Быстрый поиск

Курсовая работа: Разлiк аб'емнага гiдрапрывода и аналiз яго работы

7. РЭГУЛЯВАННЕ СКОРАСЦІ РУХУ ВЫХАДНОГА ЗВЯНА ГІДРАПРЫВОДА

Пры эксплуатацыi гiдрапрывода ўзнiкае неабходнасць змяняць скорасць руху яго выканаўчых механiзмаў. Гэтага змянення можна дасягнуць шляхам рэгулявання, якое можа быць аб’ёмным, дросельным, аб’ёмна- дросельным цi з дапамогай рухавiка, якi прыводзiць у рух помпу.

Пры дросельным рэгуляваннi скорасць выхаднога звяна змяняецца за кошт змянення характарыстыкi гiдрасiстэмы пры пастаяннай падачы помпы. Дросель (гiдраўлiчнае супрацiўленне), з дапамогай якога можна рэгуляваць колькасць вадкасцi, якая падаецца гiдрацылiндр, можа быць устаноўлены па адной з наступных схем:

а) на ўваходзе гiдрацылiндр;

б) на выхадзе з гiдрацылiндра;

в) на ўваходзе i выхадзе;

г) паралельна гiдрацылiндру на адгалiнаваннi ад напорнай лiнii.

Выбар спосабу рэгулявання вызначаецца шматлiкiмi фактарамi: велiчыней магутнасцi; характарам намагання, якое неабходна пераадолець; патрабаваннямi да стабiльнасцi руху выконваючых механiзмаў; коштам камплектуючага абсталявання i iншымi. Але асноўным пры выбару спосабу рэгулявання з'яўляецца велiчыня выхадной магутнасцi, якая пры зваротна-паступальным руху выхаднога звяна вызнчаецца па формуле:

Nвых=P*Vp,

дзе Р - зададзенае карыснае намаганне; vp - скорасць рабочага ходу.

Nвых1 = 8000*0,1 = 0.8 кВт, Nвых2 = 15000*0,1 = 1,5 кВт.

Магутнасць менш за 10 кВт, таму прымаем дросельнае рэгуляванне.

8. ХАРАКТАРЫСТЫКI ГIДРАПРЫВОДА I IХ АНАЛIЗ

Характарыстыкi гiдрапрывода дазваляюць прааналiзаваць работу гiдрапрывода пры розных рэжымах; удакладнiць магутнасць помпы, якую яна ўжывае, i зрабiць канчатковы выбар помпы; ацанiць выбраны спосаб рэгулявання; вызначыць асноўныя параметры працы гiдрапрывода на асобных рэжымах.

8.1 Характарыстыкi помпы i гiдрасiстэмы

Асноўнымi характарыстыкамi помпы з’яўляюцца залежнасцi Q = f(p),

h = f(p) i N = f(p).

Згодна з тэорыяй, падача помпы не залежыць ад цiску, таму тэарэтычная характарыстыка помпы Qп = f(p) мае выгляд прамой лiнii 1, якая праводзiцца паралельна восi ардынат (вось цiскаў - p) праз разлiковае значэнне Qп (па якiм яна выбiралася), якое неабходна адкласцi на восi абсцыс у адпаведным маштабе. Потым на гэтай лiнii неабходна адзначыць пункт з параметрамi pп i Qп, якi з’яўляецца пунктам сумеснай працы помпы i гiдрасiстэмы (пункт В).

Сапраўдная падача помпы з павелiчэннем цiску змяншаецца, таму што павялiчваюцца страты вадкасцi. Таму сапраўдная характарыстыка помпы Q = f(p) з павышэннем цiску будзе адхiляцца ад тэарытычнай i пры велiчынi p = 2pп дасягне свайго максiмальнага значэння

Qп = Qп*(1-hа) = 0.000338*(1-0,83)=0.000058 м3/с

дзе hаг – аб’ёмны ККДз помпы, ўзяты з яе тэхнiчнай характарыстыкi. Гэта значэнне неабходна адкласцi ўлева ад тэарэтычнай характарыстыкi помпы на ардынаце p = 2pп, дзе атрымлiваем пункт В'.

Праз пункты В i В' праводзiм лiнiю 2 (ВВ'), якая i адпавядае сапраўднай характарыстыцы помпы Qп = f(p).

Для пабудовы характарыстыкi h = f(p) трэба ўзяць агульны ККДз выбранай помпы (0,7636). Гэта значэнне адпавядае рабочаму пункту В.

Для знаходжання астатнiх пунктаў прымяняюць наступныя суадносiны:

пры p1 = 0.5pп h1 = 0.9h

пры p2 = pп h2 = h

пры p3 = 1.5pп h3 = 0.9h

пры p4 = 2pп h4 = 0.6h

пры p5 = 0 h5=0

p1 = 2.7938*106 h1 = 0.687 Qп1 = 0.0003675

p2 = 5.5875*106 h2 = 0.7636 Qп2 = 0.000338

p3 = 8.3813*106 h3 = 0.68724 Qп3 = 0.000315

p4 = 1.1175*107 h4 = 0.4582 Qп4 = 0.0002825

p5 = 0 h5 = 0 Qп5 = 0

Па вылiчаных значэннях p i h будуем характарыстыку h = f(p) лiнiя 3.

Для пабудовы залежнасцi N = f(p) лiнiя 4, неабходна вызначыць магутнасць, якую спажывае помпа: N = p*Q/h, дзе значэннi p i Q прымаюць з характарыстыкi Q = f(p) для пунктаў, якiя адпавядаюць h1, h2, h3, h4, h5

Пабудову характарыстыкi гiдрасiстэмы праводзiм па залежнасцi:

p= pц + kQ2,

дзе k - каэфiцыент супрацiўлення гiдрасiстэмы.

Пабудова характарыстыкi залежыць ад рэжыму руху вадкасцi, якi быў вызначаны раней. Пры ламiнарным руху страты цiску прапарцыянальны расходу ў першай ступенi, таму характарыстыку магчыма пабудаваць па двух пунктах: пры Q = 0, p = pц, а пры Q = Qп p = pп. Гэта значыць, што характарыстыка гiдрасiстэмы ўяўляе сабой прамую лiнiю, якая праходзiць праз пункты Q1 i B (лiнiя 5).

Далей неабходна пабудаваць характарыстыку засцерагальнага клапана. Для гэтага на восi ардынат неабходна адкласцi цiск, пры якiм клапан павiнен дзейнiчаць. Гэты цiск прымаецца роўным pкл = 1,25pп. Ад гэтага пункта ўверх адкласцi велiчыню pкл = pm(Qп/Qm)2 i перанесцi гэту велiчыню на характарыстыку помпы (кропка А1). Праз пункты pкл i А1 неабходна правесцi лiнiю 6, якая i з’яўляецца характарыстыкай засцерагальнага клапана.

Далейшая пабудова характарыстык гiдрапрывода залежыць ад месца, у якiм на схеме прадугледжана станоўка дроселя.

8.2 Рэгулятар скорасці (дросель) на напорнай цi зліўной лініі

У гэтым выпадку расход гідрацыліндра павінен быць роўным расходу праз рэгулятар скорасці, а лішняя колькасць масла, роўная Q = Qп-Qц . павінна злівацца ў маслены бак праз эасііерагальны клапан. Пабудову характарыстык у гэтым выпадку робяць у няступным парадку. Неабходна вызначыць мінімальны расход гідрацыпіндра, як адпавядае мінімальнай скорасцi vmin, велічыня якой зададзена ва ўмовах задання:

Qmin = vmin*s/ha+SQ

Гэта значэнне адкладваюць у левы бок ад характарыстыкі помпы Q = f(р) такім чынам. каб яна трапіла на характарыстыку помпы (пункт А) i характарыстыку эасцерагальнага клапана (пункт А' ). Праз атрыманыя пункты неабходна правесц гарызантальную лінію да восі ардынат (ціскаў) i ад яе ў правы бок адкласц значэнне Qmin (пункт А'). Затым праз пункты O1 i А' праводзяць лінію 7, якая адпавядае характарыстыцы гідрасістэмы з прыкрытым рэгулятарам скорасц (дроселем). Пры ламінарным рэжыме руху яна будзе прамой лініяй, а пры турбулентньм неабходна правесці разлік пры

k = p/Qmin2 , p = pА'' - pц',

дзе Q змяняецца ад 0 да Qmin.

Як бачна з характарыстыкі 6, у пункце А2 (пры ціску ркл) пачынае працаваць засцерагальны клапан i чым больш узрастае ціск, тым больш вадкасці перацякае праз яго масляны бак i пры цiску, які адпавядае пункту А, расход Qmin трапляе ў гідрацыліндр, а астатняя вадкасць Q = Qп -Qmin у маслены бак. Разлiк характарыстыкi помпы i гiдрасiстэмы рабiуся з дапамогай ЭВМ (гл. дадатак 1).

Пабудова характарыстыкi сумеснай работы рэгулятара скорасці з засцерагальным клапанам (лінія 8) ажыццяўляецца шляхам складання расходаў (значэнні на восі абсцыс) праз рзгулятар скорасці (дросель) i засцерагальны клапан пры аднолькавых цісках.

Як бачна з атрыманых характарыстык, змяненню скорасці поршня гідрацыліндра ў межах vmin - vp адпавядае змяненне ціску ў межах РА РB, магутнасці – NА NB. Зона рэгулявання ў гэтым выпадку знаходзіцца паміж пунктамі А i В характарыстыкi помпы. Для канчаткова выбару помпы неабходна вызначыць магутнасць помпы пры рабоце засцерагальнага клапана (у пункце А). Атрыманая магутнасць павінна быць меншай за магутнасць прынятай помпы якая вызначаецца па гэтай жа формуле пры значэннях р, Q, h узятых з тэхнічнай характарыстыкі. У тым выпадку, калі NА1 будзе большай, неабходна падабраць помпу з iншымі параметрамi.

9. ЦЕПЛАВЫ РАЗЛІК ГІДРАПРЫВОДА

Пры рабоце гідрапрывода частка механічнай энергіі пераўтвараецца 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 дапушчальныя 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 гідрапрывода.

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

Nцепл. = (1-з)*Nп,

дзе з – агульны ККДз гідрапрывода; Nп - магутнасць, якую спажывае помпа (адпавядае NA1).

Агульны ККДз вызначаецца па залежнасці:

з = NВ/Nп,

дзе NВ – магутнасць, якая затрачваецца на пераадольванне зададзенага карыснага намагання P з улікам парадку работы гідрапрывода.

NB = 15000*0,1= 1500 Вт

з = 1500/3077 = 0.487484.

Nцепл. = (1-0.487484)*3077 = 1577.027 Вт

Велічыня тэмпературы масла tм, якое знаходзіцца ў масленым баку, складаецца з зададзенай тэмпературы навакольнага асяроддзя tа і прыросту тэмпературы Дt за кошт цеплавой энергіі Nцепл. і павінна быць меншай за tдап..

Дt = Nцепл./(Fб*kб + Fтр*kтр),

дзе Fб, Fтр адпаведна плошча паверхні цеплаабмену масленага бака і трубаправодаў; kб, kтр каэфіцыент цеплаперадачы адпаведна для бака і трубаправодаў (kтр = 12 Вт/(м2*°С), kб = 10 Вт/(м2*°С)).

Плошча паверхні цеплаабмену трубаправодаў гідрапрывода вызначаецца па залежнасці:

Fтр = р*∑di*li,

дзе di, li адпаведна дыяметр і даўжыня асобных участкаў.

Fтр = 3,14*(0,011*14 + 0,015*5 ) = 0.71906м2.

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

Аб’ём масла, неабходны для работы гідрапывода прымаюць роўным (2 — 3) хвіліннай падачы выбранай помпы:

Vм = 2*60*Qп.

Поўны аб’ём бака павялічваюць на (20-30)%.

З улікам гэтага:

Vб = 1,3*Vм.

Vм = 2*60*0.000338= 0.040609 м3

Vб = 1,3*0.040609 =0.052792 м3

Гэта значэнне акругляюць у большы бок і прымаюць Vб згодна з ДАСТ 16770-71: 0,063 м3

Часцей за ўсё форма бака прымаецца прамавугольнай з

a = 0.218976 м

суадносінамі старон a:b:h = 1:2:3, дзе a, b, h – адпаведна шырыня, даўжыня і вышыня бака.

b = 2*a = 2*0.218976= 0.437952 м

h = 3*a = 3*0.218976= 0.656928 м

Вылічваем плошчу паверхні бака:

Fб = a*b + 2*h(a + b) = 0.22*0.438 + 2*0.6569*(0.22+0.438) = 0.959009м2.

∆t = 1577.027/(0.959009*10 + 0.71906*12) = 86,56 єС.

tм=(ta+∆t)

tм = 87 + 24 = 111°С > tдап., таму неабходна прадугледзіць устаноўку сістэме гідрапрывода дадатковага цеплаабменніка, плошча паверхні якога вызначаецца па залежнасці:

Fц.а. = m*Nцепл./(m-1)(kб*tдап) – (Fб*kб + Fтр*kтр)/kб,

дзе m = tм/tдап.=1.382004; kб = 10 Вт/(м2*°С)

Fца=1.38*1577.03/(1.38-1)(10*80)- (0.959*10 + 0.719*12)/10 =5.309771 м2.

10. РАЗЛIК МЕТАЛАЁМIСТАСЦI ГIДРАПРЫВОДА

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 характаразуецца каефіцыентам

qN=Gгп/Nв,

дзе Gгп – агульная вага гідрапрывода.

Яна ўключае вагу ГЦ, напорнага і зліўнога трубаправодаў, а таксама ўсёй гідраўлічнай апаратуры, якая прымаецца з тэхнічных характарыстык.

Gгц=(р*L*((D+2*д)2 –D2)/4 +2*р*(D+2* д)2 * д накр/4)*с

Gгц1=(3,14*0.4*((65*10-3+2*4.26*10-3)2-0.0652)/4+

+2*3.14*((65*10-3+2*4.26*10-3)2*9.577*10-3 /4)*7000 =3.16 кг

Gгц2=(3,14*0.4*((65*10-3+2*8.522*10-3)2-0.0652)/4+

+2*3.14*((65*10-3+2*8.522*10-3)2*13.1*10-3 /4)*7000 =6.48 кг

Gпоршня=рD2bс/4

дзе b - шырыня поршня (b = 0,044м);

Gпоршня1=3,14*0,0652*0,044*7900/4=1,15 кг

Gпоршня2=3,14*0,0652*0,044*7900/4=1,15 кг

Gштока=рd2 bс/4

дзе b - даўжыня штока (b = 0,4м).

Gштока1 = 3,14*0,042*0,4*7900/4=3.96896 кг

Gштока2 =3,14*0,0452*0,4*7900/4 = 5.023215 кг

Gтр =((dвон.н2 – dн2)*lн+(dвон.з2 – dз2)*lз)*р*с/4 =

=((0,0172 – 0,0112)*12+(0,0212 – 0,0152)*4)*р*7900/4 = 21,28 кг

Gга = 6,8+2,8+2*1,8+4,4+2,5+6,3+11= 37.4 кг

Gгп = 3,16+6,48+1,15*2+3,97+5,023+21,28+37,4= 79.625 кг.

qN = 79.625/(15000*0.1) = 0.053083 кг/Вт.

СПIС ЛIТАРАТУРНЫХ КРЫНIЦ

1. Лебедев Н.И. Объемный гидропривод машин лесной промышленности. – М.: Лесная промышленность, 1986.

2. Мядзведзвеў В.Ф., Герман Р.I., Санковiч Я.С. Даведачныя матэрыялы па выкананню разлiкова-графiчных i курсавых работ. Вучэбна-метадычны падручнiк па курсу "Гiдраўлiка, гiдраўлiчныя машыны i гiдрапрывод". Мн.: БДТУ, 1983.

3. Санковiч Я.С. Метадычныя указаннi да курсавой работы "Гiдраўлiка i асновы гiдрапрывода". М.:БДТУ, 1998.

Дадатак 1

Характеристики гидропривода и их анализ