Реферати українською » Промышленность, производство » Розрахунок гідравлічного приводу технологічного обладнання


Реферат Розрахунок гідравлічного приводу технологічного обладнання

Страница 1 из 2 | Следующая страница

>КУРСОВАЯ РОБОТА

погидроприводу

 

>Расчетно-пояснительная записка

 


У цьому курсової роботі виконується типовий розрахунок гідравлічного приводу технологічного устаткування.

>ПРИВОД,ГИДРОЦИЛИНДР, ВТРАТИ,РАСХОД, ТИСК, ШВИДКІСТЬ,НАСОСПЕРЕМЕННОЙ ПРОДУКТИВНОСТІ,РЕВЕРС.

>Курсовой робота складається зрасчетно-пояснительной записки та графічної частини (додаток 1).

>Расчетно-пояснительной записка складається з 24 аркуша, 1 таблиці, 2 малюнків, 3 додатків.

Типові цикли роботи гідроприводів технологічного устаткування:

Варіант №1: 1-5-8-5-8-…-1

Найменування елементів циклу Варіант №1:

>1—исходное становище «Зачекайте»;

>5—рабочая подача;

>8—реверс;

>1—исходное становище «Стоп».

Рекомендований набір елементівгидропривода:

Варіант №1:2,8(В),13,14,26,38,38,39,40.

Вихідні дані до розрахункугидропривода:

Навантаження робочому органі машини R, М Максимальна робоча подача V, м/с Діаметр поршнягидроцилиндра D, м Діаметрштокаd, м Максимально допустима температура олії на бакуtM, градусів
25000 0.06 0,125 0,05 45

 


Зміст

Запровадження

1. Вибір робочої рідини

2. Визначення втрат тиску ділянках гідросистеми

3. Визначення максимального тиску рідини виході з насоса

4. Визначення мінімально необхідної продуктивності насоса

5. Вибір приводного електродвигуна насосної станції

6. Тепловий розрахунок гідросистеми

7. Вибір фільтрів

Список використовуваної літератури

Додаток 1 (перелік елементів принциповоїгидросхеми)

Додаток 2 (перемикання управляючих електромагнітів)

 


 

Запровадження

 

Типове проектування виконується з метою створення гідроприводів і системгидроавтоматики знормализованной апаратури. У цьому зазвичай обмежуються стадією ескізного проектування, який, зокрема, включає у собі: розробку принципової схеми і схеми сполук приводу; попередній розрахунок основних параметрівгидропривода; попередній вибірнормализованной апаратури і пристроївгидропривода; вибір робочої рідини; розрахунок і вибіргидролиний; визначення втрат тиску ділянках гідросистеми; визначення максимального тиску рідини виході з насоса; визначення продуктивності насоса; вибір електродвигуна приводу насоса; теплової розрахунок гідросистеми; перевірочний розрахунокгидропривода.

Перелік параметрів, які підлягають розрахунку, і необхідна точність визначення встановлюються конкретно кожної проектованої гідросистеми. Останнім часом розробка верстатних гідроприводів дедалі більше виконується із застосуванням систем автоматизованого проектування, які забезпечують як визначення, а й оптимізацію параметрів приводу.

 


 

>1.Вибор робочої рідини

 

У гідравлічних системах робоча рідина виконує кілька функцій.Онa служить дня передачі енергії від насоса до споживача (двигуну), мастила поверхонь тертя всередині гідравлічних пристроїв, запобігання корозії і цього безупинної циркуляції, значною мірою сприяє відведення тепла від джерел його виділення.

Як робочих рідин з промисловоюгидроприводах переважно використовують мінеральні олії на нафтової основі.

Основним параметром, яким виробляється вибір робочої рідини для проектованої гідросистеми, є в'язкість. Вибір оптимальної в'язкості олії представляє відомі труднощі, бо за цьому припадає враховувати суперечливі вимоги. При недостатньою в'язкості рідини не утримується на навантажених несучих поверхняхгидромашин і пристроїв, у результаті може виникнути їх передчасний знос. З іншого боку, мала в'язкість рідини сприяє збільшення внутрішніх витоків у системі і прискоренню окислення олії. При занадто великий в'язкості робочої рідини збільшується потужність, необхідна подолання тертя, погіршується усмоктувальна здатність насосів, можливо порушення теплового режиму роботи системи та виникнення кавітації, погіршується фільтрація.

У промисловихгидроприводах експлуатують олії зкинематической в'язкістю (10–60)∙10-6 м2 буде в діапазоні температур (30–60) 0З. Рекомендується при робочому тиску рідини >р6,3МПа. У цьому орієнтовний значення р визначається по залежності (1) [2]:


З вище сказаного вибираємо по [3] олію марки >ИГП–18. кінематична в'язкість за нормальної температури 50 0З=(16,5-20,5) м2; щільністю >=880кг/м3.

 

>2.Определение втрат тиску ділянках гідросистеми

Втрати тиску діляться на два виду: втратидавленая за довжиною, виникаючі переважно на прямолінійних ділянкахгидролиний в зумовлені дією сил гідравлічного тертя, і на місцевих опорах, причиною якого є деформація потоку рідини під час проходження через апарати, пристрої і сполучну арматуру. Втрати тиску залежать, за інших рівних умов, від режимів руху рідини, і навіть від ж розмірів та шорсткості внутрішніх поверхонь трубопроводів. Найбільшого впливу на величину втрат тиску надає швидкість течії рідини.

Максимальну швидкість течії рідини вгидролиниях обмежують величиною 10-15 м/с. Перевищення зазначених меж призводить до істотного збільшення втрат тиску і може викликати освіту місцевих зон зниженого тиску (кавітації). Необгрунтоване заниження швидкості течії рідини призводить до збільшення діаметрів трубопроводів і, отже, в збільшення є і габаритів всього приводу.

При типових розрахунках рекомендується швидкість олії вибирати у таких межах: длявсасивающихгидролиний, по який олію. йде до насмокчу VM = 0,5-1,5 м/с;

для нагнітальних (напірних)гидролиний, що з'єднують насос згидродвигателем в залежність від тиску при >р2,5МПа швидкість VM 3 м/с.

для зливальнихгидролиний, якими відпрацьована рідина повертається у бак VM =1–2 м/с.

місцевим опорів, наявних на відповідній ділянці гідросистеми, швидкість течії олії під час розрахунків поповнюється 30–50% порівняно з швидкістю прямолінійнихгидролиниях.

Максимальний витрата олії орієнтовно визначається з заданих швидкісних характеристик приведення й геометричних параметрів двигунів:

системі згидроцилиндром за такою формулою (4) [2]:

Внутрішній діаметр трубопроводу може бути знайдений з умови нерозривність потоку рідини за такою формулою (6) [2]:

 

де >Q–максимально можливий витрата олії цьому ділянці гідросистеми;

F–площа прохідного перерізу;

>d- внутрішній діаметр трубопроводу.

Значення діаметрів всмоктувальної, напірного і зливального трубопроводів необхідно округлити до найближчого значення з нормального низки

Внутрішні діаметри трубопроводів:

-для усмоктувальноїгидролинии


-длянагнетательнойгидролинии

-для зливальнийгидролинии

З таблиці 2 [2] вибираємо більший діаметр в різних ділянках гідросистеми:

-для усмоктувальноїгидролинииd=0.025 м

-длянагнетательнойгидролинииd=0.02 м

-для зливальнийгидролинииd=0.02 м

Справжні максимальні швидкості в різних ділянках гідросистеми за такою формулою (7) [2]:

-для усмоктувальноїгидролинии

-длянагнетательнойгидролинии

-для зливальнийгидролинии

Найбільшого впливу на технічні параметри приводу втрати тиску надають забезпечивши робочої подачі, коли долається максимальна навантаження. Саме цього елемента циклу і виконується подальший розрахунок.

Режим течії на окремі ділянки гідросистеми визначається безрозмірним числом >Рейнольдса >Re.Для трубопроводів круглого перерізу визначається за такою формулою (8) [2]:

де VM– швидкість течії олії на аналізованому ділянці гідросистеми забезпечивши робочої подачі вихідного ланки приводу

>d– номінальний внутрішній діаметр трубопроводу аналізованого ділянки гідросистеми;

>– кінематична в'язкість рідини.

-для усмоктувальноїгидролинии

-длянагнетательнойгидролинии

-для зливальнийгидролинии

Розрізняють два режиму течії рідини:ламинарний, у якому частки рідини рухаються паралельно стінок трубопроводу, і турбулентний, коли рух частинок набуває безладний характер. Перехід відламинарного режимутурбулентному відбувається за певних умов,характеризуемих критичним числомРейнольдсаRe>кр: потікламинарний якщо,Re>кр>>Re, потік турбулентний, якщоRe>кр<>Re. Для круглих гладких трубRe>кр=2300.

>Предпочтительним єламинарний режим течії рідини, у якому втрати тиску мінімальні. Слід уникати режимів близьких доRe>кр, бо за тривалої роботі устаткування може виникнути пульсація тиску, порушення стабільності витрат на окремі ділянки системи, підвищений нагрівання рідини та інші небажані явища.

Оскільки <>Re>кр=2300, отже рідина тече доламинарном режимі.

Втрати за довжиною в трубах круглого перерізу як ізламинарном, і притурбулентном режимах течії олії визначають із загальної формулі (9) [2]:


 

де– коефіцієнт гідравлічного тертя;

l і >d– довжина і діаметр трубопроводу аналізованого ділянки гідросистеми;

VM– швидкість течії олії на аналізованому ділянці гідросистеми у її роботі у режимі робочої подачі;

>– щільність олії.

>Длини ділянок трубопроводів переглядаються у кожному даному випадку з габаритів проектованого технічних приладів, місця розташування насосної станції і тимчасових робочих органів машини, способів монтажу гідрообладнання та інших умов. Для технологічного устаткування малих та середніх типорозмірів можна взяти довжини ділянок у таких межах: усмоктувальний трубопровід- до 1 метри, напірний і зливальний до 5 метрів.

Дляламинарного режиму руху рідини коефіцієнт гідравлічного тертя то, можливо визначено за такою залежності:

де >k=75 – для жорстких трубопроводів.

Втрати тиску з довжині в трубопроводах:

-для усмоктувальноїгидролинии

-длянагнетательнойгидролинии

-для зливальнийгидролинии Втрати тиску у різних місцевих опорах дільниці гідросистеми визначають за такою формулою

 

 

де VM– швидкість олії на місцевих опорах аналізованого ділянки системи;

>– коефіцієнти опору для низки послідовно розташованих місцевих опорів.

Види і кількість місцевих опорів визначаються по принципової гідравлічної схемою приводу, у своїй враховується вплив лише з тих опорів, якими потік рідини проходить забезпечивши робочої подачі рухомого органу машини.

Коефіцієнти > для конкретних місцевих опорів визначаються зазвичай експериментально та його значення можна знайти у довідниках.

Втрати тиску у різних місцевих опорах:

-для усмоктувальноїгидролинии

-длянагнетательнойгидролинии

-для зливальнийгидролинии

Втрати тиску вгидроаппаратуре:

Фільтр всмоктування:

Фільтр зливальний:

>Гидроклапан тиску зі зворотним клапаном:

>Распределитель:

Сумарні втрати на своєму шляху рідини у ділянці гідросистеми складаються з втрат тиску з довжинігидролинии і гіркоту втрат на місцевих опорах:

 

і визначаються окремо для усмоктувальної, напірної і зливальний ліній проектованої гідросистеми.

-для усмоктувальноїгидролинии

-длянагнетательнойгидролинии

-для зливальнийгидролинии

Досвід проектування показує, що загалом, обсязі втрати на місцевих опорах є переважати. Це прагненням до найбільшої компактності промислових гідроприводів і як наслідок широким використанням апаратури стикового виконання й модульного монтажу, які потребують протяжних з'єднувальнихгидролиний.

 

3. Визначення максимального тиску рідини виході з насоса

Тиск в напірної порожнинигидроцилиндра, визначається з рівняння рівності сил напоршне за такою формулою (14) [2:

 


Максимальне тиск рідини виході з насоса має забезпечити необхідне подолання максимальної навантаження робочому органі верстата тиск Р1 в напірної порожнинигидродвигателя і компенсувати сумарні втрати тиску в напірноїгидролинии, що визначається за такою формулою (16) [2]:

 

 

4. Визначення мінімально необхідної продуктивності насоса

У системах здроссельним способом регулювання швидкості двигунів продуктивність насоса, отже, і потужність, споживана їм, постійні. Характерним при цьому способу є перевищення продуктивності насоса над максимально необхідним витратою олії черезгидродвигатель. За таких умов надлишкова частина рідини відводиться від насоса через запобіжний клапан в бак. Мінімальна величина витрати >Qкл рідини через клапан приймається не більше (5-8)∙10-5 м/с.

Працюючи насоса, зі зростанням тиску Рзв, його продуктивність >Qзв убуває у зв'язку з збільшенням внутрішніх витоків через зазори всопряжениях тертьових пар насоса. Зменшення >Qзв зі зростанням тиску характеризується об'ємним ККДвін, який найпоширеніших з промисловоюгидроприводах пластинчастих нерегульованих насосів дорівнює 0,8–0,9.

Витрата рідини, створюваний насосів в напірноїгидролинии системи, своєму шляху догидродвигателю зменшується у результаті витоків в апаратах :

 

Сумарні витоку в апаратах:

 

При об'ємній способі регулювання необхідна продуктивність насоса може бути оцінена за такою формулою (20) [2]:

 

 

 

де >Q>max–витрата рідини через двигун, необхідний забезпечення максимальної заданої швидкості робочого органу машини,

>він=>0,85–объемний ККД насоса,

>од=>0,95–объемний ККДгидродвигателя.

Вибір конкретної моделі насоса проводиться у разі довідкової літературі [3]. Визначальними параметрами під час виборів насоса є мінімально необхідна продуктивність і забезпечити максимальне тиск рідини виході з насоса. Вибираємо насос марки >Г12–54АМ, його характеристики дано у таблиці 1.

Таблиця 1

Робочий обсяг, см3 Номінальний подача,л/мин Тиск виході з насоса,МПа Потужність номінальна, кВт Номінальна частота обертання,мин-1 ККД
45 58 6,3 8,1 1500 0,74

5. Вибір приводного електродвигуна насосної станції

У промисловихгидросистемах як приводних двигунів для насосів зазвичай використовують трифазні асинхронні електродвигуни серії 4А [1].

>Электродвигатель для тривалого режиму роботи слід вибирати по номінальному режиму, визначеного подачею насоса за максимального тиску нагнітання насоса, що він відповідає елементу «Робоча подача» циклу.

Необхідну потужність електродвигуна визначають за такою формулою (21) [2]:

 

 

деМ іе – відповідно ККД насоса і електродвигуна, причому ККД електродвигуна для даного розрахунку можна орієнтовно брати участь у межах 0,8-0,9;

до– коефіцієнт запасу, зазвичай 1–1,1.

Повичисленному значенням Nе вибираємо найближчий більшої потужності стандартний електродвигун марки , яка має потужністьN=11кВт і частота обертанняn=1500 об./хв. У цьому номінальна частота обертання валу електродвигуна має відповідати номінальною частоті обертання ротора обраного насоса.

Робота аналізованої принциповоїгидросхеми в різних переходах циклу то, можливо описана такими рівняннями гідравлічних ланцюгів

Вихідний становище «стоп»:Б-Ф1-Н-КП-Б

Робоча подача:Б-Ф1-Н-М-Р1(I)-КД-Ц-Р1(I)-Ф2-Б

Реверс:Р1(I)Р1(II)

Робоча подача:Б-Ф1-Н-М-Р1(II)-Ц-КД-Р1(I)-Ф2-Б

Реверс:Р1(II)Р1(I)

 

6. Тепловий розрахунок гідросистеми

У процесі роботи верстата частина потужності приводного електродвигуна зрештою витрачається на переміщення робочих органів прокуратури та подолання корисною навантаження, а інша потужність витрачається подолання різноманітних опорів вгидроприводе й механізми машин, і перетворюється на теплоту,поглощаемую переважно олією, що викликає його нагрівання і небажане зменшення в'язкості.

Втрати потужностігидроприводе, що спричиняють розігріву олії, можуть визначити за такою формулою (22) [2]:

 

 

дез=0,7– ККД гідросистеми.

Обмеження нагріву олії вбираються угидроприводе можна досягнути: раціональним побудовоюгидросхем машин, яка передбачає вибір насосів мінімально необхідної продуктивності із забезпеченням їх розвантаження на бак при перервах у роботігидропривода; вибором достатніх обсягів олії вбираються угидробаках; запровадженням примусового охолодженнягидробаков з допомогою теплообмінників.

Деяким допущеннями вважають, що отримана олією теплота віддається в довкілля через поверхні олійного бака, тоді необхідну площу поверхні бака визначається за такою формулою (23) [2]:


 

де–коефіцієнт теплопередачі від стінок бака навколишнього повітрю;

>>t=30С–превишение усталеним температури олії на баку над температурою довкілля.

Заради покращання теплопередачі рекомендується виконувати зовнішні стінки бака з ребрами, значноувеличивающими площа F.

Необхідний підтримки стійкого теплового балансу обсяг V олії на баку визначається за такою формулою (25) [2]:

 

де >k=6,9– коефіцієнт, залежить від взаємини сторінгидробака.

Під час проектування промислових гідроприводів рекомендується обсяг V олії на баку орієнтовно визначати з умови забезпечення2-3-минутного витрати насоса за такою формулою (26) [2]:

 

Приймаємо обсяг бакаV=180 л.

приймаємо розміри бака1,5х0,5х1 м.

7. Вибір фільтрів

За дотримання необхідних вимог до чистоти гідросистеми вдається підвищити надійність гідроприводів і применшити експлуатаційних витрат загалом на 50%. Підвищення тонкощі фільтрації робочої рідини в гідросистемі із 25-ма до 5мкм збільшує ресурс насосів удесятеро ігидроаппаратури — в розмірі 5— 7 раз. Проте фільтрація (й інші кошти очищення) забезпечує максимальний ефект лише за комплексному дотриманні вимог щодо типам застосовуваних масел, правилам їх збереження і транспортування, якості очищення герметизації гідросистем, регламенту їх експлуатації.

Рішення про заміну олії має прийматися з урахуванням аналізу його фізико-механічних характеристик і рівня забруднення механічними домішками. Відповідно до регламентами обслуговування аналіз олії рекомендується проводити через кожні 720—960 год роботи устаткування. Для попередньої оцінки може застосовуватися метод, у якому на білий папір із гарнимвлагопоглощением наноситься кілька крапель олії з працюючогогидропривода. При свіжому олії утворюється світле жовте пляма, а, по мері забруднення олії колір плями стає більш темним, причому па папері видно частки бруду.

Залежно та умовами експлуатації і забезпечення якості олії його довговічність коливається не більше 0,5—20 тис. год|. Перегрів олії понад 60 ЗЗ повагою та присутність вологи активізують окисні процеси, у яких виділяються

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Нові надходження

Замовлення реферату

Реклама

Навігація