Гидропривод

2.8. Выбор  распределителя, фильтра и предохранительных клапанов

2.8.1 Выбор распределителя Р1

Характеристики распределителя:

1 Число линий – 4,

2 Количество позиций – 3,

3 Центр – открытый,

           4 Расход – 105 л/мин,

5 Давление жидкости – 20 МП,

6 Управление – гидравлическое.

По источнику  [1] выбран распределитель

Таблица 4- Характеристики распределителя

Тип  распределителя	P1
Диаметр условного перехода, мм	20
Расход рабочей жидкости, л/мин:
номинальный	180
максимальный	700
Номинальное давление в напорной линии, МПа	32

 

2.8.2 Выбор фильтра

Характеристики фильтра:

   1 Тонкость фильтрации – 25 мкм,

   2 Расход ,

   3 Максимальное давление жидкости – p_max = 0,63 МПа.

По источнику [1] выбран фильтр

Таблица 5- Характеристики фильтра

Марка  фильтра	Тонкость  фильтрации, мкм	Номинальный  расход, л/мин
1.1.50-25	25	250

 

2.8.3 Выбор предохранительных клапанов

Выбираются  предохранительные клапаны исходя из условий максимального давления и расхода жидкости в защищаемой линии.

Таблица 6- Характеристики предохранительных клапанов

Наименование	КП1,КП2	КП3	КП4
	510.20
Условный проход, мм	20
Давление на входе, МПа: - номинальное - максимальное - минимальное	40 50 1
Диапазон регулирования давления, МПа	от 1 до 50
Расход рабочей жидкости, л/мин: - номинальный - максимальный   - минимальный	250 400   10
Максимальные внутренние утечки при  номинальном давлении, л/мин	0,14

 

3 Проверочный статический расчет 

3.1 Расчет  потерь давления

Для выполнения расчета составлена расчетная схема, на которую нане- сены все линейные и местные сопротивления на пути «насос – гидроцилиндр - бак». Путь масла от места соединения насоса с напорным трубопроводом

 

(точка  1) до окончания сливного трубопровода (точка 35) разбит на три под-  участка: насос – гидроцилиндр (Н - гд); гидроцилиндр – сливная линия (гд – сл.л.); сливная линия – бак (сл.л. - Б). Сливная линия начинается в месте соеди- нения всех сливных линий, идущих от всех распределителей.

Рис. 2. Расчетная схема для определения потерь давления

на пути «насос – гидроцилиндр– бак»:

1, 2, 4, 5, 6, 7,  9, 10, 12, 13, 15, 16, 17, 18, 20, 22, 24, 24, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 40, 41, 42, 43, 45 – соединения; 3, 30, 44, 47 – крестовины; 8, 11, 14, 19, 22, 25, 39, 44 – тройники; 46 – выход в бак; L – повороты

3.1.1 Линейные  потери

,                                                 (14)

где  – коэффициент потерь давления по длине; l и d – длина и внутренний диаметр трубопровода,  м; – плотность жидкости, кг/м³; – средняя по по- перечному сечению потока скорость жидкости,  м/с.

         Формула  (14) справедлива для ламинарного  и турбулентного течений, но  величина для каждого из них определяется по-разному. Характер течения определяется по числу Рейнольдса:

,                                                   (15)

где – средняя по поперечному сечению потока скорость жидкости,  м/с; d – внутренний диаметр трубопровода,  м; – кинематическая вязкость,  м²/с.

Учитывая  пристеночное охлаждение жидкости, а  также местные макронеровности  для жестких трубопроводов при  ламинарном течении величину определяют:

,                                                     (16)

При турбулентном течении:

                                                           (17)

 

_{Расчет скорости на участках; υ, м/с, [1]:}

                                                            (18)

Движение  жидкости на всем пути гидропередачи  имеет турбулентный характер, так  как Re > 2320, [1]:

Приняты длины трубопроводов:

l_Н-ГЦ=5 м, l_ГЦ-СЛ.Л=4 м, l_СЛ.Л-Б=5 м.

 

3.1.2. Местные потери

                                                                                (19)

где – плотность жидкости, кг/м³; – скорость потока жидкости, м/с; – сумма коэффициентов местных сопротивлений ( 0,1 – для штуцеров; 0,2 – тройников, крестовин; 20 – для распределителя; 60  – для фильтра и теплообменного аппарата; 1  – для выхода сливного трубопровода в бак; 0,5  – для поворотов).

Таблица 7- Потери давления гидропередачи

Марка рабочей жидкости МГ-15В. Температура жидкости в гидросистеме +50 . Кинематическая вязкость жидкости 15,2 мм2/с. Плотность жидкости 854 кг/м3.
Участок	l, м	d, м	, м/с	Re		Характер потерь	,МПа	,МПа
Насос - гидроцилиндр	5	0,052	4,95	16900	0,028	Линейные	0,028	0,272
						Местные	0,245
Гидроцилиндр – сливная линия	4	0,082	2	10800	0,031	Линейные	0,0026	0,06
						Местные	0,038
Сливная линия - бак	5	0,116	1	7630	0,034	Линейные	0,0032	0,0912
						Местные	0,088

3.2 Сила и  мощность на выходе гидроцилиндра

3.2.1 Сила на штоке гидроцилиндра;

, Н, [1]:

                      (20)

3.2.2 Требуемая для рабочего органа мощность; , Вт, [1]:

                                                  (21)

_{4 Расчет параметров тепловой защиты гидропередачи}

_{4.1 Исходные данные  расчета}

Температура жидкости Т_уст = +50^оС, а температура окружающей среды    Т_в = +20^оС. Продолжительность цикла t_ц = 8с. Продолжительность работы за первый цикл t₁ = 5 с, продолжительность работы за второй цикл t₂ = 3 с. Мощность на входе насоса: P_Н =174 кВт.

4.2 Параметры  бака

Выбор бака производен из условия, что машина в предремонтном сос- тоянии КПД понижен на 20% и перекачивает масло насосом за 2 минуты (120 секунд).

Объем бака; V_Б, м³, [1]:

                                                 ₍₂₂₎

_{Площадь поверхности  бака; АБ, м², [1]:}

                                                     (23)

4.3 Параметры теплообменного аппарата

Площадь теплообменника АТ вычислена из условия получения желаемой установившейся температуры РЖ:

Т_у = Т_в + 0,95 Р_П / (k_Т А_Т +  k_Б А_Б+ ∑ k_Э А_Э ) ,                                 (24)

где k – коэффициент теплопередачи, k_Т = 30 Вт/(м²·^оС), k_Б = 10 Вт/(м²·^оС); 

A – площадь поверхности, м²; Т_в – температуры  воздуха, ^оС; Р_П – мощность теплового потока, поступающего в гидропередачу, кВт.

,                                                (25)

где t_i – продолжительность работы в цикле i-ой передач;t_ц – продолжительность рабочего цикла; η_i – полный КПД передачи; Р_вхi – номинальная мощность i – ой передачи.

,                                          (26)

где – КПД привода насоса, = 0,97; – КПД насоса, = 0,9; – КПД от насоса до гидродвигателя и до бака, = 0,95; – КПД гидроцилиндра, ; – КПД привода рабочего органа, = 0,97;

Мощность на валу насоса для , кВт:

С учетом износа аппаратов гидропередачи КПД понижены на 20%.

                                          (27)

4.4 Производительность вентилятора

Производительность  вентилятора определена из равенства мощностей теплового потока, отдаваемой жидкостью и получаемой воздухом:

cρQ(T_T^вх – T_T^вых) = c_в ρ_в Q_в (T_в^вых – T_в),                             (28)

где (Т_Т^вх - Т_Т^вых) – разность температуры РЖ на входе и выходе АТ; T_в^вых - T_в – разность температуры воздуха на выходе и входе АТ; с_в, r_в и Q_в – удельная теплоемкость, плотность и искомый расход воздуха (с_в » 1010 Дж/(кг°×С);  r_в » 1,2 кг/м3).

Величина (Т_Т^вх - Т_Т^вых) вычисляют из условия чтобы теплообменник рассеивал приходящую на его долю мощность теплового потока Р_Т

cρQ (Т_Т^вх - Т_Т^вых) = Р_П –( k_Б А_Б+∑ k_Э А_Э) (Т_у - Т_в)                                 (29)

_{ТВ  < TВ^вых  < Tт^вых ≈ Ту}

Т_т^вых = 50˚C

Температура воздуха на выходе T_в^вых принята 50˚C.

                                          (30)

4.5 Время  достижения установившейся температуры              

                         

                                                   (31)

сумма произведений теплоемкости с_j на массу m_j элементов сис- темы (масла и деталей); - сумма произведений коэффициента теплопе- редачи k_i  на площадь поверхностей элементов гидропередачи.

 Величину m определяют из соотношения, [2]:

m_д=5m_МГ

где m_МГ – масса масла в системе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  использованных источников

  1 Мокин Н.В., Маслов Н. А. Гидравлические машины, аппараты и приводы. Методические указания к выполнению контрольной и курсовой работы. Новосибирск, 2007. 59 с.

2 Мокин Н.В. Гидравлические и пневматические приводы: Учебное пособие Новосибирск, 2012. 174 с.