Расчет гидравлической системы строительно-дорожных машин

Выбор гидродвигателей по заданным нагрузкам. Расчет гидроцилиндров, гидромоторов, потерь давления в гидросистеме, диаметров трубопроводов для контуров. Проверочный расчет гидросистемы, определение КПД. Расчет гидропривода и поверхности теплоотдачи.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

1. Выбор гидродвигателей по заданным нагрузкам

1.1 Выбор номинального давления

В настоящее время для увеличения производительности и снижения металлоемкости машин, применяемых при производстве строительно-дорожных работ, требуется повышать рабочее давление жидкости в гидросистеме. Мы для расчетов принимаем давление Рном= 32 МПа. Принципиальная расчетная схема представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. - Принципиальная гидравлическая схема экскаватора одноковшового

1.2 Расчет гидроцилиндров

Мы применяем гидроцилиндры с односторонним штоком, работающими на выталкивание (направление работы принимается из условий выполнения основной операции рабочим органом).

Диаметр гидроцилиндра определяется по формуле:

D

где Fвыт--усилие на штоке гидроцилиндра, при выталкивании, диаметр которого определяется,(из условия задания), Н;

P- перепад давления на гидроцилиндре, ДP=0.9•РНОМ=0,9•32= 28,8МПа;

МЦ- механический КПД гидроцилиндра, МЦ=0,95;

ш- коэффициент мультипликации. При расчете гидроцилиндров мы задаемся величиной ш=1,25 по ОСТ 22-1417-79

D2,364,73•10-3 м

D483,57•10-3 м

Принятое значение округляем до ближайшего большего, выбранного из стандартного ряда.

D1=100•10-3 м;

D2,3=80•10-3 м;

D4=100•10-3 м.

Максимальный расход, необходимый для обеспечения заданной скорости движения гидродвигателя будет равен:

для выталкивания:

Q

где D-принятые диаметры гидроцилиндров расход которых определяется, м;

V- заданная скорость движения штоков гидроцилиндров, м/с;

z- число параллельно установленных гидроцилиндров;

ОЦ =0.98- объемный КПД гидроцилиндра;

Q13.14·(100·10-3) 2·0,09·1/4·0.98= 720,92·10-6 м3/с

Q2,33.14·(80·10-3)2·0,25·2/4·0.98= 2563,27·10-6 м3/с

Q43.14·(100·10-3)2·0,18·1/4·0.98= 1441,84·10-6 м3/с

1.3 Расчет гидромоторов

Требуемый рабочий объем гидромотора определяется по формуле:

qм

где М- заданный крутящий момент на валу гидромотора, Н·м;

P- перепад давления на гидроымоторе, P = 28,8МПа;

об- объемный КПД гидромотора, об =0,950.

qм1,22·3,14·200/28,8·106 0,950=45,91·10-6 м3

Из стандартного ряда выбираем нерегулируемые аксиально-поршневые гидромоторы типа 210,25 с рабочим объемом 54,8см.

Для обеспечения заданной скорости вращения гидромотора необходимо обеспечить расход жидкости, определяемый по формуле:

Qм/Об

где nM- частота вращения гидромотора, с-1;

qм-рабочий объем гидромотора, м3;

Об- объемный КПД гидромотора, Об =0,950;

Qм1,2/Об=54,8·10-6 15/0,950=1730,53·10-6 м3

2. Расчет потерь давления в гидросистеме

2.1 Расчет диаметров трубопроводов

Расчет производим для контура №1, расчет контура №2 представлен в приложении.

Для расчета трубопроводов гидросистема разбивается на участки, при этом учитывается, что по расчетному участку должен проходить одинаковый расход и участок должен иметь на всем протяжении одинаковый диаметр.

По максимальному расходу определим минимальный рабочий объем насоса данного контура

qн=Q/nн зн

где Q- расход гидроаппарата, который будет определять подачу насоса, м3/с;

nн- частота вращения вала насоса, (допускается принимать равной частоте вращения коленвала двигателя внутреннего сгорания), с-1

nн =25c-1;

зн-объемный КПД насоса, из технической характеристики.

qн=Q/nн·зн=2563,27·10-6 /25·0,95=107,93·10-6 м3

Принимаем сдвоенный аксиально-поршенвой насос серии 223.25 с рабочим объемом qн=107•10-6 м3. Тогда действительная подача насоса равна: 107•10-6·25•0,95=2541•10-6 м3/с.

По данному расходу будут производиться дальнейшие расчеты.

Для последующих расчетов выберем масло марки МГ-30 с кинематической вязкостью н=0,000027м2/с и плотностью 885кг/м3.

Определение скоростей движения жидкости по трубопроводам произведем в соответствии со значениями предельных скоростей, указанными в таблице 2.1

Таблица 2.1. Допустимые скорости потока жидкости при Рном= 32МПа

Климат	Всасывающий трубопровод	Сливной трубопровод	Напорный трубопровод
Умеренный	1,4	2,25	8,5

Определим минимальные диаметры трубопроводов по формуле:

d, м

где Qнд - расход жидкости на данном участке, дм3/с;

[V]- допускаемая средняя скорость движения жидкости на участке, м/с, определяемая по таблице 2.1;

Минимальный внутренний диаметр трубопровода всасывающего участка N1 определяется по формуле:

23,12• 10 -3м

Диаметр трубопровода, полученный при расчете, округляем в большую сторону до стандартного по ГОСТ 16516-80 и принимаем равным 25·10 -3м. Длина трубопроводов определяется исходя из расположения на машине и составляет 0,5 м.

Аналогичным образом определяются диаметры остальных участков данного контура, при этом необходимо учитывать назначение участка (напорный, сливной, всасывающий), расход на данном участке и длина трубопровода

Результаты расчетов диаметров трубопроводов сносим в таблицу 2.2

Таблица 2.2- Диаметры трубопроводов

Обозначение участка	Назначение участка	Действительная скорость жидкости	Максимальный расход	Диаметр d	Длина участка
				Расчетный	Принятый
№		[V], м/с	Q м3/с·106	м·103	м·103	м
1	Всасывающий	1,33	2541	23,12	25	0,5
и т.д.

2.2 Расчет потерь давления по длине трубопроводов.

Производим расчет контура №1, расчет второго контура представлен в прилдожении.

Гидравлические потери в трубопроводах слагаются из потерь на гидравлические трения РТ и потерь в местных сопротивлениях РМ. Произведем расчет этих потерь в трубопроводах нашей гидравлической системы.

где -потери давления в гидролинии, МПа;

- потери давления в местных сопротивлениях, МПа.

2.2.1 Расчет потерь давления на трение в трубопроводах

Величина потерь давления для каждого расчетного участка определяется по формуле:

ДРL

где - коэффициент гидравлического трения;

l- длина трубопровода на расчетном участке, м;

d- диаметр трубопровода на расчетном участке, м;

V- средняя скорость движения жидкости на расчетном участке, м/с;

- плотность рабочей жидкости, кг/м3;

0,045·1·1,33·885/(50·10-3·2)=529,7Па

Для вычисления коэффициента гидравлического трения необходимо определить режим движения жидкости по числу Рейнольдса:

RE

где V- действительная скорость движения жидкости в гидролинии, м/с;

- кинематическая вязкость жидкости, м2/с;

RE -число Рейнольдса при напорном или сливном режимах;

=1,33·50·10-3/0,000027=2462,96

При ламинарном движении (RE<2300) для гладких труб: л

При турбулентном движении (RE>2300) для гладких труб:

лн

где RЕ-число Рейнольдса при турбулентном или ламинарном движении жидкости;

лвс=0,316/2462,960,25=0,045

Аналогично рассчитываются потери на остальных участках.

2.2.2 Расчет потерь давления в местных сопротивлениях трубопроводов

Потери давления в местных сопротивлениях рассчитываются по формуле:

где - коэффициент местного сопро...