначыць магутнасць, якую спажывае помпа:

N=pQ/η (8.2)

дзе значэнні р і Q прымаюць з характарыстыкі Q=f(p) для пунктаў, якія адпавядаюць η₁ , η₂ , η₃ , η₄ .

Пабудову характарыстыки гидрасистэмы праводзим па залежнасці:

р=рц+kQ²

дзе k-каэффіцыент супраціулення гідрасістэмы.

Пабудова характарыстыкі гідрасістэмы залежыць ад рэжыму руху вадкасці, які быў вызначаны раней. Так як пры ламінарным руху страты ціска прапарцыянальны расходу ў першай ступені, таму характарыстыку магчыма пабудаваць па двух пунктах:

пры Q=0, р= р_ц , а пры Q=Q_п , р=р_п

Гэта значыць, што характарыстыка гідрасістэмы ўяўляе сабой прамую лінію, якая праходзіць праз пункты0₁ і В (лінія 5).

Далей неабходна пабудаваць характарыстыку засцерагальнага клапана. Для гэтага на восі ардынат неабходна адкласці ціск, пры якім клапан павінен дзейнічаць. Гэты ціск прымаецца роўным р_кл =(1,2-1,3 )р_п =4.75 МПа . Ад адкладзенага ціску р_кл ўверх адкладываем велічыню ∆р_к =∆р_м (Q_п /Q_м )² : (кропка А₁ ). Праз пункты р_кл і А₁ неабходна правесці лінію 6, якая і з’яўляецца характарыстыкай засцерагальнага клапана.

Далейшая пабудова характарыстыкі гідрапрывада залежыць ад значэння мінімальнага расходу гідрацыліндра :

Q_min =0.25*Q_п (8.3)

Для канчаткова выбару помпы неабходна вызначыць магутнасць помпы пры рабоце засцерагальнага клапана (для гэтага неабходна ў формулу (1.26) /1/падставіць значэнні р,Q, і η, якія адпавядаюць пункту А₁ ).Атрыманая магутнасць павінна быць меншай за магутнасць прынятай помпы, якая вызначаецца па гэтай жа формуле пры значэннях р,Q, і η, узятых з тэхнічнай характарыстыкі.

9. ЦЕПЛАВЫ РАЗЛIК ГIДРАПРЫВАДА

Пры рабоце гідрапрывода частка механічнай энергіі пераўт-вараецца ў цеплавую. Цяпло, якое ў гэтым выпадку выдзяляецца, ідзе на награванне рабочай вадкасці і элементаў гідрапрывода, а таксама рассейваецца ў навакольнае асяроддзе цераз паверхню цеплаперадачы. Награванне рабочай вадкасці больш за дапушчаль-ныя межы непажадана, таму што з павелічэннем тэмпературы змяншаецца вязкасць і павялічваецца акісляльнасць вадкасці.

Падтрыманне тэмпературы вадкасці ў дапушчальных межах дасягаецца на аснове правядзення цеплавога разліку гідрапрывада.

Велічыня цеплавой энергіі, якая выдзяляецца пры рабоце, вызначаецца па залежнасці:

N_цепл =(1-η)N_п , (9.1)

дзе η - агульны ККДз гідрапрывода; N_п - магутнасць, якую спажывае помпа (адпавядае N_A ₁ ).

Агульны ККДз вызначаецца па залежнасці:

η=N_в /N_п =0.315/0.76=0.41 (9.2)

дзе N_в - магутнасць,якая затрачваецца на пераадольванне зададзенага карыснага намагання Р (N_в =Р*V_р =9000*0,035=0.315 кВт) з улікам парадку работы гідрапрывода.

N_цепл =(1-η)N_п =(1-0.41)*0.76=0.45 кВт

Велічыня тэмпературы масла t_м , якое знаходзіцца ў масленым баку, складаецца з зададзенай тэмпературы навакольнага асяроддзя t_а =20°C і прыросту тэмпературы ∆t за кошт цеплавой энергіі N_цепл і павінна быць меншай за t_дап .

t_м =( t_а +∆t )<= t_дап (9.3)

дзе t_дап - дапушчальная тэмпература рабочай вадкасці (масла), якая знаходзіша у межах (60-80)°С.

Значэнне ∆t вызначаецца па формуле цеплаперадачы:

∆t= N_цепл /(F_б k_б +F_тр k_тр ) (9.4)

дзе F_б ,F_тр - адпаведна плошча паверхні цеплаабмену масленага бака і трубаправодаў; к_б , к_тр - каэфіцыент цеплаперадачы адпаведна для бака і трубаправодаў, які выбіраюць з табл. 1.7. [1]. Звычайна для труб к_тр =12 Вт/(м² °С). Пры абдзіманні гідрабака паветрам к_б =10Вт/(м² °С).

Плошча паверхні цеплаабмену трубаправодаў гідрапрывода вызначаецца па залежнасці:

F_тр =π (9.5)

дзе d_i , l_i - адпаведна дыяметр і даўжыня асобных участкаў.

F_тр =π(d_н l_н +d_зл l_зл )=3,14(10*19+12*6)*10^-3 =0,823 м²

Для вызначэння плошчы паверхні цеплаабмену масленага бака неабходна вызначыць яго памеры.

Аб’ем масла, неабходны для работы гідрапрывода прымаюць роўным (2-3) хвіліннай падачы выбранай помпы:

V_м =(2-3)Q_п =2*60*0,000128=0.015м³ (9.6)

Поўны (геаметрычны) аб'ём бака павялічваюць на (20-30)%. 3 улікам гэтага

V_б =(1,2-1,3) V_м =1,25*0.015=0.019м³

Гэта значэнне акругляем у большы бок і прымаем V_б =25 л згодна з ДАСТ 16770-71 (дадатак 14).

Часцей за ўсё форма бака прымаецца прамавугольнай з суадносінамі старон а:b:h - 1:2:3, дзе a,b,h -адпаведна шырыня, даўжыня і вышыня бака.

Тады, улічваючы V_б і суадносіны паміж старонамі бака:

а===0.161м (9.7)

b=2a=0,322 м (9.8)

h=3a=0.483 м (9.9)

Пасля гэтага неабходна вылічыць плошчу паверхні цеплаабмену бака:

F_б =ab+2h(a+b)= 0.161*0,322 +2*0.483 (0.161+0,322)=0.518 м² (9.10)

Δt==30 ⁰ C

Вызначаем тэмпературу масла:

t_м =( t_а +∆t )=(20+30)=50°С<tдоп,

Схема гідрабака

Мал. 9

1-корпус бака 5-усмактываючая труба

2-накрыўка бака 6-перагародка

3-труба зліва 7-зліўные пробкі

4-пробка

10. РАЗЛIК МЕТАЛАЁМКАСЦI ГIДРАПРЫВАДА

Адной з пераваг гідрапрывода ў параўнанні з іншымі прыводамі з’яўляецца яго малая металаёмістасць, што магчыма атрымаць за кошт прымянення ў іх высокага ціску.

Металаёмістасць гідрапрывода характарызуецца каэфіцыентам q_N , які вызначаецца па формуле:

q_N =G_гп /N_в (10.1)

дзе G_гп - агульная вага гідрапрывода.

Разлічым вагу гідрацыліндраў. Вага гільзаў цыліндраў:

Gгц=(*L*((D+2*δ)- D)/4+2**(D+2*δ)*δнакр/4)*ρ (10.2)