500

Уважаемый студент!

Представленная ниже работа ранее уже была оценена преподавателем нашего клиента на положительную оценку. Вы можете использовать данный материал в качестве основы при написании собственного проекта, что значительно ускорит процесс Вашей подготовки к нему. Можете быть уверены, что эту работу предлагаем только мы, и в открытом доступе в интернете она не имеется!
 

Задача № 1 

Рассчитать регулируемый объемный гидропривод лебедки крана, имеющий замкнутую систему циркуляции рабочей жидкости.

Гидропривод состоит из регулируемого насоса 7, работающего от первичного двигателя 8, гидромотора 11, соединенного с валом лебедки, тормозного блока 17, управляемого через гидрораспределители 16, системы предохранительных 10 и обратных клапанов 15 и гидростанции подпитки системы, состоящей из подпиточного насоса 2, гидробака 1, фильтра 3 с перепускным клапаном 4 и редукционного клапана 5.

Включением подпиточного насоса 2 осуществляется подача рабочей жидкости из гидробака 1 через фильтр 3 и редукционный клапан 5 в напорный трубопровод 6.

Из трубопровода 6 производится подпитка (восполнение утечек жидкости поддержание заданного давления) в трубопроводе 9 или 14, (основной системы гидропривода), соединяющий насос 7 с гидромотором 11, а также подача рабочей жидкости в тормозной гидроцилиндр 17.1 через управляющий гидрораспределитель 16.

В системе подпитки поддерживается редукционным клапаном 5 постоянное давление. 

Рис. 11. Схема гидропривода лебедки крана 

Пуск лебедки для перемещения груза производится одновременно включением насоса 7 при минимальной подаче и растормаживанием лебедки гидроцилиндром 17.1 путем включения электромагнитов, управляющих, работой гидрораспределителя 16 и установки его в позицию II.

Согласование по времени обеих операций выполняется настройкой гидродросселя 17.3.

Регулированием подачи насоса устанавливается определенная частота вращения гидромотора 11 и заданная скорость перемещения груза.

При торможении лебедки производится уменьшение подачи насоса и накладывание с заданной скоростью v тормоза.

При этом гидрораспределитель переставляется в позицию I и поршень гидроцилиндра 17.1 под действием возвратной пружины перемещается влево, вытесняя жидкость из поршневой полости через обратный клапан 17.2 на слив. В это время подпиточный насос направляет жидкость через редукционный клапан 5 по трубопроводу 19 в бак 1.

При изменении знака исходного положения регулирующего органа насоса осуществляется реверс гидромотора и обратное вращение вала лебедки. Манометры 13 и 18 контролируют давление в гидросистеме, причем манометр 13, благодаря наличию обратных клапанов 12, позволяет измерять давление в напорной гидролинии 9 или 14, независимо от реверса гидромотора.

 Заданы:

- номинальное давление Р0, определяющее тип гидрооборудования,

- номинальная n и минимальная nmin = 0,2n частоты вращения

- крутящий момент М на валу гидромотора,

- скорость торможения v, ход штока l и                          

- тормозное усилие F, приложенное к штоку тормозного гидроцилиндра.

Требуется рассчитать рабочие параметры гидропривода, необходимые для выбора типоразмеров гидрооборудования. 

Таблица 1

Параметры

Варианты и исходные данные

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Последняя цифра шифра

P0, МПа

5,5

6,0

5,8

6,1

5,7

5,5

6,1

6,0

5,8

5,6

n, об/с

0,4

0,3

0,4

0,5

0,6

0,3

0,4

0,5

0,3

0,4

М, Н∙м

150

160

180

120

130

160

120

140

170

160

Предпоследняя цифра шифра

F, кН

1,0

1,2

1,4

1,1

1,3

1,1

1,0

1,2

1,4

1,3

v, м/с

0,1

0,15

0,12

0,14

0,10

0,11

0,13

0,15

0,12

0,10

l, мм

60

Методические указания к выполнению задачи 

Расчет гидропривода начинается с определения параметров, по которым производится выбор основного гидрооборудования: насоса 7 и гидромотора 11.

Гидромотор выбирается по величине расчетного рабочего объема V0 по формуле:

                                                          , м3,                                                    (1)

 

где ηгм— гидромеханический КПД гидромотора (по паспорту ηгм = 0,85).

Полезная мощность гидромотора определяется по формуле: 

                                                            N = Mω, Вт                                                       (2)

где ω — угловая скорость вращения вала при номинальной частоте вращения n.

Выбор насоса производится по расчетной величине давления Pн, подаче Qн, ее минимального значения Qн min и мощности Nн.

Давление Рн определяется по номинальному значению Р0 с учетом гидравлических и механических потерь в системе, характеризуемых гидромеханическим КПД (ηгм = 0,80) 

                                                         , МПа.                                                    (3) 

Расчетная подача насоса Qн с учетом объемных потерь в системе, характеризуемых объемным КПД (ηоб = 0,95) составляет: 

                                                         , м3/с.                                                   (4) 

Минимальная регулируемая подача насоса Qн min 

                                                   , м3/с.                                             (5) 

Мощность насоса Nн, по величине которой рассчитывается мощность приводного двигателя 8, составляет:

                                                         , Вт.                                                   (6) 

Коэффициент полезного действия гидропривода (без учета КПД приводного двигателя)

 

.

(7)

При расчете тормозного гидроцилиндра определяется внутренний диаметр гильзы D1 (диаметр поршня). Диаметр штока D2, толщина стенки δ, жесткость возвратной пружины с.

Диаметр гильзы определяется исходя из площади поршня с учетом КПД:

                                                       , м                                                  (8) 

где ηгм — гидромеханический КПД гидроцилиндра, среднее значение которого составляет ηгм = 0,90

Диаметр штока D2 принимается равным 0,45∙D1.

В качестве уплотнителей поршня и штока рекомендуются резино-тканевые шевронные манжеты, количество которых назначается в зависимости от размера уплотняемого диаметра и давления.

Сила трения Т в манжетных уплотнениях поршня и штока составляет:

 

,

(9)


где n — количество манжет (n = 4); h — высота манжеты (h = 5 мм); τ — напряжение силы трения (τ = 0,22 МПа).

Давление жидкости в гидроцилиндре при растормаживании лебедки определяется из условия статического равновесия поршня 

                                                   ,                                            (10) 

где S1 — площадь поршня, Fпр — усилие, создаваемое возвратной пружиной,

                                                           , Н,                                                   (11)

где c — жесткость пружины, Н/мм;

h = l — ход пружины.

Принимая значение Fпр = F, определяется жесткость c.

По величинам давления Р и диаметра D1 рассчитывается толщина стенки гильзы:

                                                             , м,                                                     (12) 

где [σ] — допускаемое напряжение (для стали [σ] = 90 МПа).

Выбор подпиточного насоса 2 производится по расчетным параметрам давления Pнп, подачи Qнп и мощности Nнп.

Для определения давления Pнп находится давление P1 в гидролинии 6 за редукционным клапаном. Без учета потерь давления в самой гидролинии давление P1 составляет: 

                                                    ,                                            (13) 

где ΔPр и ΔPкл — потери давления в гидрораспределителе 16 и обратном клапане 17.2 (ΔPр = ΔPКл = 0,2 МПа).

Давление P1 настраиваемое редукционным клапаном 5, меньше давления перед клапаном в среднем на 20%. Учитывая потери давления в фильтре (ΔPф = 0,1 МПа), давление Pнп составляет: 

                                               , МПа.                                       (14) 

При определении подачи Qнп следует исходить из величины расхода жидкости, направляемой в тормозной гидроцилиндр с учетом общих объемных потерь в системе, характеризуемых объемным КПД (ηоб = 0,90):

                                                        , м3/с.                                                (15)

По каталогам гидроаппаратуры управления, приведенным в приложении (гидрораспределитель 16, гидродроссель 17.3, гидроклапаны предохранительные 4 и 10, обратные 12, 13, 17.2, редукционный 5) выбирается, исходя из расчетных значений расхода Q и давления Р, типоразмер фильтра 3 по требуемой тонкости фильтрации соответствующего класса чистоты.

Для аксиально-поршневых регулируемых насосов с гидроусилителем типа 456 тонкость фильтрации жидкости не должна превышать 40 мкм.

Внутренний диаметр гидролиний 6, 9, 14 рассчитывается по расходу Q (можно принять Q = Qн) и допустимой средней скорости v, значение которой составляет ~ 4,5 м/с:

                                                            , м.                                                    (16)

Толщина стенки труб определяется по наибольшей величине давления

                                                             , м.                                                     (17) 

Приложение 1 

Основные технические характеристики элементов

гидросистемы 

Элементы гидросистемы в позиции, представленной на рисунке задачи №1

1) Гидромотор                                                                    11

2) Аксиально-поршневой регулируемый насос               7

3) Пластинчатый насос подпитки                                     2

4) Тормозной гидроцилиндр                                         17.1

5) Гидрораспределитель                                                    16

6) Редукционный гидроклапан                                          5

7) Предохранительные клапаны                                   4,10

8) Обратные клапаны                                         12, 15, 17.2

9) Гидродроссель                                                            17.3

10) Линейный фильтр                                                         3

11) Трубы гидролиний                                                6,9,14

Наружный диаметр (Dh) и толщина стенок (δ) стальных

бесшовных труб, рекомендуемых в качестве

гидролиний (ГОСТ 873458), мм. 

А. Сортамент труб. 

Таблица 10

Dh

δ

Dh

δ

Dh

δ

Dh

δ

Dh

δ

Dh

δ

4

0,2-1,2

10

0,2-3,5

16

0,2-5

22

0,2-6

28

0,2-7

34

0,2-9

5

0,2-1,6

11

0,2-3,5

17

0,2-5

23

0,2-6

29

0,2-8

35

0,2-9

6

0,2-2,5

12

0,2-4

18

0,2-5

24

0,2-7

30

0,2-8

36

0,2-9

7

0,2-2,5

13

0,2-4

19

0,2-6

25

0,2-7

31

0,2-8

37

0,2-10

8

0,2-2,5

14

0,2-4

20

0,2-6

26

0,2-7

32

0,2-8

38

0,2-10

9

0,2-2,8

15

0,2-5

21

0,2-6

27

0,2-7

33

0,2-8

39

0,2-12

Б. Толщина стенок труб.

 0,1; 0,16; /0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 8; 1,0; /1,5/; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 6,5; 7,08,0; 9,0; 10,0; 11,0; 12,0. 

Техническая характеристика пластичных насосов типа Г 12-2 

Таблица 11

Параметр

Типоразмер

Г12-22А

Г12-22

Г12-23А

Г12-23

Г12-24А

Г12-24

Г12-25А

Рабочий объем, см3

16,2

23,7

30,6

41,3

61-2

84,7

118

Давление нагнетания, МПа

 

Номинальное

 

 

6,3

 

 

 

 

Максимальное

 

 

6,3

 

 

 

 

Номинальное

 

 

960

 

 

 

 

Минимальное

 

 

600

 

 

 

 

Максимальное

1450

1450

1450

1450

1450

960

960

Номинальная подача л/мин

12

18

25

32

50

70

100

КПД объемный

0,77

0,79

0,85

0,88

0,85

0,86

0,88

Полный

0,61

0,66

0,71

0,77

0,70

0,75

0,88

 

Техническая характеристика высокомоментных

гидромоторов типа МР

Таблица 12

Параметр

Типоразмер

MP-450

MP-700

MP-1100

MP-1800

MP-2800

MP-4500

MP-7000

Рабочий объем, см3

462

707

1126

1809

2780

4503

6995

Давление нагнетания, МПа

 

 

 

 

 

 

 

Номинальное

 

 

 

25

 

 

 

Макс. пиковое

припуск. тормож.

 

 

 

32

 

 

 

Номинальное перепад. Давл, МПа

 

 

 

21

 

 

 

Макс. давл. В

 

 

 

0,15

 

 

 

Частота вращения, об/мин.

 

 

 

 

 

 

 

Номинальная

1,5

1

1

1

1

1

1

Минимальная

140

120

120

80

60

40

30

Максимальная

400

340

280

220

220

120

80

Номинальный расход, л/мин.

62

90

119

153

176

192

222

Номинальная эффективная мощность, кВт

19,3

26,17

34,74

44,65

51,46

55,57

64,74

КПД при номинальных параметрах

0,89

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

Гидромеханический

0,84

0,85

0,85

0,85

0,85

0,85

0,85

Оптимальная вязкость рабочей жидкости, м2

 

 

 

/30+40/10-6

 

 

 

Техническая характеристика аксиально-поршневых регулируемых реверсивных насосов типа 20… с гидроусилителем типа 456…

 Таблица 13

Параметр

Типоразмер

207.20.11.02.207.25.11.02.207.32.11.02

452.20.07.04.452.25.07.04.452.32.07.04

Максимальный рабочий объем, см3

54,8

107

225

Давление на выходе, МПа

 

 

 

Минимальное

 

0,1

 

Номинальное

 

1,6

 

Максимальное

 

25

 

Минимальное

 

0,2

 

Номинальное

 

1,6

 

Максимальное

 

1,6

 

Частота вращения, об/мин

 

 

 

Минимальное

400

400

400

Номинальное

1500

1200

960

Максимальное

2850

2200

1750

Номинальная подача при максимальном рабочем объеме, л/мин

79,3

123,9

208,4

Коэффициент полезного действия объемный

 

0,988

 

Техническая характеристика редукционных

гидроклапанов типа Г57-2

Таблица 14

Параметр

Типоразмер

Г57-22

Г57-23

Г57-24

Г57-25

Условный проход, мм

10

16

20

32

Подводимое давление, МПа

 

Номинальное

 

20

 

Минимальное

 

0,8

 

Редукционное давление, МПа

 

Номинальное

 

6,3

 

Минимальное

 

0,3

 

Номинальный расход, л/мин

16

32

63

160

Максимальный расход через вспомогательный клапан, л/мин

 

0,8

 

Техническая характеристика гидрораспределителей

типа PI02… -P322…

Таблица 15

Параметр

Типоразмер

PI02-ЕЛ574А-Т-А220 50

P202-АИ(I) 565-Т

P322-АИ(I) 565-Т

Основной проход, мм

10

20

32

Давление нагнетания, МПа

 

Номинальное

 

20

 

Максимальное

 

21

 

Давление управления, МПа

 

Максимальное

 

20

20

Минимальное

 

0,5

0,5

Поток рабочей жидкости, л/мин

40

160

400

Максимальный

75

170

500

Потери давления при номинальном потоке жидкости рабочей и при ее движении в прямом направлении, МПа

0,23

0,2

0,2

в обратном направлении, МПа

0,28

0,3

0,3

Время срабатывания, с

0,03

0,15-2,0

0,2-3,0

Внутренние утечки, см3/мин

100

200

300

Номинальная тонкость фильтрации, км

 

25

25

Техническая характеристика предохранительных

клапанов типа Г54-2 (напорных золотников).

Таблица 16

Параметр

Типоразмер

Г54-21

Г54-22

Г54-23

Г54-24

Условный проход, мм

10

16

20

32

Номинальное давление, МПа

6,3

10

6,3

10

6,3

10

6,3

10

Минимальное давление, МПа

0,6

1,2

0,6

1,2

0,6

1,2

0,6

1,2

Номинальный расход, л/мин

20

40

80

160

Минимальный расход, л/мин

1

3

5

Внутренние утечки рабочей жидкости, см3/мин

30

50

60

80

60

80

90

120

Условное обозначение

 

 

 

 

Техническая характеристика обратных (подпиточных)

гидроклапанов типа К-I

Таблица 17

Параметр

Типоразмер

KII002

KII00I

KII004

KII60I

KI200I

Условный проход, мм

10

10

16

20

Максимальное давление, МПа

32

32

32

32

Номинальный расход, л/мин

25

25

63

100

Давление открытия клапана, МПа

0,038-0,087

Техническая характеристика гидродросселей типа ДР и ДК

Таблица 18

Параметр

Типоразмер

ДР-12

ДК-10

ДК-12

ДК-16

ДК-20

Условный проход, мм

12

10

12

16

20

Номинальное давление, МПа

32

32

Номинальный расход, л/мин

25

16

25

40

63

Потеря давления при открытом дросселе и номинальном потоке, МПа

0,2

 

 

 

 

Техническая характеристика линейных фильтров (ОТС 22-883-75)

Таблица 19

Параметр

Типоразмер

I-I

32-I

25-I

32-I

40-I

50-I

Условный проход, мм

25

32

40

50

Номинальное давление, МПа

0,63

Номинальный расход, л/мин

63

100

160

250

Тонкость фильтрации, мкм

25

 

40

25

40

25

Номинальный перепад давления, МПа

0,08

 Геометрические характеристики гидроцилиндров общего

назначения (ГОСТ 12447-80, основной ряд), ММ.

Таблица 20

Внутренний диаметр цилиндра

Диаметр штока

Ход поршня

10,12,16,20,25,32,40,

50,63,80,

100,125,160,200,250

5,6,8,10,12,16,20,

25,32,40,

50,63,80,100,125

4,6,8,10,12,16,20,25,

32,40,50,

60,80,100,125,160

ЗАДАЧА №2

 Определение величины зажимного усилия сварочного аппарата для точечной сварки кузова автомобиля 

В гидравлическом зажимном устройстве сварочного аппарата для точечной сварки кузова автомобиля рабочая жидкость (минеральное масло плотностью ρ = 900 кг/м³ ; вязкостью υ = 10-4 м²/с ) из бака 1 подается насосом 2 в линию нагнетания 4, по которой она направляется через золотниковый гидрораспределитель 5 в мультипликатор (усилитель давления) 6.

Из мультипликатора жидкость (с повышенным давлением) по трубопроводу 7 поступает в поршневую полость рабочего цилиндра зажимного устройства 9.Под давлением жидкости поршень 10 со штоком 11, уплотненные шевронными манжетами, перемещается вверх со скоростью vп, преодолевая силы трения в уплотнениях поршня Tп и штока Tш и развивая зажимное усилие F.

Из штоковой полости гидроцилиндра жидкость по трубопроводам 12 и 13 через распределитель 5 и фильтр 14 сливается в бак 1.

Для возврата поршня со штоком в исходное положение жидкость подается в штоковую полость гидроцилиндра. Для этого производится перестановка гидрораспределителя в правую позицию, при которой поток жидкости от насоса направляется по трубопроводу 12 в штоковую полость гидроцилиндра, и через обратный клапан 8 – в нижнюю полость мультипликатора. Туда же будет поступать рабочая жидкость из нижней полости гидроцилиндра.

Поршень мультипликатора переместится вверх, а поршень гидроцилиндра вниз, и оба займут исходное положение.

 Заданы значения следующих величин:

Dп ;- диаметр поршня гидроцилиндра;

Dш = 0,45Dп- диаметр штока гидроцилиндра;

b- ширина манжетного уплотнения поршня и штока;

vп;- скорость рабочего хода поршня;

D1 - больший диаметр мультипликатора;

D2 = 0,4D1- меньший диаметр мультипликатора;

d1 - давление, развиваемое насосом при рабочем ходе поршня, настраиваемого предохранительным клапаном 3Pн; диаметра линии нагнетания 4,

d2 - диаметр линии слива 13 (табл.1). 

Требуется определить:

- величину зажимного усилия F, с учетом сил трения в уплотнениях поршня и штока и потерь давления в гидроаппаратуре системы (золотниковом распределителе и пластинчатом фильтре). 

Рис 3. Схема гидравлического зажимного устройства сварочного аппарата 

Таблица 1

Параметры

Варианты и исходные данные

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

Последняя цифра шифра

Dп ,

м·10-3 

105

125

150

105

125

150

105

125

150

180

b ,

м·10-3 

20

24

28

20

24

28

20

24

28

28

,  м/с 

0,10

0,11

0,12

0,11

0,12

0,13

0,10

0,11

0,12

0,13

D1,

м·10-3 

85

95

105

90

100

105

85

95

100

105

Предпоследняя цифра шифра

  , МПа 

1,1

1,2

1,4

1,1

1,3

1,5

1,3

1,6

1,8

2,0

d1 , м·10-3 

14

16

18

14

16

18

16

18

20

22

d2,

м·10-3 

20

22

24

20

22

24

22

24

26

28


Методические указания к решению задачи

 Решение задачи основывается на рассмотрении статического равновесия сил, приложенных к подвижным  элементам силового гидроцилиндра.

В число сил входят:

- определяемое зажимное усилие F,

-силы трения  и ,

-силы давления жидкости внутри гидроцилиндра на поршень:

-со стороны поршневой полости –

-со стороны штоковой полости  – ,

где:

 и  – давления жидкости в соответствующих полостях гидроцилиндра,

 и  – площади сечений поршня и штока соответственно, определяемые по диаметрам и.

Уравнение равновесия сил в проекции на горизонтальную ось гидроцилиндра имеет следующий вид:

 

 

(1)

Уравнение (2) содержит все пять неизвестных сил, четыре из которых должны быть определены предварительно.

Для определения сил трения в уплотнениях с манжетами шевронного типа рекомендуется формула: 

 

T = πDbk

(2)

(3)

где:       D – уплотняемый диаметр;

b – ширина манжетного уплотнения;

k – коэффициент удельного трения, среднее значение которого равно 0,22 МПа .

Давление штоковой полости гидроцилиндра при движении поршня вверх (рабочий ход) должно быть таким, чтобы создать движение жидкости из этой полости по всей линии слива до бака 1. Гидравлическое сопротивление всей линии следует вычислять только с учетом потерь в золотниковом гидрораспределителе  и потерь в пластинчатом фильтре .

поэтому:

,                           (3)

Данные гидравлические потери являются местными потерями, которые рассчитываются по формуле Вейсбаха:

,                                  (4)

где:

-  – коэффициент местного сопротивления, в среднем можно принять:

- для золотникового гидрораспределителя = 20…25,

- для пластинчатого фильтра   = 10…15;

- ρ – плотность жидкости,

-v – средняя скорость движения жидкости в трубопроводе, на котором установлен соответствующий гидроаппарат.

Средняя скорость в сечении трубопровода на линии нагнетания определяется по расходу  и площади сечения потока, равной, а в сечении трубопровода на линии слива – по расходу  и площади сечения потока, равной.

Расходы определяются по условию неразрывности течения жидкости в поршневой и штоковой полостях гидроцилиндра:

; .                             (5)

Давление в поршневой полости гидроцилиндра в течение рабочего хода равно давлению, развиваемому мультипликатором в нижней полости диаметром .

Зная давление  в верхней полости диаметром , определяем давление  (без учета потерь на основании гидростатического закона Паскаля):

 

 

(6)

где – площади сечения поршней, определяемых по диаметра соответственно.

Давление равно давлению, развиваемому в линии нагнетания за вычетом потери давления в золотниковом гидрораспределителе:.                                      (7)

Определив все необходимые величины, по уравнению (1) вычисляется величина зажимного усилия F.\

13 стр.

Уважаемый студент, если тема Вашей работы полностью соответствует вышеуказанной, не стоит сомневаться, Вы останетесь довольны выбором.

Но если же данный вариант Вам не совсем подходит, мы поможем Вам с написанием новой работы.  Оценить работу у нас можно бесплатно.

Вы можете обратиться к нам с любыми проблемами в учебе! Кроме того, если Вам интересно разобраться в предмете, мы научим Вас самостоятельно решать задачи, подготавливать рефераты, курсовые, дипломы и т.д.